PL236194B1 - Method of preparing thermoplastic starch from native starches, in particular for technical uses, and thermoplastic starch obtained using that method - Google Patents
Method of preparing thermoplastic starch from native starches, in particular for technical uses, and thermoplastic starch obtained using that method Download PDFInfo
- Publication number
- PL236194B1 PL236194B1 PL429919A PL42991919A PL236194B1 PL 236194 B1 PL236194 B1 PL 236194B1 PL 429919 A PL429919 A PL 429919A PL 42991919 A PL42991919 A PL 42991919A PL 236194 B1 PL236194 B1 PL 236194B1
- Authority
- PL
- Poland
- Prior art keywords
- starch
- mass
- native
- weight
- glycerin
- Prior art date
Links
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 title claims description 57
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 title claims description 57
- 238000000034 method Methods 0.000 title claims description 52
- 229920008262 Thermoplastic starch Polymers 0.000 title claims description 47
- 239000004628 starch-based polymer Substances 0.000 title claims description 45
- PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N Glycerine Chemical compound OCC(O)CO PEDCQBHIVMGVHV-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 59
- QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N Acetic acid Chemical compound CC(O)=O QTBSBXVTEAMEQO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 51
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 43
- 235000011187 glycerol Nutrition 0.000 claims description 29
- 239000010801 sewage sludge Substances 0.000 claims description 24
- 229920002261 Corn starch Polymers 0.000 claims description 23
- 239000004014 plasticizer Substances 0.000 claims description 15
- 235000019759 Maize starch Nutrition 0.000 claims description 14
- 238000001125 extrusion Methods 0.000 claims description 12
- 229920001592 potato starch Polymers 0.000 claims description 12
- 239000008187 granular material Substances 0.000 claims description 11
- 238000002156 mixing Methods 0.000 claims description 10
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 6
- 239000000126 substance Substances 0.000 claims description 4
- 238000005056 compaction Methods 0.000 claims description 2
- 238000005469 granulation Methods 0.000 claims description 2
- 230000003179 granulation Effects 0.000 claims description 2
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 41
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 17
- 229920000747 poly(lactic acid) Polymers 0.000 description 17
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 15
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 14
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 description 11
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 9
- 239000008120 corn starch Substances 0.000 description 9
- FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N maleic anhydride Chemical compound O=C1OC(=O)C=C1 FPYJFEHAWHCUMM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 9
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 description 8
- 238000002347 injection Methods 0.000 description 7
- 239000007924 injection Substances 0.000 description 7
- 229920000945 Amylopectin Polymers 0.000 description 6
- DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N Propylene glycol Chemical compound CC(O)CO DNIAPMSPPWPWGF-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 150000004676 glycans Chemical class 0.000 description 6
- 229920001282 polysaccharide Polymers 0.000 description 6
- 239000005017 polysaccharide Substances 0.000 description 6
- -1 polyethylene Polymers 0.000 description 5
- 229920000642 polymer Polymers 0.000 description 5
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 5
- 229920000856 Amylose Polymers 0.000 description 4
- 244000061456 Solanum tuberosum Species 0.000 description 4
- 235000002595 Solanum tuberosum Nutrition 0.000 description 4
- 240000008042 Zea mays Species 0.000 description 4
- 235000002017 Zea mays subsp mays Nutrition 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 4
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 description 4
- 239000000155 melt Substances 0.000 description 4
- 239000000047 product Substances 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 3
- LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N Ethylene glycol Chemical compound OCCO LYCAIKOWRPUZTN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 229920000881 Modified starch Polymers 0.000 description 3
- 239000004368 Modified starch Substances 0.000 description 3
- 239000004698 Polyethylene Substances 0.000 description 3
- 235000005824 Zea mays ssp. parviglumis Nutrition 0.000 description 3
- 229920002988 biodegradable polymer Polymers 0.000 description 3
- 239000004621 biodegradable polymer Substances 0.000 description 3
- KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N citric acid Chemical compound OC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O KRKNYBCHXYNGOX-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 3
- 235000005822 corn Nutrition 0.000 description 3
- 238000007872 degassing Methods 0.000 description 3
- 235000011194 food seasoning agent Nutrition 0.000 description 3
- 238000002844 melting Methods 0.000 description 3
- 230000008018 melting Effects 0.000 description 3
- 235000019426 modified starch Nutrition 0.000 description 3
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 description 3
- 229920002959 polymer blend Polymers 0.000 description 3
- KMZHZAAOEWVPSE-UHFFFAOYSA-N 2,3-dihydroxypropyl acetate Chemical compound CC(=O)OCC(O)CO KMZHZAAOEWVPSE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N D-Glucitol Natural products OC[C@H](O)[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-FSIIMWSLSA-N 0.000 description 2
- FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N D-glucitol Chemical compound OC[C@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-JGWLITMVSA-N 0.000 description 2
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 description 2
- XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N Urea Chemical compound NC(N)=O XSQUKJJJFZCRTK-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000000853 adhesive Substances 0.000 description 2
- 230000001070 adhesive effect Effects 0.000 description 2
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 2
- 239000006227 byproduct Substances 0.000 description 2
- 230000001143 conditioned effect Effects 0.000 description 2
- 229920001577 copolymer Polymers 0.000 description 2
- 238000010101 extrusion blow moulding Methods 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 239000003999 initiator Substances 0.000 description 2
- 238000001746 injection moulding Methods 0.000 description 2
- 229920002521 macromolecule Polymers 0.000 description 2
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 2
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 2
- 239000012785 packaging film Substances 0.000 description 2
- 229920006280 packaging film Polymers 0.000 description 2
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 2
- 229920003023 plastic Polymers 0.000 description 2
- 239000004033 plastic Substances 0.000 description 2
- 239000002861 polymer material Substances 0.000 description 2
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 2
- 238000012545 processing Methods 0.000 description 2
- 150000003254 radicals Chemical class 0.000 description 2
- 239000000600 sorbitol Substances 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 238000003856 thermoforming Methods 0.000 description 2
- 238000005809 transesterification reaction Methods 0.000 description 2
- 235000015112 vegetable and seed oil Nutrition 0.000 description 2
- 239000008158 vegetable oil Substances 0.000 description 2
- 239000002699 waste material Substances 0.000 description 2
- DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N (+)-propylene glycol Chemical compound C[C@H](O)CO DNIAPMSPPWPWGF-VKHMYHEASA-N 0.000 description 1
- JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N (2r,3r,4s)-2-[(1r)-1,2-dihydroxyethyl]oxolane-3,4-diol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@H]1OC[C@H](O)[C@H]1O JNYAEWCLZODPBN-JGWLITMVSA-N 0.000 description 1
- YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 1,3-propanediol Substances OCCCO YPFDHNVEDLHUCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- ZPRGNTVUTLXHEJ-UHFFFAOYSA-N 2-hydroxy-2-(2-octoxy-2-oxoethyl)butanedioic acid Chemical compound CCCCCCCCOC(=O)CC(O)(C(O)=O)CC(O)=O ZPRGNTVUTLXHEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N Copper Chemical compound [Cu] RYGMFSIKBFXOCR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N D-Mannitol Chemical compound OC[C@@H](O)[C@@H](O)[C@H](O)[C@H](O)CO FBPFZTCFMRRESA-KVTDHHQDSA-N 0.000 description 1
- 108010068370 Glutens Proteins 0.000 description 1
- UXDDRFCJKNROTO-UHFFFAOYSA-N Glycerol 1,2-diacetate Chemical compound CC(=O)OCC(CO)OC(C)=O UXDDRFCJKNROTO-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000005058 Isophorone diisocyanate Substances 0.000 description 1
- 240000003183 Manihot esculenta Species 0.000 description 1
- 235000016735 Manihot esculenta subsp esculenta Nutrition 0.000 description 1
- 229930195725 Mannitol Natural products 0.000 description 1
- 240000007594 Oryza sativa Species 0.000 description 1
- 235000007164 Oryza sativa Nutrition 0.000 description 1
- 240000004713 Pisum sativum Species 0.000 description 1
- 235000010582 Pisum sativum Nutrition 0.000 description 1
- 239000002202 Polyethylene glycol Substances 0.000 description 1
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 description 1
- ZFOZVQLOBQUTQQ-UHFFFAOYSA-N Tributyl citrate Chemical compound CCCCOC(=O)CC(O)(C(=O)OCCCC)CC(=O)OCCCC ZFOZVQLOBQUTQQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- GTTSNKDQDACYLV-UHFFFAOYSA-N Trihydroxybutane Chemical compound CCCC(O)(O)O GTTSNKDQDACYLV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000021307 Triticum Nutrition 0.000 description 1
- 244000098338 Triticum aestivum Species 0.000 description 1
- 238000002441 X-ray diffraction Methods 0.000 description 1
- 235000016383 Zea mays subsp huehuetenangensis Nutrition 0.000 description 1
- 125000005907 alkyl ester group Chemical group 0.000 description 1
- 150000008064 anhydrides Chemical class 0.000 description 1
- 238000009835 boiling Methods 0.000 description 1
- CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N butane-1,1-diol Chemical compound CCCC(O)O CDQSJQSWAWPGKG-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004202 carbamide Substances 0.000 description 1
- 239000011111 cardboard Substances 0.000 description 1
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 description 1
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 description 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 description 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 description 1
- 229910052802 copper Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010949 copper Substances 0.000 description 1
- GPLRAVKSCUXZTP-UHFFFAOYSA-N diglycerol Chemical compound OCC(O)COCC(O)CO GPLRAVKSCUXZTP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 1
- 238000009826 distribution Methods 0.000 description 1
- 235000013399 edible fruits Nutrition 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 229920006242 ethylene acrylic acid copolymer Polymers 0.000 description 1
- 235000013305 food Nutrition 0.000 description 1
- 235000021312 gluten Nutrition 0.000 description 1
- XYXCXCJKZRDVPU-UHFFFAOYSA-N hexane-1,2,3-triol Chemical compound CCCC(O)C(O)CO XYXCXCJKZRDVPU-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000008240 homogeneous mixture Substances 0.000 description 1
- 230000002209 hydrophobic effect Effects 0.000 description 1
- 238000011065 in-situ storage Methods 0.000 description 1
- 229910052500 inorganic mineral Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N isophorone diisocyanate Chemical compound CC1(C)CC(N=C=O)CC(C)(CN=C=O)C1 NIMLQBUJDJZYEJ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 235000009973 maize Nutrition 0.000 description 1
- 239000000594 mannitol Substances 0.000 description 1
- 235000010355 mannitol Nutrition 0.000 description 1
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 1
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000011707 mineral Substances 0.000 description 1
- 238000012544 monitoring process Methods 0.000 description 1
- 239000000123 paper Substances 0.000 description 1
- 239000011087 paperboard Substances 0.000 description 1
- 239000000546 pharmaceutical excipient Substances 0.000 description 1
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 description 1
- 229920001223 polyethylene glycol Polymers 0.000 description 1
- 229920000098 polyolefin Polymers 0.000 description 1
- 229920000166 polytrimethylene carbonate Polymers 0.000 description 1
- 229920002635 polyurethane Polymers 0.000 description 1
- 239000004814 polyurethane Substances 0.000 description 1
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 description 1
- 239000004800 polyvinyl chloride Substances 0.000 description 1
- 229920000915 polyvinyl chloride Polymers 0.000 description 1
- 235000012015 potatoes Nutrition 0.000 description 1
- 230000005855 radiation Effects 0.000 description 1
- 235000009566 rice Nutrition 0.000 description 1
- 239000010865 sewage Substances 0.000 description 1
- 239000010802 sludge Substances 0.000 description 1
- 235000012424 soybean oil Nutrition 0.000 description 1
- 239000003549 soybean oil Substances 0.000 description 1
- 150000005846 sugar alcohols Polymers 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
- 230000008719 thickening Effects 0.000 description 1
- 238000001721 transfer moulding Methods 0.000 description 1
- 238000009849 vacuum degassing Methods 0.000 description 1
- 229920002554 vinyl polymer Polymers 0.000 description 1
- PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N ε-Caprolactone Chemical compound O=C1CCCCCO1 PAPBSGBWRJIAAV-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
Landscapes
- Compositions Of Macromolecular Compounds (AREA)
- Polysaccharides And Polysaccharide Derivatives (AREA)
Description
Opis wynalazkuDescription of the invention
Przedmiotem wynalazku jest sposób wytwarzania skrobi termoplastycznej, zwłaszcza do zastosowań technicznych w przemyśle przetwórstwa tworzyw sztucznych oraz skrobia termoplastyczna otrzymana tym sposobem, która może stanowić gotowy surowiec do wytwarzania wyrobów metodami stosowanymi dla konwencjonalnych tworzyw polimerowych np.: wtryskiwanie - sztućce jednorazowego użytku; wytłaczanie z rozdmuchem - folie opakowaniowe worki na śmieci; termoformowanie i prasowanie - tacki opakowaniowe lub kubeczki jednorazowe. Skrobia termoplastyczna może być również wykorzystana jako surowiec do wytwarzania mieszanin skrobiowo-polimerowych gdzie stanowi napełniacz syntetycznych tworzyw termoplastycznych takich jak, polietylen czy polipropylen.The subject of the invention is a method of producing a thermoplastic starch, especially for technical applications in the plastics processing industry, and a thermoplastic starch obtained in this way, which can be a ready-made raw material for the production of products using methods used for conventional polymer materials, e.g. injection - disposable cutlery; extrusion blow molding - packaging films garbage bags; thermoforming and pressing - packaging trays or disposable cups. Thermoplastic starch can also be used as a raw material for the production of starch-polymer mixtures, where it is a filler for synthetic thermoplastics such as polyethylene or polypropylene.
Z opisu patentowego US6011092A znany jest sposób wytwarzania skrobi termoplastycznej i biodegradowalnych mieszanin polimerowych na bazie tej skrobi. Do wytworzenia skrobi termoplastycznej jako plastyfikator zastosowano mieszaninę wody i homo- lub kopolimer alkenolu (poli (alkohol winylowy). Skrobia ta może być stosowana jako klej i do powlekania wyrobów z papieru i kartonu oraz do przygotowania wyrobów formowanych wtryskowo i kształtowanych termicznie.From the patent description US6011092A there is known a method for the production of thermoplastic starch and biodegradable polymer mixtures based on this starch. A mixture of water and an alkenol homo- or copolymer (polyvinyl alcohol) was used as a plasticizer for the preparation of thermoplastic starch. This starch can be used as an adhesive and for coating paper and cardboard articles and for the preparation of injection molded and thermoformed articles.
Z opisu patentowego US5922379A znana jest kompozycja termoplastyczna na bazie skrobi termoplastycznej do plastyfikacji której jako plastyfikator wykorzystano: glicerynę, glikol etylenowego, 1,3-propanodiolu, glikol propylenowego, glikol 1,3-trimetylenowego, sorbitol, sorbitan, mannitolu, diglicerol, 1,2,3-heksanotriol, butanodiol, butanotriol, mocznik, monooctan glicerolu, dioctan gliceryny i ich mieszaniny.US5922379A describes a thermoplastic composition based on thermoplastic starch for plasticization, the plasticizer of which was: glycerin, ethylene glycol, 1,3-propanediol, propylene glycol, 1,3-trimethylene glycol, sorbitol, sorbitan, mannitol, diglycerol, 1, 2,3-hexanetriol, butanediol, butanetriol, urea, glycerol monoacetate, glycerin diacetate, and mixtures thereof.
Z opisu patentowego US7214414B2 znana jest kompozycja termoplastyczna na bazie skrobi termoplastycznej do plastyfikacji której jako plastyfikator wykorzystano: glicerynę, glikol propylenowy i tym podobne.From the patent description US7214414B2 there is known a thermoplastic composition based on thermoplastic starch for plasticization, which plasticizer used: glycerin, propylene glycol and the like.
Z dokumentu patentowego US5362777 znany jest sposób wytwarzania termoplastycznie przetwarzalnej skrobi (TPS). TPS jest scharakteryzowany jako termoplastyczny polimer skrobiowy wytworzony przez zmieszanie i ogrzewanie natywnej lub modyfikowanej skrobi w obecności odpowiedniego wysoko wrzącego plastyfikatora, takiego jak gliceryna i sorbitol.From the patent document US5362777 there is known a method of producing thermoplastically convertible starch (TPS). TPS is characterized as a thermoplastic starch polymer made by mixing and heating native or modified starch in the presence of a suitable high boiling plasticizer such as glycerin and sorbitol.
Z polskiego opisu patentowego PL207301 znany jest sposób wytwarzania biodegradowalnego materiału polimerowego, zawierającego polimer termoplastyczny i zmodyfikowaną skrobię, który polega na tym, że granulat termoplastycznej skrobi, otrzymany przez zmieszanie skrobi z plastyfikatorem lub ewentualnie mieszaniną plastyfikatora i wody, dodanej w ilości 2-5% wagowych w stosunku do skrobi, i poddanie mieszaniny obróbce termiczno-dynamicznej w stopniowo wzrastającej temperaturze od 40 do 170°C, a następnie poddanie jej działaniu sił ścinających i ciśnienia w temperaturze 120-190°C, przeprowadzenie w stop, wytłoczenie i granulację, miesza się z co najmniej dwoma polimerami termoplastycznymi wybranymi z grupy obejmującej poliolefiny, polimery winylowe, poliestry, poliuretany, z których co najmniej jeden wykazuje właściwości kompatybilizujące składnik hydrofitowy i hydrofobowy mieszaniny, ewentualnie ze środkami pomocniczymi, w temperaturze w której mieszanina polimerów tworzy stop, wytłacza się i granuluje, przy czym stosunek wagowy zmodyfikowanej skrobi do łącznej masy polimerów termoplastycznych wynosi od 1:1,1 do 1:4.The Polish patent description PL207301 discloses a method of producing a biodegradable polymer material containing a thermoplastic polymer and modified starch, which consists in the fact that thermoplastic starch granules, obtained by mixing starch with a plasticizer or possibly a mixture of plasticizer and water, added in an amount of 2-5% by weight with respect to starch, and subjecting the mixture to thermal-dynamic treatment at a gradually increasing temperature from 40 to 170 ° C, and then subjecting it to shear forces and pressure at a temperature of 120-190 ° C, melting, extruding and granulating, mixing with at least two thermoplastic polymers selected from the group consisting of polyolefins, vinyl polymers, polyesters, polyurethanes, at least one of which has properties compatible with the hydrophyte and hydrophobic component of the mixture, optionally with auxiliaries, at the temperature at which the polymer mixture melts, is extruded and granulates, the weight ratio of the modified starch to the total weight of the thermoplastic polymers being from 1: 1.1 to 1: 4.
Korzystnie jako polimer kompatybilizujący stosuje się kopolimer etylenu z kwasem akrylowym.Preferably, an ethylene acrylic acid copolymer is used as the compatibilizing polymer.
Korzystnie jako polimer kompatybilizujący stosuje się polietylen szczepiony bezwodnikiem maleinowym.Preferably, the compatibilizing polymer is polyethylene grafted with maleic anhydride.
Korzystnie jako polimer kompatybilizujący stosuje się kopolimer ε-kaprolaktonu, diizocyjanianu izoforonu i glikolu polietylenowego.Preferably, the compatibilizing polymer is a copolymer of ε-caprolactone, isophorone diisocyanate and polyethylene glycol.
Korzystnie jako polimer kompatybilizujący stosuje się poli(chlorek winylu) zmiękczony mieszaniną epoksydowanego oleju sojowego i estru alkilowego kwasu cytrynowego, zawierającego alkil C3-C10, zwłaszcza cytrynianu butylowego lub cytrynianu oktylowego.Preferably, the compatibilizing polymer is polyvinyl chloride softened with a mixture of epoxidized soybean oil and an alkyl ester of citric acid containing a C3-C10 alkyl, especially butyl citrate or octyl citrate.
Z opisu polskiego wynalazku PL214329 znana jest biodegradowalna kompozycja polimerowa, zawierająca skrobię plastyfikowaną alkoholem wielowodorotlenowym, zwłaszcza gliceryną, oraz mieszaninę polilaktydu i polilaktydu szczepionego bezwodnikiem maleinowym w ilości 1-3 części wagowych bezwodnika na 100 części wagowych polilaktydu, według wynalazku na 100 części wagowych kompozycji zawiera 50 części wagowych skrobi plastyfikowanej i 50 części wagowych mieszaniny polilaktydu i polilaktydu szczepionego bezwodnikiem maleinowym, przy czym udział polilaktydu szczepionego bezwodnikiem maleinowym stanowi 60% mieszaniny, albo 40 części wagowych skrobi plastyfikowanej i 55 lub 57,5 części wagowych mieszaniny polilaktydu i polilaktydu szczepionego bezwodnikiem maleinowym oraz odpowiednio 5 lub 2,5 części wagowych biodegradowalnych substancji pomocniczychFrom the description of the Polish invention PL214329, a biodegradable polymer composition is known, containing starch plasticized with a polyhydric alcohol, especially glycerin, and a mixture of polylactide and polylactide grafted with maleic anhydride in the amount of 1-3 parts by weight of anhydride per 100 parts by weight of polylactide, according to the invention, for 100 parts by weight of the composition, it contains 50 parts by weight of plasticized starch and 50 parts by weight of a mixture of polylactide and polylactide grafted with maleic anhydride, where the proportion of polylactide grafted with maleic anhydride is 60% of the mixture, or 40 parts by weight of plasticized starch and 55 or 57.5 parts by weight of the mixture of polylactide and polylactide grafted with maleic anhydride and respectively 5 or 2.5 parts by weight of biodegradable excipients
PL 236 194 B1 polepszających kompatybilność składników, zwłaszcza glutenu, przy czym udział polilaktydu szczepionego bezwodnikiem maleinowym stanowi odpowiednio 63,6% lub 65,2% mieszaniny.Compatibility-improving components, in particular gluten, with the proportion of polylactide grafted with maleic anhydride constituting 63.6% or 65.2% of the mixture, respectively.
Biodegradowalna kompozycja według wynalazku korzystnie zawiera plastyfikowaną skrobię ziemniaczaną lub kukurydzianą.The biodegradable composition according to the invention preferably comprises plasticized potato or corn starch.
Korzystnie biodegradowalna kompozycja zawiera skrobię plastyfikowaną gliceryną stanowiącą produkt uboczny w procesie transestryfikacji olejów roślinnych.Preferably the biodegradable composition comprises starch plasticized with glycerin as a by-product of the process of transesterification of vegetable oils.
Biodegradowalna kompozycja według wynalazku jako polilaktyd korzystnie zawiera polilaktyd amorficzny.The biodegradable composition according to the invention preferably comprises amorphous polylactide as polylactide.
Biodegradowalną kompozycję według wynalazku można wytwarzać w trzech etapach: w etapie pierwszym skrobię natywną miesza się z gliceryną, przeprowadzając proces plastyfikacji skrobi w wytłaczarce i tworzący się stop poddaje procesowi wytłaczania w temperaturze 130-150°C. W etapie drugim polilaktyd miesza się z bezwodnikiem maleinowym oraz inicjatorem wolnorodnikowym, przeprowadzając mieszaninę w stop w wytłaczarce i poddaje procesowi wytłaczania w temperaturze 100-140°C a następnie w trzecim etapie granulaty skrobi termoplastycznej i polilaktydu szczepionego bezwodnikiem maleinowym miesza się z granulatem polilaktydu, przeprowadzając mieszaninę w stop i poddaje procesowi wytłaczania w temperaturze 80-150°C.The biodegradable composition according to the invention can be produced in three steps: in the first step, native starch is mixed with glycerin by plasticizing the starch in an extruder and the melt formed is extruded at 130-150 ° C. In the second stage, polylactide is mixed with maleic anhydride and a free radical initiator, melting the mixture in an extruder and extrusion at a temperature of 100-140 ° C, and then in the third stage, thermoplastic starch granules and maleic anhydride-grafted polylactide are mixed with polylactide granules, performing the mixture is melted and extruded at a temperature of 80-150 ° C.
Proces może być również prowadzony dwuetapowo. W etapie pierwszym polilaktyd miesza się z bezwodnikiem maleinowym oraz inicjatorem wolnorodnikowym, przeprowadzając mieszaninę w stop i poddaje procesowi wytłaczania w temperaturze 100-140°C. W etapie drugim skrobię natywną miesza się z gliceryną, przeprowadzając proces plastyfikacji skrobi w wytłaczarce w temperaturze 130-150°C, a następnie do stopu tworzącej się in situ termoplastycznej skrobi wprowadza się mieszaninę granulatów polilaktydu i polilaktydu szczepionego bezwodnikiem maleinowym lub podaje się mieszaninę w postaci stopu i mieszaninę poddaje się procesowi wytłaczania w temperaturze 150-160°C. Z kompozycji według wynalazku można wytwarzać wyroby metodą wtrysku, wytłaczania i formowania przetłocznego na elementy urządzeń gospodarstwa domowego, catteringu, artykułów biurowych m .in. kubki, pojemniki, tacki, sztućce, okładki na zeszyty itp.The process can also be carried out in two stages. In the first step, polylactide is mixed with maleic anhydride and a free radical initiator, melt the mixture and extruded at a temperature of 100-140 ° C. In the second stage, native starch is mixed with glycerin by plasticizing the starch in an extruder at a temperature of 130-150 ° C, and then a mixture of polylactide granules and polylactide grafted with maleic anhydride is introduced into the melt of the thermoplastic starch formed in situ, or the mixture is administered in the form of the melt and the mixture is extruded at 150-160 ° C. The compositions according to the invention can be used to produce products by injection molding, extrusion and transfer molding for household appliances, catering, office supplies, among others. cups, containers, trays, cutlery, notebook covers, etc.
Znany jest także sposób wytwarzania termoplastycznej skrobi, przez zmieszanie skrobi natywnej z plastyfikatorem i wytłoczenie, według wynalazku PL216930, który polega na tym, że w pierwszym etapie skrobię natywną w ilości 50-80 części wagowych miesza się w temperaturze 60-100°C z 20-50 częściami wagowymi gliceryny i przeprowadza w suchą mieszankę z jednoczesnym odprowadzeniem wody, a w drugim etapie kondycjonowaną suchą mieszankę przeprowadza się w stan uplastyczniony poddając ją działaniu sił ścinających w temperaturze 130-150°C i wytłacza w temperaturze 150-180°C z równoczesnym odgazowaniem części lotnych a następnie granuluje. W sposobie plastyfikowania skrobi według tego wynalazku korzystnie stosuje się natywną skrobię kukurydzianą lub natywną skrobię ziemniaczaną. Jako plastyfikator skrobi w sposobie według wynalazku korzystnie stosuje się glicerynę stanowiącą produkt uboczny w procesie transestryfikacji olejów roślinnych. Sposób ten korzystnie realizuje się stosując znaną aparaturę: suchą mieszankę wytwarza się w mieszalniku szybkoobrotowym ogrzewając mieszaninę skrobi i gliceryny do temperatury 60-100°C i całkowitego wchłonięcia plastyfikatora z jednoczesnym odprowadzeniem znacznej ilości wody. Kondycjonowaną, korzystnie przez 24 godziny w zamkniętych pojemnikach, suchą mieszankę wprowadza się do wytłaczarki ślimakowej i poddaje działaniu sił ścinających, w temperaturze 130-150°C stref grzejnych układu uplastyczniającego wytłaczarki i po przeprowadzeniu w stop, wytłacza się w temperaturze 150-180°C, przy szybkości obrotowej ślimaka 80-150 min-1 z równoczesnym odgazowaniem części lotnych, a następnie granuluje. Proces wytłaczania suchej mieszanki skrobi prowadzi się najkorzystniej w wytłaczarce dwuślimakowej współbieżnej, wyposażonej w czujniki pomiarowe i regulatory niezbędne do prowadzenia i monitorowania procesu technologicznego. Dodatkowa instalacja próżniowa pozwala na usuwanie zbędnych produktów gazowych, wydzielających się podczas procesu przetwórstwa. Otrzymaną w wyniku procesu granulowaną skrobię termoplastyczną umieszcza się w szczelnych pojemnikach metalowych w celu zabezpieczenia jej przed wilgocią.There is also known a method of producing thermoplastic starch by mixing native starch with a plasticizer and extrusion, according to the invention PL216930, which consists in that, in the first step, native starch in an amount of 50-80 parts by weight is mixed at a temperature of 60-100 ° C with 20 -50 parts by weight of glycerin and put into a dry mix with simultaneous drainage of water, and in the second stage, the conditioned dry mix is made plasticized by subjecting it to shear forces at 130-150 ° C and extruded at 150-180 ° C with simultaneous degassing volatile matter and then granulated. The starch plasticizing method of this invention preferably uses native corn starch or native potato starch. As starch plasticizer in the process according to the invention, glycerin is preferably used, which is a by-product of the process of transesterification of vegetable oils. This method is preferably carried out using known apparatus: the dry mix is prepared in a high-shear mixer by heating the starch-glycerin mixture to a temperature of 60-100 ° C and completely absorbing the plasticizer while discharging a significant amount of water. The conditioned, preferably for 24 hours in closed containers, the dry mix is introduced into the extruder and subjected to shear forces at the temperature of 130-150 ° C of the heating zones of the plasticizing system of the extruder and, after melting, extruded at the temperature of 150-180 ° C , at the rotational speed of the screw 80-150 min-1 with simultaneous degassing of volatile parts, and then granulated. The process of extruding the dry starch mixture is most preferably carried out in a co-rotating twin-screw extruder, equipped with sensors and regulators necessary for conducting and monitoring the technological process. An additional vacuum installation allows for the removal of unnecessary gaseous products that are released during the processing process. Granulated thermoplastic starch obtained as a result of the process is placed in tight metal containers in order to protect it from moisture.
Skrobia jest głównym materiałem zapasowym roślin. Występuje ona w ziarnach, korzeniach, bulwach i owocach roślin. Jest jednym z najbardziej rozpowszechnionych surowców naturalnych na Ziemi. Znalazła zastosowanie w różnych gałęziach przemysłu, takich jak przemysł spożywczy, papierniczy i włókienniczy. Stosowana jest jako środek adhezyjny. Skrobia jest otrzymywana poprzez wyodrębnienie np. z pszenicy, ziemniaków, kukurydzy, ryżu, kasawy czy groszku. Skrobia obok celulozy jest najbardziej rozpowszechnionym polisacharydem w świecie roślin.Starch is the main reserve material of plants. It is found in seeds, roots, tubers and fruits of plants. It is one of the most abundant natural resources on Earth. It has found application in various industries, such as the food, paper and textile industries. It is used as an adhesive. Starch is obtained by isolating, for example, wheat, potatoes, corn, rice, cassava or peas. Starch, next to cellulose, is the most common polysaccharide in the plant world.
PL 236 194 B1PL 236 194 B1
Ustabilizowane komunalne osady ściekowe stanowią odpad, który ze względu na wartość opałową suchej masy powyżej 6 MJ/kg nie może być składowany. Osady ściekowe charakteryzują się wysoką zawartością substancji organicznych i składników mineralnych, w szczególności osady ściekowe z obszarów nie objętych działalnością przemysłową i o rozdzielczej kanalizacji wykazują wysoką przydatność do ich wykorzystania na cele rekultywacyjne bądź rolnicze.Stabilized municipal sewage sludge is waste which, due to the dry matter calorific value above 6 MJ / kg, cannot be stored. Sewage sludge is characterized by a high content of organic substances and minerals, in particular sewage sludge from areas not covered by industrial activities and with separate sewage systems, are highly suitable for use for reclamation or agricultural purposes.
Celem wynalazku było wyeliminowane zużycia wody w procesie termoplastyfikacji skrobi i zagospodarowanie odpadu w postaci osadów ściekowych.The aim of the invention was to eliminate water consumption in the starch thermoplasticization process and to manage waste in the form of sewage sludge.
Cel ten osiągnięto poprzez opracowanie sposobu wytwarzania skrobi termoplastycznej ze skrobi natywnych według wynalazku, którego istotą jest to, że od 30% masowych do 60% masowych natywnej skrobi kukurydzianej, albo natywnej skrobi kukurydzianej woskowej, albo natywnej skrobi ziemniaczanej miesza się w obecności 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego oraz przy dodatku plastyfikatora, który stanowi od 10% masowych do 20% masowych gliceryny i od 25% masowych do 45% masowych ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych, po czym mieszaninę zagęszcza się do momentu powstania zwartych granul i wytłacza.This aim was achieved by developing a method for producing thermoplastic starch from native starches according to the invention, the essence of which is that from 30% by weight to 60% by weight of native maize starch or native waxy maize starch or native potato starch is mixed in the presence of 5% by mass. solution of 10% acetic acid and with the addition of a plasticizer, which constitutes from 10% by mass to 20% by mass of glycerin and from 25% by mass to 45% by mass of stabilized municipal sewage sludge, and then the mixture is thickened to form compact granules and extruded.
Korzystnie mieszanie prowadzi się do momentu ujednorodnienia składników i uzyskania mieszaniny o bardzo wysokim stopniu homogeniczności.Preferably, mixing is carried out until the components are homogeneous and a very high homogeneity mixture is obtained.
Korzystnie mieszanie prowadzi się w intensywnym mieszalniku przeciwbieżnym.The mixing is preferably carried out in an intensive counter-mixer.
Korzystnie zagęszczanie prowadzi się ciśnieniowo, w przeciwbieżnym granulatorze walcowym.Preferably the compaction is performed by pressure in a counter rotating roller granulator.
Korzystnie w procesie granulacji ciśnieniowej, zawarty w przetwarzanej mieszaninie skrobi natywnych plastyfikator, w postaci osadu ściekowego i gliceryny, stanowi substancję pomocniczą.Preferably, in the pressure granulation process, the plasticizer contained in the processed mixture of native starches, in the form of sewage sludge and glycerin, is an auxiliary substance.
Korzystnie wytłaczanie prowadzi się w wytłaczarce z co najmniej jednym ślimakiem, a najlepiej z dwoma pracującymi u układzie współbieżnym, których stosunek długości do średnicy wynosi 44.Preferably, extrusion is carried out in an extruder with at least one screw, preferably two co-rotating, with a length-to-diameter ratio of 44.
Korzystnie po wytłoczeniu materiał granuluje się za pomocą mechanicznego, jednonożowego granulatora.Preferably, after extrusion, the material is granulated with a single-knife mechanical granulator.
Istotą skrobi termoplastycznej ze skrobi natywnych, zwłaszcza do zastosowań technicznych jest to, że zawiera od 30% masowych do 60% masowych natywnej skrobi kukurydzianej, albo natywnej skrobi kukurydzianej woskowej, albo natywnej skrobi ziemniaczanej, od 25% masowych do 45% masowych ustabilizowanych komunalnych osadów ściekowych, od 10% masowych do 20% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego.The essence of thermoplastic starch from native starches, especially for technical applications, is that it contains from 30% by weight to 60% by weight of native maize starch, or native waxy maize starch or native potato starch, from 25% by mass to 45% by mass of stabilized municipal sludge from 10% by mass to 20% by mass of glycerol and 5% by mass of a solution of 10% acetic acid.
Skrobia termoplastyczna według wynalazku, może stanowić gotowy surowiec do wytwarzania wyrobów metodami stosowanymi dla konwencjonalnych tworzyw polimerowych np.: wtryskiwanie - sztućce jednorazowego użytku; wytłaczanie z rozdmuchem - folie opakowaniowe worki na śmieci; termoformowanie i prasowanie - tacki opakowaniowe lub kubeczki jednorazowe. Skrobia termoplastyczna może być również wykorzystana jako surowiec do wytwarzania mieszanin skrobiowo-polimerowych gdzie stanowi napełniacz syntetycznych tworzyw termoplastycznych takich jak, polietylen czy polipropylen.Thermoplastic starch according to the invention can be a ready raw material for the production of products using methods used for conventional polymer materials, e.g. injection molding - disposable cutlery; extrusion blow molding - packaging films garbage bags; thermoforming and pressing - packaging trays or disposable cups. Thermoplastic starch can also be used as a raw material for the production of starch-polymer mixtures, where it is a filler for synthetic thermoplastics such as polyethylene or polypropylene.
Uzyskane skrobie termoplastyczne: ziemniaczana (TPSZ), kukurydziana (TPSK), kukurydziana woskowa (TPSKW), oraz skrobie natywne poddane zostały badaniu z zastosowaniem rentgenografii strukturalnej (XRD). Badania te miały na celu, ocenę skuteczności modyfikacji skrobi podczas wytłaczania. Badania rentgenowskiej analizy fazowej XRD przeprowadzono metodą dyfrakcji promieni rentgenowskich na polikryształach. Badania wykonano na dyfraktometrze, posiadającym pionowy układ ogniskowania. Źródłem promieniowania była lampa z anodą miedzianą. Dyfraktogramy skrobi natywnych i skrobi termoplastycznych przedstawiono na Wykresach 1-6.The obtained thermoplastic starches: potato (TPSZ), corn (TPSK), waxy corn (TPSKW), and native starches were tested using X-ray structure (XRD). These studies were aimed at assessing the effectiveness of starch modification during extrusion. The X-ray phase analysis XRD was carried out by X-ray diffraction on polycrystals. The tests were performed on a diffractometer with a vertical focusing system. The radiation source was a lamp with a copper anode. The diffractograms of native and thermoplastic starches are shown in Figures 1-6.
PL236 194B1PL236 194B1
Wykres 1. Dyfraktogram natywnej skrobi ziemniaczanejDiagram 1. Diffractogram of native potato starch
Wykres 2. Dyfraktogram, termoplastycznej skrobi ziemniaczanejDiagram 2. Diffractogram of thermoplastic potato starch
Wykres 3. Dyfraktogram natywnej skrobi kukurydzianej woskowejFigure 3. Diffractogram of native waxy maize starch
Wykres 4. Dyfraktogram, termoplastycznej skrobi kukurydzianej woskowejDiagram 4. Diffractogram of thermoplastic waxy maize starch
Wykres 5. Dyfraktogram natywnej skrobi kukurydzianejGraph 5. Diffractogram of native corn starch
Wykres 6. Dyfraktogram, termoplastycznej skrobi kukurydzianejDiagram 6. Diffractogram of thermoplastic corn starch
Analiza dyfraktogramów wszystkich rodzajów skrobi wykazała, że w trakcie procesu wytłaczania w obecności gliceryny i osadu ściekowego o zawartości 25% suchej masy, pełniących rolę plastyfikatora, skrobie natywne zostały pozbawione swojej częściowej struktury krystalicznej, w efekcie uzyskano materiał amorficzny w postaci skrobi termoplastycznej, destrukturyzowanej, co potwierdziło skuteczność wykorzystania osadu ściekowego jako jednego z plastyfikatorów w procesie termoplastyfikacji skrobi natywnej.The analysis of diffraction patterns of all types of starch showed that during the extrusion process in the presence of glycerin and sewage sludge with 25% dry matter content, acting as a plasticizer, native starches were deprived of their partial crystalline structure, as a result, an amorphous material was obtained in the form of thermoplastic, destructurized starch, which confirmed the effectiveness of using sewage sludge as one of the plasticizers in the thermoplasticization of native starch.
Sposób wytwarzania skrobi termoplastycznej ze skrobi natywnych, zwłaszcza do zastosowań technicznych i skrobię termoplastyczną według niniejszego wynalazku, opisano w poniższych przykładach realizacji.The method of producing thermoplastic starch from native starches, especially for technical applications, and the thermoplastic starch according to the present invention are described in the following examples.
PL236 194B1PL236 194B1
Przykład realizacji IImplementation example I.
Zastosowane skrobie różnią się pochodzeniem i zawartością polisacharydów, z których są zbudowane. Skrobia jest polisacharydem zawierającym makrocząsteczki amylopektyny w ilości ok. 75%85% z wyjątkiem skrobi kukurydzianej woskowej zawierającej -99% amylopektyny będącej polisacharydem o budowie rozgałęzionej i makrocząsteczki amylozy w ilości ok. 15%-25% będącej polisacharydem o budowie liniowej. Na stopień krystaliczności i strukturę nadcząsteczkową skrobi naturalnej wpływa przede wszystkim jej frakcja amylopektynowa. Udział tych dwóch polisacharydów, długość ich łańcuchów oraz kształt i wymiary granul skrobi naturalnej zmieniają się w zależności od jej pochodzenia. Stosunek amylozy do amylopektyny w badanych skrobiach przedstawiono w Tabeli 1.The starches used differ in their origin and content of polysaccharides from which they are made. Starch is a polysaccharide containing amylopectin macromolecules in the amount of approx. 75% 85% with the exception of waxy maize starch containing -99% amylopectin which is a branched polysaccharide and amylose macromolecule in an amount of approx. 15% -25% which is a linear polysaccharide. The degree of crystallinity and the supermolecular structure of native starch are primarily influenced by its amylopectin fraction. The proportion of these two polysaccharides, the length of their chains, and the shape and dimensions of natural starch granules vary depending on their origin. The ratio of amylose to amylopectin in the starches tested is shown in Table 1.
Tabela 1. Udział amylozy i amylopektyny w poszczególnych skrobiach.Table 1. The share of amylose and amylopectin in individual starches.
Pierwszy etap wytwarzania skrobi termoplastycznej polega na wytworzeniu jednorodnej mieszaniny skrobi natywnej, gliceryny, osadu ściekowego oraz roztworu 10% kwasu octowego. Mieszanie jest jednym z procesów, decydującym o jakości uzyskanej skrobi termoplastycznej, gdzie kluczowym parametrem jest jednorodne rozprowadzenie wszystkich komponentów w masie skrobi. Celem jednorodnego rozprowadzenia gliceryny, osadu ściekowego i roztworu 10% kwasu octowego w objętości skrobi zastosowano energooszczędny, intensywny mieszalnik przeciwbieżny. Mieszalnik ten umożliwia realizację procesu ujednorodniania materiału, uzyskując mieszaniny o bardzo wysokim stopniu homogeniczności z substancji drobnoziarnistych.The first step in the production of thermoplastic starch is to produce a homogeneous mixture of native starch, glycerin, sewage sludge and 10% acetic acid solution. Mixing is one of the processes that determine the quality of the obtained thermoplastic starch, where the key parameter is the homogeneous distribution of all components in the starch mass. An energy-saving, intensive counter-rotating mixer was used to homogeneously distribute the glycerin, the sewage sludge and the 10% acetic acid solution in the starch volume. This mixer enables the process of homogenizing the material, obtaining mixtures of very high homogeneity from fine-grained substances.
Kolejnym etapem prac jest zagęszczenie uzyskanych mieszanin z zastosowaniem granulatora bębnowego, umożliwiającego zagęszczenie skrobi przed jej wprowadzeniem do wytłaczarki. Dzięki temu zabiegowi mieszanina skrobi, gliceryny, osadu ściekowego i roztworu 10% kwasu octowego przekształca się do postaci zwartych granul ułatwiających dozowanie surowca do wytłaczarki.The next stage of work is the thickening of the obtained mixtures with the use of a drum granulator, which enables the starch to be thickened before it is fed to the extruder. Thanks to this treatment, the mixture of starch, glycerin, sewage sludge and 10% acetic acid solution is transformed into compact granules that facilitate dosing of the raw material to the extruder.
Kolejny etap wytwarzania skrobi termoplastycznej polega na jej wytłoczeniu. Zagęszczoną uprzednio mieszaninę skrobi natywnych i pozostałych komponentów wytłacza się w wytłaczarce dwuślimakowej. Granulat skrobiowy (skrobia z osadem ściekowym, gliceryną i roztworem kwasu octowego) podaje się do leja wytłaczarki za pomocą automatycznego dozownika grawimetrycznego zapewniającego dokładność dozowania 0,1% wagowych. Skrobie wytłaczano w wytłaczarce dwuślimakowej, posiadającej trzy strefy odgazowania swobodnego w układzie uplastyczniającym wytłaczarki i jedną strefę odgazowania próżniowego, wytłaczarkę zaopatrzono w ślimaki o stosunku długości do średnicy L/D = 44, posiadającymi układ ścinająco-mieszający pracującymi w trybie współbieżnym. Parametry procesu wytłaczania przedstawiono w Tabeli 2.The next step in the production of thermoplastic starch consists in its extrusion. The previously concentrated mixture of native starches and other components is extruded in a twin-screw extruder. Starch granules (starch with sewage sludge, glycerin and acetic acid solution) are fed to the extruder hopper by means of an automatic gravimetric feeder ensuring a dosing accuracy of 0.1% by weight. Starches were extruded in a twin-screw extruder having three free degassing zones in the extruder plasticizing system and one vacuum degassing zone, the extruder was equipped with screws with a length to diameter ratio L / D = 44, having a co-rotating shear-mixing system. The parameters of the extrusion process are presented in Table 2.
Tabela 2. Parametry pracy wytłaczarki podczas modyfikacji skrobi natywnych.Table 2. Extruder operation parameters during modification of native starches.
gdzie: SZ - skrobia ziemniaczana, SK - kukurydziana, SKW - kukurydziana woskowa; SI S6 - termostatowane strefy grzewcze; PI - pierścień pośredni pomiaru ciśnienia; P2 - płyta mocowania głowicy; T - temperatura wytłaczanej skrobi; C - ciśnienie wytłaczanej skrobi; M - moment obrotowy, OS - obroty ślimaków; W - wydajność.where: SZ - potato starch, SK - corn starch, SKW - waxy corn starch; SI S6 - thermostated heating zones; PI - pressure measuring ring; P2 - head mounting plate; T - temperature of extruded starch; C - pressure of extruded starch; M - torque, OS - screw rotation; W - efficiency.
PL 236 194 B1PL 236 194 B1
Wstęgę wytłoczonej skrobi granuluje się za pomocą mechanicznego, jednonożowego granulatora.The extruded starch web is granulated with a mechanical single knife granulator.
Uzyskany w procesie wytłaczania granulat skrobi termoplastycznej zaformowano do postaci znormalizowanych próbek badawczych w postaci wiosełek z zastosowaniem wtryskarki ślimakowej, korzystnie wyposażonej w formę kieszeniową oraz wyposażoną w cyfrowy system kontroli parametrów procesu wtrysku. Parametry procesu wtryskiwania: temperatura stopu tworzywa: 140°C ± 2°C, temperatura formy: 30°C ± 1°C, prędkość wtryskiwania: 190 mm/s, czas cyklu: 60 s, ciśnienie wtryskiwania: 500 bar, ciśnienie docisku: 350 bar. Próbki poddano również sezonowaniu w środowisku wodnym.The thermoplastic starch granules obtained in the extrusion process were molded into standardized test specimens in the form of paddles using a screw injection machine, preferably equipped with a pocket mold and equipped with a digital injection process parameter control system. Injection process parameters: plastic melt temperature: 140 ° C ± 2 ° C, mold temperature: 30 ° C ± 1 ° C, injection speed: 190 mm / s, cycle time: 60 s, injection pressure: 500 bar, holding pressure: 350 bar. The samples were also seasoned in the aquatic environment.
P r z y k ł a d IIP r z x l a d II
Według sposobu opisanego w przykładzie I uzyskano skrobię termoplastyczną do wytworzenia której zastosowano 30% masowych natywnej skrobi kukurydzianej; 45% masowych ustabilizowanego osadu ściekowego, 20% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego. Uzyskana skrobia termoplastyczna, charakteryzuje się następującymi parametrami:According to the method described in Example 1, a thermoplastic starch was obtained for the production of which 30% by weight of native corn starch was used; 45% by mass of stabilized sewage sludge, 20% by mass of glycerin and 5% by mass of a solution of 10% acetic acid. The obtained thermoplastic starch is characterized by the following parameters:
- wytrzymałość na rozciąganie: 4,7 MPa- tensile strength: 4.7 MPa
- moduł sprężystości: 39,7 MPa- modulus of elasticity: 39.7 MPa
- odkształcenie przy rozciąganiu: 60,7%- tensile strain: 60.7%
- chłonność wody po 24 godzinach: 17,9%.- water absorption after 24 hours: 17.9%.
P r z y k ł a d IIIP r x l a d III
Według sposobu opisanego w przykładzie I uzyskano skrobię termoplastyczną do wytworzenia której zastosowano 30% masowych natywnej skrobi kukurydzianej woskowej; 45% masowych ustabilizowanego osadu ściekowego, 20% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego. Uzyskana skrobia termoplastyczna, charakteryzuje się następującymi parametrami:According to the method described in Example 1, a thermoplastic starch was obtained for the production of which 30% by weight of native waxy maize starch was used; 45% by mass of stabilized sewage sludge, 20% by mass of glycerin and 5% by mass of a solution of 10% acetic acid. The obtained thermoplastic starch is characterized by the following parameters:
- wytrzymałość na rozciąganie: 5,6 MPa- tensile strength: 5.6 MPa
- moduł sprężystości: 83,1 MPa- modulus of elasticity: 83.1 MPa
- odkształcenie przy rozciąganiu: 35,3%- tensile strain: 35.3%
- chłonność wody po 24 godzinach: 18,6%.- water absorption after 24 hours: 18.6%.
P r z y k ł a d IVP r x l a d IV
Według sposobu opisanego w przykładzie I uzyskano skrobię termoplastyczną do wytworzenia której zastosowano 45% masowych natywnej skrobi ziemniaczanej; 35% masowych ustabilizowanego osadu ściekowego, 15% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego. Uzyskana skrobia termoplastyczna, charakteryzuje się następującymi parametrami:According to the method described in Example 1, a thermoplastic starch was obtained for the production of which 45% by weight of native potato starch was used; 35% by mass of stabilized sewage sludge, 15% by mass of glycerin and 5% by mass of a solution of 10% acetic acid. The obtained thermoplastic starch is characterized by the following parameters:
- wytrzymałość na rozciąganie: 16,9 MPa- tensile strength: 16.9 MPa
- moduł sprężystości: 594,4 MPa- modulus of elasticity: 594.4 MPa
- odkształcenie przy rozciąganiu: 14,9%- tensile strain: 14.9%
- chłonność wody po 24 godzinach sezonowania: 28,9%.- water absorption after 24 hours of seasoning: 28.9%.
P r z y k ł a d VP r z k ł a d V
Według sposobu opisanego w przykładzie I uzyskano skrobię termoplastyczną do wytworzenia której zastosowano 45% masowych natywnej skrobi kukurydzianej; 35% masowych ustabilizowanego osadu ściekowego, 15% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego. Uzyskana skrobia termoplastyczna, charakteryzuje się następującymi parametrami:According to the method described in Example 1, a thermoplastic starch was obtained for the production of which 45% by weight of native corn starch was used; 35% by mass of stabilized sewage sludge, 15% by mass of glycerin and 5% by mass of a solution of 10% acetic acid. The obtained thermoplastic starch is characterized by the following parameters:
- wytrzymałość na rozciąganie: 17,7 MPa- tensile strength: 17.7 MPa
- moduł sprężystości: 653,3 MPa- modulus of elasticity: 653.3 MPa
- odkształcenie przy rozciąganiu: 24,6%- tensile strain: 24.6%
- chłonność wody po 24 godzinach: 29,2%.- water absorption after 24 hours: 29.2%.
P r z y k ł a d VIP r x l a d VI
Według sposobu opisanego w przykładzie I uzyskano skrobię termoplastyczną do wytworzenia której zastosowano 45% masowych natywnej skrobi kukurydzianej woskowej; 35% masowych ustabilizowanego osadu ściekowego, 15% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 1% kwasu octowego. Uzyskana skrobia termoplastyczna, charakteryzuje się następującymi parametrami:According to the method described in Example 1, a thermoplastic starch was obtained for the production of which 45% by weight of native waxy maize starch was used; 35% by mass of stabilized sewage sludge, 15% by mass of glycerin and 5% by mass of a solution of 1% acetic acid. The obtained thermoplastic starch is characterized by the following parameters:
- wytrzymałość na rozciąganie: 18,2 MPa- tensile strength: 18.2 MPa
- moduł sprężystości: 659,2 MPa- modulus of elasticity: 659.2 MPa
- odkształcenie przy rozciąganiu: 64,5%- tensile strain: 64.5%
- chłonność wody po 24 godzinach: 29,6%.- water absorption after 24 hours: 29.6%.
P r z y k ł a d VIIExample VII
Według sposobu opisanego w przykładzie I uzyskano skrobię termoplastyczną do wytworzenia której zastosowano 45% masowych natywnej skrobi ziemniaczanej; 35% masowych ustabilizowanegoAccording to the method described in Example 1, a thermoplastic starch was obtained for the production of which 45% by weight of native potato starch was used; 35% by mass stabilized
PL 236 194 B1 osadu ściekowego, 15% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego. Uzyskana skrobia termoplastyczna, charakteryzuje się następującymi parametrami:Of sewage sludge, 15% by mass of glycerin and 5% by mass of a solution of 10% acetic acid. The obtained thermoplastic starch is characterized by the following parameters:
- wytrzymałość na rozciąganie: 16,9 MPa- tensile strength: 16.9 MPa
- moduł sprężystości: 594,4 MPa- modulus of elasticity: 594.4 MPa
- odkształcenie przy rozciąganiu: 14,9%- tensile strain: 14.9%
- chłonność wody po 24 godzinach sezonowania: 44,1%.- water absorption after 24 hours of seasoning: 44.1%.
P r z y k ł a d VIIIP r x l a d VIII
Według sposobu opisanego w przykładzie I uzyskano skrobię termoplastyczną do wytworzenia której zastosowano 60% masowych natywnej skrobi kukurydzianej; 25% masowych ustabilizowanego osadu ściekowego, 10% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego. Uzyskana skrobia termoplastyczna, charakteryzuje się następującymi parametrami:According to the method described in Example 1, a thermoplastic starch was obtained for the production of which 60% by weight of native corn starch was used; 25% by mass of stabilized sewage sludge, 10% by mass of glycerin and 5% by mass of a solution of 10% acetic acid. The obtained thermoplastic starch is characterized by the following parameters:
- wytrzymałość na rozciąganie: 18,69 MPa- tensile strength: 18.69 MPa
- moduł sprężystości: 691,31 MPa- modulus of elasticity: 691.31 MPa
- odkształcenie przy rozciąganiu: 20,1%- tensile strain: 20.1%
- chłonność wody po 24 godzinach: 33,5%.- water absorption after 24 hours: 33.5%.
P r z y k ł a d IXP r x l a d IX
Według sposobu opisanego w przykładzie I uzyskano skrobię termoplastyczną do wytworzenia której zastosowano 60% masowych natywnej skrobi kukurydzianej woskowej; 25% masowych ustabilizowanego osadu ściekowego, 10% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego. Uzyskana skrobia termoplastyczna, charakteryzuje się następującymi parametrami:According to the method described in Example 1, a thermoplastic starch was obtained for the production of which 60% by weight of native waxy maize starch was used; 25% by mass of stabilized sewage sludge, 10% by mass of glycerin and 5% by mass of a solution of 10% acetic acid. The obtained thermoplastic starch is characterized by the following parameters:
- wytrzymałość na rozciąganie: 19,87 MPa- tensile strength: 19.87 MPa
- moduł sprężystości: 698,91 MPa- modulus of elasticity: 698.91 MPa
- odkształcenie przy rozciąganiu: 53,1%- tensile strain: 53.1%
- chłonność wody po 24 godzinach: 34,7%.- water absorption after 24 hours: 34.7%.
P r z y k ł a d XP r z k ł a d X
Według sposobu opisanego w przykładzie I uzyskano skrobię termoplastyczną do wytworzenia której zastosowano 60% masowych natywnej skrobi ziemniaczanej; 25% masowych ustabilizowanego osadu ściekowego, 10% masowych gliceryny i 5% masowych roztworu 10% kwasu octowego. Uzyskana skrobia termoplastyczna, charakteryzuje się następującymi parametrami:According to the method described in Example 1, a thermoplastic starch was obtained for the production of which 60% by weight of native potato starch was used; 25% by mass of stabilized sewage sludge, 10% by mass of glycerin and 5% by mass of a solution of 10% acetic acid. The obtained thermoplastic starch is characterized by the following parameters:
- wytrzymałość na rozciąganie: 16,98 MPa- tensile strength: 16.98 MPa
- moduł sprężystości: 594,41 MPa- modulus of elasticity: 594.41 MPa
- odkształcenie przy rozciąganiu: 11,85%- tensile strain: 11.85%
- chłonność wody po 24 godzinach sezonowania: 51,3%.- water absorption after 24 hours of seasoning: 51.3%.
Claims (8)
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL429919A PL236194B1 (en) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | Method of preparing thermoplastic starch from native starches, in particular for technical uses, and thermoplastic starch obtained using that method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| PL429919A PL236194B1 (en) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | Method of preparing thermoplastic starch from native starches, in particular for technical uses, and thermoplastic starch obtained using that method |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| PL429919A1 PL429919A1 (en) | 2020-01-02 |
| PL236194B1 true PL236194B1 (en) | 2020-12-14 |
Family
ID=69160834
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| PL429919A PL236194B1 (en) | 2019-05-14 | 2019-05-14 | Method of preparing thermoplastic starch from native starches, in particular for technical uses, and thermoplastic starch obtained using that method |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| PL (1) | PL236194B1 (en) |
-
2019
- 2019-05-14 PL PL429919A patent/PL236194B1/en unknown
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| PL429919A1 (en) | 2020-01-02 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US5322866A (en) | Method of producing biodegradable starch-based product from unprocessed raw materials | |
| DE69233246T2 (en) | Micro-biodegradable polymer composition | |
| Huneault et al. | Morphology and properties of compatibilized polylactide/thermoplastic starch blends | |
| DE69009877T2 (en) | Plastic mixture containing destructurized starch. | |
| DE69009327T2 (en) | Plastic mixture containing destructurized starch. | |
| CA2079768C (en) | Starch-containing biodegradable plastic and method of producing same | |
| KR100233487B1 (en) | Biodegradable molded articles or films made from mixtures of starch esters and polyesters | |
| DE69009306T2 (en) | Plastic mixture containing destructurized starch. | |
| DE69011431T2 (en) | Plastic mixture containing destructurized starch. | |
| Mitrus et al. | Extrusion-cooking of starch protective loose-fill foams | |
| UA124797C2 (en) | Thermoplastic starch | |
| WO2007095709A1 (en) | Environmentally degradable polymeric composition and process for obtaining an environmentally degradable polymeric composition | |
| DE69805848T2 (en) | BIODEGRADABLE MOLDED BODIES | |
| JPH06248150A (en) | Extrudable polyvinyl alcohol composition containing modified starch | |
| Fang et al. | The use of starch and its derivatives as biopolymer sources of packaging materials | |
| CN103183936B (en) | Biodegradable composite material prepared by excessive processing materials of high-starch crops and preparation method thereof | |
| WO2007134492A1 (en) | Fully biodegradable plastic resin, film article made therefrom and method for preparing the same | |
| EP0551954B1 (en) | A method of preparing destructurized starch | |
| CN112029246A (en) | Polylactic acid modified material containing plant fiber and preparation method thereof | |
| PL236285B1 (en) | Biodegradable polymer composite and method for producing it | |
| Mitrus et al. | A study of the solubility of biodegradable foams of thermoplastic starch | |
| US20220356310A1 (en) | Thermoplastic starch | |
| JP7554893B1 (en) | Starch-containing resin composition, pellets, flakes, resin moldings, method for producing starch-containing resin composition, method for producing pellets or flakes, and method for producing resin moldings | |
| Rybkina et al. | Biodegradable packaging materials based on polysaccharides (starch) | |
| PL216930B1 (en) | Process for the preparation of thermoplastic starch |