TWI667977B

TWI667977B - 纖維吸管之製造方法及其設備

Info

Publication number: TWI667977B
Application number: TW107126443A
Authority: TW
Inventors: 王正雄
Original assignee: 王正雄
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2019-08-11
Also published as: CN110774401A; TW202007329A

Abstract

一種纖維吸管之製造方法及其設備，其係利用粉碎機將如竹子等植物原料碎化後乾燥，再用磨粉機將植物原料磨成細粉狀的纖維粉料，進而將纖維粉料、耐溫澱粉及植物膠以一定比例攪拌混煉為綜合原料；再將綜合原料置於一造粒裝置內成型為粒狀的纖維粒原料，該等纖維粒原料利用離心方式降低含水率後，再置於一吹管機中進行吹管作業，以成型管狀結構的管材，再將管材通過一冷卻機構進行冷卻定型後，利用一刀具依預設長度切斷成纖維吸管成品；藉此能製成生物可分解的纖維吸管。

Description

纖維吸管之製造方法及其設備

本創作係隸屬一種吸管之創作，特別係指一種以植物纖維為原料製成的纖維吸管之製造方法及其設備。

按，現代社會由於物質生活水準的提高，不論是包裝飲料或是現場調製飲料都極為普及，因此全球人口每日消耗的吸管數量非常驚人。目前極大部分被使用的吸管仍然是以塑膠製的吸管為主，雖然每支塑膠吸管的體積不大，但每日累積使用的數量則是其他塑膠製餐具無法相較的，也因為塑膠吸管的體積不大，即使回收之後也不易處理，因此全球每日都會產生數量極為龐大的吸管廢棄物，這大量的塑膠廢棄物除了會對環境產生危害，也會增加大量的處理成本，另外，塑膠裝的吸管還存在著塑化劑殘留或吸食熱飲食品之熱化塑析出的問題，對人體健康都是一種危害。為了解決傳統塑膠吸管的問題，一種可生物分解的吸管是由聚乳酸(Polylactic acid；PLA)製成，聚乳酸為一種具生物可分解性之高分子材料，從植物纖維中的葡萄糖醱酵成乳酸再經聚合而成，常用的植物纖維來源以玉米、小麥為主。由於聚乳酸聚合體能在自然的掩埋環境中被微生物分解成二氧化碳及水，因此可被利用作為取代傳統塑膠的原料。然而，聚乳酸本身的特性為剛性強且柔韌性不足，受到擠壓時容易破碎，在運送、儲存或使用的過程中，也容易發生斷裂等品質不穩定的問題，且以，聚乳酸為原料製成的吸管，並非真正的環保吸管，有加以改善之必要。　　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『纖維吸管之製造方法及其設備』，以改善習用創作之問題。

本創作之主要目的，係提供一種『纖維吸管之製造方法及其設備』，其係令吸管能以植物纖維為原料吹製成型，製成真正環保的纖維吸管。

緣於達成上述之創作目的，本創作『纖維吸管之製造方法及其設備』，其係以如竹子等植物纖維為主要原料，搭配溫澱粉、水及植物膠，利用粉碎機、磨粉機、攪拌器、造粒裝置、離心機、吹管機、冷卻機構及裁切機等器具設備，施以如下步驟製成纖維吸管： A.碎化處理，取得植物原料，並利用粉碎機將植物原料進行碎化處理。 B.乾燥處理，將碎化後的植物原料施以乾燥處理，降低所含水分。 C.磨粉細化，利用一磨粉機將植物原料磨成400目以上的細粉狀纖維粉料； D.混煉處理，將37～70％的纖維粉料、20～35％的耐溫澱粉、1～３％的水，以及9 ～25％的植物膠攪拌混煉為綜合原料。 E.造粒，將綜合原料置於一造粒裝置內，先施以分段加熱輸送後，再利用一成型模頭將綜合原料成型為粒狀的纖維粒原料；該造粒裝置一端上方設一入料口，另端設置該成型模頭，又其內部利用一第一輸送軸輸送綜合原料，該第一輸送軸前端位於該入料口下方，而末端與該成型模頭銜接，用以將綜合原料輸送至該成型模頭，且該第一輸送軸可區分為四段，每一段的溫度利用不同的溫控器控制而有所差異，其第一段可設定140～170℃，第二段可設定150～175℃，第三段可設定160～180℃，第四段可設定165～185℃，而該成型模頭溫度亦控制在170～190℃之間，達到造粒時分段加熱輸送之技術。 F.纖維粒乾燥，利用一離心機以離心力方式將纖維粒原料施以乾燥處理，使其含水率至少低於0.1 %，最佳為0.01%。 G.吹管成型，將乾燥後的纖維粒原料放入一吹管機中，該吹管機一端上方設一進料口，另端設置一吹管機構，並於該進料口下方與該吹管機構之間設一第二輸送軸，利用該第二輸送軸將纖維粒原料輸送至該吹管機構，又該第二輸送軸可區分為四段，每一段的溫度利用不同的溫控器控制而有所差異，其第一段可設定140～170℃，第二段可設定150～175℃，第三段可設定160～180℃，第四段可設定165～185℃，而該成型模頭溫度亦控制在170～190℃之間，而以分段加熱將纖維粒原料輸送至吹管機構進行吹管作業，當管狀結構的管材成型後再通過一冷卻機構進行冷卻定型。 H.切管，冷卻後的纖維管係利用一刀具依預設長度切斷成纖維吸管成品；該刀具可設於一裁切機外側，該裁切機具有一由若干輥輪上下相對設置而成的驅動組件，該驅動組件係利用該等輥輪夾持成型完成的管材，令該驅動組件轉動時帶動管材移動，將吹管成型好的管材帶動通過該冷卻機構後，再利用該刀具裁切成纖維吸管成品。藉此，利用上述的製造方法及設備，能利用植物纖維製成生物可分解的吸管，使用時能達到保護環境的目的。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。

請參閱第一圖所示，本發明『纖維吸管之製造方法及其設備』，其構成至少包含一粉碎機（１０）、磨粉機（２０）、攪拌器（３０）、造粒裝置（４０）、離心機（５０）、吹管機（６０）、冷卻機構（７０），以及裁切機（８０）等器具設備，利用上述設備，以植物之植物纖維為主要原料，搭配溫澱粉、水及植物膠，施以如下步驟製成纖維吸管：

A.碎化處理，取得植物原料，並利用粉碎機（１０）將植物原料進行碎化處理，該植物原料可為竹子或其它具有纖維的植物，而該粉碎機（１０）係一般用以將植物切成小塊狀的機器，此乃一般機器，不再贅述。

B.乾燥處理，將碎化後的植物原料利用烘乾設備或曝曬太陽等方式施以乾燥處理，降低所含水分，上述烘乾設備乃一般機器，不再贅述。

C.磨粉細化，利用該磨粉機（２０）將乾燥後的植物原料磨成規格400目以上的細粉狀纖維粉料，該磨粉機（２０）乃一般機器，不再贅述。又，植物原料磨成纖維粉料後，若要提昇其耐熱性，可將纖維粉料施以耐熱處理，以高溫蒸熱方式增加纖維粉料的耐熱性。

D.混煉處理，將37～70％的纖維粉料、20～35％的耐溫澱粉、1～３％的水，以及9 ～25％的植物膠放入攪拌器（３０）中攪拌混煉為綜合原料。

E.造粒，將綜合原料置於一造粒裝置（４０）內，先施以分段加熱輸送後，再利用一成型模頭（４２）將綜合原料成型為粒狀的纖維粒原料；該造粒裝置（４０）一端上方設一入料口（４１），另端設置該成型模頭（４２），又其內部利用一第一輸送軸（４３）輸送綜合原料，該第一輸送軸（４３）前端位於該入料口（４１）下方，而末端與該成型模頭（４２）銜接，用以將綜合原料輸送至該成型模頭（４２），該成型模頭（４２）輸出一端具有若干網孔，網孔尺寸可設定在２～６毫米之間，當綜合原料通過網孔後，即可成型纖維粒原料。又纖維粒原料成型完成後，係可利用一抽送設備（４４）抽送至儲存槽（４５），並於抽送的過程中進行冷卻。另外，該第一輸送軸（４３）可區分為四段，每一段的溫度利用不同的溫控器控制而有所差異，其第一段可設定140～170℃，第二段可設定150～175℃，第三段可設定160～180℃，第四段可設定165～185℃，而該成型模頭溫度亦控制在170～190℃之間，達到造粒時分段加熱輸送之技術。

F.纖維粒乾燥，將纖維粒原料置於該離心機（５０）內，利用旋轉的離心力方式將纖維粒原料施以乾燥處理，使其含水率至少低於0.1 %，最佳為0.01%，該離心機（５０）乃己知的一般機器，不再贅述。。

G.吹管成型，將乾燥後的纖維粒原料放入該吹管機（６０）中，該吹管機（６０）一端上方設一進料口（６１），另端設置一吹管機構（６２），並於該進料口（６１）下方與該吹管機構（６２）之間設一第二輸送軸（６３），利用該第二輸送軸（６３）將纖維粒原料輸送至該吹管機構（６２），該吹管機構（６２），而該第二輸送軸（６３）可區分為四段，每一段的溫度利用不同的溫控器控制而有所差異，其第一段可設定140～170℃，第二段可設定150～175℃，第三段可設定160～180℃，第四段可設定165～185℃，而該成型模頭溫度亦控制在170～190℃之間，而以分段加熱將纖維粒原料輸送至吹管機構（６２）進行吹管作業。

該吹管機構（６２）係一模頭（６２１）內形成斜錐狀之模穴（６２２），該模穴（６２２）可設置一模塊（６２３），該模塊（６２３）外緣亦呈斜錐狀，其與該模穴（６２２）間相隔一預定距離，可供纖維粒原料通過，又該模塊（６２３）內設有一噴氣道（６２４）該噴氣道（６２４）一端係與該孔槽（６２２）外側端連通，另端則與輸送高壓氣體之輸氣管（６２５）銜接，同時並設有一真空控管的設備（圖中未顯示），使吹管的氣體能平均，當纖維粒原料被輸送至該模穴（６２２）前端時，透過該噴氣道（６２４）噴出的高壓氣體，能讓經過擠壓的纖維粒原料吹製成型呈管狀型態的管材。

H.冷卻定型，當管狀結構的管材成型後，係令其通過冷卻機構（７０）進行冷卻定型，該冷卻機構（７０）可為水槽或其它具冷卻功能之器具，具備水溫控製功能，而水溫約控制在３度左右。

I.切管，冷卻後的纖維管係利用一刀具（８４）依預設長度切斷成纖維吸管成品；該刀具（８４）可設於該裁切機（８０）外側，該裁切機（８０）具有一由若干輥輪（８１、８２）上下相對設置而成的驅動組件（８３），該驅動組件（８３）係利用該等輥輪（８１、８２）夾持成型完成的管材，令該驅動組件（８３）轉動時帶動管材移動，將吹管成型好的管材帶動通過該冷卻機構（７０）後，再利用該刀具（８４）裁切成纖維吸管成品。

藉此，利用上述的製造方法及設備，能利用植物纖維製成生物可分解的吸管，使用時能達到保護環境的目的。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。

（１０）‧‧‧粉碎機

（２０）‧‧‧磨粉機

（３０）‧‧‧攪拌器

（４０）‧‧‧造粒裝置

（４１）‧‧‧入料口

（４２）‧‧‧成型模頭

（４３）‧‧‧第一輸送軸

（４４）‧‧‧抽送設備

（４５）‧‧‧儲存槽

（５０）‧‧‧離心機

（６０）‧‧‧吹管機

（６１）‧‧‧進料口

（６２）‧‧‧吹管機構

（６３）‧‧‧第二輸送軸

（６２１）‧‧‧模頭

（６２２）‧‧‧模穴

（６２３）‧‧‧模塊

（６２４）‧‧‧噴氣道

（６２５）‧‧‧輸氣管

（７０）‧‧‧冷卻機構

（８０）‧‧‧裁切機

（８１、８２）‧‧‧輥輪

（８３）‧‧‧驅動組件

（８４）‧‧‧刀具

第一圖：係本發明之成型設備示意圖。

Claims

一種纖維吸管之製造方法，其製程包含以下步驟 A. 碎化處理，取得植物原料，並利用粉碎機將植物原料進行碎化處理； B. 乾燥處理，將碎化後的植物原料施以乾燥處理，降低所含水分； C. 磨粉細化，利用一磨粉機將植物原料磨成細粉狀的纖維粉料； D. 混煉處理，將37～70％的纖維粉料、20～35％的耐溫澱粉、1～3％的水，以及9 ～25％的植物膠攪拌混煉為綜合原料； E. 造粒，將綜合原料置於一造粒裝置內，先施以分段加熱輸送後，再利用一成型模頭將綜合原料成型為粒狀的纖維粒原料； F. 纖維粒乾燥，將纖維粒原料施以乾燥處理，使其含水率至少低於0.1 %； G. 吹管成型，將乾燥後的纖維粒原料放入一吹管機中，利用分段加熱輸送至一吹管機構進行吹管作業，管狀結構的管材成型後再通過一冷卻機構進行冷卻定型； H. 切管，冷卻後的纖維管係利用一刀具依預設長度切斷成纖維吸管成品。
依據申請專利範圍第1項所述之纖維吸管之製造方法，其中植物原料施以步驟C而磨成纖維粉料後，係可再施以耐熱處理，以高溫蒸熱方式增加纖維粉料的耐熱性。
依據申請專利範圍第1項所述之纖維吸管之製造方法，其中植物原料施以步驟C時，係可磨成400目以上的纖維粉料。
依據申請專利範圍第1項所述之纖維吸管之製造方法，其中該造粒裝置係一端上方設一入料口，另端設置該成型模頭，又其內部利用一第一輸送軸輸送綜合原料，該第一輸送軸前端位於該入料口下方，而末端與該成型模頭銜接，用以將綜合原料輸送至該成型模頭，且該第一輸送軸可區分為四段，每一段的溫度利用不同的溫控器控制而有所差異，其第一段可設定140～170℃，第二段可設定150～175℃，第三段可設定160～180℃，第四段可設定165～185℃，而該成型模頭溫度亦控制在170～190℃之間，達到造粒時分段加熱輸送之技術。
依據申請專利範圍第1項所述之纖維吸管之製造方法，其中實行步驟F時，係可利用一離心機以離心力方式去除纖維粒原料所含水份。
依據申請專利範圍第1項所述之纖維吸管之製造方法，其中該吹管機係一端上方設一進料口，另端設置該吹管機構，並於該進料口下方與該吹管機構之間設一第二輸送軸，利用該第二輸送軸將纖維粒原料輸送至該吹管機構，又該第二輸送軸可區分為四段，每一段的溫度利用不同的溫控器控制而有所差異，其第一段可設定140～170℃，第二段可設定150～175℃，第三段可設定160～180℃，第四段可設定165～185℃，而該成型模頭溫度亦控制在170～190℃之間，達到分段加熱輸送之技術。
依據申請專利範圍第1項所述之纖維吸管之製造方法，其中該冷卻機構可為一水槽，而該刀具可設於一裁切機外側，該裁切機具有一由若干輥輪上下相對設置而成的驅動組件，該驅動組件係利用該等輥輪夾持成型完成的管材，令該驅動組件轉動時帶動管材移動，將吹管成型好的管材帶動通過該冷卻機構後，再利用該刀具裁切成纖維吸管成品。
一種纖維吸管之製造設備，至少包含：　　一粉碎機，用以將植物原料進行碎化處理；　一磨粉機，用以將碎化後的植物原料磨成細粉狀的纖維粉料；　一攪拌器，係將纖維粉料、耐溫澱粉，以及植物膠攪拌混煉為綜合原料；　一造粒裝置，一端上方設一入料口，另端設置一成型模頭，其內部利用一第一輸送軸輸送綜合原料，該第一輸送軸前端位於該入料口下方，而末端與該成型模頭銜接，用以將綜合原料輸送至該成型模頭，利用該成型模頭將綜合原料成型為粒狀的纖維粒原料；　　一離心機，將纖維粒原料置於一離心機內，利用離心力旋轉方式降低纖維粒原料所含水份；　　一吹管機，係一端上方設一進料口，另端設置一吹管機構，並於該進料口下方與該吹管機構之間設一第二輸送軸，利用該第二輸送軸將纖維粒原料輸送至該吹管機構，而透過該吹管機構將纖維粒原料吹製成型為管狀結構的管材；　　一冷卻機構，係用以將剛成型的中空管材冷卻定型；　　一裁切機，設於相鄰該冷卻機構一側，其對應該冷卻機構的外側設有一可夾持管材移動之驅動組件，並於該管材移動通過的另一外側設置刀具，令該驅動組件轉動時帶動管材移動，將吹管成型好的管材帶動通過該冷卻機構後，再利用該刀具裁切成纖維吸管成品。
依據申請專利範圍第８項所述之纖維吸管之製造設備，其中該第一輸送軸可區分為四段，每一段的溫度利用不同的溫控器控制而有所差異，其對應該入料口的第一段可設定140～170℃，第二段可設定150～175℃，第三段可設定160～180℃，第四段可設定165～185℃，而該成型模頭溫度亦控制在170～190℃之間，達到造粒時分段加熱輸送之技術。
依據申請專利範圍第８項所述之纖維吸管之製造設備，其中該第二輸送軸可區分為四段，每一段的溫度利用不同的溫控器控制而有所差異，其對應該進料口之第一段可設定140～170℃，第二段可設定150～175℃，第三段可設定160～180℃，第四段可設定165～185℃，而該成型模頭溫度亦控制在170～190℃之間，達到分段加熱輸送之技術。