Спосіб формування профільованих з композицій виробів на основі крохмалю

Изобретение относится к технологии переработки крахмала в профилированные изделия)такие как бутыли, листы, пленки, упаковочные материалы, трубки, стержни, фармацевтические капсулы и т . п . Изобретение позволяет улучшить физико-механические.характеристики изделий за счет того, что композиции крахмала, содержащие 10'20 мас.% воды, нагревают до получения расплава9 который окструдируют с получением зерен с последующем кондиционированием их до указанного содержания воды, нагреванием до получения расплава и его инжекционным прессованием. 5 ил. С/) Изобретение относится к технологии перераГотки крахмала в профилированные изделия, такие как бутыли, листы, пленки, упаковочные материалы, трубки, стержни, фармацевтические капсулы и т.п. Целью изобретения является улучшение физико-механических характеристик изделий. На фиг.1-5 приведены диаграммы, поясняющие предлагаемый способ. f ГС р и м е р 1, ! А. Приготовление деструктурированного крахмала. Естественный картофельный крахмал, ' смазывающее вещество/антиадгезионная 'смазка форм (гидрогенизированный жир) и усилитель текучести расплава смешивают один с другим в относительных пропорциях и смесителе для порошковых материалов в течение 10 мин так, что получается композиция, с о с тоящая из 81,3 ч.естественного к а р тофельного крахмала, 1 ч, гидрогенизированного триглицерида, содержащего жирные кислоты C^g:C^:Ct4 B соотношении 65:31:4 м а с . ч . , 0,7 ч.лицетина и 1 7 ч . воды, имеющая форму свободно сыпучего порошка, Данный продукт затем подают в загрузочную воронку . экструдера. В шнековом цилиндре данный порошок расплавляется. Измеренная температура в цилиндре составляет 165°С, среднее общее время п р е бывания 12 мин (10 мин нагревания, 2 мин выдержки в расплавленном состоя нии) и создаваемое давление равно дав лению пара жидкости, присутствующей в объеме шнекового цилиндра. Этот расплав затем продавливается и р а з д е ляется на зерна средним диаметром до. 3 мм. Этот материал представ OS to CO 1612999 ляет собой твердый белый продукт с тонкой пенообразной структурой. Содержание воды в нем составляет 12%, причем эта вода может улетучиваться при , выходе расплава из мундштука экструдера. Полученный зернистый материал затем кондиционируют до содержания в нем воды 17%. Б. Инжекционное прессование полу- JQ ченных зерен. Полученный материал подают в загрузочную воронку машины инжекционного прессования. Этот материал превращается в расплав в шнековом цилиндре. Температура в нем поддержи-^ вается 165°С, давление 75 х-10 s Н/м2, среднее время пребывания составляет 7,5 мин (5 мин нагрева и 2,5 мин в расплавленном состоянии). Расплав вводится в форму для прессования та- 20 ким образом, что получаются испыта-' тельные образцы, пригодные для изучения их физических свойств (поведение нагрузка/деформация) в аппаратуре для разрывных испытаний. Эти образцы кон- 25 диционируют до содержания воды 13,5% и осуществляется их испытание при комнатной температуре при скорости растяжения -10 мм/мин. Диаграмма нагрузка - деформация (фиг.1) для материала, согласно примеру 1 получена при следующих услоА виях: время пребывания 450 с; скорость вращения шнека 75 об/мин; деформация при разрыве 32,5+2.,0%; разрывная нагрузка 40,0+0,1 МПа; энергия р а з рыва /ед. площади 450,0+30,1 кДж-м~г, ( ния До момента і разрыва составляет примерно 30%. Другие условия обработки, например время і пребывания в аппаратуре инжекционного прессования 600 с , скорость вращения шнека 75 об/мин, дают аналогичные результаты, П р и м е р 2. Композицию аналогично примеру 1А подают в загрузочную воронку машины инжекционного. прессования, испытательные образцы получают непосредственно в одпоэтапном процессе. Температура в шнековом цилиндре составляет 165°С, давление 75x10^ Н/м 2 , время пребывания в нем 12,5 мин (8 мин нагревания, 4,5 мин в расплавленном состоянии). Диаграмма нагрузка - деформация (фиг.З) для материала согласно примеру 2 получена пр и следующих условиях: время пребывания 750 с ; скорость вращения шнека 75 об/мин; д е формация при разрыве 18,0£4,7%; р а з рывная нагрузка 33,8+7,7 МПа, энергия разрыва/ед.площади 242±68кДж.м, Диаграмма нагрузка - деформация (фиг.4) для другого материала согласно примеру 2 получена при следующих условиях: время пребывания -,,. 750 с; скорость вращения шнека 100 об/мин; деформация при разрыве 8,8+3,1%; разрывная нагрузка 33,8+ 17,7 МПа; энергия разрыва/ед.площади 108+44 кДж- м"2: 35 Достигаемая степень растяжения ' до момента разрыва относительно низка, непостоянна и значительно ниже значений, соответствующих примеру 1. Диаграмма нагрузка - деформация ї*(фиг.2) для дополнительного материала согласно примеру 1 (испытательные образцы соответствуют стандарту) по- 40 П р и м е р 3. Процедура осущестлучена при следующих условиях: нагруз^ вляется аналогично примерам 1 и 2, но ка/деформация крахмала, обработаннот исходная композиция примера 1 замеА го как описано в примере 1Б; время нена композицией, состоящей из слепребывания 450 с ; скорость вращения 45 дующих компонентов, м а с . ч . : шнека 125 об/мин; деформация при р а з Естественный карторыве 29,4+2,0%; разрывная нагрузка фельный крахмал 80,0 39,3+0,3 МПа; энергия разрыва/ед-плоСмазывающее вещество/ щади 401+30,6 кДж-м~2, антиадгезионная смазка для пресс-форКаждая группа показывает результа-^ мы (гидрогенизированты измерения трех образцов инжекішный жир) 1,0 онно-прессованных в одинаковых услоЛецитин 0,7 виях как описано в примере 1Б с исДвуокись титана 0,3 пользованием предварительно обработанВода 17,0 ного (дструктурированного) крахмала, 5 Получены результаты, аналогичные полученного в примере 1А. Испытуемые . результатам примеров 1 и 2. образцы хорошо воспроизводимы в отноП р и м е р 4. Процедура осущестшении свойств, и степень их растяжевляется таким же образом, как огшса* 5 , 16 12999 но в примерах 1 и 2 с использованием~ композиции, содержащей поливииилпирролидон, и полученные испытательные образцы имеют следующий с о с т а в Д : Картофельный крахмал 74,6 Поливинилпирролидон , 10,0 Гидрогенизированный жир 1,1 Лецитин 0,8 Вода 13»5 Поведение нагрузка/деформация аналогично поведению при осуществлении обработки по примеру 1 и аналогично поведению при осуществлении обработки по примеру 2, П р и м е р 5 (стабильность обработки) . Измеряют вязкость описанной в примере 1А композиции в расплавленном состоянии в шнековом ци; линдре как функцию скорости сдвига при обработке (кривая 1, фиг.5). Как в примере 1Б и при обработке (кривая 2, фиг.5) как в примере 2. Результаты испытаний получают в машине С хорошо отрегулированными условиями. Вязкость расплава как функцию скорости сдвига рассчитывают по данным измерений, используя теорию стандартного инжекционного прессования наряду с измерениями времени заполнения показывает результаты двухэтапного процесса согласно пример у 1, а также результаты одноэтапного процесса согласно примеру 2. Материалы, обработанные согласно примеру 2 (однозтапный процесс), имеют более высокие вязкости расплава и более высокую чувствительность к времени пребывания в зоне обработки и скорости сдвига. Эти более высокие вязкости и чувствительности приводят к более низкой стабильности обработки и более низкой воспроизводимости продукта. Зависимости вязкостей расплава от ' скорости сдвига при осуществлении двухэтапного процесса согласно приг ~меру 1 аналогичны зависимостям для обычных термопластиков, например полиэтилена, которые как известно подвергаются стабильной обработке, давая воспроизводимые продукты. 6 log(j7IIa-c) означает логарифм с основанием 10 вязкости расплава J ;log ? , (J7c~ ) означает логарифм с основанием величины скорости сдвига (фиг.5). М Линии 1-3 получены для материала согласно примеру 2 (одноэтапный процесс) при времени пребывания 750, 600 и 450 с соответственно. 10 Линии 4 и 5 получены для материала согласно примеру 1 (двухэтапный • процесс) при времени пребывания 750 и 450 с соответственно. I ,г . П р и м е р 6 .Повторяют примеры 1 и 2, однако исходную композицию в дримере 1А замещают следующими компонентами,ч.: Натуральный картофельный крахмал 77,0 20 Замасливатель/антиадгезив (гидрированный жир) . 1,0 Лецитин 0,7 Диоксид титана 0,3 5 Вода , 20,0 2 Получены аналогичные результаты, как и в примерах 1 и 2. П р и м е р 7. Примеры 1 и 2 повторяют с использованием композиции, ^ п содержащей поливинилпирролидон, так что получают следующую композицию,%: Картофельный крахмал 76,0 Поливинилпирролидон 12,0 Гидрированный жир 1»2 Лецитин 0,8 35 вода ' 10,0 \ Динамометрическая характеристика сходна с той, когда проводят обработку аналогично примерам 1 и 2, Формула и з о б р е т е н и я Способ формования профилированных изделий из композиций на основе крахмала, содержащих 10-20 мас.% воды, включающий нагревание композиций до получения расплава и инжекционное прессование в форме, о т л и ч а ю щ и й с-я тем, что, с целью улучшения физико-механических характерис50 тик изделий, до инжекционного прессования расплав экструдируют с получением зерен, которые кондиционируют до указанного содержания влаги и подвергают расплавлению. 1612999 JU 45^*— Гц . і 351П ^ 15^ > t 1 І" 1 0 4 ' 5, 1 , j 1/05 1,1 ( 1,15 1,2 1,25 1,35 1,3 5D 45 A 40 35 -I 3 0 25 І 2 0 15 1 0 51 105 П 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 1Д 1,1 1612999 50 35 Ч 3Q 2520 — С* 15 10 5 -\ і 1 105 г 1 1,1 1,15 1,2 1,25 1,3 1,35 Деформаций JU w•'ЧЧ'Ч-;-.. • \ 35 і • і OJ 25 1 15сі m 5 o . 5 1 1,1 1,15 1,2 крахмала 1 • 1,25 .1,3 1,35 U 1612999 г-н/— 3 - і І\ у ; -—ft— \ — 1— 5 \ \ К У" \ 6£ 1 3— CN, 1 * Л s < 1 — у о~ 7 —\\— 5 ч... 4 п 2-і 0 1 t 5 і 7 8 Э ! ї 1 в 9 Фиг.5 Редактор Н. Бобкова Составитель О. Рокачевская Техред М.Дидык Корректор Н. Ревская Заказ 3836 Тираж 428 Подписное В И П Государственного комитета по изобретениям и открытиям при ГКНТ СССР' НИИ 113035, Москва, Ж-35, Раушская наб., д. 4/5 Производственно-издательский комбинат "Патент", г. Ужгород, ул. Гагарина, 101