Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Verfahren zum Beschichten eines getrockneten Rohlings eines faserbasierten Produktes aus Pulpe .

Aus dem Stand der Technik sind unterschiedliche Behälter zur Aufnahme von Flüssigkeit bekannt . So sind beispielsweise Glasflaschen oder Kunststof f flaschen zur Aufnahme von Getränken bekannt geworden . Es wurden ebenfalls bereits Behälter vorgeschlagen, die aus faserbasiertem Material gefertigt sind .

Ein faserbasierter Behälter wurde in der WO 2012 / 139590 Al vorgeschlagen . Zur Herstellung dieses Behälters wird sogenannte Pulpe in eine Form eingebracht und mit einem flexiblen Ballon in dieser Form an eine entsprechende Wandung gedrückt und entsprechend komprimiert .

Neuerdings wird gleichzeitig oder auch nach diesem Kompressionsschritt der noch nasse Rohling durch Beaufschlagung mit Energie getrocknet , sodass ein getrockneter Rohling zur Weiterverarbeitung bereitgestellt ist .

Pulpe ist eine Mischung aus Fasern und Wasser, insbesondere Naturfasern wie Hanf fasern, Zellulosefasern oder Flachs fasern oder einer Mischung davon . Gegebenenfalls weist die Pulpe Zusatzstof fe auf , wie beispielsweise aus der PCT/EP2019/ 076839 bekannt , die beispielsweise ein Aushärten der komprimierten Pulpe verbessern oder Einfluss auf das spätere Aussehen haben oder generell die Eigenschaften der Pulpe oder des späteren Behälters verändern .

Bei diesen Behältern besteht die Gefahr, dass diese durch im Behälter gelagerte Flüssigkeit aufweichen und beispielsweise undicht werden oder dass Stof fe aus dem Behälter in die Flüssigkeit di f fundieren . Es ist vorgeschlagen worden, derartige faserbasierte Behälter mit einer inneren Schicht aus Kunststof f zu versehen, insbesondere innerhalb des faserbasierten Behälters eine Kunststof f flasche anzuordnen, welche entsprechende Barrierefunktionen übernehmen kann . Der faserbasierte Behälter stellt hier also lediglich eine Hülle für einen dünnwandigen Kunststof fbehälter bereit . Eine derartige Kombination ist aus der WO 2018 / 167192 Al bekannt geworden .

Typischerweise wird also ein faserbasierter Behälter bereitgestellt , in den eine Kunststof f auskleidung eingebracht wird . Dies geschieht typischerweise in der Form, dass in einem ersten Schritt der faserbasierte Behälter bereitgestellt wird und in einem zweiten Schritt ein Preform in diesen Behälter eingebracht wird . Im Anschluss wird dieser Preform innerhalb des faserbasierten Behälters aufgeblasen, bis dieser eine Innenkontur des faserbasierten Behälters berührt , bzw . mit der Innenkontur des faserbasierten Behälters in Kontakt ist . Dieser Aufblasvorgang geschieht typischerweise in einer Blas form deren Kavität der Aussenkontur des faserbasierten Behälters entspricht . Da, im Gegensatz zu herkömmlichen Blasverfahren, zwei separate Elemente gehandhabt werden müssen, ist ein derartiger Vorgang ungleich kompli zierter, da der Preform relativ zum faserbasierten Behälter und diese wiederum innerhalb der Blas form positioniert und gehalten werden muss .

Ein beispielhafter Prozess ist beispielsweise in der EP 3 375 593 Al beschrieben . Die EP 3 375 593 Al beschreibt für das Herstellen eines Behälters einen Preform, der in seinem Halsbereich Fortsätze aufweist , die mit einem entsprechenden faserbasierten Behälter in Eingri f f gebracht werden können mit dem Ziel , dass der Behälter und der Preform miteinander verbunden bleiben . Es hat sich j edoch herausgestellt , dass diese Art der Verbindung fehleranfällig ist , da die Innenkontur respektive die innere Oberfläche des Behälters , j e nach spezi fischen Eigenschaften der Pulpe aus der der der Behälter geformt wird, unterschiedlich grossen Abweichungen unterworfen . Dies ist insbesondere im Halsbereich nachteilig, da für eine saubere Ver- pressung zwischen dem Preform bzw . seinen Fortsätzen und dem faserbasierten Behälter gewisse Toleranzgrenzen eingehalten werden müssen, dies j edoch aufgrund der unterschiedlichen Prozessparameter und der sich unter Umständen verändernden Beschaf fenheit der Pulpe nicht immer möglich ist . Zudem benötigt diese Art der Herstellung nach wie vor verhältnismässig viel Kunststof f .

Es ist Aufgabe der Erfindung, einen oder mehrere Nachteile des Standes der Technik zu beheben . Insbesondere soll ein Verfahren bereitgestellt werden, welches es ermöglicht , einen faserbasierten Behälter flüssigkeitsdicht aus zubilden und insbesondere den Einsatz von Kunststof fen reduziert .

Diese Aufgabe wird durch das in dem unabhängigen Anspruch beschriebene Verfahren gelöst . Weitere vorteilhafte Aus führungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen .

Ein erfindungsgemässes Verfahren zum Beschichten eines getrockneten Rohlings eines faserbasierten Produktes aus Pulpe , insbesondere eines Behälters oder eines faserbasierten Verschlusselements für einen Behälter, umfasst die Schritte :

- Bereitstellen des getrockneten Rohlings ,

- Aufbringen einer Pulverbeschichtung auf eine Innenseite des getrockneten Rohlings ,

- Aushärten der Pulverbeschichtung durch Beaufschlagung mit Infrarotstrahlung, sodass ein zusammenhängender Film entsteht .

Zum Beaufschlagen der Pulverbeschichtung mit Infrarotstrahlung durchdringt diese , insbesondere im Bereich des Behälterinneren, vor dem Auftref fen auf die Pulverbeschichtung, eine Wandung des getrockneten Rohlings während der Bestrahlung . Dadurch kann die Infrarotquelle ausserhalb des getrockneten Rohlings angeordnet werden j edoch die Pulverbeschichtung innerhalb des getrockneten Rohlings mit der Infrarotstrahlung beaufschlagt werden .

Die Durchdringung des getrockneten Rohlings erlaubt es insbesondere , die Pulverbeschichtung auf ein gegenüber dem Rohling höheres Temperaturniveau zu bringen .

Ein zusätzlicher oder alternativer Aspekt der Erfindung betri f ft also auch ein Verfahren bei dem der Rohling und die Pulverbeschichtung, insbesondere unterschiedlich, erwärmt werden . Dabei wird die Pulverbeschichtung auf eine gegenüber dem Rohling höhere Temperatur erwärmt , insbesondere durch Infrarotstrahlung, die eine Wandung des Rohlings durchdringt . Dabei wird insbesondere der Rohling im Wesentlichen nur über die Wärmeabstrahlung aus der Pulverbeschichtung erwärmt .

Vorzugsweise wird der getrocknete Rohling vor dem Aufbringen der Pulverbeschichtung mit einer konfektionierten Öf fnung versehen .

Durch das Bereitstellen einer konfektionierten Öf fnung kann eine entsprechende Dichtebene oder Dichtfläche bereitgestellt werden, die mit einem entsprechenden Verschluss , wie beispielsweise einem Deckel , Zusammenwirken kann . Zudem kann durch das Bereitstellen einer konfektionierten Öf fnung gleichzeitig beispielsweise ein faseriger oder ungenauer Abschluss des Rohlings entfernt werden .

Bei faserbasierten Behältern ist bekannt , dass während der Produktion gewisse Ungenauigkeiten entstehen können . Durch die Materialeigenschaften der Pulpe ist ein oberer, abschliessender Rand der Öf fnung grösseren Toleranzen unterworfen und ist regelmässig faserig ausgebildet . Dies ist insbesondere nachteilig, da dies eine Schnittstelle beispielsweise zu Behälterverschlüssen bildet und diese Schnittstelle massgetreu ausgebildet sein muss . Vorzugsweise wird also im Verlauf der Produktion des Behälters der getrocknete Rohling derart hergestellt , dass im Bereich einer oben liegenden Öf fnung ein Überstand vorgesehen ist , der nach dem Trocknen des Rohlings abgetrennt werden kann . Durch das Abtrennen dieses Überstandes kann ein entsprechend ungenauer o- der faseriger ausgebildeter Bereich des getrockneten Rohlings entfernt werden .

Es kann vorgesehen sein, dass zusätzlich auf die konfektionierte Öf fnung des getrockneten Rohlings die Pulverbeschichtung aufgebracht wird . Dadurch kann auch die konfektionierte Öf fnung versiegelt werden .

Zusätzlich kann auf einer Aussenseite eines Halsbereichs des getrockneten Rohlings nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht werden . Dabei bleibt der getrocknete Rohling auf seiner Aussenseite zumindest bereichsweise unbeschichtet .

Durch die Beschichtung der Aussenseite des Halsbereichs kann dieser ebenfalls versiegelt werden und/oder beständiger während der Benutzung .

Der unbeschichtete Bereich an der Aussenseite des Rohlings ermöglicht es , das Produkt dem Recycling zuzuführen . Durch den unbeschichteten Bereich ist eine Angri f fs fläche bereitgestellt , an welcher das Produkt durch den Einsatz von Wasser aufgebrochen oder auf geweicht werden kann . Entsprechend einfacher kann das Produkt wiederverwertet werden .

Als Pulverbeschichtung kann ein schmel z fähiges Polymer aufgebracht werden . Polymere weisen vorteilhafte Eigenschaften auf und sind einfach zu verarbeiten .

Vorzugsweise wird als schmel z fähiges Polymer ein Polyester wie Polyethylen Terephthalat ( PET ) , Polyethylen Furanoat ( PEF) , Polyethylen I sosorbid Terephthalat ( PEIT ) , Polylactid ( PLA) , Polybutylensuccinat ( PBS ) , Poly- s-Capro- lacton ( PCL ) oder Polyhydroxyalkanoat ( PHA) , insbesondere Polyhydroxybutyrat ( PHB ) verwendet . Diese Polyester sind vorzugsweise biobasiert . Als geeignet hat sich auch Ethylen-Vinylalkohol-Copolymer (EVOH) erwiesen .

Zum Aufbringen der Pulverbeschichtung kann diese elektrostatisch aufgeladen werden . Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine leitfähige Form, die den getrockneten Rohling ummantelt , in Bezug zum Pulver gegenpolig geladen ist . Das Pulver legt sich dann insbesondere an der Innenseite des Rohlings ab und bleibt dort haften .

Eine Infrarotquelle zum Erzeugen der Infrarotstrahlung ist vorzugsweise ausserhalb des getrockneten Rohlings angeordnet .

Dies erlaubt es , die Infrarotstrahlung zielgerichtet , in bestimmten Abstand und in bestimmtem Winkel auf den getrockneten Rohling zu richten und insbesondere mit entsprechendem Abstand und Winkel auf die Pulverbeschichtung zu richten . Die Infrarotstrahlung hat im nahen Infrarotbereich eine Wellenlänge von 780 nm bis 1400 nm, im kurzwelligen Infrarotbereich eine Wellenlänge von 1 . 4 pm bis 3 . 0 pm, im mittleren Bereich eine Wellenlänge von 3 . 0 bis 8 . 0 pm, im langwelligen Bereich eine Wellenlänge von 8 . 0 pm bis 15 pm und im Fernbereich eine Wellenlänge von 15 pm bis 1mm .

Die Wellenlänge der vorliegenden Infrarotstrahlung ist vorzugsweise zwischen 1 pm und 10 pm, insbesondere zwischen 2 pm und 7 pm . Diese Wellenlängen können von Polymeren gut absorbiert werden . Insbesondere im kurzwelligen Bereich, bevorzugt im Bereich von 2 pm bis 7 pm ist die Fähigkeit zur Absorption besonders hoch . Vorzugsweise ist der Anteil an höherwelliger Strahlung, also Strahlung im Fernbereich, geringer als 70% , insbesondere geringer als 50% , bevorzugt geringer als 30% .

Damit ist sichergestellt , dass der faserbasierte Rohling möglichst wenig thermisch beansprucht wird .

Dies wiederum sind Wellenlängenbereiche , die von der Wandung des getrockneten Rohlings nicht oder nur wenig absorbiert werden .

Mit anderen Worten ermöglichen diese Wellenlängen, die Pulverbeschichtung auf zuschmel zen, ohne j edoch unnötig Energie in den getrockneten Rohling einzustrahlen .

Zur Beaufschlagung mit der Infrarotstrahlung kann der getrocknete Rohling durch einen Ofen gefördert werden . Bei dem vorliegenden Ofen handelt es sich um eine Einrichtung innerhalb derer eine Viel zahl an Infrarotquellen angeordnet ist . Diese können beispielsweise entlang einer kongruenten Kontur des getrockneten Rohlings und beabstandet dazu angeordnet sein .

Bei der emittierten Infrarotstrahlung handelt es sich vorzugsweise um eine ohne Wärmequelle erzeugte Infrarotstrahlung . Dies ermöglicht es , die Wirkung auf den faserbasierten Rohling selbst zu reduzieren .

Dabei kann auch vorgesehen sein, im Ofen Reflektoren anzubringen, die emittierte Infrarotstrahlung umlenken und/oder zurückwerfen .

Ebenfalls kann vorgesehen sein, über die Länge des Ofens unterschiedliche Infrarotquellen anzuordnen . So können beispielsweise am Eintritt des Ofens Infrarotquellen angeordnet sein, die Strahlung mit der Wellenlänge von 6 pm emittieren, zum schnellen Aufhei zen der Pulverbeschichtung . Nachfolgend angeordnet können Infrarotquellen angeordnet sein, die Strahlung mit der Wellenlänge von 3 pm emittieren, um die Schmel zrate konstant zu halten . Während der Beaufschlagung mit der Infrarotstrahlung kann der getrocknete Rohling um seine Längsachse rotiert werden . Der getrocknete Rohling wird also linear durch den Ofen bewegt , während dessen er sich um seine Längsachse dreht . Entsprechend wird j eder Bereich einer Oberfläche des Rohlings an entsprechenden Infrarotquellen vorbeigeführt , sodass der getrocknete Rohling und damit die Pulverbeschichtung gleichmässig von allen Seiten mit Infrarotstrahlung beaufschlagt wird .

Damit der getrocknete Rohling nicht überhitzt , kann es vorgesehen sein, diesen während der Beaufschlagung mit der Infrarotstrahlung durch einen Kühlluftstrom zu kühlen . Eine Überhitzung des getrockneten Rohlings ist vermieden . Eine Überhitzung des getrockneten Rohlings würde dazu führen, dass die Fasern degenerieren und die Festigkeit abnimmt .

Die Infrarotquellen können beispielsweise entlang der Förderrichtung des Rohlings in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein, sodass diese j eweils unterschiedliche Bereiche des Rohlings beaufschlagen .

Alternativ oder zusätzlich kann vorgesehen sein, Infrarotquellen unterschiedlicher Leistung vorzusehen oder die Infrarotquellen beispielsweise anhand eines j eweiligen Produkte-Prof ils zu regeln, sodass diese j e nach Produkt oder Verweildauer des Produkts in ihrer Leistung eingestellt werden .

Vorzugsweise ist der getrocknete Rohling im Wellenbereich von 1 pm bis 10 pm transparent . Dies kann dadurch erreicht werden, dass die chemische Zusammensetzung des Rohlings funktionelle Gruppen aufweist , die in diesem betref fenden Wellenbereich nicht angeregt werden können .

Durch die Transparenz in diesem Wellenlängenbereich kann die entsprechende Infrarotstrahlung eine Wandung des getrockneten Rohlings durchdringen, ohne diesen unnötig auf zuhei zen . Entsprechend absorbiert die Pulverbeschichtung vorzugsweise im Wellenlängenbereich von 1 pm bis 10 pm die Infrarotstrahlung . Dies hat zur Folge , dass die Beschichtung schnell aufgehei zt werden kann .

Die aufgebrachte Pulverbeschichtung wird also mit Energie beaufschlagt und das Pulver in eine Schmel ze überführt . Durch das Aufschmel zen bildet sich ein homogener Film der eine entsprechende Versiegelung bereitstellt . Vorzugsweise zieht sich dieser Film von der Innenseite über die konfektionierte Öf fnung bis auf einen Aussenbereich des Halses und bildet in diesem Bereich eine durchgehende Versiegelung .

Es kann vorgesehen sein, dass der getrocknete Rohling auf seine Dichtheit geprüft wird . Somit kann vermieden werden, dass fehlerhafte Produkte in den Verkauf gelangen .

Nach der Versiegelung, also nach dem Aufschmel zen der Pulverbeschichtung und dem nachfolgenden Abkühlen, kann ein Produkt in den getrockneten Rohling eingefüllt werden, sofern der getrocknete Rohling als ein Behälter ausgebildet ist . Der getrocknete Rohling kann im Anschluss mit einem Verschluss verschlossen werden . Entsprechend entsteht ein abgeschlossener Körper zum Transport und Schutz von flüssigen Produkten . Insbesondere durch die Versiegelung der Konfektionierungskante kann in diesem Bereich mit beispielsweise einem entsprechenden Dichtkonus oder einer Dichtebene , beispielsweise aus einem Dichtmaterial wie einem Liner, eine zuverlässige Abdichtung geschaf fen werden .

Anhand von schematischen Figuren wird das erfindungsgemässe Verfahren erläutert . Es zeigt :

Figur 1 : einen Pulverbeschichtungsvorgang;

Figur 2 : den Trocknungsschritt des Pulverbeschichtungsvorgangs ; Figur 3 : eine Dichtheitsprüfung;

Figur 4 : den Verschliessvorgang;

Figur 5 : beispielhaft weitere typische Produkte , die mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden können;

Figur 6 : beispielhaft einen typischen faserbasierten Verschluss , der mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden kann;

Figur 7 : eine Darstellung erster Absorptionsspektren;

Figur 8 : eine Darstellung zweiter Absorptionsspektren;

Figur 9 : eine Darstellung dritter Absorptionsspektren .

Die Figur 1 zeigt eine Beschichtungsschritt . Ein getrockneter und bereits konfektionierter Rohling 61 wird einer hier nicht näher dargestellten Pulverbeschichtungsanlage zugeführt . Im nachfolgenden Schritt wird eine elektrostatisch geladenen Lanze 35 in den konfektionierten Rohling 61 eingebracht . Dieser befindet sich in einer gegenpolig geladenen Umhüllung die vorliegend ebenfalls nicht dargestellt ist . Durch die elektrostatische Ladung des ausgebrachten Pulvers bleibt dieses an der Innenseite 63 des konfektionierten Rohlings 61 haften .

Der nun beschichtete konfektionierte Rohling 61 wird, wie in der Figur 2 ersichtlich, in einen Ofen überführt und mit Infrarotstrahlung beaufschlagt . Dies bringt die Pulverbeschichtung zum Schmel zen, sodass ein durchgehender homogener Film entsteht . Der Rohling 61 ist somit versiegelt .

Im Anschluss kann der Rohling 61 mit einer entsprechenden Prüfvorrichtung 500 auf seine Dichtheit geprüft werden, wie in der Figur 3 dargestellt . Der Rohling 61 kann im Anschluss mit einem Deckel 300 verschlossen werden, wie in der Figur 4 gezeigt .

Die Figur 5 zeigt beispielhaft weitere typische faserbasierte Produkte , die mittels des vorliegend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden können . So ist ein Behälter 100 in der Form einer Flasche gezeigt . Dieser weist zudem am Flaschenhals ein Gewinde auf und entspricht im Wesentlichen einem faserbasierten Produkt , hergestellt aus einem Rohling 61 gemäss den Figuren 1 bis 4 . Der Behälter 100 ' ist in der Form einer Schale , der Behälter 100 ' ’ in der Form eines Bechers .

Die Figur 6 zeigt beispielhaft einen typischen faserbasierten Verschluss 300 , der mittels des vorliegend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden kann .

Die Figuren 7 bis 9 zeigen j e unterschiedliche Gegenüberstellungen unterschiedlicher Absorptionsspektren unterschiedlicher Materialien .

In den Figuren 7 bis 9 ist mit der dunklen durchgezogenen Linie die emittierte Infrarot-Leistung als kumulative Verteilungs funktion einer Infrarotquelle mit 3 pm Peak und mit der hellen durchgezogenen Linie die emittierte Infrarot-Leistung als kumulative Verteilungs funktion einer Infrarotquelle mit 6 pm Peak dargestellt .

In der Figur 7 bis 9 ist zudem die Absorptions fähigkeit , bzw . das Absorptionsspektrum des getrockneten Rohlings dargestellt . Die zugehörige Linie ist fein gepunktet dargestellt . Ersichtlich ist , dass der Rohling erhöhte Absorption im Bereich um ca . 10 pm sowie ab dem Bereich ab ca . 14 pm aufweist .

In der Figur 7 ist mit der gestrichelten Linie die Absorptionsfähigkeit , bzw . das Absorptionsspektrum einer Pulverbeschichtung aus EVOH dargestellt . Wie ersichtlich ist , weist EVOH eine erhöhte Absorption im Bereich bei ca . 3 pm, bei ca . 3 . 5 pm sowie im Bereich zwischen 7 pm und 8 pm auf. Es ist also ersichtlich, dass Strahlung mit diesen Wellenlägen von EVOH deutlich besser absorbiert wird, als von dem Rohling. Die Pulverbeschichtung wird daher schneller aufgeheizt, bis hin zur Schmelze, ohne dass der Rohling ebenso fest aufgeheizt wird.

In der Figur 8 ist mit der gestrichelten Linie die Absorptionsfähigkeit, bzw. das Absorptionsspektrum einer Pulverbeschichtung aus PHB dargestellt. Wie ersichtlich ist, weist PHB eine erhöhte Absorption im Bereich bei ca. 6 pm und im Bereich zwischen 8 pm und 10 pm auf. Es ist also ersichtlich, dass Strahlung mit diesen Wellenlägen von PBH deutlich besser absorbiert wird, als von dem Rohling. Die Pulverbeschichtung wird daher schneller aufgeheizt, bis hin zur Schmelze, ohne dass der Rohling ebenso fest aufgeheizt wird.

In der Figur 9 ist mit der gestrichelten Linie die Absorptionsfähigkeit, bzw. das Absorptionsspektrum einer Pulverbeschichtung aus PET-C, also kristallines PET, dargestellt. Wie ersichtlich ist, weist PET-C eine erhöhte Absorption im Bereich bei ca. 6 pm und bei ca. 8 pm auf. Es ist also ersichtlich, dass Strahlung mit diesen Wellenlägen von PET-C deutlich besser absorbiert wird, als von dem Rohling. Die Pulverbeschichtung wird daher schneller aufgeheizt, bis hin zur Schmelze, ohne dass der Rohling ebenso fest aufgeheizt wird.