DE102005031250A1

DE102005031250A1 - Kollagenbeschichtung von Einmalfaserverpackungen und Lebensmittelbehältern

Info

Publication number: DE102005031250A1
Application number: DE200510031250
Authority: DE
Inventors: Richard Dr. Shah Alam Cropp; Wolfram Shah Alam Lihotzky-Vaupel
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2005-07-04
Filing date: 2005-07-04
Publication date: 2007-01-18

Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft die Verwendung einer kollagenhaltigen Substanz zur Beschichtung eines Materials, enthaltend Fasern, Einmalgeschirre und/oder Einmalverpackungen, sowie ein Verfahren zur Herstellung der Gegenstände.

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Verwendung einer kollagenhaltigen Substanz zur Beschichtung eines Materials, einen Lebensmittelbehälter, insbesondere Einmalgeschirr und/oder Einmalfaserverpackung sowie ein Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus einem kollagenbeschichteten Material.
Die Verwendung von Einmalgeschirren und/oder Einmalverpackungen ist weltweit sehr verbreitet, sowohl in der westlichen Welt aufgrund von sich ändernden Essgewohnheiten, als auch in der asiatischen Welt aufgrund dortiger kultureller Gewohnheiten. Diese Einmalgeschirre bestehen überwiegend aus gegebenenfalls mit Deckel versehenen Schalen oder flachen Tellern sowie Trinkgefäßen, gegebenenfalls ebenfalls mit Deckel sowie Getränkeweichverpackungen, Beutel- bzw. Folienverpackungen.

Zur Zeit werden solche Lebensmittelbehälter, insbesondere Einmalgeschirre und Lebensmittelverpackungen vor allem aus Styropor- oder anderen Kunststoffen oder aus Kompositwerkstoffen bestehend aus Zellulose und Kunststoffen hergestellt. Der Einsatz dieser Materialein stellt eine erhebliche Umweltbelastung dar, da diese aus nicht nachwachsenden Rohstoffen gewonnen werden und die daraus hergestellten Gegenstände nach ihrer Verwendung nicht biologisch abbaubar sind. Es ist daher ein seit langem gefühlter Wunsch, Materialien zu entwickeln und zu verwenden, die diese Nachteile nicht aufweisen. Um vielseitig einsetzbar und umweltschonend zu sein, muß ein solches Material, insbesondere für Einmalgeschirre und Lebensmittelverpackungen, sowohl flüssige, als auch breiige, klein- oder großstückige Nahrungsmittel sicher aufbewahren. Es muß resistent gegen Durchfeuchten oder Durchnässen sein und zuverlässig vor Austrockung und Luftzufuhr schützen, also möglichst gasdicht sein. Es muß weiterhin über einen größeren Temperaturbereich mechanisch stabil sein, mindestens über den Temperaturbereich menschlicher Nahrung, also von –20°C bis etwa 100°C. Weiterhin muß es umweltschonend in der Herstellung und schnell biologisch abbaubar sein. Um auf dem Markt angenommen zu werden, dürfen dessen Herstellungskosten und auch die Herstellungskosten der daraus gefertigten Gegenstände nicht wesentlich über denjenigen der Gegenstände aus konventionellen Kunststoffen liegen.

Es wurde daher bereits vorgeschlagen, kompostierbares Material in Form von mit Wasserglas behandelten Pflanzenfasern oder Stärke zu verwenden. Hierbei wurde gemäß DE 41 37 165 C1 das Wasserglas entweder dem Rohmaterial beigemischt oder der spätere Gegenstand durch Aufsprühen, Aufstreichen oder Eintauchen mit einer Wasserglasschicht versehen. Nachteilig an dieser Erfindung ist, daß die Schutzschicht durch saures Ausfällen der Silikate aus dem Wasserglas (Natriumsilikat Na₂SiO₃ und Kaliumsilikat K₂SiO₃) erfolgt, so daß auch hier aggressive Chemikalien eingesetzt werden müssen. Darüberhinaus umschließt das ausgefällte und biologisch nicht abbaubare Silikat die Pflanzenfasern derart, daß diese nicht so schnell biologisch abgebaut werden, wie es wünschenswert wäre.

Die DE 199 50 744 A1 schlägt vor, als Material für Einweggeschirre ein Stärkepolymer zu verwenden, daß mit Naturfasern in Form von Schäben aus Hanf, Flachs oder Reisstroh verstärkt ist, wobei das Material vor Herstellung eines Gegenstandes durch Vermischen hergestellt wird. Obwohl die Faserbeimischung die relativ geringe mechanische Stabilität der Stärkepolymere erhöht, vermindert sie deren kritische Abhängigkeit vom Wassergehalt des Polymers nicht, sondern erfordert darüberhinaus sogar noch einen relativ hohen Aufwand für eine homogene Verteilung der Fasern im Polymer.

Die EP 0 804 331 B1 schlägt die Verwendung faserverstärkten Stärkeschaumstoffes für Verpackungen vor, dessen Fasern homogen im Stärkeschaumstoff verteilt sind und der zumindest teilweise eine laminare Beschichtung aufweist, um den Wasserhaushalt des Stärkepolymers in einem für die mechanische Stabilität erforderlichen Rahmen zu halten. Die EP 0 804 331 schlägt ebenfalls vor, Wasser und ein Verdickungsmittel für die homogene Verteilung der Fasern im Stärkepolymer einzusetzen, wobei das Verdickungsmittel ein Protein/Proteinderivat sein kann, beispielsweise Kollagen. Nachteilig an dieser Erfindung ist, daß ein aus vielen Komponenten bestehender Schaumstoff eingesetzt wird, der schwierig zu handhaben ist und dessen mechanische Eigenschaften von relativ vielen einzustellenden Parametern abhängen.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist daher eine Beschichtung anzugeben, die die Nachteile des Standes der Technik vermeidet und die den Anforderungen an Einsetzbarkeit und Umweltverträglichkeit genügt. Es ist weiterhin Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Herstellverfahren für einen Gegenstand aus einem beschichteten Material anzugeben, insbesondere ein Einmalgeschirr und/oder eine Einmalfaserverpackung, sowie den Gegenstand selber.

Die erste Aufgabe wird dadurch gelöst, daß eine an sich bekannte kollagenhaltigen Substanz zur Beschichtung eines Materials verwendet wird, das Fasern, insbesondere Fasern die gewählt sind aus der Gruppe, gebildet durch Reisspelzen, Bagassefasern, Abakafasern, Kokosnußfasern, Sisalfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Palmölfasern, Baumwollfasern, Recyclingpapier, Zellulose, oder einer Kombinationen wenigstens zweier der genannten Fasern enthält. Kollagenfasern bestehen aus einer rechtsgängigen Superhelix gebildet aus drei linksgängigen a-Peptidketten, die einander umschlingen. Sie sind enorm zugfest, besitzen eine hohe Dehnbarkeit und lösen sich in Laugen auf. Besonders vorteilhaft ist, daß sie durch Pepsin schnell verdaut werden, also keine Hemmung der Abbaubarkeit der Fasern darstellen. Durch die schnelle Abbaubarkeit einer solchen Schutzschicht wird mit Vorteil eine große Umweltverträglichkeit des gesamten Materials erreicht. Kollagenfasern werden bislang als Teil von Lebensmittelhüllen verwendet, insbesondere bei Wurstwaren. Hier werden sie entweder als im späteren Herstellverfahren zu härtendes Kollagenproteingel koextrudiert oder als Folie eingesetzt, mit der beispielsweise Kochschinken umhüllt wird, um die saubere Abtrennung des Umhüllungsnetzes zu ermöglichen. Der große Vorteil von Kollagenhüllen ist ihre Eßbarkeit, so daß das mühselige Abtrennen der eigentlichen Wursthaut entfallen kann. Kollagenfasern werden ebenfalls im Bereich der chirugischen Implantate verwendet, beispielsweise als Beschichtung von Polypropylen-Netzen zur Verwendung bei der Behandlung von Leisten- oder Bauchdeckenbrüchen. Sie werden weiterhin zur Beschichtung von Zahnimplantaten oder von Wundauflagen verwendet, sowie als resorbierbares Nahtmaterial. Kollagen stellt damit eine biologisch leicht abbaubare, natürlich vorkommende und sowohl leicht erhältliche als auch zu verarbeitende Beschichtung dar, die das zu beschichtende faserhaltige Material mit den gewünschten Eigenschaften versieht. Wenn diese Fasern gewählt sind aus der Gruppe, gebildet durch Reisspelzen, Bagassefasern, Abakafasern, Kokosnußfasern, Sisalfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Palmölfasern, Baumwollfasern, Recyclingpapier, Zellulose, oder einer Kombinationen wenigstens zweier der genannten Materialien, wird mit Vorteil eine Verbesserung der Umweltverträglichkeit der daraus hergestellten Produkte erreicht. Derartige Fasern sind natürlich vorkommend, fallen teilweise als Abfallprodukt bei anderen Herstellungsprozessen an und sind daher relativ günstig erhältlich. Die Verwendung solcher Fasern reduziert gleichzeitig die Menge an zu entsorgendem Abfall bei den anderen Herstellungsprozessen und stellt somit eine vollständige Nutzung sämtlicher Ressourcen dar.

Insbesondere dann, wenn das Material überwiegend, insbesondere ausschließlich, Bestandteile biologischer Herkunft aufweist, bleibt die Umweltverträglichkeit erhalten. Diese biologischen Bestandteile können Bindemittel oder Biopolymere sein, wie beispielsweise Stärkepolymere. Derartige Materialien sind an sich bekannt und werden in Form von Folien oder Platten gehandelt.

In Ausgestaltung der Erfindung ist vorgesehen, daß die zu verwendende kollagenhaltige Substanz Wasser, Bindemittel, Weichmacher und/oder Kleber enthält und vorzugsweise als Folie ausgebildet ist. Diese Bestandteile verbessern die Verarbeitbarkeit, wozu insbesondere Weichmacher auf biologischer Basis wie Glykole oder langkettige Alkohole beitragen.

Die gegenständliche Aufgabe der Erfindung wird durch einen Lebensmittelbehälter, insbesondere Einmalgeschirr und/oder Einmalverpackung, bestehend aus einem beschichteten Material gemäß der vorherigen Beschreibung gelöst. Wenn ein solcher Lebensmittelbehälter, insbesondere Einmalgeschirr aus vollständig abbaubarem Material besteht und wenigstens vergleichbare Materialeigenschaften wie ein herkömmlicher Lebensmittelbehälter aufweist, kann mit großem Vorteil ein bedeutender Teil des Müllaufkommens gerade in Südasien vermieden werden, wo die Bevölkerung täglich an Suppenküchen Nahrung in Lebensmittelschalen aus Styropor erwirbt und diese Behälter nach einmaligem Gebrauch wegwirft.

Die Verfahrensaufgabe zur Herstellung eines Gegenstandes aus einem beschichtetem Material enthaltend Fasern wird dadurch gelöst, daß es die Schritte Aufbringen einer Beschichtung aus kollagenhaltiger Substanz auf eine Materialplatte sowie Formen des Gegenstandes aus der beschichteten Materialplatte oder die Schritte Formen des Gegenstandes aus einer Materialplatte sowie Aufbringen einer Beschichtung aus kollagenhaltiger Substanz auf den Gegenstand umfaßt. Die Dicke und geometrische Form der Materialplatte sind dabei nicht eng aufzufassen, sie umfassen auch einen Film, eine Folienrolle oder dergleichen. Die Herstellung der Materialplatte erfolgt dabei nach bekannten Methoden zur Herstellung von Papieren aller Art sowie Hart- bzw. Weichfaserplatten, deren Rohstoffe, Fasern und Bindemittel vollständig aus biologisch abbaubarem Material bestehen. Die Fasern fallen beispielsweise bei der Gewinnung von Palmöl als Abfallprodukt an. Ein solcher Faserrohling kann in dem erfindungsgemäßen Verfahren verwendet werden. Die Reihenfolge der Schritte Formgebung und Beschichtung ist mit Vorteil frei wählbar, da die erfindungsgemäße Verwendung einer kollagenhaltigen Substanz als Beschichtungsmittel aufgrund deren guter Verarbeitbarkeit eine solche Wählbarkeit ermöglicht. Die zweite Alternative hat den Vorteil, daß zunächst das Werkstück geformt und erst nachträglich beschichtet wird, so daß die mechanische Belastung der Beschichtung durch die Umformung unterbleibt.

In Ausgestaltung des erfindungsgemäßen Verfahrens ist vorgesehen, daß das Aufbringen der Beschichtung aus kollagenhaltiger Substanz auf die Materialplatte durch Besprühen, Eintauchen oder heißes oder kaltes Aufwalzen erfolgt, wobei vorzugsweise die kollagenhaltige Beschichtung und/oder das Material einen biologisch abbaubaren und heiß oder kalt verarbeitbaren Kleber aufweisen. Die leichte Verarbeitbarkeit erlaubt das einfache Aufsprühen einer kollagenhaltigen Lösung auf die vorbereitete Materialplatte oder das Aufwalzen. Wichtig ist hierbei die vollständige Abdeckung der Fasern der obersten Faserschicht. Durch die Verwendung eines biologisch abbaubaren und heiß oder kalt verarbeitbaren Klebers kann mit Vorteil die Haftung der Beschichtung auf der Materialplatte verstärkt werden, ohne die Umweltverträglichkeit zu beeinflussen oder die Gestehungskosten wesentlich zu erhöhen. Dieser Kleber kann ein stärkehaltiger Kleber sein, ein natürliches Harz oder ein anderer, biologisch abbaubarer Kleber. Insbesondere bei der Verwendung von kollagenhaltigen Folien ist dieser Kleber vorteilhaft einsetzbar.

Wenn das Formen des Gegenstandes durch Tiefziehen erfolgt, wird ein einfaches und für das eingesetzte beschichtete oder unbeschichtete Material adäquates Formgebungsverfahren verwendet, das die Materialstärke nicht wesentlich verändert.

Wenn die kollagenhaltige Folie bedruckbar und/oder mikrowellenbeständig ausgebildet ist, wird der Verwendungsbereich der erfindungsgemäßen Gegenstände mit Vorteil erweitert, da so insbesondere Einmalgeschirr hergestellt werden kann, in dem die aufbewahrten Speisen wieder erwärmbar sind.

Beispielsweise werden Palmölfasern bei der Gewinnung von Palmöl durch Extrusion erhalten, und anschließend getrocknet und durch bekannte Verfahren zu Folien oder Platten auch endlos auf Rollen, unter der Verwendung von ausschließlich biologisch abbaubaren Komponenten, verarbeitet. Diese Palmölplatte wird erfindungsgemäß mit einer üblichen Kollagenfolie bedeckt, die beispielsweise in der Wurstherstellung verwendet wird, wobei diese Folie kalt auf die Palmölplatte aufgewalzt wird. Der so hergestellte Verbundwerkstoff wird anschließend tiefgezogen und auf diese Weise Lebensmittelschalen hergestellt.

Claims

Verwendung einer kollagenhaltigen Substanz zur Beschichtung eines Materials enthaltend Fasern, insbesondere Fasern die gewählt sind aus der Gruppe, gebildet durch Reisspelzen, Bagassefasern, Abakafasern, Kokosnußfasern, Sisalfasern, Flachsfasern, Hanffasern, Palmölfasern, Baumwollfasern, Recyclingpapier, Zellulose, oder einer Kombinationen wenigstens zweier der genannten Fasern.
Verwendung gemäß Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Material überwiegend, insbesondere ausschließlich, Bestandteile biologischer Herkunft aufweist. (Fasern, Stärke, Bindemittel, Weichmacher, Wasser)
Verwendung gemäß einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet daß die kollagenhaltige Substanz Wasser, Bindemittel, Weichmacher und/oder Kleber enthält und vorzugsweise als Folie ausgebildet ist.
Lebensmittelbehälter, insbesondere Einmalgeschirr und/oder Einmalverpackung, bestehend aus einem beschichteten Material gemäß einem der Ansprüche 1, 2 oder 3.
Verfahren zur Herstellung eines Gegenstandes aus einem beschichtetem Material enthaltend Fasern gemäß Anspruch 1, umfassend die Schritte Aufbringen einer Beschichtung aus kollagenhaltiger Substanz auf eine Materialplatte sowie Formen des Gegenstandes aus der beschichteten Materialplatte oder Formen des Gegenstandes aus einer Materialplatte sowie Aufbringen einer Beschichtung aus kollagenhaltiger Substanz auf den Gegenstand.
Verfahren gemäß Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, daß das Aufbringen der Beschichtung aus kollagenhaltiger Substanz auf die Materialplatte durch Besprühen, Eintauchen oder heißes oder kaltes Aufwalzen erfolgt, wobei vorzugsweise die kollagenhaltige Beschichtung und/oder das Material einen biologisch abbaubaren und heiß oder kalt verarbeitbaren Kleber aufweisen.
Verfahren gemäß Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, daß das Formen des Gegenstandes durch Tiefziehen erfolgt.
Verfahren nach einem der Ansprüche 5 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die kollagenhaltige Beschichtung bedruckbar und/oder mikrowellenbeständig ausgebildet ist.