CN110802829A - 植物纤维增强淀粉片材快干定型装置和制作工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及制品干燥定型技术领域，公开一种植物纤维增强淀粉片材快干定型装置和制作工艺，包括料斗、与料斗相接的强制喂料机、设于强制喂料机出料口的螺杆挤出机，螺杆挤出机挤出端设有片材模头，还包括对片材模头输出的片材进行干燥的微波加热器和对经微波加热器干燥后的片材进行切断的切刀。采用微波加热器对植物纤维增加塑化淀粉复合材料片材进行快速干燥，并采用整平辊对片材进行压平整形、定型制备出平整的大幅片材，片材内内含水率可控制在5‑6%，拉伸强度可达21.6MPa，断裂伸长率可达113%。

Description

植物纤维增强淀粉片材快干定型装置和制作工艺
技术领域
本发明涉及制品干燥定型技术领域，具体地，涉及一种植物纤维增强淀粉片材快干定型装置和制作工艺。
背景技术
淀粉是一种来自于自然植物的可再生可循环的绿色材料，其不仅可以作为粮食用供人类使用，也被广泛应用于化工与新材料领域用于制备各类复合材料。因其优异的可生物降解性能，淀粉通常作为填充来制备热塑性高生物碳含量生物基复合材料，广泛应用于一次性用品，在当前石化资源日益短缺，白色污染日益严重的大环境下越来越受到人们的重视。植物纤维是另一种广泛存在于自然界且为可再生生物质资源，与淀粉相比，其具有更大的长径比与更高的比强度，是制备生物基复合材料的非常重要的原材料。具有较高长径比与比强度的植物纤维在复合材料中可以构造出三维结构，形成支撑骨架，连接连续相基体，形成结构增强材料。
纤维增强淀粉复合材料以其全降解的特性及优良的力学性能可以广泛应用于包装制品的生产，主要有两种应用方式。一是直接采用注塑成型生产异型包装制品，二是采用挤出成型片材，再二次加工成需要形状。因为纤维增强淀粉复合材料流动性非常差，注塑成型对制品结构要求较高，对于精密度要求较高结构复杂的制品很难一次成型。通过挤出成型再二次加工成需要形状同样可以达到使用的目的，且效率相对会更高。
然后在纤维增强淀粉复合材料的配方中会经常涉及到用水进行联合增塑提升复合材料的加工性能，在成型工艺的后期需要通过加热将水分蒸发出来，以保持产品的形状。传统的干燥方式对于连续片材的加工效率较低，且干燥不均匀，很难控制水分的均匀程度。
发明内容
本发明解决的技术问题在于克服现有技术的缺陷，提供一种实现快速均匀干燥定型的植物纤维增强淀粉片材快干定型装置。
本发明同时还提供一种采用上述植物纤维增强淀粉片材快干定型装置进行植物纤维增强淀粉片材制作的工艺。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一种植物纤维增强淀粉片材快干定型装置，包括料斗、与料斗相接的强制喂料机、设于强制喂料机出料口的螺杆挤出机，螺杆挤出机挤出端设有片材模头，还包括对片材模头输出的片材进行干燥的微波加热器和对经微波加热器干燥后的片材进行切断的切刀。
进一步地，微波加热器和切刀之间还具有对片材起平整作用的整平辊。
一种采用上述植物纤维增强淀粉片材快干定型装置进行植物纤维增强淀粉片材制作的工艺，包括如下步骤：
S1.将植物纤维增强淀粉原材料按比例配合进行搅拌20～30min后静置备用；
S2.将S1中混合料加入料斗后由强制喂料机送入螺杆挤出机挤出，挤出温度为50～120℃；
S3.S2中的复合材料通过片材模头挤出后途径设置有微波加热器的通道，片材中的水分转化为水蒸气排出；
S4.片材被切刀切断、堆放和入库。
进一步地，S1中搅拌时间为25min，静置时间为24h。
更进一步地，S2中挤出温度为60～100℃。
进一步地，植物纤维增强淀粉原材料的配比为：植物纤维20-40份、淀粉20-50份、甘油2-5份、聚乙二醇2-5份、PVA5-10份；水5-40份。
更进一步地，植物纤维增强淀粉原材料的配比为：植物纤维30份、淀粉40份、甘油3份、聚乙二醇2.5份、PVA8份；水20份。
再进一步地，聚乙二醇分子量为600-1000。
还进一步地，聚乙二醇分子量为800。
与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：
采用微波加热器对植物纤维增加塑化淀粉复合材料片材进行快速干燥，并采用整平辊对片材进行压平整形、定型制备出平整的大幅片材，片材内内含水率可控制在5-6%，拉伸强度可达21.6MPa，断裂伸长率可达113%。
附图说明
图1为实施例1所述的植物纤维增强淀粉片材快干定型装置的结构示意图。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明作进一步的说明，其中，附图仅用于示例性说明，表示的仅是示意图，而非实物图，不能理解为对本专利的限制；为了更好地说明本发明的实施例，附图某些部件会有省略、放大或缩小，并不代表实际产品的尺寸；对本领域技术人员来说，附图中某些公知结构及其说明可能省略是可以理解的。
实施例1
如图1所示，提供一种植物纤维增强淀粉片材快干定型装置，包括料斗1、与料斗相接的强制喂料机2、设于强制喂料机出料口的螺杆挤出机3，螺杆挤出机3挤出端设有片材模头4，还包括对片材模头4输出的片材5进行干燥的微波加热器6和对经微波加热器干燥后的片材进行切断的切刀7。
强制喂料机2为立式单螺杆强制喂料机，其与螺杆挤出机3垂直布置。
微波加热器6可对片材进行快速干燥，切刀7由一驱动机构控制适时将片材切断以便片材的后续堆放和入库。
因片材受热后会发生轻微的翘曲变形，为确保片材的平整度，还可在微波加热器6和切刀7之间设置对片材起平整作用的整平辊8，整平辊为双向辊，其在片材两侧压住片材表面，使片材持续保持水平状送入切刀下方。
本实施例采用微波加热器对片材进行快速干燥，采用双整平辊对片材进行压平整形、定型制备出平整的大幅片材，最终片材内内含水率可以控制在5-6%。
实施例2
本实施例提供一种采用实施例1的植物纤维增强淀粉片材快干定型装置进行植物纤维增强淀粉片材制作的工艺，包括如下步骤：
S1.将植物纤维增强淀粉原材料按比例配合进行搅拌20～30min后静置备用；
S2.将S1中混合料加入料斗后由强制喂料机送入螺杆挤出机挤出，挤出温度为50～120℃；
S3.S2中的复合材料通过片材模头挤出后途径设置有微波加热器的通道，片材中的水分转化为水蒸气排出；
S4.片材被切刀切断、堆放和入库。
优选地，S1中搅拌时间为25min，静置时间为24h，使原材料充分混合。
S2中挤出温度进一步选取为60～100℃。较好的温度控制利于后续片材的力学性能朝优良的方向发展。
具体地，本实施例的植物纤维增强淀粉原材料的配比为：植物纤维20-40份、淀粉20-50份、甘油2-5份、聚乙二醇2-5份、PVA5-10份；水5-40份。
上述配比可优化为：植物纤维30份、淀粉40份、甘油3份、聚乙二醇2.5份、PVA8份；水20份，其中聚乙二醇分子量为800。
采用本工艺制备所得的片材拉伸强度可达21.6MPa，断裂伸长率可达113%。
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明本发明的技术方案所作的举例，而并非是对本发明的实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明权利要求的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种植物纤维增强淀粉片材快干定型装置，其特征在于，包括料斗、与料斗相接的强制喂料机、设于强制喂料机出料口的螺杆挤出机，螺杆挤出机挤出端设有片材模头，还包括对片材模头输出的片材进行干燥的微波加热器和对经微波加热器干燥后的片材进行切断的切刀。
2.根据权利要求1所述的植物纤维增强淀粉片材快干定型装置，其特征在于，微波加热器和切刀之间还具有对片材起平整作用的整平辊。
3.一种采用如权利要求1～2任意一项所述植物纤维增强淀粉片材快干定型装置进行植物纤维增强淀粉片材制作的工艺，其特征在于，包括如下步骤：
S1.将植物纤维增强淀粉原材料按比例配合进行搅拌20～30min后静置备用；
S2.将S1中混合料加入料斗后由强制喂料机送入螺杆挤出机挤出，挤出温度为50～120℃；
S3.S2中的复合材料通过片材模头挤出后途径设置有微波加热器的通道，片材中的水分转化为水蒸气排出；
S4.片材被切刀切断、堆放和入库。
4.根据权利要求3所述的植物纤维增强淀粉片材制作工艺，其特征在于，S1中搅拌时间为25min，静置时间为24h。
5.根据权利要求4所述的植物纤维增强淀粉片材制作工艺，其特征在于，S2中挤出温度为60～100℃。
6.根据权利要求3所述的植物纤维增强淀粉片材制作工艺，其特征在于，植物纤维增强淀粉原材料的配比为：植物纤维20-40份、淀粉20-50份、甘油2-5份、聚乙二醇2-5份、PVA5-10份；水5-40份。
7.根据权利要求6所述的植物纤维增强淀粉片材制作工艺，其特征在于，植物纤维增强淀粉原材料的配比为：植物纤维30份、淀粉40份、甘油3份、聚乙二醇2.5份、PVA8份；水20份。
8.根据权利要求6或7所述的植物纤维增强淀粉片材制作工艺，其特征在于，聚乙二醇分子量为600-1000。
9.根据权利要求8所述的植物纤维增强淀粉片材制作工艺，其特征在于，聚乙二醇分子量为800。
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