DE102021130575A1

DE102021130575A1 - Behälter und Herstellungsverfahren

Info

Publication number: DE102021130575A1
Application number: DE102021130575.6A
Authority: DE
Inventors: Mark Niemann; Sundip Sharma
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2021-11-23
Filing date: 2021-11-23
Publication date: 2023-05-25

Abstract

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme von Gegenständen, insbesondere von Lebensmitteln, mit einem Grundkörper aus einem bioabbaubaren und/oder kompostierbaren Basismaterial und einem bioabbaubaren und/oder kompostierbaren Klebematerial, wobei das Basismaterial aus zerkleinerten Stücken aus Getreideabfällen und/oder Brotabfällen und/oder Nussschalen und/oder Holzspänen und/oder Blätter-Hackschnitzeln und/oder Bambusschnitzeln und/oder Reiskleie und/oder Getreidekleie besteht, und dass das Klebematerial aus Maisstärke und/oder Kartoffelstärke und/oder Reismehl und/oder aus einer Naturstärke besteht.

Description

Die Erfindung betrifft einen Behälter zur Aufnahme von Gegenständen, insbesondere von Lebensmitteln, mit einem Grundkörper aus einem bioabbaubaren und/oder kompostierbaren Basismaterial und einem bioabbaubaren und/oder kompostierbaren Klebematerial.
Ferner betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Behälters.
Aus der EP 3 666 972 B1 sind Verpackungen für Lebensmittel bekannt, die aus einer Verbindung aus faserigen Nutzpflanzen/Agrarresten und glutenhaltigem Mehlkleister hergestellt werden. Hierbei werden zuerst die pflanzlichen Abfälle erhitzt und vermengt und dann in einer Presse zu einem Behälterformling geformt. Danach wird der Mehlkleister auf eine Innenseite des Behälterformlings aufgebracht und mit demselben verpresst. Das Verpressen erfolgt bei Raumtemperatur.
Aus der DE 10 2019 200 385 B4 ist ein Behälter für Lebensmittel bekannt, der aus einer Verbindung aus einem pflanzlichen Basismaterial und einem Klebematerial besteht. Das pflanzliche Basismaterial weist ein Zellulosehydrat auf. Das Klebematerial weist unter anderem Magnesiumstearat auf. Wandungen des Behälters bestehen aus zwei Schichten, die jeweils Zellulosehydrat aufweisen. Die beiden Schichten werden mittels des Klebematerials verbunden. Der Behälter wird durch ein Press- oder Gussverfahren hergestellt.
Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen Behälter und ein Verfahren zur Herstellung des Behälters anzugeben, so dass auf einfache und kostengünstige Weise ein Behälter aus biologisch abbaubaren Materialien hergestellt wird.
Zur Lösung dieser Aufgabe ist die Erfindung in Verbindung mit dem Oberbegriff des Patentanspruchs 1 dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial aus zerkleinerten Stücken aus Getreideabfällen und/oder Brotabfällen und/oder Nussschalen und/oder Holzspänen und/oder Blätter-Hackschnitzeln und/oder Bambusschnitzeln und/oder Reiskleie und/oder Getreidekleie besteht, und dass das Klebematerial aus Maisstärke und/oder Kartoffelstärke und/oder Reismehl und/oder aus einer Naturstärke besteht.
Die Erfindung ermöglicht die Wiederverwertbarkeit von natürlichen Produktionsabfällen für Behälter, wie beispielsweise Tassen, Teller und dergleichen.
Nach einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird ein Basismaterial zerkleinert und mit einem Klebematerial durchmischt, bis es einen vorgegebenen Durchmischungsgrad aufweist. Durch nachfolgendes Formpressen unter Wärme und Druck kann dann der Grundkörper für den Behälter hergestellt werden. Vorteilhaft kann der Behälter somit auf einfache Weise aus einem bioabbaubaren und/oder kompostierbaren Material hergestellt werden.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung ist das Basismaterial und das Klebematerial gleichmäßig verteilt angeordnet, wobei eine maximale Abweichung des Basismaterials und/oder des Klebematerials bezogen auf eine mittlere Zusammensetzung aus Basis- und/oder Klebematerial maximal 5 Gewichtsprozente beträgt. Vorteilhaft wird hierdurch ein formstabiler Behälter geschaffen.
Nach einer Weiterbildung der Erfindung weist ein Oberflächenabschnitt des Grundkörpers eine größere Dichte bzw. Verdichtung auf als in einem Zentralabschnitt des Grundkörpers. Vorteilhaft weist hierdurch die Oberfläche eine für die Benutzung des Behälters erforderliche Härte- bzw. Wärmebeständigkeit auf, während der Zentralabschnitt aufgrund seiner Kompressibilität der Wandung des Behälters eine gewisse Flexibilität ermöglicht.
Zur Lösung der Aufgabe weist das erfindungsgemäße Verfahren die Merkmale des Patentanspruchs 8 auf.
Nach dem erfindungsgemäßen Verfahren werden Abfallteile zerkleinert und mit Klebeteilen zu einer gleichmäßigen Mischung vermengt. Durch nachfolgendes Verpressen dieser Mischung unter Wärme und Druck kann ein formstabiler Behälter hergestellt werden. Vorteilhaft kann hierdurch auf einfache Weise ein bioabbaubares Produkt hergestellt werden.
Weitere Vorteile der Erfindung ergeben sich aus den weiteren Unteransprüchen.
Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird nachfolgend anhand der Zeichnungen näher erläutert.
Es zeigen:

1 einen Vertikalschnitt durch einen Behälter,
2 eine vergrößerte Darstellung eines Wandungsausschnitts des Behälters,
3 einen vergrößerten Querschnitt durch die Wandung des Behälters gemäß X in 1 und
4 eine schematische Darstellung eines Formwerkzeugs zur Herstellung des Behälters.

Ein erfindungsgemäßes Produkt, das bioabbau- und/oder kompostierbar ist, kann beispielsweise als Behälter, insbesondere Tasse, Teller oder Tablett, Flaschenträger oder als Verpackungsmaterial eingesetzt werden.
In 1 ist ein Behälter 1 dargestellt, der als Becher zum Trinken von Flüssigkeiten, beispielsweise Kaffee oder Tee, als Lebensmittel eingesetzt werden kann. Der Behälter 1 weist einen Boden 2 und eine sich von dem Boden 2 erhebende Seitenwandung 3 auf. Die Seitenwandung 3 verläuft hohlzylinderförmig. Alternativ kann die Seitenwandung 3 sich von dem Boden 2 unter einem vergrößernden Durchmesser weg erstrecken.
Der Boden 2 und die Seitenwandung 3 bilden einen Grundkörper 4 des Behälters 1.
Der Grundkörper 4 besteht aus einem bioabbaubaren und/oder kompostierbaren Basismaterial 5 und einem bioabbaubaren und/oder kompostierbaren Klebematerial 6.
Das Basismaterial 5 besteht aus Getreideabfällen und/oder Brotabfällen und/oder Nussschalen und/oder Holzspänen und/oder Blätter-Hackschnitzel und/oder Bambusschnitzel und/oder Reiskleie und/oder Getreidekleie. Bei dem Basismaterial 5 handelt es sich somit um natürliche Produktionsabfälle. Insbesondere kann das Basismaterial 5 auch Abfälle aus der Bierproduktion, beispielsweise Treber bzw. Gerstenresten, aufweisen.
Das Klebematerial 6 besteht aus einer Maisstärke und/oder einer Kartoffelstärke und/oder einem Reismehl und/oder einer anderen Naturstärke.
Vorzugsweise wird das Basismaterial 5 zerkleinert, bevor es mit dem Klebematerial 6 durchmischt wird.
Das Basismaterial 5 kann einen Vol%-Anteil von 70 % bis 85 % und das Klebematerial 6 einen Vol%-Anteil von 15 % bis 30 % an dem Grundkörper 4 haben.
In 2 sind beispielhaft zwei Sektoren 7, 7' des Grundkörpers 4 dargestellt, und zwar bevor eine Mischung aus dem Basismaterial 5 und dem Klebematerial 6 miteinander verpresst werden. Die Sektoren 7, 7' sind jeweils als ein Volumenraum, von beispielsweise 1 mm³ anzusehen. Es sei angenommen, dass es sich um ein vorgegebenes Mischungsverhältnis von 80 % Vol-Anteilen Basismaterial 5, 5' und 20% Vol-Anteilen Klebematerial 6 handeln soll. Wie aus 2 zu ersehen ist, ist der Anteil des Klebematerials 6' mit 22 % Vol-Anteil an der Mischung des Grundkörpers 4 größer als ein Anteil von 20 % Vol-Anteil Klebematerials 6 innerhalb des ersten Sektors 7. Der Anteil eines Basismaterials 5' im zweiten Sektor 7' liegt bei 78 % Vol-Anteil und ist damit niedriger als ein Anteil von 80% Vol-Anteil eines Basismaterials 5 in dem ersten Sektor 7. Wenn angenommen wird, dass das Mischungsverhältnis aus Basismaterial 5 und Klebematerial 6 in dem ersten Sektor 7 dem Durchschnitt des Mischungsverhältnisses des gesamten Grundkörpers 4 entspricht, liegt die Abweichung des Vol%-Anteils des Basismaterials 5' und des Klebematerials 6' in dem zweiten Sektor 7' bei 2 %. Die Abweichung von 2 % im zweiten Sektor 7' ist somit kleiner als die vorgegebene maximale Abweichung von 5 % bezogen auf ein vorgegebenes Mischungsverhältnis. Im vorliegenden Fall soll das vorgegebene Mischungsverhältnis 80 % (Vol-Anteil) Basismaterial 5 und 20 % (Vol-Anteil) Klebematerial 6 betragen.
Die Mischung bzw. das Gemenge aus zerkleinerten Stücken des Basismaterials (Abfallteile) 5, 5' und des Klebematerials (Klebeteile) 6, 6' wird - wie oben bereits beschrieben - durchmischt, damit das Basismaterial (Abfallteile) 5, 5' und das Klebematerial (Klebeteile) 6, 6' räumlich gleichmäßig verteilt vorliegen, bevor dieses Gemenge dann in eine Form eines Presswerkzeugs 8 eingeführt wird. Wie aus 4 zu ersehen ist, weist das Presswerkzeug 8 mehrere Formräume 9 auf, in die jeweils das Gemenge eingeführt wird. Das Presswerkzeug 8 ist als eine statische Presse ausgebildet, wobei ein unteres Presswerkzeugteil 10 und eine oberes Presswerkzeugteil 11 linear unter Schließen des Formraums 9 zueinander und linear nach erfolgtem Verpressen voneinander wegbewegt werden.
Das Presswerkzeug 8 ist beheizbar und besteht vorzugsweise aus einem Stahl- oder Grafitmaterial. Ein Formbereich des Presswerkzeugs 8 weist ein Formteil 13 und ein Gegenformteil 14 auf, die während des Pressvorgangs ineinandergreifen.
Die Dauer des Pressvorgangs kann zwischen 30 s und 330 s betragen, wenn der Boden 2 und die Seitenwandung 3 des Behälters 1 eine Wanddicke d im Bereich von 3 mm bis 20 mm betragen soll. Der ausgeübte Flächendruck des Presswerkzeugs 8 liegt in einem Bereich zwischen 10 bar und 100 bar. Das Verpressen des Gemisches bzw. Gemenges aus Basismaterial 5, 5' einerseits und Klebematerial 6, 6' erfolgt unter Druck und Wärme bei einer Temperatur im Bereich von 80° C bis 160° C.
Wie aus 3 ersichtlich ist, weist der fertiggestellte Grundkörper 4 mit seinem Boden 2 und/oder seiner Seitenwandung 3 einen Schichtaufbau auf, wie sich aus dem Querschnitt der Seitenwandung 3 gemäß 3 ergibt. Ein Zentralabschnitt 15 des Grundkörpers 4 weist eine geringere Verdichtung bzw. Materialdichte auf als ein sich zu beiden Seiten des Zentralabschnitts 15 anschließender Oberflächenabschnitt 16 des Grundkörpers 4. Das Mischungsverhältnis zwischen dem Basismaterial 5, 5' einerseits und dem Klebematerial 6, 6' ist in Erstreckungsrichtung E des Grundkörpers 4 in dem Zentralabschnitt 15 und dem Oberflächenabschnitt 16 gleich.
Eine Wanddicke do des Oberflächenabschnitts 16 kann 5 % bis 20 % einer Wanddicke dz des Zentralabschnitts 15 betragen.
Die erhöhte Verdichtung im Oberflächenbereich des Grundkörpers 4 wird durch erhöhte Wärmezufuhr im Vergleich zum Zentralabschnitt 15 erzeugt.
Der fertiggestellte Grundkörper 4 ist einstückig ausgebildet und entspricht der vorgegebenen Form des Behälters 1.
Mittels des erfindungsgemäßen Verfahrens kann beispielsweise ein Becher 1 hergestellt werden, der 220 ml Fassungsvermögen aufweist und 65 g wiegt. Der Becher 1 weist einen Volumenanteil von 70% Treber und 30 % Maisstärke auf. Die Wanddicke d beträgt 4 mm.
Die Presszeit beträgt 300 s. Die Temperatur während des Pressvorgangs beträgt 110°C, wobei ein Flächendruck von 20 bar durch das Presswerkzeugs ausgeübt wird.
Mit den gleichen Pressparametern (Presszeit, Presstemperatur und Pressdruck) können Becher mit einem Fassungsvermögen von 100 ml (40 g Gewicht) und 150 ml (55 g Gewicht) hergestellt werden.
Vorzugsweise weist das Presswerkzeug 8 zehn Formräume auf, so dass gleichzeitig zehn Becher hergestellt werden können.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
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Zitierte Patentliteratur

EP 3666972 B1 [0003]
DE 102019200385 B4 [0004]

Claims

Behälter zur Aufnahme von Gegenständen, insbesondere von Lebensmitteln, mit einem Grundkörper (4) aus einem bioabbaubaren und/oder kompostierbaren Basismaterial (5, 5') und einem bioabbaubaren und/oder kompostierbaren Klebematerial (6, 6'), dadurch gekennzeichnet, - dass das Basismaterial (5, 5') aus zerkleinerten Stücken aus Getreideabfällen und/oder Brotabfällen und/oder Nussschalen und/oder Holzspänen und/oder Blätter-Hackschnitzeln und/oder Bambusschnitzeln und/oder Reiskleie und/oder Getreidekleie besteht, - und dass das Klebematerial (6, 6') aus Maisstärke und/oder Kartoffelstärke und/oder Reismehl und/oder aus einer Naturstärke besteht.
Behälter nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial (5, 5') derart zerkleinert ist, dass es mit dem Klebematerial (6, 6') durchmischbar ist und mit demselben durch Formpressen zu dem Grundkörper (4) unter Wärme und Druck verbunden wird.
Behälter nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial (5, 5') einen Volumenanteil im Bereich von 70 % bis 85 % und das Klebematerial (6, 6') einen Volumenanteil im Bereich von 15 % bis 30 % des Grundkörpers (4) aufweist.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Grundkörper (4) eine Wanddicke (d) im Bereich von 3 mm bis 20 mm aufweist.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass das Basismaterial (5, 5') und das Klebematerial (6, 6') gleichmäßig verteilt in dem Grundkörper (4) angeordnet ist, wobei eine maximale Abweichung von einem vorgegebenen Mischungsverhältnis aus Basismaterial (5, 5') und Klebematerial (6, 6') 5 % beträgt.
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass ein Oberflächenabschnitt (16) des Grundkörpers (4) eine größere Verdichtung aufweist als ein Zentralabschnitt (15) des Grundkörpers (4).
Behälter nach einem der Ansprüche 1 bis 6, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter (1) einen Boden (2) und sich randseitig von demselben erstreckende Seitenwandung (3) aufweist.
Verfahren zur Herstellung eines Behälters (1) umfassend folgende Schritte: - Zerkleinern von Abfallteilen, - Vermischen der zerkleinerten Abfallteile (5, 5') mit Klebeteilen (6, 6') zu einer Mischung, wobei eine Gewichts-Verteilungsdichte von Abfallteilen (5, 5') und Klebeteilen (6, 6') eine maximale Abweichung von 5 % bezüglich eines vorgegebenen Mischungsverhältnisses hat, - Verpressen der Mischung aus Abfallteilen (5, 5') und Klebeteilen (6, 6') unter Wärme und Druck bei einer Temperatur im Bereich von 80°C bis 160°C und einer Pressdauer im Bereich von 30 s bis 330 s.
Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung bei einem Flächendruck im Bereich zwischen 10 bar und 100 bar verpresst wird, wobei eine Materialdichte in einem Oberflächenabschnitt (16) der Mischung größer ist als in einem Zentralabschnitt (15) des hergestellten Grundkörpers (4).
Verfahren nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mischung zu einer Wandung (2, 3) des Behälters (1) mit einer Wanddicke (d) im Bereich zwischen 3 mm und 20 mm verpresst wird.