Die Erfindung betrifft ein Verfahren gemäss dem Oberbegriff des Anspruches 1.
Als Zwischen- oder Endprodukte dienende Gegenstände, wie durchsichtige oder opake Folien, Bänder, Beutel, Behälter sowie andere Formteile zum Verpacken von Lebensmitteln und zu einer Vielzahl von anderen Zwecken sowie Hart-Schaumkörper bestehen häufig aus Kunststoffen. Zur Herstellung derartiger Gegenstände kann man beispielsweise ein aus einem einzelnen Stoff oder einer Mischung verschiedener Stoffe bestehendes Schüttgut in den Hohlraum einer zylindrischen Kammer einer Schnecken-, Schneckenkolben- oder Kolbenpresse einbringen, das Schüttgut durch Pressen sowie Erwärmen verdichten sowie plastifizieren und das dabei entstehende, fliessfähige Material durch Profilwerkzeug hindurch pressen oder in eine Giessform pressen.
Gegenstände aus Kunststoff sind jedoch nur sehr langsam oder praktisch überhaupt nicht verrottbar und zudem teilweise leicht brennbar, wobei sie beim Erhitzen und Verbrennen oder Zersetzen zum Teil giftige Gase oder Zersetzungsprodukte abgeben. Die Beseitigung von Gegenständen aus Kunststoffen verursacht daher eine grosse Umweltbelastung. Dies wirkt sich vor allem bei als Verpackungsmaterialien dienenden Folien, Beuteln, Behältern und dergleichen sehr nachteilig aus, die häufig nur ein einziges Mal benutzt und dann in die Müllabfuhr gebracht oder sogar in der freien Natur weggeworfen werden. Als Beispiele derartiger Verpackungsmaterialien seien etwa die von Lebensmittelverkaufsgeschäften zum Abpacken von Fleisch und Gemüse verwendeten Folien und/oder Beutel und/oder Behälter, Joghurtbecher usw. erwähnt.
Es sind an sich auch folienartige, für die Textilveredlung dienende Produkte auf Stärkebasis bekannt. Zur Herstellung derartiger Produkte wird eine Mischung von Stärke und Wasser aufgekocht und das entstandene, kleisterartige Material gefriergetrocknet. Beim Trocknen entsteht eine lockere, schwammartige Masse, die in einem weiteren Arbeitsgang durch Walzen zu den erwähnten, folienartigen Produkten verarbeitet wird. Diese werden dann zum Veredeln, insbesondere Stärken von Textilstücken, wie beispielsweise Hemdkragen, auf die zu behandelnden Textilstücke aufgelegt und in diese eingebügelt. Beim Einbügeln lösen sich die Folien wieder auf, so dass diese eigentlich nur ein Zwischenprodukt bilden und nach ihrer Fertigverarbeitung nicht mehr als Folie vorhanden sind.
Folien dieser Art sind spröde, haben nur eine geringe Festigkeit und sind insbesondere auch ziemlich inhomogen sowie milchig trüb, so dass sie auch gar nicht als Verpackungsmaterial oder als Ersatzmaterial für sonstige, bisher aus Kunststoff hergestellte Produkte verwendbar wären. Des weitern ist die Herstellung dieser bekannten, folienartigen Produkte oder eben Zwischenprodukte auf Stärkebasis sehr aufwendig.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung von Gegenständen durch Formen und Verfestigen eines fliessfähigen Materials zu schaffen, wobei Nachteile der bekannten Verfahren und der damit hergestellten Gegenstände behoben werden sollen. Dabei wird insbesondere ausgehend von den bekannten Verfahren zum Pressen, Formen und Verfestigen von Kunststoff ein Verfahren angestrebt, um aus leicht und ohne Umweltbelastung beschaffbaren Rohstoffen in wirtschaftlicher Art je nach Bedarf durchsichtige, durchscheinende oder opake, zähe sowie flexible oder formfeste, kompakte oder poröse, insbesondere auch zum Verpacken von Nahrungsmitteln verwendbare Gegenstände herzustellen, die leicht und auf umweltschonende Weise, insbesondere durch Verrotten, abbaubar und schwer entzündlich sind.
Diese Aufgabe wird durch ein Verfahren mit den Merkmalen des Anspruchs 1 gelöst.
Die Erfindung betrifft des weitern eine Einrichtung zur Durchführung des Verfahrens gemäss dem Anspruch 14 und einen nach dem Verfahren hergestellten Gegenstand gemäss dem Anspruch 16.
Besonders vorteilhafte Ausgestaltungen des Verfahrens, der Einrichtung und des Gegenstandes gehen aus den abhängigen Ansprüchen hervor.
Für das erfindungsgemässe Verfahren können alle Arten von Stärke, zum Beispiel Kartoffel-, Reis-, Getreide- oder Erbsenstärke oder auch Stärkederivate als Rohstoff bzw. Ausgangsmaterial verwendet werden. Stärke wird durch Pflanzen in grossen Mengen erzeugt. Zudem fallen bei gewissen industriellen Prozessen, bei denen pflanzliche Produkte verarbeitet werden, Neben- oder Abfallprodukte an, die ganz oder teilweise aus Stärke und/oder Stärkederivaten bestehen. Der aus Stärke oder mindestens einem Stärkederivat bestehende Hauptrohstoff kann daher einfach, kostengünstig und umweltschonend beschafft und bereitgestellt werden.
Ein Stärke und/oder mindestens ein Stärkederivat aufweisendes Ausgangsmaterial wird vorzugsweise in teilchenförmigem Zustand, d.h. als aus einem Granulat bestehendes und/oder körniges und/oder pulverförmiges Schüttgut, in einen Mischer eingebracht und in diesem vorzugsweise bei Umgebungstemperatur - d.h. ohne Erwärmung - mit als Dispersionsmittel dienendem Wasser und/oder Alkohol und allfälligen anderen Stoffen vermischt. Es sei hier darauf hingewiesen, dass die von Pflanzen erzeugte Stärke eine gewisse Feuchtigkeit hat, wobei der Wassergehalt von frisch von Pflanzen, zum Beispiel Kartoffeln, gewonnener Stärke typischerweises etwa 15 bis 25 Gew.-% beträgt.
Wenn die Stärke oder ein Stärkederivat von längere Zeit gelagerten und/oder bereits in irgendeiner Weise vorbehandelten Pflanzen und/oder als Nebenprodukt irgendwelcher industrieller Verarbeitungsprozesse gewonnen wird, kann der Wassergehalt auch kleiner oder grösser sein. Die beim Mischen noch zugefügte Wasser- und/oder Alkoholmenge kann derart auf den bereits vorhandenen Wassergehalt der Stärke bzw. des Stärkederivats abgestimmt werden, dass die insgesamt in der Mischung vorhandene Menge Wasser und/oder Alkohol mindestens 2 Gew.-% höchstens 55 Gew.-% und vorzugsweise 10 Gew.-% bis 35 Gew.-% der Mischung beträgt. Zur Klarstellung sei bemerkt, dass sich alle vorgängig und im folgenden angegebenen Prozentwerte auf das Gesamtgewicht der feuchten Mischung beziehen. Normalerweise kann die Mischung als Dispersionsmittel Wasser enthalten.
Wenn jedoch sehr dünne, flexible Folien oder Bänder und/oder dünne, folienartige Mäntel oder Wände aufweisende Schläuche, Beutel oder Behälter gebildet werden sollen, kann es vorteilhaft sein, der Mischung Alkohol anstelle von Wasser beizufügen und eventuell sogar das bereits in der pflanzlichen Stärke vorhandene Wasser durch Alkohol zu ersetzen, weil die Folie oder der sonst hergestellte Gegenstand dann schneller trocknet.
Eventuell kann zur Herstellung der Gegenstände auch ein Ausgangsmaterial verwendet werden, das Stärke und/oder ein Stärkederivat enthält und das nicht als Schüttgut, sondern bereits als pastöse Masse vorliegt, die zum Beispiel als Nebenprodukt bei einem andern Verarbeitungsprozess entstanden ist.
Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens weist die den Pressvorgang unterzogene und dabei verdichtete Mischung als Ausgangsmaterial auf Stärkebasis mindestens ein durch Vernetzen gebildetes Stärkederivat auf, wobei zusätzlich noch unmodifizierte Stärke und/oder mindesten ein andersartiges Stärkederivat vorhanden sein kann. Das durch Vernetzen gebildete Stärkederivat kann bereits als Ausgangsmaterial in einen zum Mischen mit Wasser und/oder Alkohol dienenden Mischer eingebracht werden. Statt dessen oder zusätzlich kann der Mischung im Mischer oder spätestens im Hohlraum einer Presse noch ein Vernetzungsmittel beigefügt werden, um beim Mischer und/oder nachherigen Verdichten der Stärke eine mindestens teilweise Vernetzung der Stärkemoleküle zu bewirken.
Als Vernetzungsmittel kann zum Beispiel Melaminharz und/oder Melamin und/oder Formaldehyd und/oder Urotropin und/oder Glyoxal und/oder Harnstoff beigefügt werden. Ein als Vernetzungsmittel dienendes aus Melamin und Formaldehyd gebildetes Melaminharz kann der Mischung zum Beispiel als teilchenförmiges Gut - etwa als Granulat - oder in Formaldehyd gelöst und also in flüssigem Zustand beigefügt werden. Im übrigen kann ein Melaminharz eventuell nicht nur als Vernetzungsmittel, sondern auch als feines, im Endprodukt verteiltes und dispergiertes Material zur Beeinflussung der Produkteigenschaften beitragen.
Die in einer Presse einem Press- und Verdichtungsvorgang unterzogene Mischung kann statt ein durch Vernetzen mittels eines Vernetzungsmittels gebildeten Stärkederivats oder zusätzlich zu einem solchen mindestens ein in anderer Weise durch Modifizieren einer Stärke gebildetes Stärkederivat aufweisen. Ein solches Stärkederivat kann zum Beispiel durch Veresterung und/oder Verätherung und/oder Oxidation und/oder durch partiellen hydrolytischen Abbau von Stärke gebildet sein. Bei Verwendung derartiger Stärkederivate werden diese vorteilhafterweise vor dem Einbringen in den Hohlraum der Presse gebildet.
Durch die Art und den Grad der Vernetzung und/oder der sonstigen Modifikationen können die Eigenschaften der nachher entstehenden Produkte, d.h. Gegenstände an den vorgesehenen Verwendungszweck angepasst werden. Zum Beispiel kann die Beständigkeit oder - anders herum gesehen - die Verrottungsgeschwindigkeit durch die Art und Menge des beigefügten Vernetzungsmittels gesteuert werden. Wenn zum Beispiel im Naturzustand belassene Stärke auf oder in einem Humusboden gebracht wird, verrottet sie unter der Einwirkung der Bodenbakterien relativ schnell.
Die Beständigkeit gegen Verrottung kann jedoch zum Beispiel durch die Beimischung und Dosierung von einem die Wasserlöslichkeit reduzierenden Vernetzungsmittel, wie Melaminharz oder Melamin oder Glyoxal erhöht werden, wobei zum Beispiel durch entsprechende Dosierung des Melaminharz- und/oder Melaminanteils je nach Bedarf auch bei einer dünnen flexiblen Folie eine Haltbarkeit und Beständigkeit von mindestens 5 Jahren oder von mindestens 10 Jahren oder nötigenfalls von noch mehr Jahren gewährleistet werden kann. Der Melaminharz- und/oder Melaminanteil ist jedoch in allen Fällen noch relativ klein und beträgt beispielsweise höchstens 1 Gew.-% oder sogar nur höchstens 0,1 Gew.-% der Mischung. Ferner ist auch bei einem durch Melaminharz und/oder Melamin und/oder Glyoxal dauerhaft gemachten Produkt noch eine Verrottung in natürlicher Umgebung möglich, nur dauert sie dann eben länger.
Selbstverständlich können der Mischung auch noch andere Additive beigemischt werden, um bestimmte Eigenschaften der Produkte zu erzielen. Man kann beispielsweise noch mindestens ein Additiv zur zusätzlichen Senkung der Wasserlöslichkeit und/oder mindestens einen Härter beifügen. Obschon Produkte auf Stärkebasis schon an sich schwer entzündlich und schlecht brennbar sind, kann man beispielsweise noch zusätzlich mindestens einen flammhemmenden Stoff beifügen. Ferner kann mindestens ein Farbstoff hinzugefügt werden, um die sonst normalerweise farblosen Produkte zu färben.
Eine Mischung, die Stärke und/oder mindestens ein Stärkederivat sowie Wasser und/oder Alkohol aufweist, kann in einen Hohlraum einer Presse eingebracht und in diesem durch Pressen derart verdichtet werden, dass aus der Mischung ein quasi homogenes, fliessfähiges, etwa pastöses Material, nämlich ein Gel entsteht. Der Press- und Verdichtungsvorgang verursacht normalerweise eine Erwärmung der Mischung. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens kann die den Hohlraum begrenzende Kammer der Presse noch mittels einer Heizvorrichtung beheizt werden. Die Mischung kann durch die infolge des Pressvorgangs erzeugte Wärme und/oder durch die äussere Beheizung auf eine vorzugsweise mindestens 30 DEG C, höchstens 230 DEG C und zum Beispiel 70 DEG C bis 100 DEG C betragende, eine effiziente Gelierung ermöglichende Temperatur erwärmt werden.
Bei einer bevorzugten Ausgestaltung des Verfahrens wird zum Pressen der Mischung eine Presse mit einer zylindrischen Kammer verwendet, die am einen Ende einen Einlass und am andern Ende einen Auslass hat. In der Kammer kann als Pressorgan eine drehbare Schnecke angeordnet sein, wobei eventuell auch mehrere solche vorhanden sein können. Mit einer derartigen Schneckenpresse, d.h. einem Extruder, kann im Hohlraum der Presse kontinuierlich eine Mischung von Einlass zum Auslass gefördert und dabei durch Pressen verdichtet sowie geliert und danach durch den Auslass hinaus gepresst werden. Der Auslass kann in diesem Fall beispielsweise als Profilwerkzeug ausgebildet sein, so dass die Presse als Strangpresse arbeitet und das aus dem Auslass fliessende Material - d.h. Gel - zu einem Strang mit einem durch das Profilwerkzeug bestimmten Profil formt.
Wenn als Profilwerkzeug eine Breitschlitzdüse verwendet wird, kann beispielsweise eine flexible Folie und/oder mindestens ein flexibles Band erzeugt werden. Die Folie bzw. das Band kann nötigenfalls noch in einer Walzvorrichtung dünner gemacht und/oder geglättet werden. Selbstverständlich können auch Stränge und Bahnen mit irgendwelchen anderen Profilen beispielsweise auch Rohre oder Schläuche hergestellt werden. Die Breiten und Dicken der Folien oder Bänder oder die sonstigen Querschnittsabmessungen in irgendeiner Weise profilierter Stränge können selbstverständlich durch entsprechende Bemessung des benutzten Profilwerkzeuges nach Bedarf festgelegt werden.
Es ist jedoch bei Verwendung einer Schneckenpresse auch möglich, ein beim kontinuierlichen Extrudieren erzeugtes Extrudat zuerst in Vorformlinge zu unterteilen und diese zum Beispiel mit einer zusätzlichen Druckgiessvorrichtung in mindestens eine Giessform zu pressen oder mit einer Blasvorrichtung zu hohlen Gegenständen aufzublasen. Ferner kann eventuell direkt an den Auslass der Schneckenpresse eine Giessvorrichtung angeschlossen werden, die das kontinuierlich aus dem Auslass der Schneckenpresse hinausgepresste Extrudat nacheinander und quasi-kontinuierlich in verschiedene Giessformen einleitet.
Falls die Endprodukte durch Giessen in Formen oder durch Aufblasen und also diskontinuierlich geformt werden sollen, kann zum Pressen anstelle einer Schneckenpresse auch eine Schneckenkolbenpresse oder eine Kolbenpresse verwendet werden, die als Pressorgan einen in ihrer zylindrischen Kammer drehbaren und axial verschiebbaren Schnekkenkolben bzw. einen axial verschiebbaren Kolben aufweist. Des weitern wäre es für die diskontinuierliche Herstellung von Gegenständen sogar möglich, eine Presse mit einem aus einem feststehenden Gesenk sowie einem verschiebbaren Stempel bestehenden, einen Hohlraum begrenzenden Presswerkzeug zu verwenden.
Die Stärke und/oder mindestens ein Stärkederivat sowie Wasser und/oder Alkohol und ein eventuell zusätzliches Vernetzungsmittel und/oder andere Additive aufweisende Mischung könnte dann in den Hohlraum des Presswerkzeuges eingebracht und direkt in diesem durch Pressen gleichzeitig verdichtet, geliert und zu einem Formteil geformt werden.
Wenn die Mischung in einer Schneckenpresse kontinuierlich verdichtet und direkt beim Ausfliessen aus dem Hohlraum der Presse durch ein Profilwerkzeug zum herzustellenden Gegenstand geformt wird, kann das Extrudat bei der Formgebung annähernd die gleiche Temperatur wie beim Verdichten im Innern des Hohlraumes haben, wobei diese Temperatur beispielsweise etwa 70 DEG C bis 100 DEG C betragen kann. Ein Extrudat auf Stärkebasis kann jedoch auch bei niedrigeren, etwa 30 DEG C bis 50 DEG C oder sogar 20 DEG C bis 50 DEG C betragender Temperatur noch plastisch verformt und beispielsweise zu Folien oder sonstigen Strängen extrudiert und/oder gezogen und/oder gewalzt und/oder zu Formteilen gegossen werden.
Das Extrudat darf sich daher nach dem Ausfliessen aus dem Hohlraum der Presse ohne weiteres während einer gewissen Zeitdauer abkühlen und kann danach noch zu den gewünschten Gegenständen geformt werden.
Die durch plastische Verformung des aus einem Gel bestehenden, fliessfähigen Materials gebildeten Gegenstände verfestigen sich nach ihrer Formung und sind dann relativ zäh und bei entsprechend dünner Querschnitts-Bemessung zudem flexibel. Bei einer vorteilhaften Ausgestaltung des Verfahrens werden die aus dem Gel gebildeten Gegenstände nach ihrer Formung zur Beschleunigung des Erstarrungs- und Verfestigungsvorgangs durch Erwärmen getrocknet, so dass mindestens ein Teil des ursprünglich als Dispersionsflüssigkeit vorhandenen Wassers und/oder Alkohols entweicht. Wenn kompakte, porenfreie und durchsichtige Gegenstände, zum Beispiel Folien hergestellt werden sollen, können diese zum Trocknen zum Beispiel mit Infrarotlicht bestrahlt werden.
Falls eine Folie oder ein sonstiger Strang extrudiert wird, kann diese bzw. dieser beispielsweise über einen für Infrarotlicht durchlässigen, als Auflage und/ oder Führung dienenden, etwa plattenförmigen Träger aus Glas transportiert werden und dann gleichzeitig von oben her sowie durch den Glasträger hindurch von unten her bestrahlt werden. Beim Trocknen durch Infrarot-Bestrahlung werden zuerst die äussersten Schichten erwärmt und getrocknet, so dass also der Flüssigkeitsentzug von aussen nach innen fortschreitet. Dadurch können weitgehend porenfreie, klare und eben durchsichtige Folien oder sonstige Gegenstände hergestellt werden.
Es ist jedoch auch möglich, poröse Produkte in der Art von aus Kunststoff bestehenden Hart-Schaumkörpern herzustellen. Zu diesem Zweck kann man zum Beispiel das kontinuierlich aus einer Presse extrudierte, noch mehr oder weniger gut fliessfähige und auf jeden Fall noch plastisch verformbare Gel etwa in eine Rinne einleiten und in dieser in mehr oder weniger flüssigem Zustand und/ oder als noch weicher Strang durch einen Trockner mit einer Mikrowellen-Heizvorrichtung hindurch transportieren. Das sich im Trockner befindende Vorprodukt wird in diesem durch die Mikrowellen von innen nach aussen fortschreitend erwärmt und getrocknet. Die dabei beim Verdampfen von Wasser und/oder Alkohol entstehenden Blasen bewirken, dass das Gel aufschäumt und porös wird.
Zur Verstärkung der Porenbildung kann dem Gel vor dem Aufschäumungsprozess ein Treibmittel beigefügt werden. Dieses kann beispielsweise aus mindestens einem Metallcarbonat und/oder einer anorganischen Säure, etwa Salz- oder Phosphorsäure, und/oder einer organischen Säure, etwa Zitronensäure bestehen. Die hinzugefügte Treibmittelmenge kann mindestens etwa 0,01 Gew.-%, höchstens etwa 20 Gew.-% und beispielsweise etwa 0,1 Gew.-% bis 5 Gew.-% betragen. Damit ein allenfalls beigefügtes Treibmittel nicht schon eine Aufschäumung und Verharzung des Materials in der zum Verdichten sowie Extrudieren dienenden Presse bewirkt, wird das Treibmittel vorteilhafterweise nicht schon der durch einen Einlass in die Presse eingebrachten Mischung beigefügt, sondern erst dem bereits verdichteten sowie plastifizierten und mindestens weitgehend gelierten Material beigefügt.
Das Treibmittel kann zum Beispiel entweder in der Nähe des sich beim Auslass befindenden Endes des Hohlraumes der Presse eingeleitet oder dem fliessfähigen Gel erst beim oder nach dem Ausfliessen aus dem Hohlraum der Presse beigefügt werden.
Ein durch Extrudieren und anschliessendes Aufschäumen gebildeter Schaumstoff-Strang kann dann in noch mehr oder weniger fliessfähigem Zustand durch Walzen oder Giessen oder dergleichen zu gewünschten Gegenständen geformt oder in noch mehr oder weniger weichem oder in erstarrtem Zustand mit einer Trennvorrichtung in Stücke, etwa Platten oder Chips, getrennt werden. Selbstverständlich besteht jedoch auch die Möglichkeit, ein Extrudat bereits vor dem Aufschäumungsvorgang in Vorformlinge zu unterteilen oder durch Giessen solche zu erzeugen. Der Aufschäumungsvorgang kann auch in Giessformen stattfinden, die beispielsweise oben noch eine \ffnung haben oder zumindest im wesentlichen überall geschlossen sind. Des weitern können auch mit einer der erwähnten, diskontinuierlich arbeitenden Pressen gebildete Vorformlinge aufgeschäumt werden.
Durch das erfindungsgemässe Verfahren hergestellte Stärke-Schaum-Gegenstände können eine mindestens etwa 5 mg/cm<3>, höchstens etwa 600 mg/cm<3> und beispielsweise 100 bis 400 mg/cm<3> betragende Dichte haben. Die hergestellten StärkeSchaum-Gegenstände können abhängig vom Herstellungsverfahren, der Zusammensetzung sowie der Form und den Dimensionen formfest, hart und starr, d.h. also nicht elastisch komprimierbar sein. Es ist jedoch auch möglich, folien- oder bandförmige Schaum-Gegenstände herzustellen, die zwar ebenfalls nicht oder mindestens nicht stark elastisch komprimierbar, aber doch biegbar sind. Des weitern können eventuell Schaum-Produkte hergestellt werden, die mindestens begrenzt elastisch komprimierbar sind.
Es können also beispielsweise durchsichtige, sowie farblose und glasklare oder auch durchsichtige, aber gefärbte bzw. getönte oder auch opake, im wesentlichen porenfreie Gegenstände, wie Folien, Bänder sowie Behälter hergestellt werden. Derartige Folien können dann beispielsweise unmittelbar als Verpackungsmaterial verwendet oder etwa zu Deckteilen zum Abschliessen von Behältern oder zu Beuteln oder Tragtaschen weiterverarbeitet werden. Die aus Folien und/oder Behältern gebildeten Verpackungen können beispielsweise zum Verpacken von Nahrungsmitteln, wie Fleisch, Gemüse, Früchten, Joghurt und sonstigen Milchprodukten verwendet werden. Erfindungs gemäss hergestellte Schaum-Gegenstände auf Stärkebasis können ebenfalls als Verpackungs- und/oder Füllmaterialien dienen.
Die hergestellten Gegenstände sind jedoch nicht nur als Verpackungen und dergleichen, sondern auch für viele andere Zwecke verwendbar. Zum Beispiel können porenlose oder poröse Gegenstände auf Stärkebasis auch als Teller sowie sonstiges Essgeschirr und Trinkgefässe für die Verwendung beim Picknicken und Campieren ausgebildet werden.
Des weitern besteht - insbesondere bei porösen Gegenständen auf Stärkebasis - die Möglichkeit, bei der Herstellung Süss- und/oder Aromastoffe und/oder Gewürze und/oder Nährstoffe irgendwelcher Art beizufügen. Derartige Produkte können dann beispielsweise zuerst zur Verpackung von Nahrungsmitteln und/oder als Teller, Trinkbecher oder dergleichen dienen und danach verzehrt werden. Poröse Stärke-Schaum-Gegenstände mit Zusätzen der genannten Art können ferner als eigentliche Nahrungsmittel vorgesehen und zu diesem Zweck beispielsweise noch in \l gebraten werden, so dass knusprige Stengel und Plätzchen zum Knabbern entstehen.
Des weitern kann einer zur Herstellung einer Folie dienenden Mischung mindestens ein Geschmacks- und/oder Geruchsstoff beigefügt werden, um beispielsweise Motten und eventuell andere Insekten oder sonstige Tiere fernzuhalten. Eine derartige Folie kann dann zur Bildung eines Sackes oder Behälters zum Aufbewahren von Kleidern dienen.
Durchsichtige Folien oder Bänder auf Stärkebasis können des weitern als Schrift- und/oder Bildträger für sogenannte Hellraum- oder "Overhead"-Projektoren verwendet werden. Solche Folien oder Bänder werden häufig nur ein einziges Mal sowie für kurze Zeit benutzt und dann weggeworfen, so dass eine umweltschonende Abbaubarkeit bei solchen Folien oder Bändern ebenfalls sehr vorteilhaft ist.
Der Erfindungsgegenstand soll nun noch anhand in der Zeichnung dargestellter Ausführungsbeispiele erläutert werden.
In der Zeichnung zeigt
die Fig. 1 eine schematisierte Darstellung einer Einrichtung zum kontinuierlichen Herstellen porenfreier Gegenstände, etwa Folien, und
die Fig. 2 eine schematisierte Darstellung eines Teils einer Variante einer Einrichtung zum Herstellen von Schaum-Gegenständen.
Die in der Fig. 1 ersichtliche Einrichtung zum Herstellen einer Folie aus einem fliessfähigen Material weist eine Presse 1, nämlich eine Schneckenpresse auf. Diese besitzt eine Kammer 3, deren Wandung 5 als Hauptteil einen zylindrischen Mantel 7 mit einer horizontalen Achse 9 aufweist und die einen Hohlraum 11 begrenzt. Beim sich in der Fig. 1 links befindenden Ende des Mantels 7 mündet ein Einlass 13 in den Hohlraum 11. Beim sich in der Fig. 1 rechts befindenden Ende des Mantels ist ein Auslass 15 vorhanden, dessen Mündungsabschnitt als Profilwerkzeug 15a dient und nämlich durch eine Breitschlitzdüse gebildet ist. Im Hohlraum ist ein Press-organ 17, nämlich eine Schnecke angeordnet, die mit einer einen Motor sowie beispielsweise auch ein Getriebe aufweisenden Antriebsvorrichtung 19 um die Achse 9 gedreht werden kann.
Der Mantel 7 ist mindestens in einem Teilbereich seiner Länge mit einer Heizvorrichtung 21 versehen, die etwa eine Rohrschlange zum Hindurchleiten eines Heizfluids aufweist. Der Mantel 7 ist von einem als Wärmeisolation 23 dienenden Aussenmantel umschlossen.
Eine Zufuhr-Anlage 31 weist einen Speicher 33 auf, der ein Ausgangsmaterial 35 enthält, das aus etwas Wasser enthaltender Stärke besteht. Ein anderer Speicher 37 enthält ein ebenfalls als Schüttgut vorliegendes Vernetzungsmittel 39, nämlich ein Granulat aus Melaminharz. Ferner ist ein Reservoir 41 vorhanden, das Wasser 43 enthält. Die beiden Speicher 33, 37 sind über eine Förder- und Dosiervorrichtung 45 bzw. 47 und das Reservoir 41 über eine Förder- und Dosiervorrichtung 49 mit einem Mischer 51 verbunden. Die beiden Förder- und Dosiervorrichtungen 45, 47 weisen etwa je eine Schnecke und eine zum Antreiben von dieser dienende Antriebsvorrichtung auf, während die Förder- und Dosiervorrichtung 49 etwa durch eine Pumpe gebildet ist. Der Mischer 51 weist einen Behälter und etwa mindestens ein mit einer Antriebsvorrichtung in diesem bewegbares Mischwerkzeug auf.
Der Ausgang des Mischers 51 ist über eine zum Beispiel eine Schnecke sowie eine Antriebsvorrichtung aufweisenden Förder- und Dosiervorrichtung 53 mit dem Einlasse 13 verbunden.
In der Nähe des Auslasses 15 ist ein Trockner 61 angeordnet, der einen aus einer Glasplatte bestehenden, für Infrarotlicht durchlässigen Träger 63 und zwei Infrarotlicht-Strahler 65, 67 aufweist, von denen der eine unter dem Träger 63 und der andere oberhalb von diesem angebracht ist, und zwar durch einen freien Zwischenraum vom Träger 63 getrennt. Ferner sind beim Trockner 61 und/oder in bezug auf die Transportrichtung nach dem Trockner 61 Fördermittel 69 vorhanden.
Beim Betrieb der Einrichtung führen die Förder- und Dosiervorrichtungen 45, 47, 49 dem Mischer 51 von den Speichern 33, 37 und dem Reservoir 41 chargenweise Stärke, Melaminharz und Wasser zu. Dabei werden pro Charge 25 kg Stärke, nämlich feuchte Kartoffelstärke mit einem Wassergehalt von 20 Gew.-%, zusätzlich 0,5 kg Wasser und 0,5 g Melaminharz zugeführt. Es sei hier vermerkt, dass die Zufuhr auch kontinuierlich erfolgen könnte. Die feuchte Stärke wird im Mischer 51 mit dem Melaminharz und dem zusätzlichen Wasser vermischt. Die im Mischer gebildete Mischung 71, die auch als Dispersion angesehen werden kann, wird chargenweise oder kontinuierlich durch die Förder- und Dosiervorrichtung 53 dem Einlass 13 der Presse 1 zugeführt und gelangt durch diesen in den Hohlraum 11 der Kammer 3.
Die das Pressorgan 17 bildende, rotierende Schnecke fördert die Mischung im Hohlraum 11 vom Einlass 13 zum Auslass 15 und verdichtet die Mischung dabei. Die Mischung wird durch den Förder-, Press- und Verdichtungsvorgang erwärmt und zusätzlich mit der Heizvorrichtung 21 beheizt, so dass die Mischung mindestens im in bezug auf die Förderrichtung mittleren sowie hinteren Teil des Innenraumes 11 eine ungefähr 80 DEG C betragende Temperatur hat. Die Mischung wird dabei zu einem quasi-homogenen Material geliert. Dieses Material oder Gel wird durch das aus einer Breitschlitzdüse bestehende Profilwerkzeug 15a hindurch aus dem Hohlraum 11 hinausgepresst, so dass eine noch feuchte sowie weiche Folie entsteht.
Diese gleitet dann über den aus einer Glasplatte bestehenden Träger 63 des Trockners 61 und wird durch die beiden Strahler 65, 67 von unten her durch die Glasplatte hindurch sowie von ober her mit Infrarotlicht bestrahlt und dadurch getrocknet sowie verfestigt. Die etwa mindestens ein Paar Walzen aufweisenden Transportmittel 69 ziehen die Folie durch den Trockner 61 hindurch und transportieren sie weiter, wobei sie die Folie auch noch glätten können. Die nun trockene, den hergestellten Gegenstand bildende, durchsichtige, flexible Folie 75 kann dann auf eine Rolle aufgewickelt oder in irgendeiner Weise weiter verarbeitet werden, um beispielsweise Beutel, Taschen oder Wandungsteile eines Behälters zu bilden.
Die zum Teil in der Fig. 2 ersichtliche Einrichtung ist weitgehend gleich wie die anhand der Fig. 1 beschriebene Einrichtung ausgebildet und weist eine Presse 101 mit einer Kammer 103 und einer in deren Hohlraum 111 um eine Achse 109 drehbare, als Pressorgan 117 dienende Schnecke auf. Der Auslass 115 der Kammer 103 ist mit einer Düse 115a versehen, die in eine Rinne 163 mündet. Die Rinne führt durch einen Trockner 161 hindurch, der einen Mikrowellen-Strahler 165 aufweist. Ferner ist noch ein Reservoir 181 vorhanden, das ein flüssiges Triebmittel 183 enthält. Dieses kann durch eine zum Beispiel durch eine Pumpe gebildete Förder- und Dosiervorrichtung 185 sowie eine Zuleitung 187 in den Durchgang des Auslasses 115 eingeleitet werden.
Beim Betrieb der teilweise in der Fig. 2 ersichtlichen Einrichtung wird der nicht gezeichnete Einlass der Presse 101 zum Beispiel mit der gleichen oder einer ähnlichen Mischung beschickt, wie es für die Einrichtung gemäss der Fig. 1 erläutert wurde. Die Mischung wird in der Presse 101 durch die das Pressorgan 117 bildende, rotierende Schnecke und durch Erwärmen analog wie in der Presse 1 in ein fliessfähiges Material, d.h. Gel umgewandelt. Diesem wird jedoch unmittelbar vor dem Ausfliessen aus dem Auslass 115 noch Treibmittel 183, nämlich etwa Zitronensäure oder eine andere Säure beigefügt, wobei die Treibmittelmenge zum Beispiel 1 Gew.-% des dabei entstehenden Gel-Treibmittel-Gemisches beträgt. Das aus einem Gemisch von Gel und Treibmittel bestehende, fliessfähige Material gelangt dann in die Rinne 163.
Das Material kann dabei - abhängig von seiner Fliessfähigkeit und den Bemessungen des Auslasses 115 sowie der Rinne 163 - durch den Auslass und/oder die Rinne mehr oder weniger geformt werden, so dass die Rinne möglicherweise gewissermassen als Giessform dient. Das Gel-Treibmittel-Gemisch bewegt sich dann in der Rinne in Form einer zähen Flüssigkeit und/oder eines halbfesten Stranges in den Trockner 161 hinein und wird in diesem durch die vom Mikrowellen-Strahler 165 erzeugten Mikrowellen erwärmt. Dabei schäumt das Gel-Treibmittel-Gemisch auf und verfestigt sich zu einem festen Gegenstand, nämlich einer porösen Schaum-Bahn 175, die beispielsweise noch in Stücke getrennt werden kann.
Die Schneckenpressen können bei beiden anhand der Fig. 1 und 2 beschriebenen Einrichtungen derart mit der zu verarbeitenden Mischung beschickt werden, dass sie diese kontinuierlich gelieren können. Die mittels der beiden Ein richtungen durchführbaren Verfahren ermöglichen eine wirtschaftliche Herstellung von Gegenständen bzw. Produkten auf Stärkebasis und können insbesondere auch problemlos weitgehend oder vollständig automatisch durchgeführt werden.
Wie erwähnt, wird die den Pressen 1, 101 zugeführte Mischung beim Durchlaufen durch die Presse in dieser geliert, so dass am Ende des kontinuierlich stattfindenden Pressvorgangs - d.h. bei den Auslässen 15 bzw. 115 der Pressen 1 bzw. 101 - ein quasi-homogenes Gel vorhanden ist. Der Geliervorgang findet dabei vollständig in der Presse statt. Es sei jedoch angemerkt, dass man eventuell den Mischer 51 bzw. den diesem entsprechenden Mischer der in der Fig. 2 gezeichneten Einrichtung beim Mischen beheizen könnte, so dass schon beim Mischen der verschiedenen Komponenten der Mischung, und also bevor diese in die Presse eingebracht wird, eine teilweise Gelierung stattfinden kann.
The invention relates to a method according to the preamble of claim 1.
Objects serving as intermediate or end products, such as transparent or opaque films, tapes, bags, containers and other molded parts for packaging food and for a multiplicity of other purposes, and rigid foam bodies frequently consist of plastics. For the production of such objects, for example, a bulk material consisting of a single substance or a mixture of different substances can be introduced into the cavity of a cylindrical chamber of a screw, screw piston or piston press, the bulk material compressed and plasticized by pressing and heating, and the resulting flowable material Press the material through the profile tool or press it into a casting mold.
Objects made of plastic, however, are only very slowly or practically not rot at all and, in addition, are in part easily flammable, whereby they emit toxic gases or decomposition products when heated and burned or decomposed. The removal of objects from plastics therefore causes a great environmental impact. This has a particularly disadvantageous effect on films, bags, containers and the like which serve as packaging materials and which are often used only once and then taken to the garbage disposal or even thrown away in the wild. Examples of such packaging materials include the films and / or bags and / or containers, yoghurt cups, etc. used by grocery stores to pack meat and vegetables.
Foil-like starch-based products for textile finishing are also known per se. To produce such products, a mixture of starch and water is boiled and the resulting paste-like material is freeze-dried. When drying, a loose, sponge-like mass is created, which is processed in a further operation by rolling into the film-like products mentioned. These are then placed on the textile pieces to be treated and ironed into them for finishing, in particular the strengthening of textile pieces, such as shirt collars. When ironing in, the films dissolve again, so that they actually only form an intermediate product and are no longer present as a film after being finished.
Films of this type are brittle, have only a low strength and, in particular, are also fairly inhomogeneous and milky cloudy, so that they would also not be usable as packaging material or as a replacement material for other products previously made from plastic. Furthermore, the production of these known, film-like products or intermediate products based on starch is very complex.
The invention has for its object to provide a method for the production of objects by molding and solidifying a flowable material, disadvantages of the known methods and the objects produced therewith are to be eliminated. In particular, based on the known methods for pressing, molding and solidifying plastic, a method is sought in order to obtain transparent, translucent or opaque, tough and flexible or dimensionally stable, compact or porous, economically, from raw materials that can be obtained easily and without environmental pollution. in particular also to produce articles which can be used for packaging foodstuffs and which are easily and in an environmentally friendly manner, in particular by rotting, degradable and difficult to ignite.
This object is achieved by a method with the features of claim 1.
The invention further relates to a device for carrying out the method according to claim 14 and an object produced according to the method according to claim 16.
Particularly advantageous embodiments of the method, the device and the subject matter emerge from the dependent claims.
All types of starch, for example potato, rice, cereal or pea starch or starch derivatives, can be used as raw material or starting material for the process according to the invention. Starch is produced in large quantities by plants. In addition, certain industrial processes in which vegetable products are processed result in by-products or waste products which consist entirely or partially of starch and / or starch derivatives. The main raw material consisting of starch or at least one starch derivative can therefore be procured and made available simply, inexpensively and in an environmentally friendly manner.
A starting material comprising starch and / or at least one starch derivative is preferably in a particulate state, i.e. as a bulk and / or granular and / or powdery bulk material, introduced into a mixer and preferably in this at ambient temperature - i.e. without heating - mixed with water and / or alcohol and any other substances that serve as dispersing agents. It should be pointed out here that the starch produced by plants has a certain moisture, the water content of starch freshly obtained from plants, for example potatoes, typically being about 15 to 25% by weight.
If the starch or a starch derivative is obtained from plants that have been stored for a long time and / or have already been pretreated in some way and / or as a by-product of any industrial processing, the water content can also be smaller or larger. The amount of water and / or alcohol added during mixing can be matched to the already present water content of the starch or starch derivative in such a way that the total amount of water and / or alcohol present in the mixture is at least 2% by weight and at most 55% by weight. -% and preferably 10 wt .-% to 35 wt .-% of the mixture. For clarification, it should be noted that all percentages given above and below relate to the total weight of the moist mixture. Normally, the mixture can contain water as a dispersing agent.
However, if very thin, flexible films or tapes and / or thin hoses, bags or containers having film-like coats or walls are to be formed, it may be advantageous to add alcohol instead of water to the mixture and possibly even those already present in the vegetable starch Replace water with alcohol, because the film or other manufactured item will dry faster.
A starting material that contains starch and / or a starch derivative and that is not present as a bulk material but already as a pasty mass, which has arisen, for example, as a by-product in another processing process, can possibly also be used to produce the objects.
In an advantageous embodiment of the method, the mixture subjected to the pressing process and thereby compressed has at least one starch derivative formed by crosslinking as the starting material based on starch, it also being possible for unmodified starch and / or at least one other type of starch derivative to be present. The starch derivative formed by crosslinking can already be introduced as a starting material in a mixer used for mixing with water and / or alcohol. Instead of or in addition, a crosslinking agent can be added to the mixture in the mixer or at the latest in the cavity of a press in order to bring about an at least partial crosslinking of the starch molecules in the mixer and / or subsequent compression of the starch.
For example, melamine resin and / or melamine and / or formaldehyde and / or urotropin and / or glyoxal and / or urea can be added as the crosslinking agent. A melamine resin formed as a crosslinking agent and formed from melamine and formaldehyde can be dissolved in the mixture, for example, as a particulate material - for example in the form of granules - or dissolved in formaldehyde and thus added in the liquid state. In addition, a melamine resin may not only contribute to influencing the product properties not only as a crosslinking agent, but also as a fine material which is distributed and dispersed in the end product.
Instead of a starch derivative formed by crosslinking by means of a crosslinking agent or in addition to such, the mixture subjected to a pressing and compression process in a press may have at least one starch derivative formed in another way by modifying a starch. Such a starch derivative can be formed, for example, by esterification and / or etherification and / or oxidation and / or by partial hydrolytic degradation of starch. When using such starch derivatives, these are advantageously formed before being introduced into the cavity of the press.
Due to the type and degree of crosslinking and / or other modifications, the properties of the products that subsequently arise, i.e. Objects are adapted to the intended use. For example, the durability or, conversely, the rate of rotting can be controlled by the type and amount of the crosslinking agent added. For example, if starch left in its natural state is placed on or in a humus soil, it rots relatively quickly under the influence of soil bacteria.
However, resistance to rotting can be increased, for example, by adding and metering a crosslinking agent that reduces water solubility, such as melamine resin or melamine or glyoxal, for example by correspondingly metering the melamine resin and / or melamine content as required, even with a thin flexible one A durability and durability of at least 5 years or at least 10 years or, if necessary, even more years can be guaranteed. However, the melamine resin and / or melamine content is still relatively small in all cases and is, for example, at most 1% by weight or even only at most 0.1% by weight of the mixture. Furthermore, even in the case of a product made permanently by melamine resin and / or melamine and / or glyoxal, rotting is still possible in a natural environment, only then it will take longer.
Of course, other additives can also be added to the mixture in order to achieve certain properties of the products. For example, you can add at least one additive to further reduce water solubility and / or at least one hardener. Although starch-based products are inherently difficult to ignite and flammable, you can also add at least one flame-retardant substance, for example. At least one dye can also be added to color the otherwise normally colorless products.
A mixture which contains starch and / or at least one starch derivative as well as water and / or alcohol can be introduced into a cavity of a press and compressed in it by pressing in such a way that a quasi-homogeneous, flowable, approximately pasty material, namely, from the mixture a gel is formed. The compression and compression process usually causes the mixture to heat up. In an advantageous embodiment of the method, the chamber of the press delimiting the cavity can also be heated by means of a heating device. The mixture can be heated by the heat generated as a result of the pressing process and / or by the external heating to a temperature which is preferably at least 30 ° C., at most 230 ° C. and, for example, 70 ° C. to 100 ° C. and enables efficient gelation.
In a preferred embodiment of the method, a press with a cylindrical chamber is used to press the mixture, which has an inlet at one end and an outlet at the other end. A rotatable screw can be arranged in the chamber as a pressing member, it being possible for there to be several of these. With such a screw press, i.e. an extruder, a mixture of the inlet to the outlet can be continuously conveyed in the cavity of the press and compressed and gelled by pressing and then pressed out through the outlet. In this case, the outlet can be designed, for example, as a profile tool, so that the press works as an extrusion press and the material flowing out of the outlet - i.e. Gel - formed into a strand with a profile determined by the profile tool.
If a slot die is used as the profile tool, a flexible film and / or at least one flexible band can be produced, for example. If necessary, the film or the band can be made thinner and / or smoothed in a rolling device. Of course, strands and webs can also be produced with any other profiles, for example pipes or hoses. The widths and thicknesses of the foils or tapes or the other cross-sectional dimensions of strands profiled in any way can of course be determined by appropriate dimensioning of the profile tool used as required.
However, when using a screw press, it is also possible to first subdivide an extrudate produced during continuous extrusion into preforms and, for example, to press them into at least one mold with an additional die casting device or to inflate them into hollow objects with a blowing device. Furthermore, a casting device can be connected directly to the outlet of the screw press, which feeds the extrudate continuously pressed out of the outlet of the screw press one after the other and quasi-continuously into different casting molds.
If the end products are to be formed by casting in molds or by inflation and thus discontinuously, instead of a screw press, a screw piston press or a piston press can also be used for pressing, which as a pressing member has a screw piston that is rotatable and axially displaceable in its cylindrical chamber or an axially displaceable Piston has. Furthermore, for the discontinuous production of objects, it would even be possible to use a press with a pressing tool consisting of a fixed die and a displaceable punch and delimiting a cavity.
The starch and / or at least one starch derivative as well as water and / or alcohol and a mixture possibly containing additional crosslinking agent and / or other additives could then be introduced into the cavity of the pressing tool and simultaneously compressed, gelled and formed into a molded part by pressing .
If the mixture is continuously compressed in a screw press and shaped directly into the object to be produced when it flows out of the cavity of the press by means of a profile tool, the extrudate can have approximately the same temperature during molding as during compression inside the cavity, this temperature being about, for example 70 ° C to 100 ° C can be. However, an extrudate based on starch can also be plastically deformed at a lower temperature of about 30 ° C. to 50 ° C. or even 20 ° C. to 50 ° C. and, for example, extruded and / or drawn and / or rolled and / or rolled and / or or cast into molded parts.
The extrudate is therefore allowed to cool down for a certain period of time after flowing out of the cavity of the press and can then be shaped into the desired objects.
The objects formed by plastic deformation of the flowable material consisting of a gel solidify after their formation and are then relatively tough and, with a correspondingly thin cross-sectional dimensioning, also flexible. In an advantageous embodiment of the method, the objects formed from the gel are dried by heating to accelerate the solidification and solidification process, so that at least part of the water and / or alcohol originally present as a dispersion liquid escapes. If compact, non-porous and transparent objects, for example foils, are to be produced, they can be irradiated with infrared light for drying, for example.
If a film or another strand is extruded, it can be transported, for example, via an approximately plate-shaped support made of glass, which is transparent to infrared light and serves as a support and / or guide, and then at the same time from above and through the glass support from below be irradiated here. When drying by infrared radiation, the outermost layers are first heated and dried, so that the liquid withdrawal proceeds from the outside to the inside. As a result, largely pore-free, clear and even transparent films or other objects can be produced.
However, it is also possible to produce porous products in the manner of rigid foam bodies made of plastic. For this purpose, one can, for example, introduce the gel, which is continuously extruded from a press, is still more or less free-flowing and in any case still plastically deformable, into a channel and through it in a more or less liquid state and / or as a still soft strand transport a dryer through with a microwave heater. The preliminary product in the dryer is progressively heated and dried in it by the microwaves from the inside out. The bubbles that form during the evaporation of water and / or alcohol cause the gel to foam and become porous.
To increase the pore formation, a blowing agent can be added to the gel before the foaming process. This can consist, for example, of at least one metal carbonate and / or an inorganic acid, for example hydrochloric or phosphoric acid, and / or an organic acid, for example citric acid. The amount of blowing agent added can be at least about 0.01% by weight, at most about 20% by weight and, for example, about 0.1% by weight to 5% by weight. So that any blowing agent added does not already cause foaming and resinification of the material in the press used for compression and extrusion, the blowing agent is advantageously not already added to the mixture introduced through an inlet into the press, but only to the already compressed and plasticized and at least largely gelled material attached.
The blowing agent can, for example, either be introduced in the vicinity of the end of the cavity of the press located at the outlet or can be added to the flowable gel only when or after it flows out of the cavity of the press.
A foam strand formed by extrusion and subsequent foaming can then be shaped into desired objects in a more or less flowable state by rolling or casting or the like, or in pieces in a more or less soft or solidified state using a separating device, such as plates or chips , be separated. However, it is of course also possible to divide an extrudate into preforms before the foaming process or to produce them by casting. The foaming process can also take place in casting molds which, for example, still have an opening at the top or are at least essentially closed everywhere. Furthermore, preforms formed with one of the discontinuously operating presses mentioned can also be foamed.
Starch foam articles produced by the method according to the invention can contain at least about 5 mg / cm <3>, at most about 600 mg / cm <3> and, for example, 100 to 400 mg / cm <3> have density. Depending on the manufacturing process, the composition as well as the shape and the dimensions, the manufactured starch foam articles can be dimensionally stable, hard and rigid, i.e. so not be elastically compressible. However, it is also possible to produce film-like or band-shaped foam articles which, although likewise not compressible, or at least not very elastically compressible, are nevertheless bendable. Furthermore, foam products can be produced that are elastically compressible at least to a limited extent.
Thus, for example, transparent, as well as colorless and crystal-clear or also transparent, but colored or tinted or also opaque, essentially pore-free objects, such as foils, tapes and containers, can be produced. Such films can then be used directly as packaging material, for example, or can be further processed into cover parts for closing containers or into bags or carrier bags. The packaging formed from films and / or containers can be used, for example, for packaging foods such as meat, vegetables, fruits, yoghurt and other milk products. Foam articles made according to the invention based on starch can also serve as packaging and / or filling materials.
However, the manufactured articles can be used not only as packaging and the like, but also for many other purposes. For example, non-porous or porous starch-based objects can also be designed as plates and other dining utensils and drinking vessels for use when picnicking and camping.
Furthermore, there is the possibility - especially in the case of porous starch-based objects - of adding sweeteners and / or flavorings and / or spices and / or nutrients of any kind to the production. Products of this type can then be used, for example, for packaging foodstuffs and / or as plates, drinking cups or the like, and then consumed. Porous starch foam objects with additives of the type mentioned can also be provided as actual foodstuffs and, for this purpose, can also be fried in, for example, so that crispy stems and cookies for nibbling are produced.
Furthermore, at least one flavor and / or fragrance can be added to a mixture used to produce a film, for example to keep moths and possibly other insects or other animals away. Such a film can then be used to form a sack or container for storing clothes.
Transparent films or tapes based on starch can furthermore be used as writing and / or image carriers for so-called bright room or "overhead" projectors. Such films or tapes are often used only once and for a short time and then thrown away, so that environmentally friendly degradability is also very advantageous with such films or tapes.
The subject of the invention will now be explained with reference to exemplary embodiments shown in the drawing.
In the drawing shows
1 is a schematic representation of a device for the continuous production of non-porous objects, such as foils, and
2 is a schematic representation of part of a variant of a device for producing foam objects.
The device shown in FIG. 1 for producing a film from a flowable material has a press 1, namely a screw press. This has a chamber 3, the wall 5 of which has as its main part a cylindrical jacket 7 with a horizontal axis 9 and which delimits a cavity 11. At the end of the casing 7 on the left in FIG. 1, an inlet 13 opens into the cavity 11. At the end of the casing on the right in FIG. 1 there is an outlet 15, the mouth section of which serves as a profile tool 15a, namely through a Wide slot nozzle is formed. A pressing member 17, namely a worm, is arranged in the cavity and can be rotated about the axis 9 with a drive device 19 having a motor and, for example, also a gear.
The jacket 7 is provided at least in a partial region of its length with a heating device 21, which has approximately a pipe coil for passing a heating fluid through. The jacket 7 is enclosed by an outer jacket serving as thermal insulation 23.
A feed system 31 has a storage 33 which contains a starting material 35 which consists of starch containing some water. Another store 37 contains a crosslinking agent 39, also present as bulk material, namely a granulate made of melamine resin. There is also a reservoir 41 which contains water 43. The two stores 33, 37 are connected to a mixer 51 via a conveying and metering device 45 and 47 and the reservoir 41 via a conveying and metering device 49. The two conveying and metering devices 45, 47 each have a screw and a drive device for driving the latter, while the conveying and metering device 49 is formed by a pump. The mixer 51 has a container and approximately at least one mixing tool which can be moved in it by a drive device.
The outlet of the mixer 51 is connected to the inlet 13 via a conveying and metering device 53, for example a screw and a drive device.
Arranged in the vicinity of the outlet 15 is a dryer 61 which has a carrier 63, which is made of a glass plate and is permeable to infrared light, and two infrared light emitters 65, 67, one of which is mounted below the carrier 63 and the other above it , separated from the carrier 63 by a free space. Furthermore, in the dryer 61 and / or in relation to the transport direction after the dryer 61, conveying means 69 are present.
During operation of the device, the conveying and metering devices 45, 47, 49 feed the mixer 51 from the stores 33, 37 and the reservoir 41 in batches of starch, melamine resin and water. 25 kg of starch, namely moist potato starch with a water content of 20% by weight, and an additional 0.5 kg of water and 0.5 g of melamine resin are added per batch. It should be noted here that the supply could also take place continuously. The moist starch is mixed in the mixer 51 with the melamine resin and the additional water. The mixture 71 formed in the mixer, which can also be regarded as a dispersion, is fed in batches or continuously by the conveying and metering device 53 to the inlet 13 of the press 1 and passes through this into the cavity 11 of the chamber 3.
The rotating screw forming the pressing member 17 conveys the mixture in the cavity 11 from the inlet 13 to the outlet 15 and compresses the mixture in the process. The mixture is heated by the conveying, pressing and compaction process and additionally heated by the heating device 21, so that the mixture has an approximately 80 ° C. temperature at least in the middle and rear part of the interior 11 with respect to the conveying direction. The mixture is gelled into a quasi-homogeneous material. This material or gel is pressed out of the cavity 11 through the profile tool 15a consisting of a slot die, so that a still moist and soft film is produced.
This then slides over the carrier 63 of the dryer 61 consisting of a glass plate and is irradiated by the two radiators 65, 67 from below through the glass plate and from above with infrared light and thereby dried and solidified. The transport means 69, which has at least one pair of rollers, pull the film through the dryer 61 and transport it further, whereby they can also smooth the film. The now dry, transparent, flexible film 75 which forms the article produced can then be wound up on a roll or further processed in some way, for example to form bags, pockets or wall parts of a container.
The device partially shown in FIG. 2 is largely the same as the device described with reference to FIG. 1 and has a press 101 with a chamber 103 and a screw which can be rotated about an axis 109 in its cavity 111 and serves as a pressing member 117 . The outlet 115 of the chamber 103 is provided with a nozzle 115a which opens into a channel 163. The trough passes through a dryer 161, which has a microwave radiator 165. There is also a reservoir 181 that contains a liquid propellant 183. This can be introduced into the passage of the outlet 115 by a conveying and metering device 185, for example formed by a pump, and a feed line 187.
When the device which is partially visible in FIG. 2 is operated, the inlet (not shown) of the press 101 is fed, for example, with the same or a similar mixture as was explained for the device according to FIG. 1. The mixture is converted into a flowable material in the press 101 by the rotating screw forming the press member 117 and by heating analogously to the press 1, i.e. Gel converted. However, blowing agent 183, namely approximately citric acid or another acid, is added to this immediately before flowing out of outlet 115, the amount of blowing agent being, for example, 1% by weight of the resulting gel-blowing agent mixture. The flowable material, which consists of a mixture of gel and propellant, then flows into the channel 163.
Depending on its flowability and the dimensions of the outlet 115 and the channel 163, the material can be shaped more or less by the outlet and / or the channel, so that the channel may serve as a casting mold to some extent. The gel-propellant mixture then moves in the channel in the form of a viscous liquid and / or a semi-solid strand into the dryer 161 and is heated therein by the microwaves generated by the microwave radiator 165. The gel-blowing agent mixture foams and solidifies into a solid object, namely a porous foam sheet 175, which can still be separated into pieces, for example.
In both of the devices described with reference to FIGS. 1 and 2, the screw presses can be loaded with the mixture to be processed in such a way that they can gel continuously. The methods which can be carried out by means of the two devices enable an economical production of objects or products based on starch and in particular can also be carried out largely or completely automatically without any problems.
As mentioned, the mixture fed to the presses 1, 101 is gelled in the press as it passes through the press, so that at the end of the continuous pressing process - i.e. at the outlets 15 and 115 of the presses 1 and 101 - a quasi-homogeneous gel is present. The gelling process takes place entirely in the press. However, it should be noted that one could possibly heat the mixer 51 or the mixer corresponding to this of the device shown in FIG. 2 during the mixing, so that the various components of the mixture are mixed as soon as they are mixed, and thus before it is introduced into the press , partial gelation can take place.