TW202028364A

TW202028364A - 可生物分解之植物纖維原料粒的組成物及其製造方法

Info

Publication number: TW202028364A
Application number: TW108102795A
Authority: TW
Inventors: 王正雄
Original assignee: 王正雄
Priority date: 2019-01-24
Filing date: 2019-01-24
Publication date: 2020-08-01
Also published as: JP2020117681A; JP6683985B1; TWI768178B

Abstract

一種可生物分解之植物纖維原料粒的組成物及其製造方法，其原料粒的成分包含：植物纖維粉40～60％、澱粉20～30％、澱粉發酵的植物膠粉末10～20％、水溶性高分子膠5～10％，以及纖維素蛋白質3～5％。而其製程主要係將上述配方依製造方法的不同將比例作適當調整後，再分別將纖維粉、澱粉及植物膠粉末各自用一混煉機旋轉混煉10～40分鐘，再將全部配方利用一第四混煉機綜合攪拌混煉為綜合原料；之後將該綜合原料置於一成型裝置內成型若干料條，再利用一切削單元將該等料條切削呈顆粒狀的原料粒，經過冷卻後，即可將原料粒成品包裝。

Description

可生物分解之植物纖維原料粒的組成物及其製造方法

本創作係隸屬一種加工成型機使用的原料粒的組成物成分及製作方法，特別係指以天然植物的纖維、澱粉等為原料製成原料粒的製作方法。

按，隨著人類科技文明的發展，現代人類的生活中充斥著越來越多的塑膠製品，製程便宜、性質多變、輕巧又便利的塑膠，無疑使人類的生活越來越方便，然而塑膠製品無法自然分解，且常隨胡亂丟棄而流進海洋，隨著洋流漂流至世界各地，造成各式各樣的海洋生物誤食塑膠而死亡，或是被塑膠製品纏住，而造成運動受限或無法進食，不僅對海洋生態造成衝擊，並隨著食物鏈的累積而使人類受到傷害；，而海洋垃圾除了對健康和自然生態造成傷害，也會影響政府和當地居民的生計以及經濟損失，其中又以漁業、觀光產業、及海上運輸業受最大衝擊，此外大部分的塑膠在遇熱時會產生毒素，對人體造成傷害，而最好的解決辦法便是停止使用塑膠製品，並且使用可自然分解的替代材料，因此目前已有紙製品或木質、纖維等天然材料製成的物品問世。包括以植物纖維製成的碗、杯子、吸管或瓶罐等，而在上述的纖維材料製品的製造上，不同的產品係以不同的加工機製造，如射出成型、擠出成型，或吹製成型等，因為產品加工成型技術的不同，其配方及原料粒的製程亦有所不同，這對於剛起步的環保產業的推廣說非常的不理想，故而如何能以相同的原料配方及製程製造出可同時適用不同加工機的原料粒，便成為業者思及之方向。有鑑於此，本創作人乃針對前述習用創作問題深入探討，並藉由多年從事相關產業之研發與製造經驗，積極尋求解決之道，經過長期努力之研究與發展，終於成功的開發出本創作『可生物分解之植物纖維原料粒的組成物及其製造方法』，以改善習用創作之問題。

本創作之主要目的，係提供一種『可生物分解之植物纖維原料粒的組成物及其製造方法』，其係令植物纖維原料粒的生產，能以相同的原料配方，而僅透過配方比例的調整，便能以同一製程製造出可同時適用於射出成型、擠出成型或吹製成型等加工機的原料粒，增進環保製品生產的便利性與實用性。

緣於達成上述之創作目的，本創作『可生物分解之植物纖維原料粒的組成物及其製造方法』，其原料粒的配方比為：植物纖維粉40～60％、澱粉20～30％、澱粉發酵的植物膠粉末10～20％、水溶性高分子膠5～10％，以及纖維素蛋白質3～5％。而製程包含以下步驟： A.取得原料，取得上述的植物纖維粉、澱粉、澱粉發酵的植物膠粉末、水溶性高分子膠，以及纖維素蛋白質等原料，而每一項原料的比例，係依照原料粒預計加工的成品及加工成型方法的不同而將作適當的調整，也就是原料粒的配方雖然相同，但比例係依照射出成型、擠出成型或吹製成型等加工使用的不同而有所差異，而其差異的多寡都在上述的原料百分比範圍內。 B. 纖維粉混煉，將纖維粉置於一第一混煉機中10～30分鐘，以40～60℃，以及600～1200RPM高速旋轉混煉，使纖維粉軟化。 C.澱粉混煉，將澱粉及纖維素蛋白質置於一第二混煉機中10～20分鐘，以600～1200RPM高速旋轉混煉，以活化粉末顆粒的流動性。 D. 植物膠粉末混煉，將植物膠粉末置於一第三混煉機中10～40分鐘，以100RPM以下的轉速旋轉混煉，使其達到黏稠狀態。 E.綜合混煉，將混煉後的纖維粉、澱粉、植物膠粉末，以及水溶性高分子膠置於一第四混煉機中攪拌10～40分鐘，溫度設定為40～80℃　，將綜合原料混煉均勻。 F. 成型料條，將綜合原料置於一成型裝置內，該成型裝置一端設有一入料口，另端設有一出料口，並於該入料口與出料口之間設一輸送單元，令該輸送單元將綜合原料由入料口一端往出料口一端旋轉攪拌輸送並同時加熱，令其通過該出料口後擠壓成型若干呈長條狀的料條。G.切削造粒，將該等料條先利用一第一冷卻系統冷卻降溫後，再利用一切削單元將該等料條切削呈顆粒狀的原料粒。H.原料粒冷卻，將切削完成的原料粒利用一第二冷卻系統冷卻，並輸送至一儲存桶後進行成品包裝。藉此，利用上述的配方及製程，僅需將配方的百分比例作調整，便可以同一製程生產不同加工機使用的植物纖維原料粒。有關本創作所採用之技術、手段及其功效，茲舉一較佳實施例並配合圖式詳細說明於后，相信本創作上述之目的、構造及特徵，當可由之得一深入而具體的瞭解。

請參閱第一～三圖所示，本發明『可生物分解之植物纖維原料粒的組成物及其製造方法』，其纖維原料粒的配方比為：植物纖維粉40～60％、澱粉20～30％、澱粉發酵的植物膠粉末10～20％、水溶性高分子膠5～10％，以及纖維素蛋白質3～5％。而製造設備包含：若干混煉機（１１、１２、１３、１４）、一成型裝置（２０）、第一冷卻系統（３０）、切削單元（４０），以及第二冷卻系統（５０），其製程包含以下步驟：

A.取得原料，分別取得纖維原料粒的配方原料，包括植物纖維粉40～60％、澱粉20～30％、澱粉發酵的植物膠粉末10～20％、水溶性高分子膠5～10％，以及纖維素蛋白質3～5％等。其中：該植物纖維粉係以天然植物的莖幹、樹皮、葉子或果皮、等作為纖維原料，經過碎化、乾燥處理後，加工為含水率20％以下的粉末，其粒度大約100～200目左右。該澱粉係可來自小麥、馬鈴薯、玉米、番薯、木薯、蓮藕、米或藻類等植物；該植物膠粉末係將發酵用的菌種加入澱粉中發酵製成的植物膠粉末；而該水溶性高分子膠係一般高分子膠，用於調合植物膠的黏度，該纖維素蛋白質則用於增加黏度。上述每一項原料的比例，係依照原料粒預計製作加工的成品及加工成型方法的不同而將作適當的調整，也就是原料粒的配方雖然相同，但比例係依照射出成型、擠出成型、壓出成型、抽管成型、熱壓成型或吹製成型等加工使用的不同而有所差異，而其差異的多寡都在上述的原料百分比範圍內。

B. 纖維粉混煉，將纖維粉置於第一混煉機（１１）中10～30分鐘，以40～60℃，以及600～1200RPM高速旋轉混煉，使纖維粉軟化。必要時可加入竹醋液2～5％，用以分解植物纖維中殘留的農藥。

C.澱粉混煉，將澱粉及纖維素蛋白質置於第二混煉機（１２）中10～20分鐘，以600～1200RPM高速旋轉混煉，以活化粉末顆粒的流動性。

D. 植物膠粉末混煉，將植物膠粉末置於第三混煉機（１３）中10～40分鐘，以100RPM以下的轉速旋轉混煉，使其達到黏稠狀態。

E.綜合混煉，將步驟B、C、D分別混煉後的纖維粉、澱粉與植物膠粉末，以及水溶性高分子膠置於第四混煉機（１４）中攪拌10～40分鐘，溫度設定為40～80℃，將綜合原料混煉均勻。

F. 成型料條，將綜合原料置於該成型裝置（２０）內，該成型裝置（２０）一端設有一入料口（２１），另端設有一出料口（２２），該入料口（２１）可供該綜合原料倒入，而該出料口（２２）處設有一成型用的擠料盤（２３），該擠料盤（２３）上形成有若干通孔（２３１）。又該入料口（２１）與出料口（２２）之間設一輸送單元（２４），該輸送單元（２４）可將綜合原料由入料口（２１）一端往出料口（２２）一端旋轉攪拌輸送並同時加熱，令其通過該擠料盤（２３）後，向外擠壓成型若干呈長條狀的料條。

其次，該輸送單元（２４）可由二動力螺桿（２５）組成，各該動力螺桿（２５）可由四支輸送桿（２５１、２５２、２５３、２５４）分段組成，每一輸送桿（２５１、２５２、２５３、２５４）外緣設有葉片（２５５），且位於該入料口（２１）的第一輸送桿（２５１）的葉片（２５５）尺寸，係大於其他輸送桿（２５２、２５３、２５４）的葉片（２５５），而位於該出料口（２２）的第四輸送桿（２５４）的葉片（２５５）尺寸，係小於其他輸送桿（２５１、２５２、２５３）的葉片（２５５），也就是該等輸送桿（２５１、２５２、２５３、２５４）外緣的葉片（２５５），係由該入料口（２１）一端往該出料口（２２）方向呈逐漸縮小的變化；又每一輸送桿（２５１、２５２、２５３、２５４）所在的溫度利用不同的溫控器（圖中未顯示）控制在140～190℃之間。再者該成型裝置（２０）對應該第一、第二輸送桿（２５１、２５２）的位置設若干排氣管（２６），該等排氣管（２６）係連接一真空機（２７），令該第一、第二輸送桿（２５１、２５２）攪拌、輸送綜合原料時，其所含的濕氣、水蒸氣能經由該等排氣管（２６）向外排出；藉此，當該輸送單元（２４）輸送該綜合原料時，先利用第一、第二輸送桿（２５１、２５２）將綜合原料均勻攪拌後，再透過該第三、第四輸送桿（２５３、２５４）逐步將綜合原料向外擠壓，以成型長條狀的料條。

G.切削造粒，將該等料條先利用該第一冷卻系統（３０）冷卻降溫後，再利用切削單元（４０）將該等料條切削呈顆粒狀的原料粒。該第一冷卻系統（３０）包括一輸送平台（３１）、一設於該輸送平台（３１）末端之動力組（３２），以及若干設於該輸送平台（３１）上方的風扇（３３）；該輸送平台（３１）上設有若干滾筒（３１１），可供該等料條設置於上後移動，也可以輸送帶方式輸送料條，而該動力組（３２）係用以帶動該等料條移動之動力來源，可由二上下相對之輥輪（３２１）組成，該二輥輪（３２１）相隔一預定距離，可透過一動力源（３２２）帶動旋轉。輸送時，該等料條擠出成型後係置於該輸送平台（３１）上，並令料條的外端被該二輥輪（３２１）夾持，當該等料條持續擠出成型，該動力源（３２２）亦同時啟動，而帶動該動料條在輸送平台（３１）上位移，在料條移動過程中，利用該等風扇（３３）吹風進行降溫冷卻。

其次，該切削單元（４０）係設於相鄰該二輥輪（３２１）外側，其係一刀座（４１）上設一馬達（４２），該馬達（４２）可帶動一刀片（４３）轉動，該刀片（４３）的半徑長度大於該輸送平台（３１）的台面寬度，當該等料條通過該二輥輪（３２１）後，就會被旋轉的刀片（４３）切削成原料粒。又該馬達（４２）底部與刀座（４１）之間係設一滑軌（４４），可供移動該馬達（４２）而調整該刀片（４３）切削的位置。

H.原料粒冷卻，原料粒切削完成後，再利用一第二冷卻系統（５０）一邊輸送一邊冷卻，該第二冷卻系統（５０）包括一集料桶（５１）、第一鼓風機（５２）、第一冷卻桶（５３）、第二冷卻桶（５４）、第二鼓風機（５５），以及一儲存桶（５６），該集料桶（５１）與第一冷卻桶（５３）間設有一第一管路（５７），該第一冷卻桶（５３）與第二冷卻桶（５４）間第一第二管路（５８），而該第二冷卻桶（５４）與儲存桶（５６）間設有一第三管路（５９），又該第一鼓風機（５２）係設於該第一管路（５７）適當處，而該第二鼓風機（５５）設於該第三管路（５９）適當處；當該等原料粒經切削成型後，係落入或倒入該集料桶（５１）內，先利用該第一鼓風機（５２）將原料粒抽送至該第一冷卻桶（５３），再利用該第二鼓風機（５５）將位於該第一冷卻桶（５３）內的原料粒抽送至該儲存桶（５６）內，該儲存桶（５６）底部設有一落料口（５６１），可將包裝袋置於落料口（５６１）下方進行包裝作業。藉此，利用上述的配方及製程，僅需將配方的百分比例作調整，便可以同一製程生產不同加工機使用的植物纖維原料粒，增進植物原料粒生產製造的效率，並有助提昇產業的發展。綜上所述，本創作在同類產品中實有其極佳之進步實用性，同時遍查國內外關於此類結構之技術資料、文獻中亦未發現有相同的構造存在在先，是以本創作實已具備新型專利要件，爰依法提出申請。上述實施例，僅用以舉例說明本創作，據以在不離本創作精神之範圍，熟習此項技藝者憑之而作之各種變形、修飾與應用，均應包括於本創作之範疇者。

（１１）:第一混煉機（１２）:第二混煉機（１３）:第三混煉機中（１４）:第四混煉機中（２０）:成型裝置（２１）:入料口（２２）:出料口（２３）:擠料盤（２３１）:通孔（２４）:輸送單元（２５）:動力螺桿（２５１）:第一輸送桿（２５２）:第二輸送桿（２５３）:第三輸送桿（２５４）:第四輸送桿（２５５）:葉片（２６）:排氣管（２７）:真空機（３０）:第一冷卻系統（３１）:輸送平台（３１１）:滾筒（３２）:動力組（３２１）:輥輪（３２２）:動力源（３３）:風扇（４０）:切削單元（４１）:刀座（４２）:馬達（４３）:刀片（４４）:滑軌（５０）:第二冷卻系統（５１）:集料桶（５２）:第一鼓風機（５３）:第一冷卻桶（５４）:第二冷卻桶（５５）:第二鼓風機（５６）:儲存桶（５６１）:落料口（５７）:第一管路（５８）:第二管路（５９）:第三管路

第一圖：係本發明原料配方混煉並加工成料條之示意圖。第二圖：係本發明第一冷卻系統及切削單元之示意圖。第三圖：係本發明第二冷卻系統之組成架構及使用示意圖。

(11):第一混煉機

(12):第二混煉機

(13):第三混煉機中

(14):第四混煉機中

(20):成型裝置

(21):入料口

(22):出料口

(23):擠料盤

(231):通孔

(24):輸送單元

(25):動力螺桿

(251):第一輸送桿

(252):第二輸送桿

(253):第三輸送桿

(254):第四輸送桿

(255):葉片

(26):排氣管

(27):真空機

Claims

一種可生物分解之植物纖維原料粒的組成物，包含：植物纖維粉40～60％、澱粉20～30％、澱粉發酵的植物膠粉末10～20％、水溶性高分子膠5～10％，以及纖維素蛋白質3～5％。
依據申請專利範圍第1項所述之可生物分解之植物纖維原料粒的組成物，其中該植物纖維粉係可以天然植物的莖幹、樹皮、葉子或果皮、等作為纖維原料，經過碎化、乾燥處理後，加工為含水率20％以下的粉末。
依據申請專利範圍第1項所述之可生物分解之植物纖維原料粒的組成物，其中該澱粉係可來自小麥、馬鈴薯、玉米、番薯、木薯、蓮藕、米或藻類等植物。
依據申請專利範圍第1項所述之可生物分解之植物纖維原料粒的組成物，更可包含竹醋液2～5％。
一種可生物分解之植物纖維原料粒的製造方法，其製程包含以下步驟： A.取得原料，取得如請求項１所述之組成物原料，且每一種原料的百分比，可依原料粒預計加工的成品及加工成型方法的不同而將比例作適當的調整； B. 纖維粉混煉，將纖維粉置於一第一混煉機中10～30分鐘，以40～60℃，以及600～1200RPM高速旋轉混煉，使纖維粉軟化； C.澱粉混煉，將澱粉及纖維素蛋白質置於一第二混煉機中10～20分鐘，以600～1200RPM高速旋轉混煉，以活化粉末顆粒的流動性； D. 植物膠粉末混煉，將植物膠粉末置於一第三混煉機中10～40分鐘，以100RPM以下的轉速旋轉混煉，使其達到黏稠狀態； E.綜合混煉，將混煉後的纖維粉、澱粉、植物膠粉末，以及水溶性高分子膠置於一第四混煉機中攪拌10～40分鐘，溫度設定為40～80℃　，將綜合原料混煉均勻； F. 成型料條，將綜合原料置於一成型裝置內，該成型裝置一端設有一入料口，另端設有一出料口，並於該入料口與出料口之間設一輸送單元，令該輸送單元將綜合原料由入料口一端往出料口一端旋轉攪拌輸送並同時加熱，令其通過該出料口後擠壓成型若干呈長條狀的料條； G.切削造粒，將該等料條先利用一第一冷卻系統冷卻降溫後，再利用一切削單元將該等料條切削呈顆粒狀的原料粒； H.原料粒冷卻，將切削完成的原料粒利用一第二冷卻系統冷卻，並輸送至一儲存桶後進行成品包裝。
依據申請專利範圍第1項所述之可生物分解之植物纖維原料粒的製造方法，其中該成型裝置之輸送單元可由二動力螺桿組成，各該動力螺桿可由四支輸送桿分段組成，每一輸送桿外緣設有葉片，且位於該入料口的第一輸送桿的葉片尺寸，係大於其他輸送桿的葉片，而位於該出料口的第四輸送桿的葉片尺寸，係小於其他輸送桿的葉片，令該輸送單元輸送該綜合原料時，先利用第一、第二輸送桿將綜合原料均勻攪拌後，再透過該第三、第四輸送桿逐步壓擠綜合原料；其次每一輸送桿所在的溫度利用溫控器控制在140～190℃之間，並於該成型裝置對應該第一、第二輸送桿的位置設若干排氣管，該等排氣管係連接一真空機，令該第一、第二輸送桿攪拌、輸送綜合原料時，其所含的濕氣、水蒸氣能經由該等排氣管向外排出；又該出料口係設一成型用的擠料盤，該擠料盤上形成有若干通孔，當該綜合原料被擠壓通過該等通孔後，便成型為長條狀的料條。
依據申請專利範圍第1項所述之可生物分解之植物纖維原料粒的製造方法，其中該第一冷卻系統包括一輸送平台、一設於該輸送平台末端之動力組，以及若干設於該輸送平台上方的風扇，該等料條擠出成型後係置於該輸送平台上，外端設於該動力組上，當該等料條持續擠出成型，並同步被該動力組拉動位移時，係利用該等風扇吹風將料條冷卻，而該切削單元係設於相鄰該動力組外側，當該等料條通過動力組後，係被該切削單元切削成原料粒。
依據申請專利範圍第1或第7項所述之可生物分解之植物纖維原料粒的製造方法，其中該切削單元係一刀座上設一馬達，該馬達可帶動一刀片轉動，該刀片的半徑長度大於該輸送平台的台面寬度，當該等料條通過動力組後，可被該刀片切削成原料粒。
依據申請專利範圍第1項所述之可生物分解之植物纖維原料粒的製造方法，其中該第二冷卻系統包括一集料桶、第一鼓風機、第一冷卻桶、第二冷卻桶、第二鼓風機，以及一儲存桶，該集料桶與第一冷卻桶間設有一第一管路，該第一冷卻桶與第二冷卻桶間第一第二管路，而該第二冷卻桶與儲存桶間設有一第三管路，該第一鼓風機設於該第一管路上，而該第二鼓風機設於該第三管路上；當該等原料粒經切削成型後，係落入該集料桶內，先利用該第一鼓風機將原料粒抽送至該第一冷卻桶，再利用該第二鼓風機將位於該第一冷卻桶內的原料粒抽送至該儲存桶內。