CH719997A1 - Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe. - Google Patents

Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe, insbesondere eines Behälters oder eines faserbasierten Verschlusselements für einen Behälter. Das Verfahren umfasst die Schritte: – Bereitstellen einer Giessform, – Einbringen von Pulpe in die Giessform, sodass ein nasser faserbasierter Rohling gebildet wird – Trocknen des nassen faserbasierten Rohlings – Konfektionieren des getrockneten Rohlings (61) durch Abtrennen eines überschüssigen Überstandes (62).

Description

[0001] Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe insbesondere eines Behälters oder eines faserbasierten Verschlusselements für einen Behälter gemäss dem Oberbegriff des unabhängigen Anspruchs.

[0002] Ein faserbasierter Behälter wurde in der WO 2012/139590 A1 vorgeschlagen. Zur Herstellung dieses Behälters wird sogenannte Pulpe in eine kopfüber angeordnete Form durch Einspritzen eingebracht und mit einem flexiblen Ballon in dieser Form an eine entsprechende Wandung gedrückt und entsprechend komprimiert. Dabei wird die Pulpe zusammengedrückt und auf eine Temperatur von rund 180° C aufgeheizt, um den Behälter zu trocknen.

[0003] Pulpe ist eine Mischung aus Fasern und Wasser, insbesondere Naturfasern wie Hanffasern, Zellulosefasern oder Flachsfasern oder einer Mischung davon. Gegebenenfalls weist die Pulpe Zusatzstoffe auf, die beispielsweise ein Aushärten der komprimierten Pulpe verbessern oder Einfluss auf das spätere Aussehen haben oder generell die Eigenschaften der Pulpe oder des späteren Behälters verändern.

[0004] Da die Pulpe aus unterschiedlichen Bestandteilen besteht, deren Eigenschaften variieren können, ist der Einspritzvorgang ebenfalls sehr schwer kontrollierbar. Insbesondere die Art und die Menge der Ablagerung der Pulpe innerhalb der Form ist weitestgehend dem Zufall überlassen. Dies schlägt sich am fertigen Behälter in unterschiedlichen Eigenschaften nieder, beispielsweise in unterschiedlichen Wanddicken und damit in unterschiedlichen Festigkeiten oder in unterschiedlichen Oberflächen, insbesondere auch in unterschiedlichen Dimensionen gleicher Elemente unterschiedlicher Behälter.

[0005] Da die Behälter in einer Negativform geformt werden, kann in Bezug zu deren Aussenkontur eine sehr hohe Masstreue erreicht werden. Die Innenkontur respektive die innere Oberfläche des Behälters ist, je nach spezifischen Eigenschaften der Pulpe aus der der Behälter geformt wird, unterschiedlich grossen Abweichungen unterworfen. Diese sind typischerweise vernachlässigbar mit Ausnahme von Abweichungen im Bereich einer Öffnung des Behälters an welche ein Behälterverschluss angeordnet wird, beziehungsweise, die als Behälterhals mit entsprechenden Befestigungselementen für einen Behälterverschluss ausgebildet ist. Durch die Materialeigenschaften der Pulpe ist ein oberer, abschliessender Rand der Öffnung grösseren Toleranzen unterworfen und ist regelmässig faserig ausgebildet.

[0006] Dies ist insbesondere nachteilig, da dies eine Schnittstelle zu beispielsweise einem Behälterverschluss bildet und diese Schnittstelle massgetreu ausgebildet sein muss.

[0007] Es ist Aufgabe der Erfindung zumindest einen oder mehrere Nachteile des Standes der Technik zu beheben. Insbesondere soll ein Verfahren bereitgestellt werden, das es ermöglicht, faserbasierte Behälter massgenau herzustellen, insbesondere möglichst unabhängig von Materialabweichungen des Behälters. Dabei soll vorzugsweise auf eine Nachbearbeitung des Behälters verzichtet werden können.

[0008] Diese Aufgabe wird durch das in dem unabhängigen Patentanspruch definierte Verfahren gelöst. Weitere vorteilhafte Ausführungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen.

[0009] Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe, insbesondere eines Behälters oder eines faserbasierten Verschlusselements für einen Behälter umfasst die folgenden Schritte: – Bereitstellen einer Giessform, – Einbringen von Pulpe in die Giessform, sodass ein nasser faserbasierter Rohling gebildet wird – Trocknen des nassen faserbasierten Rohlings – Konfektionieren des getrockneten Rohlings durch Abtrennen eines überschüssigen Überstandes.

[0010] Die Aneinanderreihung dieser Schritte erlaubt es, ein Produkt aus dem Werkstoff Pulpe herzustellen, welches massgenau und wiederholbar produzierbar ist. Durch die Konfektionierung des getrockneten Rohlings ist sichergestellt, dass jedes Produkt über die gleiche Massgenauigkeit verfügt.

[0011] Das Produkt ist vorzugsweise ein Behälter für Flüssigkeiten, insbesondere eine Getränkeflasche.

[0012] Zur Bildung des faserbasierten Rohlings kann die Pulpe mit den folgenden Schritten in die Giessform eingebracht werden: – Füllen der Giessform mit einer Prozessflüssigkeit, insbesondere Wasser, sodass in der Giessform ein Flüssigkeitsvorrat gebildet ist, – Aufbringen von Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat – Ersetzen des Flüssigkeitsvorrates durch gezieltes Ablassen des Flüssigkeitsvorrates durch die Giessform.

[0013] Das Füllen der Giessform mit einer Prozessflüssigkeit ermöglicht es, innerhalb der Giessform bestimmte Prozessbedingungen zu schaffen. Der Flüssigkeitsvorrat stellt eine stehende Säule bereit, die im Wesentlichen frei von Turbulenzen und/oder Verwirbelungen ist.

[0014] Durch das Aufbringen von Pulpe auf diesen Flüssigkeitsvorrat werden zwei Medien in Verbindung gebracht, die vergleichbare Eigenschaften aufweisen. Wird beispielsweise Wasser als Prozessflüssigkeit verwendet, ist der Flüssigkeitsvorrat ebenfalls aus Wasser. Die Pulpe ist ebenfalls eine im Wesentlichen wasserbasierte Mischung. Wird also die Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat aufgebraucht, so vermischen sich diese beiden Medien nicht. Der Flüssigkeitsvorrat wird praktisch durch die Pulpe aufgefüllt. Der Flüssigkeitsvorrat stellt also eine stehende Wassersäule bereit, die durch das Aufbringen von Pulpe auf diese Wassersäule lediglich verlängert wird.

[0015] Eine Giessform zum Herstellen eines faserbasierten Rohlings ist typischerweise flüssigkeitsdurchlässig und weist zwei Formhälften auf, die voneinander getrennt werden können. Diese zwei Formhälften stellen eine Kavität bereit, in die die Pulpe eingebracht wird. In einer einfachen Form kann die Giessform beispielsweise aus einem Metallgitter ausgebildet sein, welches eine Aussenbegrenzung aufweist, die flüssigkeitsundurchlässig ist, sodass innerhalb dieser Giessform ein Flüssigkeitsvorrat bereitgestellt werden kann. In einer einfachen Form kann die Aussenbegrenzung beispielsweise durch einen Behälter bereitgestellt werden, wobei dieser Behälter geflutet werden kann.

[0016] Die Kavität entspricht im Wesentlichen einem Negativabdruck des herzustellenden Rohlings und weist entsprechend wie der Rohling eine Mündungsöffnung auf. Die Pulpe wird entsprechend über die Mündungsöffnung eingebracht. Bei einem Behälter in der Form einer Flasche ist die Mündungsöffnung die Ausgussöffnung am Flaschenhals. Der Rohling kann jedoch auch beispielsweise die Form eines nach oben offenen Behälters ohne spezifische Mündung einnehmen, beispielsweise eine Schale, ein Becher oder ein Tray. Diese sind mit einer Öffnung versehen, die in bestimmungsgemässen Gebrauch meist nach oben zeigt. Entsprechend wird die Pulpe über den Öffnungsquerschnitt der entsprechenden Öffnung eingebracht. Es kann jedoch auch vorgesehen sein, dass die Giessform bei derartigen Weithalsbehältern, wie beispielsweise einem Becher, im Bereich der Öffnung mit einem Deckel verschlossen ist und hier eine separate Mündung vorgesehen ist, um die Pulpe in die Giessform einzubringen.

[0017] Nach dem Aufbringen der Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat kann durch gezieltes Ablassen des Flüssigkeitsvorrates durch die Giessform hindurch der Flüssigkeitsvorrat ersetzt werden. Durch das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates strömt die Pulpe in die Giessform nach.

[0018] Dabei kann der Ablassvorgang durch einen Überdruck gesteuert werden, der auf die Pulpe aufgebracht wird. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, den Flüssigkeitsvorrat in der Giessform mit einem Unterdruck zu entfernen, sodass die Pulpe in die Giessform hineingesaugt wird.

[0019] Das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates kann beispielsweise auch durch eine Blende gesteuert werden, sodass die Ablassgeschwindigkeit durch eine Begrenzung des Ablassvolumens beschränkt wird oder geregelt werden kann.

[0020] Durch das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates kann insbesondere innerhalb der Giessform eine Strömung der Pulpe entstehen und sich dabei die nachströmende Pulpe an einer Innenwandung der Giessform, und somit der Kavität, absetzen.

[0021] Durch das Absetzen der Pulpe an einer Innenwandung der Giessform wird eine Wandung des späteren Rohlings aufgebaut. Durch eine wie oben erwähnte Steuerung oder Regelung mittels Drucks oder Volumen kann auf den Absetzvorgang Einfluss genommen werden und entsprechend auf den Aufbau der Wandung.

[0022] Zusätzlich oder alternativ können unterschiedliche Pulpen nacheinander in die Giessform eingebracht werden. Über ein derartiges serielles Einbringen unterschiedlicher Pulpen kann ein schichtweiser Aufbau des Rohlings innerhalb der Giessform erzeugt werden. So können beispielsweise Pulpen verwendet werden, die sich farblich oder anhand ihrer Eigenschaften, insbesondere ihrer Fasereigenschaften oder ihrer funktionalen Eigenschaften wie beispielsweise der Barriereeigenschaften unterscheiden.

[0023] Es kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsvorrat an mehreren Stellen aus der Giessform abgelassen wird. Diese Stellen können dabei unterschiedlichen Segmenten oder Bereichen des späteren Rohlings und somit auch der Giessform entsprechen.

[0024] Durch das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates an mehreren Stellen kann die Strömung der Pulpe innerhalb der Giessform gelenkt werden, sodass auch das Absetzen der Pulpe gesteuert und kontrolliert werden kann. Dadurch lässt sich die Wandung des Rohlings gezielt aufbauen und die Menge sowie der jeweilige Ort der abgelagerten oder abgesetzten Pulpe gezielt steuern.

[0025] Das Absetzen der Pulpe bezeichnet hier das Absetzen der sich in der Pulpe befindlichen Fasern, vorliegend an der Innenwandung der Giessform in der Kavität.

[0026] Es kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsvorrat in einer bestimmten zeitlichen Abfolge durch die mehreren Stellen aus der Giessform abgelassen wird.

[0027] Dies ermöglicht das präzise Steuern der Strömung der Pulpe und damit das gezielte Verteilen der Fasern. Entsprechend kann der Aufbau der Rohlingswandung gezielt gesteuert werden und eine Faserverteilung innerhalb der Rohlingswandung hergestellt werden, die spezifischen Anforderungen entspricht.

[0028] So kann beispielsweise in Bereichen mit erhöhter Krafteinwirkung ein dickerer Aufbau als im restlichen Rohling erreicht werden. So lassen sich Rohlinge beispielsweise für Behälter schaffen, die beispielsweise im Gewicht oder hinsichtlich ihrer Stapelbarkeit (Top Load) oder der Ausrichtung der Fasern und vielem mehr optimiert sind. Durch das gezielte Ablagern von Fasern kann eine erhöhte Ablagerung von Fasern vermieden werden, an Stellen, die kaum beansprucht werden. Dies ist bei konventionellen Verfahren nicht möglich. Die Wandstärke des Rohlings, und damit des Behälters, entspricht typischerweise immer der Wandstärke die benötigt wird, um die höchste Kraft aufzunehmen, da in den üblichen angewandten Verfahren eine gezielte Steuerung des Absetzvorgangs der Fasern nicht möglich ist.

[0029] Es kann vorgesehen sein, dass eine entsprechende Giessform mehrere Ablassöffnungen aufweist, die in einer bestimmten zeitlichen Folge geöffnet werden. Der Ausdruck „Ablassen“ bezeichnet vorliegend das Ausbringen von Flüssigkeit aus der Giessform.

[0030] Vorzugsweise wird die Pulpe mit einem Überdruck in die Giessform eingebracht, insbesondere wird ein Überdruck erzeugt, nachdem die Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat aufgebracht ist, also während des Ablassens des Flüssigkeitsvorrates. Der Druck kann insbesondere vor dem Ablassen des Flüssigkeitsvorrates aufgebaut werden.

[0031] Durch den Aufbau eines Überdrucks lässt sich die Strömung der Pulpe präziser steuern.

[0032] Vor dem Einbringen der Pulpe kann die Giessform durch das Füllen mit Prozessflüssigkeit rückgespült werden. Dabei kann die Prozessflüssigkeit durch eine der Öffnung des Rohlings entsprechende Mündungsöffnung der Giessform ausgetragen werden. Dies erlaubt das einfache Rückspülen der Giessform wobei die Rückspülflüssigkeit und die Prozessflüssigkeit vorzugsweise identisch sind. Sobald der Rückspülvorgang gestoppt wird ist die Giessform bereits mit einem wie vorliegend beschriebenen Flüssigkeitsvorrat gefüllt und die Pulpe kann sofort auf den Flüssigkeitsvorrat aufgebracht werden.

[0033] Dies vereinfacht den gesamten Prozess. Fasern, die sich noch in der Rückspülflüssigkeit befinden, haben keine negativen Einfluss und werden höchstens in den nachfolgenden Schritten direkt wieder verwendet und in der Giessform entsprechend abgelagert. Da zwischen dem Rückspülen und dem Aufbringen von Pulpe keine weiteren Prozessschritte notwendig sind, ist dieses Verfahren ebenfalls vergleichsweise schneller.

[0034] Zum Trocknen des Rohlings kann vorgesehen sein, zumindest die nachfolgenden Schritte durchzuführen: – Bereitstellen des faserbasierten Rohlings in einer mikrowellendurchlässigen Pressform, – Einbringen eines expandierbaren Werkzeugs in den faserbasierten Rohling, – Expandieren des expandierbaren Werkzeugs, sodass der faserbasierte Rohling gepresst wird, zum reduzieren des Wassergehaltes des faserbasierten Rohlings, – Beaufschlagen des gepressten Rohlings mit Mikrowellen.

[0035] Durch das Bereitstellen des faserbasierten Rohlings in einer mikrowellendurchlässigen Pressform kann der nasse faserbasierte Rohling während des Trocknungsvorgangs, das heisst während des Beaufschlagens mit Mikrowellen, innerhalb der Form verbleiben. Der Behälter ist somit geschützt gegen äussere Einflüsse und Beschädigungen oder Verformungen sind verhindert. Durch das Bereitstellen des nassen faserbasierten Rohlings innerhalb der mikrowellendurchlässigen Pressform kann ebenfalls erreicht werden, dass dieser von allen Seiten für die Mikrowellen zugänglich ist und eine Trocknung also von allen Seiten bewerkstelligt werden kann. Der nasse faserbasierte Rohling weist nach diesem Trocknungsschritt einen Wassergehalt von ungefähr 5% bis 12% auf.

[0036] Im vorliegenden Verfahren werden die nassen faserbasierten Rohlinge typischerweise wie vorliegend beschrieben geformt. Mit anderen Worten wird Pulpe in eine poröse Giessform oder in eine solide Giessform mit wasserabführenden Kanälen, deren Eingänge mit Sieben abgedeckt sind oder deren Öffnungen klein genug sind, dass die Fasern der Pulpe nicht eindringen können, eingebracht und an der Innenwandung der Giessform die Fasern der Pulpe angeschwemmt, sodass sich eine Wandung eines Behälters aufbaut. Sobald die Wandung genügend dick ist wird das Anschwemmen der Pulpe beendet. Das nunmehr vorliegende Halbfabrikat, also der nasse faserbasierte Rohling, wird der Giessform entnommen und in die mikrowellendurchlässige Pressform eingebracht und damit in der Pressform bereitgestellt. Der nasse faserbasierte Rohling weist zu diesem Zeitpunkt einen Wassergehalt von ungefähr 75% oder weniger auf, sodass dieser formstabil zwischen den Verarbeitungsstationen transportiert werden kann.

[0037] Der nasse faserbasierte Rohling wird mit einem geeigneten Übergabegerät aus der Giessform entnommen. Anschliessend wird der nasse faserbasierte Rohling in die geöffnete Pressform eingelegt. Die Pressform ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet. Dabei kann für die Entnahme und das Einlegen ein Ausblasen und/oder ein Ansaugen mittels Unter- oder Überdruck erforderlich sein. Ebenso können rein mechanische Greifer für diesen Transfer zum Einsatz kommen.

[0038] Typischerweise kann die Pressform eine Innenwandung aufweisen, die im Vergleich zur Innenwandung der Giessform mit einer grösseren Oberflächengüte ausgebildet ist.

[0039] Vorzugsweise wird nach dem Bereitstellen des faserbasierten Rohlings in der Pressform ein expandierbares Werkzeug in den faserbasierten Rohling eingebracht. Durch Expansion des expandierbaren Werkzeugs kann der Wassergehalt des faserbasierten Rohlings in einem ersten Schritt durch eine Kompression einer Wandung des Rohlings reduziert werden. Der nasse faserbasierte Rohling weist zu diesem Zeitpunkt einen Wassergehalt von ungefähr 50% - 60% auf.

[0040] Zugleich kann am nassen faserbasierten Rohling eine Oberfläche mit verbesserten Eigenschaften geschaffen werden, da wie bereits erläutert, die Pressform mit einer höheren Güte im Vergleich zur Giessform ausgebildet sein kann.

[0041] Es kann vorgesehen sein, dass das expandierbare Werkzeug während des Beaufschlagens mit Mikrowellen im expandierten Zustand verbleibt. Mit anderen Worten, das Expandieren des expandierbaren Werkzeugs und das Beaufschlagen des gepressten Rohlings mit Mikrowellen erfolgt gleichzeitig. Der Rohling verbleibt dabei in der Pressform.

[0042] Ein Druck auf die Wandung des nassen faserbasierten Rohlings kann aufrechterhalten werden. Zudem ist durch den Verbleib des expandierbaren Werkzeugs innerhalb des nassen faserbasierten Rohlings dieser von innen gestützt und eine unerwünschte Verformung ist verhindert. Ausserdem verbessert dies die Oberflächengüte des Rohlings.

[0043] Der faserbasierte Rohling kann vor dem Beaufschlagen mit Mikrowellen in eine mikrowellenreflektierende Mikrowellenkammer eingebracht werden, insbesondere gemeinsam mit der Pressform.

[0044] Die Wirkung der Mikrowellen kann dadurch erhöht werden. Mikrowellen, die nicht direkt vom nassen faserbasierten Rohling absorbiert werden, werden typischerweise an der Innenwandung der Mikrowellenkammer reflektiert, sodass dies die Wahrscheinlichkeit erhöht, dass auch diese Mikrowellen noch auf den zu trocknenden Rohling treffen.

[0045] Allgemein bekannt ist, dass durch eine Anregung mit Mikrowellen Moleküle zum Schwingen angeregt werden können und durch diese Schwingung Wärme entsteht. Wasser beispielsweise hat eine Eigenfrequenz von 2.45 GHz. Die Mikrowellen werden daher vorzugsweise auch mit dieser Frequenz generiert. Um das Wasser oder die Restfeuchtigkeit aus dem nassen faserbasierten Rohling auszubringen wird das Wasser vorzugsweise so lange erhitzt, bis es verdampft und entsprechend aus dem nassen Rohling diffundiert.

[0046] Um den Trocknungsvorgang zu beschleunigen kann vorgesehen sein, dass die Pressform und/oder die Mikrowellenkammer auf eine Temperatur vorgeheizt wird, die höher ist als 60 °C jedoch vorzugsweise tiefer ist als 160 °C.

[0047] Dies verhindert auch, dass die Feuchtigkeit, die aus dem nassen faserbasierten Rohling austritt, direkt in der näheren Umgebung des Rohlings wieder kondensiert und sich als Tropfen niederschlägt.

[0048] Die Aufheizung kann beispielsweise über konventionelle Widerstandsheizungen erfolgen. Zusätzlich oder alternativ ist es vorstellbar, ein entsprechend aufgeheiztes Fluid, beispielsweise Luft, einzublasen, sodass die jeweiligen Elemente die gewünschte Temperatur erreichen.

[0049] Eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit, die Pressform vorzuheizen, könnte beispielsweise auch durch gewollte, teilweise Absorption der Mikrowellenstrahlung in der Pressform selbst in der Grössenordnung von maximal 10%, vorzugsweise von maximal 5% der Mikrowellenstrahlung erfolgen oder durch die Energieabgabe des bei der Trocknung erzeugten Dampfes an die Pressform.

[0050] Es kann vorgesehen sein, die Feuchtigkeit durch einen erzwungenen Luftstrom abzuführen. Bei der Feuchtigkeit kann es sich dabei um Wasserdampf aber auch um Wasser in seiner flüssigen Form handeln.

[0051] Durch eine erzwungene Abfuhr kann die Feuchtigkeit innerhalb der Vorrichtung tief gehalten werden und ein Kondensieren der Feuchtigkeit oder ein erneutes Aufheizen der Feuchtigkeit, beispielsweise von Wassertropfen durch Mikrowellenstrahlung, kann verhindert werden.

[0052] Um die Trocknung und/oder das Verdampfen von Feuchtigkeit aus dem nassen faserbasierten Rohling zu verbessern kann auch vorgesehen sein, diesen während der Beaufschlagung mit Mikrowellen zu rotieren.

[0053] Der Energieeintrag in den nassen faserbasierten Rohling wird dadurch gleichmässiger und ein Überhitzen von einzelnen Stellen des Rohlings kann vermieden werden.

[0054] Es kann vorgesehen sein, mehrere Rohlinge gleichzeitig mit Mikrowellen zu beaufschlagen. Dazu kann vorgesehen sein, mehrere Rohlinge, insbesondere mehrere Pressformen mit je einem Rohling, gleichzeitig in die Mikrowellenkammer einzubringen. Dies reduziert die Zykluszeit, bzw. erhöht die Anzahl getrockneter Rohlinge pro Zeiteinheit, und ermöglicht eine effizientere Nutzung der Mikrowellen.

[0055] Die Rohlinge können je um ihre eigene Achse rotiert werden und/oder um eine gemeinsame Achse. Dies ermöglicht die effizientere Nutzung der Mikrowellen und ermöglicht einen gleichmässigeren Energieeintrag in die Rohlinge.

[0056] Zusätzlich oder alternativ wäre es auch vorstellbar, eine oder mehrere Pressformen vorzusehen, die mehrere Rohlinge gleichzeitig aufnehmen kann oder können. Dies vereinfacht die Vorrichtung, da nicht jeder Rohling einzeln manipuliert werden muss, wenn er sich in einer Mehrfach-Pressform befindet.

[0057] Es wurde festgestellt, dass die Anordnung mehrerer einzelner Pressformen samt Rohlingen in der Mikrowellenkammer räumlich zueinander beliebig erfolgen kann. Die Anordnung hat keinen Einfluss auf die Gleichmässigkeit des Energieeintrages.

[0058] Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehene sein, ein rotierendes Element, einen sogenannten Stirrer, insbesondere innerhalb der Mikrowellenkammer oder am Übergang eines Hohlleiters zur Mikrowellenkammer, vorzusehen und mit diesem die Mikrowellen zu verwirbeln. Durch einen Stirrer kann die statische Ausbreitung der Mikrowellen innerhalb der Trocknungskammer, also der Mikrowellenkammer, gestört werden und Bereiche hoher Intensität der Mikrowellen minimiert werden.

[0059] Auch eine derartige Anordnung hat eine positive Wirkung in Bezug auf einen gleichmässigen Energieeintrag.

[0060] Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Qualität besteht darin, die Mikrowellen in Abhängigkeit des Wassergehaltes des nassen faserbasierten Rohlings getaktet zu beaufschlagen. Durch die Taktung kann die Leistung herabgesetzt werden. Typischerweise ist gegen Ende des Trocknungsvorgangs der Wassergehalt in dem nassen faserbasierten Rohling geringer und ein zu hohes Mass an Energie kann dazu führen, dass der Rohling an gewissen Stellen überhitzt. Durch eine Reduktion der Leistung kann dies verhindert werden.

[0061] Die mikrowellendurchlässige Pressform kann aus einem Material hergestellt sein ausgewählt aus der Liste von Materialen umfassend PEI, PI, PE, POM, PEEK, Holz, PTFE, Keramik, Glas und PP. Die Pressform kann porös oder solide mit wasserabführenden Kanälen oder aus einem feinmaschigen Material ausgeführt sein.

[0062] Es ist ersichtlich, dass sich der Rohling während des gesamten Trocknungsvorgangs in der Pressform befindet.

[0063] Es kann vorgesehen sein, dass zum Konfektionieren des getrockneten Rohlings, und damit zur Herstellung des faserbasierten Produkts, der überschüssige Überstand mit einem Laserstrahl abgetrennt wird.

[0064] Durch das Bereitstellen eines Lasers beziehungsweise eines Laserstrahls zum Abtrennen des Überstandes kann eine sehr genaue Schneidkante ausgebildet werden.

[0065] Es kann vorgesehen sein, das während des Abtrennens des überschüssigen Überstandes der getrocknete Rohling und der Laserstrahl relativ zueinander bewegt werden.

[0066] Das relative Bewegen des Laserstrahls in Bezug zum getrockneten Rohling ermöglicht es, den Laserstrahl in einem gleichbleibenden Abstand in Bezug zur Oberfläche des abzutrennenden Überstandes zu bewegen und zudem einen spezifischen Winkel des Laserstrahls in Bezug zur Oberfläche einzuhalten. Mit anderen Worten erlaubt es diese Konfiguration, einen Winkel der Schnittkante entlang der Oberfläche über den ganzen Verlauf der Schnittkante gleich zu halten. Dies führt zudem zu einer sehr ebenen Schnittkannte. Eine Welligkeit der Schnittkante kann verhindert werden.

[0067] Bei der relativen Bewegung handelt es sich vorzugsweise um eine rotative Bewegung des Behälters in Bezug zum Laserstrahl, als um eine Bewegung des Laserstrahls in Umfangsrichtung des Rohlings.

[0068] Eine Schneidvorrichtung zum Konfektionieren des getrockneten Rohlings weist eine Haltevorrichtung zum Halten des getrockneten Rohlings auf. Sie weist zudem einen Schneidlaser zur Erzeugung eines Laserstrahls auf, wobei der Laserstrahl des Schneidlasers und der getrocknete Rohling zum Abtrennen eines überschüssigen Überstandes des getrockneten Rohlings mittels des Laserstrahl relativ zueinander bewegbar sind.

[0069] Es kann vorgesehen sein, dass der Laserstrahl in einer Umlenkeinrichtung geführt ist und diese Umlenkeinrichtung zum Abtrennen des überschüssigen Überstandes um eine Längsachse des getrockneten Rohlings rotiert wird, um die relative Bewegung zu erzeugen.

[0070] Durch einen derartigen Verfahrensschritt kann ein einfacher Verfahrensablauf bereitgestellt werden, der genau einstellbar ist und reproduzierbar ist.

[0071] Der Laserstrahl kann mittels einer Fokussieroptik auf eine Oberfläche des abzutrennenden überschüssigen Überstandes fokussiert werden, beziehungsweise kann der Fokus des Laserstrahls auf einen bestimmten Abstand zu Oberfläche eingestellt werden. Dieser kann Null sein oder auch negativ, sodass der Brennpunkt innerhalb der Materialstärke zu liegen kommt.

[0072] Durch eine derartige Fokussieroptik und eine entsprechende Fokussierung kann ein sauberer Schnitt ermöglicht werden.

[0073] Zum Ausführen des Schnittes kann der Laserstrahl in Richtung der Längsachse oberhalb einer finalen Schnittfläche positioniert und aktiviert werden. Dabei weist der Laserschnitt bis zu einer Schnittposition der finalen Schnittfläche eine vertikale Bewegungskomponente auf.

[0074] Insbesondere ist dieser vertikalen Bewegungskomponente ebenfalls eine in Umfangsrichtung des faserbasierten Produkts gerichtete Bewegungskomponente überlagert, sodass ein im Wesentlichen einschleifender Schnitt entsteht.

[0075] Durch die Positionierung und Aktivierung des Laserstrahls oberhalb der finalen Schnittfläche können Fehlstellen, die beim Aktivieren des Laserstrahls entstehen, verhindert werden. Typischerweise wird beim ersten Durchschiessen des Laserstrahls durch das zu trennende Objekt mehr Energie eingebracht und eine punktuelle Verbrennung des zu trennenden Objekts ist die Folge. Durch die Positionierung des Laserstrahls oberhalb der finalen Schnittfläche ist diese punktuelle Verbrennung nicht im Bereich der finalen Schnittfläche.

[0076] Vorzugsweise wird nach dem Abschluss des Schnittes der finalen Schnittfläche der Laserstrahl vor dem Deaktivieren des Laserstrahls in Richtung der Längsachse über die finale Schnittfläche bewegt. Dabei weist der Laserschnitt bis zur finalen Position, in welcher der Laserstrahl deaktiviert wird, eine vertikale Bewegungskomponente auf.

[0077] Gleichermassen wie beim Beginn des Schnittes findet auch am Ende des Schnittes unter Umständen ein erhöhter Energieeintrag statt und es entstehen Verbrennungsmarken. Durch die vertikale Bewegungskomponente kann die Verbrennungsmarke von der finalen Schnittfläche ferngehalten werden.

[0078] Vorzugsweise weist auch hier die vertikale Bewegungskomponente eine überlagerte in Umfangsrichtung des getrockneten Rohlings gerichtete Bewegungskomponente auf. Es entsteht auch hier ein schleifender Schnitt.

[0079] Sowohl das Einschalten als auch das Ausschalten des Laserstrahls kann erfolgen, während sich der Laser nach unten bzw. nach oben bewegt und der getrocknete Rohling sowie der Laserstrahl zusätzlich bereits die in Umfangsrichtung des getrockneten Rohlings gerichtete Bewegungskomponente aufweisen. Dies verringert zudem die Gefahr oder zumindest die Grösse einer punktuellen Verbrennung.

[0080] Vorzugsweise wird ein radialer Abstand einer Fokussieroptik zu der Längsachse gemäss einem produktspezifischen Parameter initial eingestellt. Dies gewährleistet, dass ein Brennpunkt des Laserstrahls immer im gewünschten Abstand zur Oberfläche des abzutrennenden Überstandes ist und damit eine Schnittfläche mit entsprechend hoher Güte entsteht.

[0081] Der produktspezifische Parameter kann für jedes faserbasierte Produkt / jeden getrockneten Rohling individuell ermittelt werden. Dabei ist es vorstellbar, dass jedes Produkt vor dem Schneidvorgang ausgemessen wird und die entsprechenden Daten der Schneidvorrichtung übergeben werden und diese entsprechend mit einer statischen Einstellung den Schnitt durchführt.

[0082] Dieser Parameter kann beispielsweise auch für ganze Chargen eingestellt werden, wenn beispielsweise diese in einem engen Toleranzfeld gefertigt sind.

[0083] Mit anderen Worten kann ein vorab verfasstes Profil der Schneidvorrichtung übergeben werden, sodass über den Verlauf des Schnittes eine radiale Einstellung der Fokussieroptik kontinuierlich und entsprechend dem Profil angepasst werden kann.

[0084] Es ist jedoch auch vorstellbar, dass der radiale Abstand während des Abtrennvorgangs oder des Schneidvorgangs fortlaufend an eine Kontur des getrockneten Rohlings angepasst wird.

[0085] So kann eine kontinuierliche Verstellung des radialen Abstandes gewährleistet werden, welche es ermöglicht, dass ein Abstand der Fokussieroptik und damit des Brennpunktes des Laserstrahls zur Oberfläche des abzutrennenden Überstandes über den gesamten Schnittverlauf gleich bleibt.

[0086] Es wäre ebenfalls vorstellbar, dass beispielsweise bei unebenen oder unbekannten Verläufen der Oberfläche diese quasi in Echtzeit vermessen wird und der radiale Abstand der Fokussieroptik fortlaufend eingestellt wird.

[0087] Zur Erhöhung der Qualität der Schnittkante kann während des Abtrennvorgangs mittels einer Spüleinrichtung Spülgas in den getrockneten Rohling eingeblasen werden. Durch ein derartiges Einblasen von Spülgas können Schmutz und Partikel, die beim Schneidvorgang entstehen, aus dem Innern des Rohlings herausgeblasen werden, beziehungsweise sind daran gehindert, sich im Inneren des getrockneten Rohlings niederzuschlagen. Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass während des Abtrennvorgangs Abluft aus dem getrockneten Rohling, insbesondere aus dem Innern des getrockneten Rohlings, mit einer zweiten Absaugeinrichtung und/oder aus dem Bereich einer Austrittsdüse mit einer ersten Absaugeinrichtung abgesaugt wird.

[0088] Dies trägt zu einer Erhöhung der Schnittqualität bei und eine nachträgliche Reinigung der Schnittkante kann unterbleiben.

[0089] Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass während des Abtrennvorgangs die Umlenkeinrichtung mit Spülgas beaufschlagt wird.

[0090] Dies verhindert einerseits, dass sich Staub oder Schmutzpartikel in der Umlenkeinrichtung und insbesondere auf darin oder daran angeordneten Umlenkspiegeln niederschlagen und/oder festsetzen, andererseits kann durch die Beaufschlagung der Umlenkeinrichtung mit Spülgas an einer Austrittsdüse ein Schutzgasstrom erzeugt werden, der im Bereich des Schnittes einen Schutz von äusseren Einflüssen bildet. Ein derartiger Schutzgasstrom kann insbesondere das Eintreten von Schmutz oder Staubpartikeln in den Laserstrahl verhindern.

[0091] Nach dem Abtrennvorgangs kann der abgetrennte überschüssige Überstand von der Schneidvorrichtung mittels eines Abstreifrings von der Schneidvorrichtung abgestreift werden.

[0092] Der überschüssige Überstand kann damit zielgerichtet der Entsorgung zugeführt werden, beispielsweise in Richtung eines separat angeordneten Trichters oder Behälters befördert werden.

[0093] Nach dem Konfektionieren kann auf die konfektionierte Öffnung des getrockneten Rohlings eine Pulverbeschichtung aufgebracht werden. Durch das Aufbringen einer Pulverbeschichtung ist es ermöglicht, die Schneidkante zu versiegeln.

[0094] Auch auf eine Innenseite des getrockneten Rohlings kann nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht werden. Dies ermöglicht es, das Innere des Rohlings zu versiegeln und/oder abzudichten.

[0095] Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass auf einer Aussenseite eines Halsbereichs des getrockneten Rohlings nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht wird. Dabei verbleibt jedoch zumindest ein Teil der Aussenseite des getrockneten Rohlings unbeschichtet, die Aussenseite ist also bereichsweise unbeschichtet.

[0096] Durch die Beschichtung der Aussenseite des Halsbereichs kann dieser ebenfalls versiegelt werden und/oder beständiger während der Benutzung.

[0097] Der unbeschichtete Bereich an der Aussenseite des Rohlings ermöglicht es, das Produkt dem Recycling zuzuführen. Durch den unbeschichteten Bereich ist eine Angriffsfläche bereitgestellt, an welcher das Produkt durch den Einsatz von Wasser aufgebrochen oder aufgeweicht werden kann. Entsprechend einfacher kann das Produkt wiederverwertet werden.

[0098] Als Pulverbeschichtung kann ein schmelzfähiges Polymer aufgebracht werden. Polymere weisen vorteilhafte Eigenschaften auf und sind einfach zu verarbeiten.

[0099] Zum Aufbringen der Pulverbeschichtung kann diese elektrostatisch aufgeladen werden. Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine leitfähige Form, die die Pressform ummantelt, in Bezug zum Pulver gegenpolig geladen ist. Das Pulver legt sich dann insbesondere an der Innenseite des Rohlings ab und bleibt dort haften.

[0100] Im Anschluss kann die Pulverbeschichtung unter Einfluss von Wärme in einem Ofen geschmolzen werden, sodass ein zusammenhängender Film entsteht. Die aufgebrachte Pulverbeschichtung wird also mit thermischer Energie beaufschlagt und das Pulver in eine Schmelze überführt. Durch das Aufschmelzen bildet sich ein homogener Film der eine entsprechende Versiegelung bereitstellt. Vorzugsweise zieht sich dieser Film von der Innenseite über die konfektionierte Öffnung bis auf einen Aussenbereich des Halses und bildet in diesem Bereich eine durchgehende Versiegelung.

[0101] Es kann vorgesehen sein, dass der getrocknete Rohling auf seine Dichtheit geprüft wird. Somit kann vermieden werden, dass fehlerhafte Produkte in den Verkauf gelangen.

[0102] Nach der Versiegelung, also nach dem Aufschmelzen der Pulverbeschichtung und dem nachfolgenden Abkühlen, kann ein Produkt in den getrockneten Rohling eingefüllt werden und der getrocknete Rohling im Anschluss mit einem Verschluss verschlossen werden. Entsprechend entsteht ein abgeschlossener Körper zum Transport und Schutz von flüssigen Produkten. Insbesondere durch die Versiegelung der Konfektionierungskante kann in diesem Bereich mit einem entsprechenden Dichtkonus oder einer Dichtebene, beispielsweise aus einem Dichtmaterial wie einem Liner, eine zuverlässige Abdichtung geschaffen werden.

[0103] Anhand von schematischen Figuren wird das erfindungsgemässe Verfahren erläutert. Es zeigt: Figur 1: Eine Giessform; Figuren 2A bis 2E: einzelne Verfahrensschritte; Figur 3: Eine Vorrichtung vor der Beaufschlagung mit Mikrowellen; Figur 4: die Vorrichtung gemäss der Figur 3 während der Beaufschlagung mit Mikrowellen Figur 5: Eine perspektivische Darstellung einer Schneidvorrichtung; Figur 6: eine Schnittansicht durch die Schneidvorrichtung gemäss der Figur 5; Figur 7: eine Detailansicht aus der Figur 6; Figur 8: eine perspektivische Ansicht eines getrockneten Rohlings; Figur 9: einen Pulverbeschichtungsvorgang; Figur 10: den Trocknungsschritt des Pulverbeschichtungsvorgangs; Figur 11: eine Dichtheitsprüfung; Figur 12: den Verschliessvorgang; Figur 13: beispielhaft weitere typische Produkte, die mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden können; Figur 14: beispielhaft einen typischen faserbasierten Verschluss, der mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden kann.

[0104] In den nachfolgenden Figuren sind einzelne Verfahrensabschnitte des erfindungsgemässen Verfahrens jeweils separat beschrieben. In den Figuren 1 bis 2E wird die Bereitstellung einer Giessform und das Einbringen der Pulpe in die Giessform beschrieben. In den Figuren 3 und 4 wir ein möglicher und bevorzugter Trocknungsschritt beschrieben. Die Figuren 5 bis 8 beschreiben ein bevorzugtes Verfahren zum Konfektionieren des getrockneten Rohlings. Schliesslich beschreiben die Figuren 9 bis 12 abschliessende Bearbeitungsschritte und die Figuren 13 und 14 mögliche Anwendungsformen.

[0105] Die Figur 1 zeigt eine Giessform 70 für einen Rohling für einen Behälter in der Form einer Flasche. Die Giessform 70 weist vorliegend zwei Giessformhälften auf, wobei jedoch in der Figur 1 lediglich eine Hälfte abgebildet ist. Innerhalb der Giessform 70 ist eine Kavität 72 angeordnet die von einer flüssigkeitsundurchlässigen Aussenbegrenzung 73 umschlossen ist. Die Kavität 72 ist wasserdurchlässig und vorliegend aus einem Metallgitter oder Sieb ausgebildet. Die flüssigkeitsundurchlässige Aussenbegrenzung 73 weist einen Hohlraum 74 auf in welchem die Kavität 72 angeordnet ist. Die Giessform 70 weist mehrere Ablassöffnungen 71 auf. Die Ablassöffnungen 71 verbinden ein Äusseres der Giessform 70 mit dem Hohlraum 74. Die Giessform 70 weist zudem eine Einlassöffnung 75 auf, die direkt in das Innere der Kavität 72 mündet. Die Ablassöffnungen 71 sind in unterschiedlichen Höhen angeordnet und können so unterschiedliche Ablassebenen definieren.

[0106] Die Lagebezeichnung Höhe definiert sich vorliegend anhand der in Figur 1 gezeigten Darstellung und damit am Behälter in seiner benutzungsgemässen Lage, also in aufrechter Form mit einer Ausgabeöffnung nach oben und einem Behälterboden nach unten, auf dem der Behälter steht.

[0107] Sowohl an der Einlassöffnung 75 als auch an den Ablassöffnungen 71 sind Ventile angeordnet um die jeweiligen Öffnungen zu verschliessen.

[0108] Die Einlassöffnung 75 kann, wie vorliegend gezeigt, mit einem Abzweiger 76 versehen sein, der ebenfalls verschlossen werden kann.

[0109] In den Figuren 2A bis 2E sind einzelne Verfahrensschritte oder Prozessschritte dargestellt. Diese Figuren zeigen jeweils einen vereinfachten Querschnitt durch die Giessform 70 gemäss der Figur 1. Wie aus der Figur 2A ersichtlich ist, ist die Giessform 70 mit einer Prozessflüssigkeit 95 gefüllt, sodass innerhalb der Giessform 70 ein Flüssigkeitsvorrat 96 gebildet ist. Die Giessform 70 ist vorliegend verschlossen, das heisst, die Ablassöffnungen 71 sind verschlossen. Der Flüssigkeitsvorrat 96 füllt den Hohlraum 74 vollständig aus und durchströmt ebenso die Kavität 72 und füllt diese ebenfalls aus.

[0110] Die Giessform 70 ist mit ihrer Einlassöffnung 75 mit einem entsprechenden Reservoir oder Prozesstank verbunden, in welchem sich Pulpe 90 befindet. In der Darstellung gemäss der Figur 2A ist die Pulpe 90 bereits auf den Flüssigkeitsvorrat 96 in der Giessform 70 aufgebracht. Der Abzweiger 76 an der Einlassöffnung ist verschlossen.

[0111] Aus der Figur 2B ist nunmehr ersichtlich, dass der Flüssigkeitsvorrat 96 gezielt aus der Giessform 70 abgelassen wird und zwar vorliegend in Richtung der Pfeile P1 durch die in der vorliegenden Darstellung zuoberst angeordneten Ablassöffnungen 71. Dazu werden diese geöffnet. Pulpe 90 strömt nun aus dem Reservoir durch die Einlassöffnung 75 in das Innere der Kavität 72. Die sich in der Pulpe 90 befindlichen Fasern werden im Innern der Giessform 72 zurückgehalten, nämlich an der Wandung der Kavität 72. Hier baut sich eine Wandung 101 des späteren Rohlings auf. Die Fasern werden praktisch aus der Pulpe gefiltert, sodass lediglich der Flüssigkeitsanteil der Pulpe in den Hohlraum 74 dringt. Dies ist durch die zur Pulpe 90 unterschiedliche Schraffur dargestellt. Durch entsprechendes Öffnen oder Schliessen der Ablassöffnungen 71 kann innerhalb der Giessform 70 eine entsprechende Strömung eingestellt werden, sodass sich die Fasern an gewünschten Orten oder Stellen innerhalb der Kavität 72 ablagern.

[0112] Sobald beispielsweise im in der vorliegenden Darstellung oberen Bereich genug Pulpe abgelagert ist, können die jetzt offenen Ablassöffnungen 71 geschlossen werden und andere Ablassöffnungen 71 geöffnet werden. Dies ist beispielsweise aus der Darstellung gemäss der Figur 2C ersichtlich. Hier werden die in Bezug zu den offenen Ablassöffnungen 71 gemäss der Figur 2B weiter unten liegenden Ablassöffnungen 71 geöffnet. Die Prozessflüssigkeit 95 strömt nun in Richtung der Pfeile P2 aus der Giessform und die Pulpe 90 setzt sich an weiteren Stellen innerhalb der Kavität 72 ab. Die Wandung 101 wird weiter aufgebaut. Im nächsten Schritt kann die am weitesten unten liegende Ablassöffnung 71 geöffnet werden. Dies ist in der Figur 2D dargestellt. Die noch in der Giessform 70 verbliebene Prozessflüssigkeit 95 wird nun vollständig durch die Pulpe 90 verdrängt und strömt in Richtung des Pfeiles P3. Der Aufbau der Wandung 101 des Rohlings 60 ist nun fertig.

[0113] Im Anschluss wird ein Ventil an der Einlassöffnung 75 geschlossen, sodass keine weitere Pulpe mehr nachströmen kann. Die noch in der Giessform 70 verbliebene Flüssigkeit wird vollständig abgelassen und der entstandene Rohling 60 entformt. Die Giessform 70 ist nunmehr leer wobei jedoch an der Kavität 72 noch Faserreste aus der Pulpe 90 haften können. Diese Faserreste können rückgespült werden. Dabei wird Prozessflüssigkeit 95 durch die Ablassöffnungen 71 in die Giessform 70 eingebracht. Dies ist in der Figur 2E durch die Pfeile P4 dargestellt. Durch das Einströmen der Prozessflüssigkeit werden Faserreste von der Kavität 72 gelöst und durch den Abzweiger 76 ausgetragen, was durch den Pfeil P5 dargestellt ist. Dazu ist die Einlassöffnung 75 geschlossen und der Abzweiger 76 geöffnet. Dadurch ist verhindert, dass die Prozessflüssigkeit in das Reservoir der Pulpe gespült wird. Nach einer gewissen Zeit werden die Ablassöffnungen 71 geschlossen und der Spülvorgang ist beendet. Zu diesem Zeitpunkt ist das Innere der Giessform, also der Hohlraum 74 und die Kavität 72, wiederum mit Prozessflüssigkeit 95 gefüllt, wie in der Figur 2A gezeigt. Der Abzweiger 76 kann geschlossen werden und durch Öffnen des Einlassventiles 75 neue Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat aufgebracht werden.

[0114] Zum Entformen wird der nasse faserbasierte Rohling 60 mit einem geeigneten Übergabegerät aus der Giessform 70 entnommen. Dazu wird die Giessform 70 geöffnet. Anschliessend wird der nasse faserbasierte Rohling 60 in die geöffnete Pressform 20 eingelegt, die dazu zweiteilig ausgebildet ist.

[0115] Die Figur 3 zeigt eine Vorrichtung 200 zur Reduktion des Wassergehaltes in einem faserbasierten Rohling vor der Beaufschlagung mit Mikrowellen. Der faserbasierte Rohling 60 ist vorliegend ein Behälter in der Form einer Flasche. Es handelt sich bei diesem Vorgang um den Trocknungsschritt. Dieser wird vorliegend unter Verwendung von Mikrowellenstrahlung durchgeführt. Dieser Schritt ist nachfolgend mit Bezug zu der Vorrichtung 200 beschrieben.

[0116] Die Vorrichtung 200 weist eine Mikrowellenkammer 40 auf, die mit einem Deckel 41 verschlossen ist. Im Deckel 41 befindet sich eine Abluftöffnung 42 durch die Druckluft und/oder Feuchtigkeit, wie beispielsweise Wasser oder Wasserdampf, abgeführt werden kann. Die Mikrowellenkammer 40 weist zudem einen Boden 43 auf. Im Boden ist eine Vielzahl an Öffnungen 44 angeordnet durch die Zuluft in die Mikrowellenkammer 40 eingebracht werden kann. Die Vorrichtung 200 weist zudem eine Vorrichtung 50 zur Erzeugung von Mikrowellen auf. Diese ist vorliegend als ein Magnetron ausgebildet. Die Vorrichtung 50 zur Erzeugung von Mikrowellen ist mit einem Hohlleiter 51 mit der Mikrowellenkammer 40 verbunden. Der Hohlleiter 51 ist rechteckig ausgebildet.

[0117] In der Vorrichtung 200 ist eine Pressform 20 innerhalb der Mikrowellenkammer 40 angeordnet. Innerhalb der Pressform 20 ist ein nasser faserbasierter Rohling 60 angeordnet. Dieser wurde vor dem Einbringen in die Pressform 20 einer Giessform entnommen und weist zum jetzigen Zeitpunkt einen Wassergehalt von ungefähr 75% auf. Nach dem Einbringen des nassen faserbasierten Rohlings 60 in die Pressform 20 wurde ein expandierbares Werkzeug 30 in das Innere des nassen faserbasierten Behälters 100 eingebracht. Durch Expansion des expandierbaren Werkzeugs 30 wird die Wandung des Rohlings 60 auf die Innenwandung der Pressform 20 gepresst und das sich im nassen faserbasierten Rohling 60 befindliche Wasser, beziehungsweise die sich darin befindliche Feuchtigkeit, aus diesem teilweise hinaus gepresst. Dazu ist die Pressform 20 wasserdurchlässig ausgebildet. Die Wasserdurchlässigkeit kann mit einer Porösität erreicht werden, alternativ können einzelne Kanäle oder Öffnungen in der Pressform vorgesehen sein. Das Wasser kann auch durch Spalten oder Öffnungen an der Trennstelle der Pressform abgeleitet werden. Das austretende Wasser, beziehungsweise die austretende Feuchtigkeit, ist in der Darstellung gemäss der Figur 3 durch Wassertropfen stilisiert dargestellt. Diese Wassertropfen können auf den Boden 43 der Mikrowellenkammer tropfen und durch die Öffnungen 44 ausgetragen werden. Nach diesem Schritt weist der faserbasierte Behälter 100 einen Wassergehalt von ungefähr 50% auf.

[0118] Die Figur 4 zeigt die Vorrichtung gemäss der Figur 3 während der Beaufschlagung des nassen faserbasierten Rohlings 60 mit Mikrowellen. Die Figur 4 zeigt also den eigentlichen Trocknungsvorgang. In der Vorrichtung 50 zur Erzeugung von Mikrowellen werden entsprechend Mikrowellen erzeugt, die durch den Hohlleiter 51 in die Mikrowellenkammer 40 eingebracht werden. Durch die Mikrowellen wird die Feuchtigkeit, die sich im faserbasierten Rohling 60 befindet, aufgeheizt, mit anderen Worten, die Moleküle fangen an zu schwingen. Die Feuchtigkeit fängt an zu verdampfen und tritt durch die mikrowellendurchlässige Pressform 20 aus dem Rohling 60 aus. In der Figur 4 ist das expandierbare Werkzeug 30 im nicht-expandierten Zustand dargestellt, es ist jedoch möglich, dass das expandierbare Werkzeug 30 auch während des hier gezeigten Vorgangs expandiert bleibt. Die Feuchtigkeit, hier stilisiert dargestellt durch Wellenlinien, tritt in die Mikrowellenkammer 40 ein. Damit sich diese Feuchtigkeit nicht in der Mikrowellenkammer 40 niederschlägt wird durch die Öffnungen 44 im Boden 43 der Mikrowellenkammer 40 Luft eingeblasen. Diese eingeblasene Luft strömt durch die Abluftöffnung 42 aus der Mikrowellenkammer 40 hinaus. Damit ist innerhalb der Mikrowellenkammer 40 eine Strömung erzeugt, durch die die Feuchtigkeit aus der Mikrowellenkammer 40 ausgetragen werden kann.

[0119] Dabei kann vorgesehen sein, die Pressform 20 mit einem feuchtigkeitsabführenden Kanal zu versehen, in welchen ein Spalt mündet, der an oder in der Formtrennebene der Pressform 20 angeordnet ist. In dieser Konfiguration tritt die Feuchtigkeit nicht wie dargestellt überall aus der Pressform 20 hinaus und in die Mikrowellenkammer 40 hinein, sondern wird in dem feuchtigkeitsabführenden Kanal gesammelt. Entsprechend kann die Feuchtigkeit direkt aus der Pressform 20 nach ausserhalb der Mikrowellenkammer 40 abgeführt werden. Entsprechende Abluftöffnungen der Mikrowellenkammer 40 sind dann direkt mit dem feuchtigkeitsabführenden Kanal verbunden.

[0120] Vorliegend ist eine Haltevorrichtung für die mikrowellendurchlässige Pressform 20 als integraler Bestandteil des Deckels 41 ausgebildet. Es ist jedoch auch vorstellbar, dass beispielsweise die Vorrichtung 200 zweiteilig ausgebildet ist, also aus zwei Hälften besteht und gegebenenfalls aus einem separaten Boden. Dabei kann beispielsweise die Pressform 20 durch entsprechende Elemente an den jeweiligen Hälften der Vorrichtung 200 gehalten und zusammengepresst werden.

[0121] Nach diesem Trocknungsschritt wird der nunmehr getrocknete Rohling 61 aus der Pressform 20 entnommen. Dazu wird diese geöffnet. Mit einem geeigneten Übergabegerät, beispielsweise einem Greifer, wird der getrocknete Rohling 61 einer Vorrichtung zum Konfektionieren zugeführt und der getrocknete Rohling entsprechend konfektioniert. Dieser Schritt wird nachfolgend erläutert, mit Bezug zu einer Schneidvorrichtung 400.

[0122] Die Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Schneidvorrichtung 400. Die Schneidvorrichtung 400 umfasst eine Haltevorrichtung 450 zum Halten eines getrockneten Rohlings 61. Die Schneidvorrichtung 400 umfasst zudem einen Schneidlaser 420 der vorliegend ortsfest an der Schneidvorrichtung 400 angeordnet ist. Oberhalb des getrockneten Rohling 61 ist ein Support 432 angeordnet, auf dem ein Drehlager 431 angeordnet ist. Der Support 432 ist vertikal entlang der Längsachse X verschiebbar. Die Längsachse X entspricht im Wesentlichen einer Längsachse durch den getrockneten Rohling 61 und bei einem rotationssymmetrischen getrockneten Rohling 61, wie vorliegend gezeigt, entspricht die Längsachse X der Rotationsachse.

[0123] Der besseren Übersichtlichkeit halber sind Zuführvorrichtungen zum Zuführen der getrockneten Rohlinge 61 und zum Wegführen der getrockneten Rohlinge 61 nicht dargestellt.

[0124] Die Figur 6 zeigt eine Schnittansicht durch die Schneidvorrichtung 400 gemäss der Figur 5. Der Schnitt erstreckt sich quer zur Längsausdehnung des Lasers 420 durch die Längsachse X. Im in der Figur 6 unteren Bereich der Schneidvorrichtung 400 ist die Haltevorrichtung 450 angeordnet mittels der ein getrockneter Rohling 61 in der Schneidvorrichtung 400 gehalten wird. Oberhalb der Haltevorrichtung 450 ist ein vertikal verschiebbarer Support 432 angeordnet auf dem ein Drehlager 431 angeordnet ist. Am Drehlager 431 angeordnet ist eine Umlenkeinrichtung 430 zum Führen des Laserstrahls 421. Der Laserstrahl 421 wird mittels des Lasers 420 erzeugt. Der Laserstrahl 421 wird derart erzeugt, dass er im wesentlichen ausgangsseitig des Lasers 420 in Richtung der Längsachse X strahlt. Der Laserstrahl 421 wird mittels der Umlenkeinrichtung 430 umgelenkt, sodass er im Wesentlichen rechtwinklig auf den getrockneten Rohling 61 gerichtet ist. Dies wird nachfolgend im Bezug zur Figur 7 im Detail erläutert. Das Drehlager 431 ist derart angeordnet, dass die Umlenkeinrichtung 430 um die Längsachse X bewegbar ist, wobei die Längsachse X und das Zentrum der Rotation im Wesentlichen übereinanderliegen. Die Umlenkeinrichtung umfasst vorliegend einzelne Rohre 424, 425, 426 und 427, die jeweils in einem Winkel zueinander angeordnet sind. An den jeweiligen Schnittstellen der einzelnen Rohre sind innerhalb der Rohre Umlenkspiegel 423 zum Umlenken des Laserstrahls 421 angeordnet. Deren Funktion wird nachfolgend in Bezug zur Figur 7 erläutert. Das Rohr 424 der Umlenkeinrichtung 30 ist in seiner Länge grössenveränderlich, sodass der Support gemeinsam mit dem Drehlager 431 und den restlichen Elementen der Umlenkeinrichtung 430 vertikal bewegt werden kann. Auch das Rohr 425 der Umlenkeinrichtung 430 ist in seiner Länge veränderlich, sodass ein radialer Abstand der Rohre 426 und 427 in Bezug auf Längsachse X einstellbar ist.

[0125] Die Figur 7 zeigt eine Detailansicht der Figur 6. Wie ersichtlich ist, sind in der Umlenkeinrichtung 430 mehrere Umlenkspiegel 422 angeordnet. In Richtung des Laserstrahls nachfolgend, also in Einstrahlrichtung nachfolgend, ist zu jedem Umlenkspiegel 422 ein Sicherheitselement 423 angeordnet, das vorliegend als eine Metallplatte ausgebildet ist. An der Umlenkeinrichtung 430 weiter angeordnet ist eine Fokussieroptik 440 zum Fokussieren des Laserstrahls und in Strahlrichtung nachfolgend eine Austrittsdüse 428. Wie zur Figur 6 erläutert, ist der radiale Abstand der Umlenkeinrichtung, beziehungsweise der Elemente der Umlenkeinrichtung nachfolgend zum Drehlager 431, einstellbar. Dazu ist unterhalb des Drehlagers 431 ein Aktuator 433 angeordnet. Durch betätigen des Aktuators 433 kann der Abstand der Fokussieroptik 440 zur Längsachse X eingestellt werden. Dies ermöglicht damit das Einstellen eines Abstandes des Brennpunktes des Laserstrahls 421 in Bezug zur Oberfläche des abzutrennenden Überstandes 62 (siehe dazu Figur 8).

[0126] Die Umlenkeinrichtung 430 bildet vorliegend ein im Wesentlichen geschlossenes System in welches ein Spülgas eingeführt werden kann, das während des Betriebs durch die Austrittsdüse 428 strömt. Ersichtlich in der Darstellung gemäss der Figur 7 ist ebenfalls die Haltevorrichtung 450. Diese weist zwei Greifer 451 und 452 auf, die einen getrockneten Rohling 61 von zwei Seiten halten. In den getrockneten Rohling 61 ist eine Spüleinrichtung 480 eingeführt, durch die ein Spülgas in den Innenraum des getrockneten Rohlings 61 eingebracht werden kann. Während des Betriebs, beziehungsweise während des Schneidvorgangs, kann durch das Einbringen von Spülgas ein Festsetzen von Schmutz oder Staubpartikeln innerhalb des getrockneten Rohlings 61 verhindert werden. Integral in der Spüleinrichtung 480 ausgebildet ist eine zweite Absaugeinrichtung 481, die oberhalb des getrockneten Rohlings 61, beziehungsweise oberhalb einer Öffnung des getrockneten Rohlings 61, das in den getrockneten Rohling 61 eingebrachte Spülgas gemeinsam mit eventuell darin enthaltenen Schmutzpartikeln absaugt. Eine erste Absaugeinrichtung 460 ist ausserhalb des getrockneten Rohlings 61 angeordnet, und zwar im Bereich der Austrittsdüse 28. Die erste Absaugeinrichtung 460 saugt einerseits Schmutz und Staubpartikel ab, die sich ausserhalb des getrockneten Rohlings 61 bilden, andererseits kann zumindest ein Teil des Spülgases aus der Umlenkeinrichtung 430 wieder aufgefangen werden.

[0127] Die Darstellung gemäss der Figur 7 zeigt die Schneidvorrichtung 400 während des Betriebs. Bevor dieser Zustand erreicht wird, ist sowohl die Umlenkeinrichtung 430 als auch die erste Absaugeinrichtung 460 und die Spüleinrichtung 480 vertikal oberhalb des getrockneten Rohlings 61 angeordnet. Alle diese Elemente sind gemeinsam am Drehlager 431 befestigt und können mit dem Support 432 vertikal bewegt werden.

[0128] Um einen überschüssigen überstand 62 des getrockneten Rohlings 61 (siehe dazu Figur 8) abzutrennen, werden diese vorgenannten Elemente in vertikaler Richtung in Richtung des getrockneten Rohlings 61 verfahren, wobei während des vertikalen Verfahrens das Drehlager 431 gemeinsam mit der Umlenkeinrichtung 430 und sämtlichen an dem Drehlager 431 angeordneten Elementen anfängt, um die Längsachse X zu rotieren. Ebenfalls wird bereits zu diesem Zeitpunkt der Laser hochgefahren, sodass dieser während des vertikalen Verschiebevorgangs und ebenfalls während der Rotation bereits seine voreingestellte Leistung erreicht und den getrockneten Rohling 61 oberhalb der finalen Schnittkante 65 (siehe dazu Figur 8) durchschiesst.

[0129] Nach dem Erreichen der finalen vertikalen Position wird das Drehlager 431 um weitere 360° bewegt und im Anschluss der Support 433 wieder in vertikaler Richtung nach oben bewegt und der Laser 420 im Anschluss abgestellt.

[0130] In der Figur 7 ist der Austrittsdüse 428 gegenüberliegend ebenfalls ein Schutzblech gezeigt, dass im Versagensfall das unkontrollierte Ausbreiten des Laserstrahls verhindert.

[0131] Die Figur 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines getrockneten Rohlings 61. Im oberen Bereich, als im Bereich des Halses, ist der getrockneten Rohling 61 geschnitten dargestellt, sodass der Blick frei wird auf die Schnittkante 65. Der Schnitt erstreckt sich also lediglich durch den überschüssigen Überstand 62. Die Schnittkante 65 bildet nach dem Schneidvorgang eine finale Oberkante oder obere Öffnung des getrockneten Rohlings 61, auf die ein entsprechender Deckel aufgebracht werden kann.

[0132] Nach dieser Bearbeitung kann der getrockneten Rohling 61, der nun konfektioniert ist, und daher mittlerweile bereits in der Form eines faserbasierten Produkts vorliegt, weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt werden.

[0133] So kann beispielsweise in einem nachfolgenden Schritt das Innere des getrockenten Rohlings 61 beschichtet werden und/oder der getrocknete Rohling 61 einer Abfüllanlage zugeführt werden.

[0134] Ein Beschichtungsschritt ist nachfolgend mit Bezug zu der Figur 9 erläutert. Der nun konfektionierte Rohling 61 wird einer hier nicht näher dargestellten Pulverbeschichtungsanlage zugeführt. Im nachfolgenden Schritt wird eine elektrostatisch geladene Lanze 35 in den konfektionierten Rohling 61 eingebracht. Dieser befindet sich in einer gegenpolig geladenen Umhüllung die vorliegend ebenfalls nicht dargestellt ist. Durch die elektrostatische Ladung des ausgebrachten Pulvers bleibt dieses an der Innenseite 63 des konfektionierten Rohlings 61 haften.

[0135] Der nun beschichtete konfektionierte Rohling 61 wird, wie in der Figur 10 ersichtlich, in einen Ofen überführt und mit thermischer Energie beaufschlagt. Dies bringt die Pulverbeschichtung zum Schmelzen, sodass ein durchgehender homogener Film entsteht. Der Rohling 61 ist somit versiegelt.

[0136] Im Anschluss kann der Rohling 61 mit einer entsprechenden Prüfvorrichtung 500 auf seine Dichtheit geprüft werden, wie in der Figur 11 dargestellt.

[0137] Der Rohling 61 kann im Anschluss mit einem Deckel 300 verschlossen werden, wie in der Figur 12 gezeigt.

[0138] Die Figur 13 zeigt beispielhaft weitere typische faserbasierte Produkte, die mittels des vorliegend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden können. So ist ein Behälter 100 in der Form einer Flasche gezeigt. Dieser zweist zudem am Flaschenhals ein Gewinde auf. Der Behälter 100' ist in der Form einer Schale, der Behälter 100'' in der Form eines Bechers.

[0139] Die Figur 14 zeigt beispielhaft einen typischen faserbasierten Verschluss 300, der mittels des vorliegend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden kann.

Claims (14)

1. Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe (40), insbesondere eines Behälters (100, 100', 100") oder eines faserbasierten Verschlusselements (300) für einen Behälter (100, 100', 100''), umfassend die Schritte – Bereitstellen einer Giessform (70), – Einbringen von Pulpe (40) in die Giessform (70), sodass ein nasser faserbasierter Rohling (60) gebildet wird – Trocknen des nassen faserbasierten Rohlings (60) – Konfektionieren des getrockneten Rohlings (61) durch Abtrennen eines überschüssigen Überstandes (62).

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des faserbasierten Rohlings (60) die Pulpe (40) mit folgenden Schritten in die Giessform (70) eingebracht wird: – Füllen der Giessform (70) mit einer Prozessflüssigkeit (95), insbesondere Wasser, sodass in der Giessform (70) ein Flüssigkeitsvorrat (96) gebildet ist, – Aufbringen von Pulpe (40) auf den Flüssigkeitsvorrat (96) – Ersetzen des Flüssigkeitsvorrates (96) durch gezieltes Ablassen des Flüssigkeitsvorrates (96) durch die Giessform (70) .

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trocknen des Rohlings (60) zumindest die folgenden Schritte durchgeführt werden: – Bereitstellen des faserbasierten Rohlings (60) in einer mikrowellendurchlässigen Pressform (20), – Einbringen eines expandierbaren Werkzeugs (30) in den faserbasierten Rohling (60), – Expandieren des expandierbaren Werkzeugs (30), sodass der faserbasierte Rohling (60) gepresst wird, zum reduzieren des Wassergehaltes des faserbasierten Rohlings, – Beaufschlagen des gepressten Rohlings (60) mit Mikrowellen, sodass ein getrockneter Rohling (61) bereitgestellt wird.

4. Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Expandieren des expandierbaren Werkzeugs (30) und das Beaufschlagen des gepressten Rohlings (60) mit Mikrowellen gleichzeitig erfolgt.

5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Konfektionieren des getrockneten Rohlings (61) der überschüssige Überstand (62) mit einem Laserstrahl (421) abgetrennt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abtrennen des überschüssigen Überstandes (61) der getrocknete Rohling (61) und der Laserstrahl (421) relativ zueinander bewegt werden, sodass eine konfektionierte Öffnung gebildet wird.

7. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die konfektionierte Öffnung des getrockneten Rohlings (61) nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht wird.

8. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Innenseite (63) des getrockneten Rohlings (61) nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht wird.

9. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Aussenseite eines Halsbereichs des getrockneten Rohlings (61) nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht wird, wobei der getrocknete Rohling (61) auf seiner Aussenseite zumindest bereichsweise unbeschichtet bleibt.

10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Pulverbeschichtung ein schmelzfähiges Polymer aufgebracht wird.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen der Pulverbeschichtung diese elektrostatisch aufgeladen wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverbeschichtung unter Einfluss von Wärme in einem Ofen geschmolzen wird, sodass ein zusammenhängender Film entsteht.

13. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Rohling (61) auf seine Dichtheit geprüft wird.

14. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Produkt in den getrockneten Rohling (61) eingefüllt und der getrocknete Rohling im Anschluss mit einem Verschluss geschlossen wird.