Способ формования профилированных изделий из композиций на основе крахмала - SU1612999A3
Код документа: SU1612999A3
Чертежи
Описание
Изобретение относится к технологии переработки крахмала в профилирован ные 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. i Пример.
1 А. Приготовление деструктурирован- ного крахмала.
Естественный картофельный крахмал, смазывающее вещество/антиадгезионная I смазка форм (гидрогенизированный ;жир) и усилитель текучести расплава . смешивают один с другим в относит ель-, ных пропорциях и смесителе для порошковых материалов в течение 10 мин
так, что получается композиция, состоящая из 81,3 ч.естественного кар:тофельного крахмала, 1 ч. гидрогенизи- рованного триглицерида, содержащего жирные кислоты C4g:C g:C 4 соотно- ;шении 65:31:4 мае.ч., 0,7 ч.лицетнна и 17 ч, воды,.имеющая форму .свобод- -но сыпучего порошка. Данный продукт затем подают в загрузочную воронку . экструдера. В шнековом циливдре данный порошок расплавляется. Изме ренная температура в цилиндре составляет 165 с, среднее общее время пребывания 12 мин (10 мин нагревания, 2 мин вьщержки в расплавленном состоянии ) и создаваемое давление равно давлению пара жидкости, присутствующей в объеме шнекового цилиндра. Этот расплав затем продавливается и разделяется на зерна средним диаметром от 2 до. 3 мм. Этот материал представ-
о: ю
со
г со
см
ляет собой твердый бешый продукт с тонкой пенообразной структурой. Содержание воды в нем составляет 12%, причем эта вода может улетучиваться при выходе расплава из муццштука экстру- дера. Полученньй зернистый материал затем кондиционируют до содержания в нем воды 17%.
Б. Инжекционное прессование полу- ченных зерен. Полученный материал подают в загрузочную воронку машины ин- жекционного прессования. Этот материал превращается в расплав в шнековом цилиндре. Температура в нем поддержи- г вается 165°С, давление ТЗх. среднее время .пребывания составляет 7,5 мин (5 мин нагрева и 2,5 мин в расплавленном состоянии). Расплав вводится в форму для прессования та- JQ КИМ образом, что получаются испытательные образцы, пригодные для изучения их физических свойств (поведение нагрузка/деформация) в аппаратуре для разрывных испытаний. Эти образцы кон- 25 диционирунзт до содержания воды 13,5% и осуществляется их испытание при комнатной температуре при скорости растят жения -10 мм/мин.
Диаграмма нагрузка - деформация
(фиг.1) для материала, согласно примеру 1А получена при следующих уело- I
виях: время пребывания 450 с; скорость f вращения шнека 75 об/мин; деформация при разрыве 32,5f2,0%; разрывная
нагрузка 40,,1 Ша;.энергия раз-
рыва/ед.площади 450,01-30,1 кДж-м.
Диаграмма нагрузка - деформация Р(фиг.2) для дополнительного материа- ла согласно примеру 1 (испытательные образцы соответствуют стандарту) по- лучена при следующих условиях: нагруз- ка/деформацня крахмала, обработанно7 го как описано в примере 1Б; время пребывания 450 с; скорость вращения шнека 125 об/мин; деформация при разрыве 29,44-2,0%; разрывная нагрузка 39,3+0,3 МПа; энергия разрыва/ед.площади ,6 кДж-м.
- - ,- .
Каждая группа показывает результа- ; ты измерения трех образцов инжекци- онно-прессованных в одинаковых условиях как описано в примере 1Б с ис-- пользованием предварительно обработанного (деструктурированного) крахмала, псшученного в примере 1А. Испытуемые . образцы хорошо воспроизводимы в отноении двойств, и степень их растяжения до момента i разрыва составляет примерно 30%.
Другие условия обработки, например время j пребывания в аппаратуре инжекционного прессования 600 с, скорость вращения шнека 75 об-/мин, дают аналогичные результаты.
Пример 2. Композицию аналогично примеру 1А подают в загрузочную воронку машины инжекционного. прессования, испытательные образцы получают непосредственно в одноэтап- ном процессе. Температура в шнековом цилиндре составляет 165°С, давление 75x105 Н/м, 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; деформация при разрыве 18,0±4,7%; разрывная нагрузка 33,8±7,7 МПа, энергия разрыва/ед.площади 242±68 кДж-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 8,8f3,1%; разрывная нагрузка 33,8± 7,7 МПа; энергия разрыва/ед.площади 108J-44 кДж-.м
Достигаемая степень растяжения до момента разрыва относительно низка , непостоянна и значительно ниже значений, соответствующих примеру 1.
П р и м е р 3. Процедура осущестляется аналогично примерам 1 и 2, но сходная композиция примера 1А.замеена композицией, состоящей из слеующих компонентов, мае.ч.: Естественньй картофельный крахмал80,0 Смазьшающее вещество/ антиадгезионная смазка для пресс-формы (гидрогенизирован- ный жир) Лецитин о 7 Двуокись титана 0,3 Вода 17,0 Получены результаты, аналогичные езультатам примеров 1 и 2.
П р и м е р 4. Процедура осущест- хяется таким же образом, как описа516
но в примерах 1 и 2 с использованием кo moзиции, содержащей поливинилпир- ролидон, и полученные испытательные образцы имеют следующий состав,%: Картофельный
крахмал74,6
Поливинилпирро- лидон10,0
Гидрогенизированный жир1,1
Лецитин0,8
Вода13,5
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 композихщи в расплавленном состоянии в шнековом цилиндре 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 ма- щине С хорошо отрегулированными условиями . Вязкость расплава как функцию скорости сдвига рассчитывают по данным измерений, используя теорию стандартного инжекционного прессования наряду с измерениями времени заполнения показьшает результаты двухэтапного процесса согласно приме ру 1, а также результаты одноэтапно- го процесса согласно примеру 2. Материалы , обработанные согласно примеру 2 (одноэтапный 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 при- Гмеру 1 аналогичны зависимостям для обычных термопластиков, например полиэтилена , которые как известно подвергаются стабильной обработке, давая .воспроизводимые продукты.
9996
logC ITa-c) означает логарифм с основанием 10 вязкости расплава 9 5log () означает логарифм с основанием 10 величины скорости сдвига (фиг.5). Линии 1-3 получены для материала согласно примеру 2 (одноэтапный процесс ) при времени пребывания 750, 600 и 450 с соответственно.
0Линии 4 и 5 получены для материала согласно примеру 1 (двухэтапный процесс) при време1ш пребывания 750 и 450 с соответственно.
I .
,П р к м е р 6.Повторяют примеры 1 и 2,
однако исходную композицию в примере 1А замещают следующими компонентами,ч.: Натуральньш картофельный крахмал77,0 2Q Замасливатель/ан-, тиадгезив (гидрированный жир) . Лецитин Диоксид титана 0,3 25 Вода , 20,0
Получены аналогичные результаты, как и в примерах 1 и 2.
Пример 7. Примеры 1 и 2 повторяют с использованием композиции, содержащей поливинилпирролидон, так что получают следующую композицию,%.: Картофельный крахмал76,0
Поливинилпйрропидон12,0
Гидрированный жир1,2
Лецитин0,8
35 Вода10,0
Динамометрическая характеристика сходна с той, когда проводят обработт- ку аналогично примерам 1 и 2.
40
Формула изобретения
Способ формования профилированных изделий из композиций на основе крах- мала, содержащих 10-20 мас.% воды, включающий нагревание композиций до получения расплава и инжекционное прессование в форме, отличаю- щ и и с-я тем, что, с целью улучшения физико-механических характеристик изделий, до инжекционного прессования расплав экструдируют с ncuiy- чением зерен, которые кондиционируют до указанного содержания влаги и подвергают расплавлению.
N
(
Реферат
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 расплава, который экструдируют с получением зерен с последующим кондиционированием их до указанного содержания воды, нагреванием до получения расплава и его инжекционным прессованием. 5 ил.
Формула
