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Patent Searching and Data


Title:
METHOD FOR MAKING ESSENTIALLY BIODEGRADABLE OBJECTS
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/022540
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention concerns methods for making water-resistant, in particular biodegradable, objects from natural substances. Said methods consist in using known basic substances, and in assembling them in the form of a new product.

Inventors:
MAKSIMOW ALEXANDER (DE)
SCHMIDT HARALD (DE)
Application Number:
PCT/EP2002/008684
Publication Date:
March 20, 2003
Filing Date:
August 03, 2002
Export Citation:
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Assignee:
MAKSIMOW ALEXANDER (DE)
SCHMIDT HARALD (DE)
International Classes:
B27N3/06; B27N7/00; B65D65/46; (IPC1-7): B27N3/06; B27N7/00; B65D65/46
Domestic Patent References:
WO1999025281A11999-05-27
WO2000039212A12000-07-06
Foreign References:
DE19802718A11999-07-29
EP0543052A11993-05-26
US5861216A1999-01-19
US5783504A1998-07-21
Other References:
DATABASE WPI Section PQ Week 199936, Derwent World Patents Index; Class Q34, AN 1999-424425, XP002222172
Attorney, Agent or Firm:
Hoffmeister, Helmut (Goldstrasse 36 Münster, DE)
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung wasserresistenter Gegen stände, mit folgenden Verfahrensschritten : a) Herstellung einer ebenen, geschichteten Bahn, die aus wenigstens zwei Schichten besteht, nämlich aa) aus einer Kissenschicht, die aus CelluloseFasern besteht, die in einem AirlaidVerfahren gelegt und unter Hochdruck zu einer saugfähigen Bahn partiell fusioniert sind, und bb) aus wenigstens auf einer Seite der Kissenschicht aufgelegten thermoplastischen und wasserresistenter Foli enschicht, die aus einem polymeren Werkstoff besteht, b) wobei mit einem auf die Schmelztemperatur der Folien schicht aufgeheizten Werkzeug auf die Bahn unter Druckan wendung eingewirkt wird, sich die Folienschicht mit der Kissenschicht verbindet und die Folienschicht sich unter Vernetzung und/oder Versprödung gegenüber dem Ursprungszu stand versteift, c) Vereinzeln von Gegenständen durch Abtrennen der geform ten Bereiche von der Bahn.
2. Verfahren zur Herstellung biologisch abbaubarer, was serresistenter Gegenstände aus Naturstoffen, mit folgenden Verfahrensschritten : a) Herstellung einer ebenen, geschichteten Bahn, die aus wenigstens zwei Schichten besteht, nämlich aa) aus einer Kissenschicht, die aus CelluloseFasern besteht, die in einem AirlaidVerfahren gelegt und unter Hochdruck zu einer saugfähigen Bahn partiell fusioniert sind, und bb) aus wenigstens auf einer Seite der Kissenschicht aufgelegten thermoplastischen, wasserresistenten und bio logisch abbaubaren Folienschicht, die aus einem polymeren Werkstoff, hergestellt aus einem Polysaccharid, welches Stärke, modifizierte Stärke, ein Stärkederivat oder ein Cellulosederivat sein kann, besteht, b) wobei mit einem auf die Schmelztemperatur der Folien schicht aufgeheizten Werkzeug auf die Bahn unter Druckan wendung eingewirkt wird, sich die Folienschicht mit der Kissenschicht verbindet und die Folienschicht sich unter Vernetzung und/oder Versprödung gegenüber dem Ursprungszu stand versteift, c) Vereinzeln von Gegenständen durch Abtrennen der geform ten Bereiche von der Bahn.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß als Werkzeug ein aus Matrize und Patrize bestehen des Tiefziehwerkzeug verwendet wird, dessen Balligkeit ent sprechend der Verformbarkeit der Kissenschicht gewählt wird.
4. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeich net, daß als Werkzeug ein Heißkalander verwendet wird.
5. Verfahren nach Anspruch 1 bis 4, dadurch gekennzeich net, daß die Kissenschicht auf beiden Flachseiten von einer Folienschicht eingefaßt ist.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die für die Beschichtung ausge wählte Folie auf wenigstens auf der der Kissenschicht abge wandten Seite wasserabweisend imprägniert werden.
7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die für die Beschichtung ausge wählten Folien perforiert werden.
8. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß der Titer der für die Kissen schicht verwendeten CelluloseFasern zwischen 2 und 20 mm liegt.
9. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Folienschicht aus einem Polyolefin oder einem verform baren PolyolefinCopolymerisat besteht.
10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß die Kissenschicht aus ohne Zu satzstoffe aus CelluloseFasern hergestellten AirlaidBahn mit einer Dicke zwischen 1 und 20 mm besteht.
11. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß wenigstens zwei der zusammenge fügten Schichten zusätzlich durch eine Verklebung verbunden werden.
12. Verfahren nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch ge kennzeichnet, daß die Verklebung mit einem Heißkleber durchgeführt wird.
13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß eine Verklebung der Folien schicht (en) und der Kissenschicht vor der Verarbeitung mit einem Werkzeug unmittelbar durch Kaschieren einer nach ei nem Extrudieren noch heißen Folienschicht auf die Kissen schicht erfolgt.
14. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, da durch gekennzeichnet, daß den CelluloseFasern vor dem Fu sionieren ein Hotmeltoder ein Fixationsmittel zugesetzt wird und daß dem Herstellen der Gegenstände diese durch entsprechende Einwirkung auf das Hotmeltoder Fixations mittel versteift werden.
15. Tiefgezogene oder heißkalandrierte gemuldete Gegenstän de, hergestellt nach dem Verfahren gemäß Anspruch 1 und ge gebenenfalls weiteren Unteransprüchen 2 bis 14.
Description:
Verfahren zur Herstellung im wesentlichen biologisch abbau- barer Gegenstände Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung was- ser-resistenter, insbesondere biologisch abbaubarer Gegen- stände aus Naturstoffen, bei denen an sich bekannte Aus- gangsstoffe verwendet werden, die zu einem neuen Produkt verbunden werden.

Bekannt ist aus der EP 0 747 065 AI eine zusammengesetzte Struktur, bestehend aus einem weichen Vliesstoff, der mit einer Folie laminiert ist. Die weicheren kissenartigen Vliesstoff-Schichten bestehen aus einem Polymer, das ein Milchsäure-Derivat ist, und die Folien bestehen aus einem biologisch abbaubaren, aliphatischen Polyester, so daß das Laminat insgesamt biologisch abbaubar ist.

Bekannt sind weiterhin biologisch abbaubare Einweggeschirre aus Cellulose, die vorwiegend aus recyceltem Industriekar- ton hergestellt sind.

Hingewiesen wird auch noch auf das US-Patent 5 861 216, das ein Verfahren zur Herstellung von wasser-resistenten, bio- logisch abbaubaren Produkten aus Stärke angibt. Hierbei wird eine Schicht aus biologisch abbaubaren Estern, bei- spielsweise der Phthalsäure verwendet.

Der beschriebene Stand der Technik, der sich noch erweitern läßt, läßt verschiedene Wünsche offen. Zum einen sollen Ge- genstände, die mit Lebensmitteln oder mit Produkten aus der menschlichen Sphäre in Berührung kommen, nicht aus zweifel- haften Rohprodukten, wie Industriekarton, hergestellt wer- den. Zum anderen sollen die Erzeugnisse möglichst nicht aus einem Stoff hergestellt werden, der zwar biologisch abbau- bar, aber doch ein Erdölderivat ist. Schließlich soll es möglich sein, die Erzeugnisse als Einwegprodukte möglichst preiswert herzustellen, die trotzdem gute Nutzungseigen- schaften haben.

Diese Aufgaben werden gelöst mit einem Verfahren, das fol- genden Verfahrensschritt umfaßt : a) Herstellung einer ebenen, geschichteten Bahn, die aus wenigstens zwei Schichten besteht, nämlich aa) aus einer Kissenschicht, die aus Cellulose-Fasern besteht, die in einem Airlaid-Verfahren gelegt und unter Hochdruck zu einer saugfähigen Bahn partiell fusioniert sind, und bb) aus wenigstens auf einer Seite der Kissenschicht aufgelegten thermoplastischen und wasser-resistenter Foli- enschicht, die aus einem polymeren Werkstoff besteht, b) wobei mit einem auf die Schmelztemperatur der Folien- schicht aufgeheizten Werkzeug auf die Bahn unter Druckan- wendung eingewirkt wird, sich die Folienschicht mit der Kissenschicht verbindet und die Folienschicht sich unter Vernetzung und/oder Versprödung gegenüber dem Ursprungszu- stand versteift,

c) Vereinzeln von Gegenständen durch Abtrennen der geform- ten Bereiche von der Bahn.

Soll das Verfahren zu Gegenständen führen, die vollständig biologisch abbaubar sind, so sind folgende Verfahrens- schritte anzuwenden : a) Herstellung einer ebenen, geschichteten Bahn, die aus wenigstens zwei Schichten besteht, nämlich aa) aus einer Kissenschicht, die aus Cellulose-Fasern besteht, die in einem Airlaid-Verfahren gelegt und unter Hochdruck zu einer saugfähigen Bahn partiell fusioniert sind, und bb) aus wenigstens auf einer Seite der Kissenschicht aufgelegten thermoplastischen, wasser-resistenten und bio- logisch abbaubaren Folienschicht, die aus einem polymeren Werkstoff, hergestellt aus einem Polysaccharid, welches Stärke, modifizierte Stärke, ein Stärkederivat oder ein Cellulosederivat sein kann, besteht, b) wobei mit einem auf die Schmelztemperatur der Folien- schicht aufgeheizten Werkzeug auf die Bahn unter Druckan- wendung eingewirkt wird, sich die Folienschicht mit der Kissenschicht verbindet und die Folienschicht sich unter Vernetzung und/oder Versprödung gegenüber dem Ursprungszu- stand versteift, c) Vereinzeln von Gegenständen durch Abtrennen der geform- ten Bereiche von der Bahn.

Insbesondere das Versteifen der auf einer oder auf beiden Seiten der Kissenschicht aufgelegten Folie läßt die Produk- tion von Tellern, Näpfen oder Bechern zu, die zwar nicht so

steif sind, als wären sie aus Kunststharz gefertigt, die aber den Zweck eines Eßgeschirrs oder eines Trinkbechers ohne weiteres erfüllen.

Durch die Verwendung sehr reiner Cellulose als Kissen- schicht und einer aus Polysacchariden hergestellten Folie lassen sich Derivate des Erdöls vermeiden. Beschrieben sind verwendbare Cellulose-Produkte in der europäischen Patent- schrift EP 1 032 342. Die Erzeugnisse haben zunächst eine relativ gute Wasserresistenz, lassen sich aber im Bereich von Bodenbakterien, also in einem Milieu, in dem Kompost entsteht, relativ schnell und zuverlässig abbauen, so daß sich die Vorschrift gem. DIN V 54900 einhalten läßt. Die verwendeten Werkstoffe sind die Nahrungsquelle für Mikroor- ganismen, die diese zu Kohlendioxid, Wasser und Biomasse abbauen. Im vorliegenden Fall kann der vollständige Abbau durch geeignete, normierte Tests nachgewiesen werden.

Die gewünschten Gegenstände können in erster Linie dadurch hergestellt werden, daß im Verlaufe eines Tiefziehverfah- rens eine über der Schmelztemperatur der Folie liegende Temperatur aufgebracht wird, die die Folie mit der Oberflä- che der Kissenschicht verbindet. Dabei folgt die Kissen- schicht den Konturen des Werkzeuges in überraschender Weise ohne zu zerreißen.

Es wird durch die Verbindung von Kissenschicht und ther- moplastischer Folie erreicht, daß grundsätzlich ohne eine zusätzliche Verwendung von Klebstoffen zwischen der Folien- und der Kissenschicht ein guter adhäsiver Verbund stattfin- det. Überraschend ist auch, daß bei Erwärmung im Bereich des Schmelzpunktes der Folie über mehrere Sekunden und an- schließende Abkühlung die Verwendung findenden Folien sich

etwas gegenüber dem Ursprungszustand versteifen und das la- minierte Cellulose-Fasermaterial in eine angepaßte Verfor- mung gebracht werden kann, so daß sandwichartige Teile mit hoher Wärmedämmung entstehen. Wesentlich für die Verfor- mung der laminierten Produkte ist, daß eine Beschrieben sind verwendbare Cellulose-Produkte in der europäischen Pa- tentschrift EP 1 032 342. erformung des Airlaid-Vlieses er- folgen kann, da die Fasern frei gegeneinander verschiebbar sind. Dabei kann einmal die Fasermasse zu jedem Zeitpunkt unvermischt sein. Es ist aber auch möglich, den Airlaid- Fasern abbaubare oder nicht-abbaubare Hotmelt-oder Fixati- onsadditive beizufügen, so daß nach Herstellung der Gegen- stände diese durch eine entsprechende Nachbehandlung ver- steift werden können.

Die Nachbehandlung kann darin bestehen, die Gegenstände bis zur Schmelztemperatur der Hotmelt-Substanzen zu erhitzen, so daß sich eine Verklebung und Versteifung der Airlaid- Fasern ergibt ; es ist auch möglich, mit UV-vernetzbaren Fi- xationshilfsmitteln zu arbeiten und die Gegenstände nach ihrer Herstellung durch ein entsprechendes UV-Feld zu schicken, so daß sich durch das vernetzte Fixationshilfs- mittel eine Aussteifung ergibt.

Insbesondere eignen sich solche nachbehandelten Teile als Einweg-Geschirr oder als Becher für Heißgetränke.

Beispielsweise kann als Werkzeug ein aus Matrize und Patri- ze bestehendes Tiefziehwerkzeug verwendet werden, dessen Balligkeit entsprechend der Verformbarkeit der Kissen- schicht gewählt wird. Durch die Verwendung von Kissen- schichten aus fusionierten Cellulose-Fasern, die völlig oh-

ne Bindemittel hergestellt sind, ist hier ein neuer Verwen- dungszweck für derartige Cellulose-Produkte gegeben.

Als Folienmaterial eignet sich eine 0,1 bis 2 mm dicke Fo- lie des Typs BIOFLEX der Herstellerin BIOTEC Biologische Naturverpackungen, Forschungs-Entwicklungs-GmbH in Emme- rich.

Zur Herstellung von Einmal-Geschirren, hygienischen Schalen und dergleichen eignet sich am besten als Ausgangsschich- tung eine solche, die aus einer Kissenschicht und auf bei- den Seiten der Kissenschicht angeordneten Folienschichten besteht.

Wie an sich bekannt, kann die für die Beschichtung ausge- wählte Folie auf wenigstens einer Seite wasserabweisend im- prägniert sein. Eine solche Imprägnierung kann bereits, wie an sich bekannt, bei der Folienherstellung selbst erfolgen.

Sollen die fertigen Produkte beispielsweise dazu verwendet werden, daß aufzunehmende Produkt abzutrocknen, wie es bei- spielsweise für Fleisch-Verkaufsschalen erwünscht ist, so können die für die Beschichtung ausgewählten Folien perfo- riert werden. Auch hygienische Artikel, beispielsweise Wundauflagen mit versteifender Wirkung, können derartig hergestellt werden.

Die Kissenschicht kann aus einer unter der Bezeichnung Su- perCore ohne Zusatzstoffe aus Cellulose-Fasern hergestell- ten Airlaidbahn mit einer Dicke zwischen 1 und 10 mm beste- hen.

Zusätzlich zu der bereits genannten, vorteilhaften Verbin- dung zwischen Folie und Kissenschicht können zusätzlich auch Heißkleber oder Haftvermittler eingesetzt werden, die

biologisch abbaubar sind, wobei lediglich äußerst geringe Anteile dieser Klebstoffe zu verwenden sind.

Die Verklebung der Folienschichten und der Kissenschicht sollte unmittelbar vor der Verarbeitung mit einem Werkzeug erfolgen.

Die Erfindung bezieht sich weiterhin auf tiefgezogene oder heißkalandrierte gemuldete Gegenstände, hergestellt nach dem Verfahren gem. Anspruch 1 und gegebenenfalls weiteren Unteransprüchen.

Ausführungsbeispiele der Erfindung werden anhand der Figur und unter Bezug auf zwei Beispiele erläutert.

Beispiel 1 : (vgl. Figur) Zur Herstellung eines Einweggeschirrs in Form von Tellern mit einer Mulde wird gemäß dem in EP 1 032 342 beschriebe- nen Verfahrens eine rein aus Cellulose-Fasern aus nordi- schen Hölzern bestehende Airlaidbahn des Typs SuperCoreR der Firma Mc Airlaid's, Falkenhagen (Deutschland), mit ei- ner mittleren Dicke von 6 mm und einem Flächengewicht von 200 g pro Quadratmeter bei einem Faser-Titer von 2 bis 10 mm hergestellt.

In der Figur sind die hierzu erforderlichen Hochdruck- Kalanderrollen 1,2 zu erkennen, in deren Spalt ein Rohvlies 3 eingeführt wird. Nach der Hochdruckfusion der Rohvlies-Fasern in Teilbereichen ergibt sich eine verwen- dungsfähige Bahn 4 mit den genannten Daten.

Online wird von beiden Seiten der Bahn eine wasser- resistente, beschichtete thermoplastische Folie 5, 5 des Typs BIOFLEX mit einem Schmelzindex von 1 bis 5 g/10 m bei

190 Grad Celsius und 2,16 kg und einer Dicke von 100 Mikro- meter von den Vorratsrollen 15, 15 herangeführt und straff aufliegend auf der Airlaidbahn mit dieser weiter geführt.

Ein Klebstoff oder Haftvermittler wird nicht verwendet.

Die verwendete Folie ist aus Kartoffelstärke als Ausgangs- stoff hergestellt, wobei ein Verfahren, wie in WO 00/39212 beschrieben, verwendet wird. Die Folienschichten werden mit einem Tiefziehwerkzeug, das eine Tellerkontur und eine Bal- ligkeit (Tiefe vom Rand des Tellers gemessen) von 25 mm aufweist, und einen Teller mit einem Durchmesser von 190 mm erzeugt, unter Druckanwendung mit einem ausreichenden Druck verschweißt. Das Tiefziehwerkzeug ist dazu in dem mit der Folienoberfläche in Kontakt kommenden Bereich auf 135°C aufgeheizt. Die Einwirkzeit beträgt 3,5 Sekunden.

Nach dem Auseinanderfahren der Tiefziehwerkzeuge wird durch ein kreisrundes Schneidwerkzeug der Teller 11 ausgeschnit- ten und am Rand durch Umlegen und Verschmelzen der Folien- bahn versäubert und verschlossen.

Der Teller 11 ist nach der Vorschrift der DIN V 54900 bio- logisch abbaubar.

Beispiel 2 : Zur Herstellung von Einweg-Fleischverkaufsschalen wird ähn- lich wie beim Beispiel 1 ein Airlaid-Material des Typs Su- perCore, jedoch mit einer Dicke von 4,5 mm verwendet. Aus- gangsmaterial und Herstellung sind jedoch gleich wie bei dem Beispiel 1.

Die beschriebenen Airlaid-Folien dienen als Kissenschicht und werden mit Folien beidseitig beschichtet. Die Folien sind vom Typ BIOFLEX mit einer Dicke von 30 mm an der Un-

terseite und an der Oberseite beschichtet. An der Untersei- te wird eine Folie verwendet, die durch eine Beimischung von 0,25 Gewichtsprozent Ti02 weiß gefärbt ist. Für die Oberseite ist eine farblos-milchige Folie gewählt.

Die auf der Oberseite verwendete Folie wird unmittelbar vor dem Einsatz eines Heißkalanders, der für die Verformung dient, perforiert mit runden Löchern des Durchmessers 2 mm in quadratischer Rasteranordnung bei einem gegenseitigen Abstand von 20 mm. Damit kann eine Schale in rechteckiger Konfiguration mit abgerundeten Ecken und einem Format von 125 x 250 mm hergestellt werden.

Bei der Schale, die als Fleisch-Verkaufsschale dient, wird das Fleisch-Exsudat-Wasser aufgefangen, ohne daß das Fleisch in diesem Wasser schwimmt".

Die Vorschrift der DIN V 54900 wird auch durch diese Schale erfüllt.

Beispiel 3 : Herstellung von Bechern, die gegen heiße Flüssigkeit immun sind.

Beispiel 4 : Material zum Schienen von Beinen mit offenen Wunden.