BE1021825B9 - Inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen en werkwijze waarbij zulke inrichting wordt toegepast. - Google Patents

Abstract

Inrichting (1) voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen bestaande uit een voorraadtank (5) met vast of vloeibaar biologisch afbreekbaar materiaal dat gekoppeld is aan een verdeellijn (6) waarlangs een reeks matrijzen (7) met een individualiseerbare vorm gevuld worden en waarbij elke matrijs (7) een individualiseerbaar computergestuurd procesprogramma doorloopt dat de vultijd, de druk en de temperatuur bepaalt en na afloop de matrijs (7) automatisch opent en het gevormde voorwerp verwijdert, waarna een volgend exemplaar in dezelfde matrijs (7) kan geperst of gegoten worden.

m&.i

Description

Inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen en werkwijze waarbij zulke inrichting wordt toegepast.

De huidige uitvinding heeft betrekking op een inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen en op een werkwijze waarbij zulke inrichting wordt toegepast.

Meer speciaal, is de uitvinding bedoeld voor het vervaardigen van voorwerpen uit landbouwproducten zoals aardappelzetmeel, maïs, cassava, rijstpellen en dergelijke die biologisch afbreekbaar zijn.

Het is bekend dat biologisch afbreekbare producten door de natuur recycleerbaar zijn en synthetische plastics kunnen vervangen die aanleiding geven tot een steeds groter wordende berg afval van toxische en niet biologisch afbreekbare producten, veelal afkomstig van verpakkingen in plastic.

Het plastic afvalprobleem treft alle landen in de wereld, maar vooral in de economisch snel ontwikkelende landen wordt het milieu door dit probleem bedreigd, waardoor het afvalprobleem het thema van meerdere internationale conferenties is geworden.

Zo is het mogelijk gebruiksvoorwerpen zoals noedel bekers, of lunchdozen uit biologisch afbreekbare materialen te vervaardigen. Het dagelijkse verbruik voor elk van deze voorwerpen bedraagt in China alleen al ongeveer 200 miljoen eenheden per dag!

Een groot voordeel van biologisch afbreekbare materialen, zoals zetmeel bijvoorbeeld, is dat de voorwerpen die eruit vervaardigd zijn na gebruik kunnen gerecycleerd worden, hetzij als goedkope natuurlijke energie, of als meststof in de landbouw. Deze biologisch afbreekbare materialen zijn 100% degradeerbaar en lossen op in de bodem binnen de 20 dagen.

Zetmeel is een geschikt materiaal voor het vervaardigen van voedselverpakkingen zoals hamburgerdozen, kaas- of vleesschotels, fruitmanden en andere dragers van droge voedingsmiddelen.

Rijstpellen worden vooral gebruikt voor producten met een hoog watergehalte en voor voedselschotels zoals deze gebruikt voor vliegtuigmaaltijden.

Naast voedselverpakkingen zijn de biologisch afbreekbare materialen niet alleen geschikt voor het verpakken van kleinere volumes, maar ook van hoogwaardiger producten zoals elektronische verbruiksartikelen.

Biologisch afbreekbare materialen zijn intussen ontwikkeld tot op een punt waarop massaproductie voor de verbruikersmarkt mogelijk is.

Traditioneel worden vaste producten zoals zetmeel verwerkt tot een deeg, waaruit voorwerpen geperst kunnen worden in een matrijs.

Maar ook meer vloeibare producten zoals gedefragmenteerd melkzuur of citroenzuur gemengd met glycerol, enzymen en andere plantenmaterialen kunnen verwerkt worden voor het vervaardigen van voorwerpen. In dit geval wordt de vloeistof gepompt met een gestuurde druk waarmee de matrijs gevuld wordt.

Dikwijls worden voorwerpen uit synthetische polymeren vervaardigd door het extruderen van gesmolten polymeer in de gewenste vorm of matrijs, waarna het gevormde voorwerp na afkoeling uit de matrijs wordt genomen.

Deze extrusietechniek kan niet toegepast worden op biologisch afbreekbare polymeren, omdat ze niet geschikt zijn om gesmolten te worden en daarom eerst in een matrijs moeten worden geperst of gegoten, vooraleer ze te verwarmen of te bakken in de matrijs om ze hun definitieve vorm te geven.

Een probleem stelt zich wanneer grote hoeveelheden van voorwerpen uit een biologisch afbreekbaar materiaal moeten vervaardigd worden. Het gebruik van één enkele matrijs, zoals gebruikelijk in de extrusie-technologie, beperkt de snelheid waarmee een groot aantal voorwerpen, bijvoorbeeld verpakkingen, vervaardigd kunnen worden.

Een bijkomend probleem stelt zich wanneer reeksen van verschillende voorwerpen zoals verschillende verpakkingsvormen vervaardigd moeten worden en de matrijs telkens door een verschillende moet vervangen worden. De machine moet daarbij stilgelegd en omgebouwd worden, hetgeen vooral voor kleine reeksen van een bepaalde verpakking, de kostprijs per verpakking erg nadelig beïnvloedt en de automatiseerbaarheid van de productie bemoeilij kt.

De huidige uitvinding heeft tot doel aan de voornoemde en andere nadelen een oplossing te bieden, doordat zij voorziet in een inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen die toelaat meerdere voorwerpen van gelijke of van verschillende vorm simultaan te vervaardigen 'uit vaste of vloeibare biologisch afbreekbare materialen door middel van het vullen en verwarmen van matrijzen waarbij elke matrijs niet alleen een individualiseerbare vorm heeft, maar ook een computergestuurd individualiseerbaar procesprogramma doorloopt en individueel afkoppelbaar is, zonder de inrichting te moeten stilleggen.

Hiertoe betreft de uitvinding een inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen bestaande uit een voorraadtank met vast of vloeibaar biologisch afbreekbaar materiaal die gekoppeld is aan een verdeellijn waarlangs een reeks matrijzen met een individualiseerbare vorm gevuld worden en waarbij elke matrijs een individualiseerbaar computergestuurd procesprogramma doorloopt dat de vultijd, de druk en de temperatuur bepaalt en na afloop de matrijs automatisch opent en het gevormde voorwerp verwijdert, waarna een volgend exemplaar in dezelfde matrijs kan geperst of gegoten worden.

Een voordeel van een dergelijke inrichting is dat meerdere types van voorwerpen simultaan kunnen vervaardigd worden aan één machine op een geautomatiseerde manier, zodat één operator meerdere matrijsvormen tegelijk kan laten produceren.

Bij voorkeur is elke matrijs individueel afkoppelbaar, waarbij de werking van de hele inrichting niet moet stilgelegd worden, en de overige matrijzen verder blijven produceren, terwijl één matrijs door een verschillende wordt vervangen.

Een voordeel van deze afkoppelbaarheid is dat een bepaalde matrijsvorm kan gebruikt worden voor een welbepaald type van verpakking bijvoorbeeld dat in een kleinere reeks moet vervaardigd worden, waarna deze matrijsvorm door een verschillende kan vervangen worden voor een volgende andere reeks, en dit zonder de productie in de overige matrijzen te moeten onderbreken, zodat een productie continu gedurende 24u per dag en 7 dagen op 7 mogelijk is.

Bij voorkeur wordt elke matrijs automatisch aangestuurd door een computergestuurd individueel procesprogramma, dat zorgt voor het openen van de toevoerleiding uit de verdeellijn, het vullen van de matrijs, het doorlopen van een verwarmingstrajeet in de matrijs tot de gewenste vorm ingebakken is, het openen van de matrijs, het losmaken van het gevormde voorwerp, het sluiten van de matrijs en het automatisch herhalen van deze stappen voor het vervaardigen van een volgend exemplaar, en dit tot de gewenste reeks voleindigd is.

Een voordeel van een dergelijk computergestuurd procesprogramma is dat de hele reeks van te vervaardigen voorwerpen kan geproduceerd worden zonder manuele assistentie en zonder onderbroken te worden door het starten of stoppen van andere reeksen in de overige matrijzen die met de verdeellijn verbonden zijn.

Bij voorkeur gebeurt het openen van de matrijs door middel van een computergestuurde elektrisch aangedreven hydraulische zuiger die verbonden is via een scharnierpunt met een excentrisch punt op een plaatvormige hefboom en die in een eerste fase het deksel van de matrijs dat zich in gesloten toestand in een verticale stand bevindt, opent door dit deksel horizontaal te bewegen over een kleine afstand (lOmm) waarna het deksel over 90° naar boven wordt geklapt met behulp van de plaatvormige hefboom die scharnierend aan het deksel is bevestigd, tot het deksel zich in een horizontale stand bevindt.

Het gevormde voorwerp in het biologisch afbreekbaar materiaal kan nu automatisch uit de matrijs worden losgemaakt en verwijderd.

De uitvinding betreft ook een werkwijze voor het produceren van voorwerpen uit een biologisch afbreekbaar materiaal die volgende stappen omvat: - Het verzamelen van biologisch afbreekbare grondstoffen of biologische afvalproducten uit de landbouw; - het vormen van een deeg of vloeistof uit de biologisch afbreekbare grondstoffen door het bijmengen van water en biologisch afbreekbare additieven; - het transporteren van het giet- of persbaar mengsel naar een voorraadtank van een inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare grondstoffen zoals beschreven in conclusie 1; - het aansluiten van gepaste matrijzen op een verdeellijn van een inrichting zoals beschreven in conclusie 1; - het doorlopen van een productiecyclus zoals beschreven in conclusie 3, waarbij voor elke afzonderlijke matrijs een computergestuurd individueel procesprogramma wordt doorlopen aangepast aan het te vervaardigen voorwerp; - het verzamelen en inpakken van de vervaardigde voorwerpen per soort en per reeksgrootte voor verzending naar de verbruikers.

De biologisch afbreekbare additieven die aan de afbreekbare grondstof worden toegevoegd, worden gekozen in functie van de te bereiken eigenschappen in de vervaardigde voorwerpen. Zo kunnen bijvoorbeeld plantaardige harsen als bindmiddel of natuurlijke emulgatoren worden benut, terwijl deze toch volledig biologisch afbreekbaar blijven.

Met het inzicht de kenmerken van de uitvinding beter aan te tonen, is hierna, als voorbeeld zonder enig beperkend karakter, een voorkeurdragende uitvoeringsvorm beschreven van een inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit een biologisch afbreekbaar materiaal volgens de uitvinding, met verwijzing naar de bijgaande tekeningen, waarin: figuur 1 schematisch en in perspectief een inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen volgens de uitvinding weergeeft; figuur 2 een zijaanzicht van figuur 1 weergeeft; figuur 3 een bovenaanzicht van figuur 1 weergeeft; figuur 4 op grotere schaal en meer in detail het bovenaanzicht van één matrijs weergeeft aangeduid met F4 in de figuur 3; figuur 5 een doorsnede volgens lijn V-V in figuur 4 weergeeft; figuur 6 in perspectief enkele voorwerpen uit biologisch afbreekbaar materiaal weergeeft vervaardigd met de inrichting getoond in figuur 1.

In figuur 1 is een inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen 1 volgens de uitvinding weergegeven, bestaande uit een dragend raamwerk 2 met een platform 3 voorzien van een leuning 4, waarop een voorraadtank 5 geplaatst is voor het opslaan van biologisch afbreekbaar materiaal, dat verbonden is met een verdeellijn 6 die afsluitbaar gekoppeld is met elk van de in dit geval twaalf matrijzen 7, elk voorzien van een deksel 8 en elk verbonden met een computer 9 met aanraakscherm vanwaar de werking van de inrichting kan gestuurd worden.

Figuur 2 geeft een zijaanzicht weer van figuur 1, loodrecht op de lengterichting van de verdeellijn 6, waaraan de twaalf matrijzen 7 gekoppeld zijn. Het deksel 8' van sommige matrijzen staat in horizontale geopende stand, terwijl andere matrijzen gesloten zijn waarbij het deksel 8 in verticale stand staat.

In figuur 3 wordt een bovenaanzicht getoond van de inrichting van figuur 1, waarop te zien is welke matrijzen 7 geopend zijn waarbij hun deksel 8' naar horizontale stand is uitgeklapt, terwijl de anderen hun deksel 8 in gesloten en verticale toestand tonen.

Figuur 4 toont in meer detail het bovenaanzicht van één matrijs 7, waarvan het deksel 8 zich in verticale gesloten toestand bevindt. Boven de matrijs 7 bevindt zich een elektrische behuizing 10, die verbonden is met een computer 9 via een kabel 11 met USB connectie 12 enerzijds, en anderzijds via een flexibele elektrische kabel 13 verbonden is met het deksel 8 van de matrijs 7. Een plaatvormige hefboom 14 verbindt de horizontale assen 14a en 14b.

Figuur 5 toont een doorsnede van figuur 4 waarop het mechanisme te zien is waarmee het deksel 8 van de matrijs 7 in geopende stand 8' kan gebracht worden. In de elektrische behuizing 10 bevindt zich een computergestuurde elektrisch aangedreven hydraulische zuiger 10' , die verbonden is via scharnierpunt 14c met een excentrisch punt op een plaatvormige hefboom 14 die zelf scharnierend gelagerd is in de elektrische behuizing 10 enerzijds rond as 14a en anderzijds rond as 14b in de bovenzijde van het deksel 8 van de matrijs in gesloten verticale stand of van het deksel 8' in geopende horizontale stand. De matrijs 7 is bevestigd aan een kopplaat 15 waarin vier openingen voor dragende schroeven zijn voorzien alsook vier openingen voor de toevoer van biologisch afbreekbaar materiaal naar de matrijs 7.

In figuur 6 worden in perspectief enkele voorwerpen getoond die door middel van de inrichting voorgesteld in figuur 1 vervaardigd werden. Een lunchdoos 16 en een schotel voor noedels 17 zijn afgebeeld alsook een schotel voor voedingsmiddelen 18, die allen uit zetmeel zijn vervaardigd.

De werking van de inrichting 1 voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen volgens de uitvinding kan als volgt worden beschreven.

De voorraadtank 5 van de inrichting 1 wordt gevuld met een deeg van biologisch afbreekbaar materiaal zoals plantaardig zetmeel of met een vloeibare vorm van een biologisch afbreekbaar materiaal zoals melkzuur of citroenzuur gemengd met glycerol, enzymen en andere plantenmaterialen.

Het biologisch afbreekbaar materiaal wordt in een continu proces geperst of gepompt in een matrijs 7, waar het de gewenste vorm krijgt en wordt vervolgens verwarmd tot de gewenste temperatuur waarbij het voorwerp 17 in een bepaalde tijd gebakken wordt waardoor het zijn definitieve vorm krijgt.

Het continu proces wordt gestuurd door een stuurprogramma in een computer 9 dat door middel van een aanraakscherm bediend kan worden. Het aanraakscherm toont alle matrijzen 7 die via één verdeellijn 6 met de voorraadtank 5 verbonden zijn.

De computer 9 stuurt naar elke matrijs 7 afzonderlijk zes basisbevelen op het gepaste ogenblik: 1) het openen van de toevoerkraan naar de matrijs; 2) het vullen van de matrijs 7 met deeg of oplossing; 3) het afsluiten van de toevoerkraan naar de matrijs; 4) het sturen van de baktijd en de temperatuur in de matrijs 7 naargelang het geproduceerde voorwerp; 5) het openen van de matrijs 7 door het openklappen van het deksel 8 en het verwijderen van het vervaardigde voorwerp 17 uit de matrijs 7 voor opvang in een vergaarbak; 6) het terug afsluiten van de matrijs 7 door het sluiten van het deksel 8 en het herbeginnen van de productiecyclus voor een volgend exemplaar.

Het openen van de matrijs 7 door het openklappen van het deksel 8 wordt door de computer 9 elektronisch gestuurd door de beweging van een elektrisch aangedreven hydraulische zuiger 10' die verbonden is via scharnierpunt 14c met een excentrisch punt op een plaatvormige hefboom 14 die zelf scharnierend gelagerd is in de elektrische behuizing 10 rond as 14a enerzijds en in de bovenzijde van het deksel 8 van de matrijs rond as 14b anderzijds. In een eerste fase duwt de zuiger 10' tegen het scharnierpunt 14c waarbij het deksel 8 van de matrijs 7 over een kleine afstand (lOmm) in horizontale richting wordt bewogen zodat het deksel 8 loskomt van de matrijs 7 waarin het voorwerp gevormd is. In een tweede fase duwt de zuiger 10' de plaatvormige hefboom 14 scharnierend over 90° naar boven, waarbij het deksel 8' zich nu in horizontale stand bevindt, en het vervaardigde voorwerp uit de matrijs 7 wordt getrokken via een oogvormige haak (niet afgebeeld) aan elke zijde van de matrijs 7 waarna het vervaardigde voorwerp 17 naar de gewenste transportband wordt geleid.

Het sluiten van de matrijs 7 wordt door de computer 9 gestuurd door de bovenvermelde bewegingen in omgekeerde volgorde te doorlopen, waarna de cyclus herhaald wordt voor een volgend exemplaar tot het gewenste aantal voorwerpen geproduceerd is. De duur van de productiecyclus van één voorwerp kan variëren van 15 seconden tot 45 seconden naargelang de afmeting ervan. De matrijzen 7 en deksels 8 zijn vervaardigd uit gegoten aluminium en dragen een geanodiseerde antikleeflaag op het contactoppervlak van het te produceren voorwerp. De matrijs 7 bestaat uit een vrouwelijk gedeelte, dat vast op de kopplaat 15 is bevestigd, en een mannelijk gedeelte dat deel uitmaakt van het beweegbare deksel 8. Het gewicht van een matrijs varieert van 10 tot 16kg naargelang het te vormen voorwerp. Zowel het vrouwelijk gedeelte als het mannelijk gedeelte van de matrijs 7 zijn voorzien van een elektrische verwarmingsspoel, die door het procesprogramma in de computer 9 bestuurd wordt en waarbij elke matrijs afzonderlijk een geprogrammeerd temperatuurstrajeet doorloopt dat individueel instelbaar is per matrijs 7.

De computer 9 stuurt ook de pers of de pomp die de verdeellijn 6 bevoorraadt. De operator kan de druk in de verdeellijn verhogen naargelang het aantal matrijzen 7 dat in gebruik is. De snelheid van de toevoerstroom kan geregeld worden naargelang het gewicht van de te vervaardigen voorwerpen per tijdseenheid. Het stuurprogramma kan tot 30 matrijzen in één verdeellijn van een inrichting tegelijk besturen. Meerdere inrichtingen kunnen parallel met elkaar worden opgesteld, zodat een productiestraat met hoge capaciteit kan gevormd worden.

Het spreekt vanzelf dat de verdeellijn 6 van een inrichting niet alleen horizontaal, maar ook verticaal kan opgesteld zijn of in andere oriëntaties naargelang de omstandigheden.

De huidige uitvinding is geenszins beperkt tot de als voorbeeld beschreven en in de figuren weergegeven uitvoeringsvorm, doch een inrichting voor de vervaardiging van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen volgens de uitvinding kan in allerlei vormen en afmetingen worden verwezenlijkt zonder buiten het kader van de uitvinding te treden.

Claims (5)

1. Conclusies .

   1. - Inrichting (1) voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare materialen bestaande uit een voorraadtank (5) met vast of vloeibaar biologisch afbreekbaar materiaal dat gekoppeld is aan een verdeellijn (6) waarlangs een reeks matrijzen (7) met een individualiseerbare vorm gevuld worden en waarbij elke matrijs (7) een individualiseerbaar computergestuurd procesprogramma doorloopt dat de vultijd, de druk en de temperatuur bepaalt en na afloop de matrijs (7) automatisch opent en het gevormde voorwerp verwijdert, waarna een volgend exemplaar in dezelfde matrijs (7) kan geperst of gegoten worden.
2. 2. - Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat elke matrijs (7) individueel afkoppelbaar is, waarbij de werking van de hele inrichting (1) niet moet worden stilgelegd en de overige matrijzen (7) verder blijven produceren, terwijl één matrijs door een verschillende wordt vervangen.
3. 3. - Inrichting volgens conclusie 1, daardoor gekenmerkt dat elke matrijs (7) automatisch aangestuurd wordt door een computer (9) door middel van een individueel procesprogramma, dat zorgt voor het openen van de toevoerleiding uit de verdeellijn (6), het vullen van de matrijs (7), het doorlopen van een verwarmingstrajeet in de matrijs tot de gewenste vorm ingebakken is, het openen van de matrijs, het losmaken van het gevormde voorwerp (17), het sluiten van de matrijs (7) en het automatisch herhalen van deze stappen voor het vervaardigen van een volgend exemplaar, en dit tot de gewenste reeks voleindigd is.
4. 4. - Inrichting volgens conclusie 3, daardoor gekenmerkt dat het openen van de matrijs (7) gebeurt door middel van een computergestuurde elektrisch aangedreven hydraulische zuiger (10') die verbonden is via scharnierpunt (14c)- met een excentrisch punt op een plaatvormige hefboom (14) die in een eerste fase het deksel (8) van de matrijs dat zich in een verticale stand bevindt, opent door dit deksel horizontaal te bewegen over een kleine afstand (lOmm) waarna het deksel over 90° naar boven wordt geklapt met behulp van de plaatvormige hefboom (14) die enerzijds scharnierend rond een horizontale as (14b) in het deksel (8) is gelagerd en anderzijds scharnierend rond een horizontale as (14a) in de elektrische behuizing (10) is gelagerd, tot het deksel (8') zich in een horizontale stand bevindt.
5. 5. Werkwijze voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbaar materiaal, daardoor gekenmerkt dat de werkwijze volgende stappen omvat: - Het verzamelen van biologisch afbreekbare grondstof uit de landbouw; - het vormen van een deeg of vloeistof uit de biologisch afbreekbare grondstof door het bijmengen van water en biologisch afbreekbare additieven; - het transporteren van het giet- of persbaar mengsel naar een voorraadtank van een inrichting voor het vervaardigen van voorwerpen uit biologisch afbreekbare grondstoffen zoals beschreven in conclusie 1; - het aansluiten van gepaste matrijzen op een verdeellijn van een inrichting zoals beschreven in conclusie 1; - het doorlopen van een productiecyclus zoals beschreven in conclusie 3, waarbij voor elke afzonderlijke matrijs een computergestuurd individueel procesprogramma wordt doorlopen aangepast aan het te vervaardigen voorwerp; - het verzamelen en inpakken van de vervaardigde voorwerpen per soort en per reeksgrootte voor verzending naar de verbruikers.