EP2922697A1 - Einweggeschirr umfassend ein laminat - Google Patents

Einweggeschirr umfassend ein laminat

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EP2922697A1
EP2922697A1 EP13779895.5A EP13779895A EP2922697A1 EP 2922697 A1 EP2922697 A1 EP 2922697A1 EP 13779895 A EP13779895 A EP 13779895A EP 2922697 A1 EP2922697 A1 EP 2922697A1
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EP
European Patent Office
Prior art keywords
laminate
adhesive
leaves
disposable tableware
bioplastic film
Prior art date
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Withdrawn
Application number
EP13779895.5A
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English (en)
French (fr)
Inventor
Pedram Zolgadri
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Individual
Original Assignee
Individual
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Publication date
Application filed by Individual filed Critical Individual
Publication of EP2922697A1 publication Critical patent/EP2922697A1/de
Withdrawn legal-status Critical Current

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    • A47—FURNITURE; DOMESTIC ARTICLES OR APPLIANCES; COFFEE MILLS; SPICE MILLS; SUCTION CLEANERS IN GENERAL
    • A47G—HOUSEHOLD OR TABLE EQUIPMENT
    • A47G19/00—Table service
    • A47G19/02—Plates, dishes or the like
    • A47G19/03—Plates, dishes or the like for using only once, e.g. made of paper
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B9/00—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00
    • B32B9/02—Layered products comprising a layer of a particular substance not covered by groups B32B11/00 - B32B29/00 comprising animal or vegetable substances, e.g. cork, bamboo, starch
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B32—LAYERED PRODUCTS
    • B32B—LAYERED PRODUCTS, i.e. PRODUCTS BUILT-UP OF STRATA OF FLAT OR NON-FLAT, e.g. CELLULAR OR HONEYCOMB, FORM
    • B32B27/00—Layered products comprising a layer of synthetic resin
    • B32B27/36—Layered products comprising a layer of synthetic resin comprising polyesters
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/12—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by using adhesives
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    • B32B37/00—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding
    • B32B37/14—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers
    • B32B37/16—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating
    • B32B37/18—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating involving the assembly of discrete sheets or panels only
    • B32B37/182—Methods or apparatus for laminating, e.g. by curing or by ultrasonic bonding characterised by the properties of the layers with all layers existing as coherent layers before laminating involving the assembly of discrete sheets or panels only one or more of the layers being plastic
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B38/0012—Mechanical treatment, e.g. roughening, deforming, stretching
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/716—Degradable
    • B32B2307/7163—Biodegradable
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    • B32B2307/70—Other properties
    • B32B2307/726—Permeability to liquids, absorption
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B2439/02—Open containers
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B32B2439/00—Containers; Receptacles
    • B32B2439/70—Food packaging

Definitions

  • Disposable tableware comprising a laminate of the invention
  • the present invention relates to a disposable tableware comprising a laminate comprising at least one dewaxed plant leaf or piece thereof, an adhesive and a bioplastic film. Moreover, the invention relates to methods for producing such a laminate.
  • Plastic packaging offers protection against moisture and dirt, ensures hygiene, an attractive appearance and protects the packaged goods against misuse with comparatively little material use.
  • Plastic waste is not only an internationally known environmental problem in the oceans,
  • the inventors have invented a new multi-layered packaging material which is inexpensive to produce, suitable for use in the microwave and flexible and can also be safely used for food packaging. Furthermore, it is characterized by the fact that it can preferably be disposed of in an environmentally friendly manner, has a smooth surface and / or is thermoformable.
  • the invention relates in one aspect to a laminate comprising
  • a bioplastic film comprising a polyhydroxycarboxylic acid or a
  • bioplastic film is bonded via the adhesive to at least a portion of the top of the plant leaf or piece thereof; and wherein the bioplastic film has a thickness of 40 ⁇ - 600 microns (preferably at least 100 ⁇ ).
  • the invention relates to a disposable tableware comprising or consisting of a laminate
  • a bioplastic film comprising a polyhydroxycarboxylic acid or a
  • bioplastic film has a thickness of 40 ⁇ m to 600 ⁇ m.
  • the invention relates to a method for producing a laminate, comprising the steps:
  • bioplastic film comprises a polyhydroxycarboxylic acid or a copolymer thereof; and wherein the plant leaves, the adhesive and the bioplastic film have the character defined herein.
  • the invention relates to a method for producing a laminate, comprising the steps:
  • bioplastic film comprises a polyhydroxycarboxylic acid or a copolymer thereof; and wherein the plant leaves, the adhesive and the bioplastic film have the character defined herein.
  • a further aspect according to the invention is a laminate producible by a method according to the invention. Detailed description of the invention
  • container as used herein is intended to mean any container or container that, for example, is used for packaging, storing, shipping, serving, portioning or dispensing various types of products or objects (which include both solids and liquids Containers within the scope of the present invention may or may not be labeled as disposable items.
  • Containers may be, for example, bowls, cups, cups, plates, and trays ,
  • Disposable tableware is meant a container or a serving device (eg a plate or tray) preferably for foodstuffs, but cutlery such as a knife and fork is preferably not a “disposable tableware”.
  • Disposable tableware preferably includes containers capable of holding dry, wet and wet products Disposable tableware suitable for holding dry materials may be used to hold dried fruits or peanuts such as almonds Disposable tableware suitable for holding wet materials It can be used to pick fruit or vegetables, such as fresh mushrooms or tomatoes, and should perform this function for at least two or three weeks as the normal packaging-to-consumption time is about 14 days in a hot fast food product such as french fries or hamburgers, in which case the container only has to last for a short time, for example about one hour after the wet food has been input be used an adsorbent pillow for packaging raw meat.
  • the container should withstand contact with meat for a period of seven days or longer, and desirably can withstand at least one freeze / thaw cycle. If possible, this packaging should be able to withstand microwaves.
  • a disposable tableware of the invention will preferably be able to hold a hot liquid, such as a soup bowl, cup of coffee or other food product, for a time sufficient to accommodate them to consume before cooling, for example within an hour of purchase.
  • Such containers may also be used to contain a dry product that is rehydrated with hot water, such as the cup soup products.
  • the leaves act advantageously thermally insulating and thus also allow, for example, the touch of inventive disposable tableware with a hot or cold content.
  • a disposable tableware is completely biodegradable.
  • a material may be said to be "fully biodegradable” if, after 180 days, at least 90 percent of the organic carbon has been decomposed by microorganisms. "Partially biodegradable” is a material within the meaning of this specification, if 180 Days more than 10 percent and less than 90 percent of this material has been decomposed.
  • “Waxes” include higher molecular weight fatty acids (eg C24-C36) which are esterified with a high molecular weight (eg C16-C36) monohydric or polyhydric fatty alcohols. “Waxes” additionally include other lipophilic substances occurring in the cuticle of a plant leaf, in particular a Shorea robusta (Sal) plant leaf or a Bauhinia Vahlii (Siali) plant leaf.
  • a laminate is understood as meaning a material or a product which comprises two or more layers glued together in a flat manner.
  • Glutin glue is a natural adhesive that has been known in the art for a long time and that is obtained from animal by-products of higher animals by decoction In preferred embodiments, a “gluten glue” according to the invention is sufficient
  • Casein is added to waterproof it.
  • a "paste” is a well-known adhesive in the art, and is preferably one
  • Starch-based or starch-based modified cellulose ethers (most preferably based on methyl cellulose).
  • thermoplastic polymer partially and preferably fully biodegradable.
  • a bioplastic film containing a polyhydroxycarboxylic acid such as polylactic acids (PLA for short) with plant leaves proves to be advantageous because the resulting laminate has a higher strength than its constituents.
  • a Duchstossfesttechniksverêtung is achieved.
  • the Amount of expensive BioSchstofFfiiie can be saved without the material strength is reduced. Both the leaves and the bioplastic film are harmless to health, so that the laminate meets the hygienic requirements for the packaging of eg Lebensrnitteln.
  • a cuticle is a protective layer consisting of wax, which rests on the outer walls of the epidermis cells in leaves. It protects the plant tissue from water loss, among other things. It has been found that sufficient adhesion can be achieved if the bonding takes place over the top of the sheets, with the sheets pretreated prior to bonding to remove at least a portion of the wax in the cuticle. Bonding over the top of the sheet offers the advantage that the upper side offers a smoother surface, which facilitates and improves uniform bonding. If the bioplastic film has a thickness of 40 ⁇ m-600 ⁇ m and preferably of 150 ⁇ m-400 ⁇ m, the resulting laminate will be stable and stiff enough to permit a stable bond. By pretreatment of the leaves they are cleaned at the same time, whereby the resulting laminate is also suitable because of its ecologically and health-safe materials of which it is composed, e.g. to find use in disposable dishes.
  • a first aspect of the invention relates to a disposable tableware comprising or consisting of a laminate
  • a bioplastic film comprising a polyhydroxycarboxylic acid or a
  • bioplastic film is bonded via the adhesive to at least a portion of the top of the dewaxed plant leaf or piece thereof and wherein the bioplastic film a thickness of 40 ⁇ - 600 ⁇ and preferably of 150 ⁇ - 400 ⁇ and most preferably 250 to - 300 ⁇ .
  • the film thickness is preferably determined according to DIN 53370.
  • the disposable tableware comprises a plurality of superimposed layers of sheets, these can optionally be joined together (for example sewn or glued together). However, this is not absolutely necessary since, surprisingly, the leaves alone can assume a certain shape already after being compressed and they are preserved for a long time. So it is sufficient in preferred embodiments, if each sheet is at least at one point with the Biobuchstoffiblie on the adhesive in combination.
  • the dewaxed plant leaf or piece thereof is a plant leaf or plant leaf piece, from which wax has been partially or completely removed from the cuticle, preferably by pretreatment with alkaline lye, soap solution and / or an organic solvent.
  • alkaline liquor an aqueous KOH or NaOH solution can be used.
  • an alkaline liquor is used which contains 1-10% KOH or NaOH.
  • soap solution an aqueous (eg, a 2% -10%) soap solution can be used. Soaps are sodium or potassium salts of fatty acids.
  • the organic solvent is preferably a C6-C8 alkane (especially hexane) or a C1-C5 alcohol, such as ethanol, methanol and isopropanol.
  • the organic solvent does not need to be in pure form but the said organic solvents can also be used diluted with water (eg 70% organic solvent in water relative to the final volume) to outgrow the leaves.
  • water eg 70% organic solvent in water relative to the final volume
  • Another advantage of the dewaxing is that the leaves are also cleaned of microorganisms, which is desirable for sanitary reasons.
  • any plant leaf can be used in the disposable tableware according to the invention. However, it turned out, surprisingly, that certain plant leaves form a particularly stable laminate with the bioplastic film and at the same time are also suitable for permanently assuming a new shape after the pressing process.
  • the dewaxed plant leaf or piece thereof is a leaf or leaf of a plant of the genus Shorea (eg Shorea robusta (Sal)) or Bauhinia (eg Bauhinia vahlii (Siali) other plant leaves or pieces thereof are used: for example, palm leaves, bamboo leaves, algae leaves, hemp leaves, flax leaves, cotton leaves (linum xylinum), grass leaves (eg herba or gramen), Saccharum officinarum (sugar cane) and or reed leaves slightly thicker bioplastic film used, for example, one which has a thickness of 210 ⁇ - 600 ⁇ .
  • Shorea robusta (Sal) Bauhinia
  • Bauhinia vahlii (Siali) other plant leaves or pieces thereof are used: for example, palm leaves, bamboo leaves, algae leaves, hemp leaves, flax leaves, cotton leaves (linum xylinum), grass leaves (eg herba or gramen), Saccharum officinarum (
  • the dewaxed plant leaf and / or pieces thereof have a surface area of at least 10 cm 2 .
  • each of the plant leaves contained in the disposable tableware of the invention has a surface area of at least 300 cm 2 and pieces thereof have a surface area of at least 10 cm 2 .
  • the laminate according to the invention comprises several dewaxed plant leaves or pieces thereof, the dewaxed plant leaves or pieces thereof partially overlapping.
  • the overlap is imbricated.
  • at least 40%, 50%, 60%, 70%, 80% or at least 90% (most preferably at least 80%) of the surface of each of the dewaxed plant leaves or pieces thereof is bonded to the bioplastic film via the adhesive ,
  • the bioplastic film is at least partially biodegradable.
  • the bioplastic film may additionally comprise a plastic which is not polyhydroxycarboxylic acid.
  • the bioplastic film comprises between 10% by weight to 90% by weight of such a plastic and preferably 50% -60% of such a plastic.
  • Preferred plastics are selected from the group consisting of recycled plastic, polyester, polyethylene, polypropylene, polyvinyl chloride, polystyrene, polyurethane, polyethylene terephthalate and Polymethyl methacrylate. By adding one of these polymers, the flexibility, durability and glass transition temperatures of the bioplastic film can be increased. In a most preferred embodiment, the bioplastic film is completely biodegradable.
  • a further preferred embodiment relates to a disposable tableware according to the invention, wherein the polyhydroxycarboxylic acid is selected from the group of polymers consisting of PLA (Polylactidacid), polymer of glycolic acid, polymer of 3-hydroxybutyric acid, polymer of hydroxybutyric acid, polymer of 4-hydroxyvaleric acid, polymer from 5-hydroxyvaleric acid, polymer from 6-hydroxycaproic acid, poly (3-hydroxybutyrate), poly (3-hydroxyvalerate) and copolymers of said polyhydroxycarboxylic acids.
  • PLA Polylactidacid
  • polymer of glycolic acid polymer of 3-hydroxybutyric acid
  • polymer of hydroxybutyric acid polymer of 4-hydroxyvaleric acid
  • polymer from 5-hydroxyvaleric acid polymer from 6-hydroxycaproic acid
  • poly (3-hydroxybutyrate) poly (3-hydroxyvalerate
  • the bioplastic film comprises or consists of PLA.
  • the benefits of a PLA film already begin in the manufacturing process, which consumes between 30 to 50 percent less fossil fuels than the production of conventional materials. In addition, less carbon dioxide escapes into the atmosphere, where it is used up to grow new corn starch. The use of this raw material is thus largely CO2 neutral.
  • a PLA film is fully biodegradable by being converted mainly into carbon dioxide and water with the help of microorganisms. Preferred are Poylmüchklaren, which are composed exclusively of lactic acid units.
  • PLA homopolymers which contain 80-100% by weight of L-lactic acid units, corresponding to 0 to 20% by weight of D-lactic acid units, are preferred.
  • the polymi ichic acid may have additional polyhydroxy acid units other than lactic acid as comonomer, for example glycolic acid units, 3-hydroxypropanoic acid units, 2,2-dimethyl-3-hydroxypropanic acid units or higher homologs of the hydroxycarboxylic acids having up to 5 carbon atoms.
  • lactic acid polymers having a melting point of 1 10 to I 70 ° C, preferably from 1 25 to 165 ° C. and a SchmclzfluBindcx (measurement DIN 53735 at 2. 1 ⁇ SN load and I 90 ° C) of I to 50g / l 0 min, preferably from 1 to 30 g / 1 0 min, especially 1 -6 g / 10 min.
  • the molecular weight of the PLA is in a range of at least 10,000 to 500,000 (number average), preferably 50,000 to 300,000 (Number average).
  • the polyhydroxycarboxylic acid has a weight-average molecular weight of 140,000-160,000.
  • the glass transition temperature Tg of the bioplastic film is preferably in a range of 40 to 120 ° C, preferably 50 to 85 ° C.
  • the measurement of the glass transition temperature is preferably determined using the Dynamic Mechanical Analysis (DMA) or Differential Scanning Calorimetry (DSC) known in the art.
  • the bioplastic film conventional additives such as NeutralisationsmiUel. Stabilizers, antistatic agents, and'oder lubricants in each effective amounts.
  • the laminate according to the invention may also comprise more than one bioplastic film.
  • the at least one dewaxed plant leaf or piece thereof is arranged between two bioplastic films (see also, for example, Figure 1B). It is also preferred to use multilayer bioplastic films in the laminate of the invention.
  • the laminate comprises a plurality of dewaxed plant leaves or pieces thereof, wherein the dewaxed plant leaves or pieces thereof partially overlap and / or wherein the bioplastic film is located at no point between two superimposed leaves.
  • the bioplastic film is preferably not between layers of leaves but is glued to the leaves as a supporting and conserving outer layer.
  • the bioplastic film may slow down bleaching of the sheets and preserve the attractive appearance of the laminate (see also below). The roughness of the underside of the leaves can interfere with the bonding process and possibly lead to bubble inclusions and / or uneven surfaces.
  • a disposable tableware according to the invention is particularly preferred, wherein the bioplastic film is not bonded to the underside of the at least one dewaxed plant leaf or piece thereof.
  • the bioplastic film may also be glued to the underside of the sheet,
  • a disposable tableware wherein the adhesive does not contain a solvent selected from the group consisting of acetic acid n-propyl ester, ethyl acetate, acetic acid n- butyl ester, butanone, toluene, xylene, N-methyl-2-pyrrolidone.
  • a solvent selected from the group consisting of acetic acid n-propyl ester, ethyl acetate, acetic acid n- butyl ester, butanone, toluene, xylene, N-methyl-2-pyrrolidone.
  • a particularly effective and thereby preferred adhesive which may be included in a disposable tableware according to the invention is selected from the group consisting of Epotal PI 00 ECO, synthetic resin dispersion adhesive, gelatin, casein glue, starch, glutin glue, paste and glyoxal.
  • a dispersion of polyvinyl acetate in water is preferably used as the synthetic resin dispersion adhesive.
  • the aforementioned adhesives are particularly suitable for bonding the different materials, namely sheet and bioplastic film together.
  • a disposable tableware according to the invention comprises or comprises a laminate according to the invention made from a clear bioplastic film, adhesive and sheets, such disposable tableware gives the viewer an aesthetic effect, since the sheet color and sheet structure are clearly visible through the smooth and glossy bioplastic film and gives the disposable tableware an attractive appearance.
  • a bleaching can be significantly reduced if the adhesive is added as an additive polyunsaturated alkenes, aromatics or heteroaromatics, which is particularly preferred.
  • the adhesive comprises at least 10% by weight, based on the total weight of the adhesive, of an organic compound selected from the group consisting of purine, pyrimidine, tyrosine, histidine, tryptophan and phenylalanine.
  • an organic compound selected from the group consisting of purine, pyrimidine, tyrosine, histidine, tryptophan and phenylalanine.
  • additives also reduce bleaching.
  • Such additives may also be preferably omitted if the adhesive is selected from the group consisting of gelatin, casein glue and glutin glue, since these protein-based adhesives already comprise aromatic amino acids.
  • a disposable tableware comprises or consists of a laminate that is sterile, water-resistant, biodegradable and / or thermoformable. If the laminate is to be thermoformed, the glass transition temperature and the melting temperature of the bioplastic film can be increased by a higher molecular weight of the polyhydroxycarboxylic acid and thus be adapted specifically to the desired product properties. An increase in the melting temperature is desirable, for example, in the event that the disposable tableware is to be suitable for microwave use.
  • Another aspect of the invention relates to the production process of a laminate which can be used for example in a disposable tableware of the invention.
  • a further aspect of the invention relates to a process for producing a laminate according to the invention, comprising the steps:
  • step (i) dried, e.g. sun-dried leaves used as starting material.
  • an aqueous KOH or NaOH solution may be used as the alkaline liquor.
  • an alkaline liquor is used which contains 1-10% KOH or NaOH.
  • an aqueous soap solution may be used as a soap solution. Soaps are sodium or potassium salts of fatty acids.
  • the organic solvent is preferably a C6-C8 alkane (especially hexane) or a C1-C5 AlcohoL such as, for example, ethanol, methanol and isopropanol.
  • the organic solvent need not be in pure form but the said organic solvents can also be used diluted with water (e.g., 70% organic solvent in water based on the final volume) to outgrow the leaves.
  • step (i) the leaves in aqueous NaOH or KOH liquor at a concentration of between 2 g / 1 and 50 g / 1, with a Temperature between 80 ° C and 120 ° C for at least 5 seconds preferably under 2-30 bar pressure treated.
  • the leaves are treated in 70% alcohol, preferably at an elevated temperature between 80 ° C and 90 ° C for at least 2 seconds.
  • the leaves and pieces thereof may be pretreated in a 20-50 ° C aqueous soap solution for at least 1 minute.
  • concentration of the soap solution can be chosen freely, as long as a dewaxing is achieved.
  • the one-sided application of the adhesive to the bioplastic film in step (ii) may be carried out by any method well known in the art.
  • Step (ii) is carried out in a preferred embodiment in a spraying process.
  • the adhesive-coated film can be brought into contact with loose leaves and leaf pieces in the subsequent step, preferably until the individual leaves and leaf pieces have contacted the entire Cover the surface of the foil. This can be done, for example, by uncoiling bioplastic film from a roll in a continuous process, coating the adhesive, and then contacting the sheets until essentially the entire film surface is in contact with sheets through the adhesive.
  • step (iii) the sheets are preferably contacted with the adhesive-coated bioplastic film in a still wet state after the pretreatment. This reduces the risk of breakage or tearing of the sheets in the following pressing operation (iv).
  • the pretreated plant leaves and pieces thereof in step (iii) are placed all over the surface on the bioplastic film.
  • a further preferred embodiment relates to the process for the preparation of a Laminate according to the invention, wherein in step (iv) the compression comprises a plastic deformation of the laminate at elevated temperature and takes place under the action of pneumatic forces or by mechanical action of molds or by a combination of pneumatic and mechanical forces.
  • the plastic forming by means of pneumatic forces can be done by negative pressure (deep drawing) or overpressure, ie compressed air.
  • Such methods are known in the art and are termed "thermoforrning" in the English language. The methods and their details are described, for example, in Rosato's Plastics Encyclopedia and Dictionary, to which reference is hereby expressly made.
  • the mold may either be lined with a porous material that is permeable to water vapor or also a plurality of individual vent holes through which water vapor can escape.
  • the temperature of the mold may also affect the surface texture of the laminate. If a mold is hotter than the molded counterpart, experience has shown that the steam tends to migrate to the colder form. As a result, the surface of the laminate will have a smoother and more uniform surface to the hotter than the surface to the colder surface. It is thus preferable that in the process step (iv) the pressing is a molding process in which the mold facing the bioplastic film has a higher temperature than that which is in contact with the sheets.
  • the bioplastic film has a glass transition temperature or a melting point of between 85 and 110 ° C. At this temperature, at the same time, the sheets are best formable and pressable.
  • the bioplastic film comprises or consists of PLA
  • the glass transition temperature and the melting point can be adjusted accordingly by selecting the weight-average molecular weight of the PLA accordingly. A higher molecular weight increases the Glass transition and the melting temperature, the tensile strength and the modulus of elasticity and reduces the elongation at break.
  • An increase in the melting temperature can also be achieved by adding PDLA (poly-D-lactide) or other polymers into the bioplastic film.
  • the pressing takes place with a press in which either the forming die or its counterpart is heated, wherein the temperature of the heating is preferably adjusted so that at least the glass transition temperature of the bioplastic film is achieved during the pressing process.
  • step (iv) lasts between 10 seconds to 1 hour, whereby preferably the pressing takes place in a press in which either the shaping punch and / or its counterpart is heated.
  • the pressing of the plant leaves is preferably carried out under the action of heat and in particular at 80-110 ° C.
  • a press may be used, which comprises a heating device which is suitable for heating the surface and / or the bottom surface of the laminate during the pressing operation.
  • a plasma treatment is also suitable to allow the surface of the leaves an improved bonding.
  • the invention relates to a method of making a laminate comprising the steps of:
  • bioplastic film comprises a polyhydroxycarboxylic acid or a copolymer thereof; and wherein the plant leaves, the adhesive and the bioplastic film have the character defined herein.
  • Another aspect concerns the production of a laminate comprising the steps: (i) thermoforming the bioplastic film by means of a deep drawing process;
  • bioplastic film comprises a polyhydroxycarboxylic acid or a copolymer thereof; and wherein the plant leaves, the adhesive and the bioplastic film have the character defined herein.
  • a further aspect of the invention is a laminate producible by one of the production methods of the invention described herein.
  • dried leaves (or other materials mentioned herein) are immersed for 60 seconds in aqueous 5% NaOH solution, which has a temperature of about 80 ° C.
  • the duration of exposure of the liquor to the leaves is limited to 10 seconds in this example.
  • the caustic soda is washed off with cold water from the leaves.
  • dried leaves are washed for 10 seconds in a solution of 90% isopropanol in water at room temperature (20 ° C-25 ° C).
  • the efficiency of the process is based on an extraction, in particular of the hydrophobic substances from the cuticle.
  • This treatment can also improve the resistance to subsequent adhesion, in particular with a polyhydroxycarboxylic acid-containing film.
  • Example 3 Pre-treatment of the leaves by means of polyethyleneimine
  • the plant leaves which were pretreated according to Example 1 or 2 are successively immersed first in a 10% aqueous polyethyleneimine (MW 2000) solution and then washed briefly with distilled water.
  • Bauhinia Vahlii and Shorea Robusta leaves are pretreated according to any of Examples 1-3.
  • a 50 ⁇ m thick bioplastic film of poly-L-lactic acid (PLA) is coated with a 30% aqueous gelatin solution as an adhesive.
  • the pretreated sheets are then placed on the adhesive-coated film and pressed overnight under a pressure of 1 kg cm z and then dried at 60 ° C for one day.
  • the sheets adhere to the film and together form a strong laminate.
  • a composite film thus obtained also has a good surface gloss.
  • the drying can also be done in the press.
  • the laminate If the laminate is stored for 2 months in compost at 40 ° C, the laminate will largely degrade and the remaining material will be easily crushable.
  • Bauhinia Vahlii and Shorea Robusta leaves are pretreated according to any of Examples 1-3.
  • An adhesive of cationic Harzleim and alkyl ketene dimers according to embodiment 4 of DE 19 522 832 AI is used to coat a ⁇ thick bioplastic film of poly-L-lactic acid (PLA L-form).
  • PLA L-form poly-L-lactic acid
  • the pretreated sheets are placed on the adhesive side of the PLA sheet and pressed overnight at room temperature under a pressure of 5 kg / cm 2 and then dried at 60 ° C for 1 day.
  • the procedure is as in Example 5 except that a saturated aqueous casein solution or a pregelatinized starch suspension is used as the adhesive.
  • a pregelatinized starch suspension is from about 2.5-15% starch (based on the weight the pregelatinized starch suspension), such as potato or corn starch, and from about 85-97.5% water (based on the weight of the pregelatinized starch suspension).
  • the pressing and simultaneous drying are carried out at 85 ° C for 30 minutes at a pressure of 1 kg cm 2 .
  • a laminate according to the invention can also be obtained by gluing in accordance with one of Examples 1-3 Bauhinia Vahlii and / or Shorea Robusta sheets with PLA film according to Example 5, using as adhesive a starch-based or modified cellulose ether (based on of methyl cellulose).
  • These normal conditioners are known in the art and commercially available. The drying takes place not at 60 ° C but at room temperature (20 ° -25 ° C) instead.
  • a laminate in which the sheets are bonded between two bioplastic films is made by pressing a second pre-coated bioplastic film onto the back of the sheets following Example 4-7.
  • the sandwich is first produced from two bioplastic films and the sheets and then pressed in one step.
  • a disposable tableware which comprises a container which consists of the laminate according to the invention
  • in a first step initially only the bioplastic film is brought into the desired vessel shape by means of a thermoforming process known in the art.
  • the underside (preferably the side not later contacted with food) of the molded bioplastic film is then coated with an adhesive according to any of Examples 4-7.
  • a disposable tableware which comprises a container which consists of the laminate according to the invention
  • the bioplastic film according to one of Examples 4-7 is first coated with adhesive and sheets. Care is taken to ensure that the leaves partially overlap after applying the sheets to the film,
  • a laminate is obtained in a shaping pressing operation.
  • This pressing process is carried out at a deformation temperature slightly above the GJasübergangstemperatur so that the bioplastic film takes the new form permanently.
  • a 100 ⁇ bioplastic film of a 40:60 mixture of polylactic acid with polymethyl methacrylate copolymer (40 parts by weight of polylactic acid and 60 parts by weight of polymethyl methacrylate) is used from the glass transition temperature is about 75 ° C.
  • the temperature of the molding tool is set to 80 ° C for pressing.
  • the sheets in the laminate are also formed into the same shape in a manner of ironing. After drying at 50 ° C for 1 hour and optionally trimming the laminate, the final molded laminate vessel is obtained.

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Abstract

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einweggeschirr umfassend ein Laminat umfassend mindestens ein entwachstes Pflanzenblatt oder Stück davon, einen Klebstoff und eine Biokunststofffolie. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines solchen Laminates.

Description

Einweggeschirr umfassend ein Laminat Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Einweggeschirr umfassend ein Laminat umfassend mindestens ein entwachstes Pflanzenblatt oder Stück davon, einen Klebstoff und eine Biokunststofffolie. Außerdem betrifft die Erfindung Verfahren zur Herstellung eines solchen Laminates.
Hintergrund der Erfindung
Die Verwendung von Kunststoffverpackungen hat in den letzten Jahrzehnten erheblich zugenommen. Kunststoffverpackungen bieten Schutz gegen Feuchtigkeit und Schmutz, sichern Hygiene, ein attraktives Aussehen und schützen das verpackte Gut vor Missbrauch bei vergleichsweise geringem Materialeinsatz.
7 Milliarden Menschen auf diesem Planeten sorgen dafür, dass Rohstoffpreise von Kunststoff jährlich um 10 bis 14% steigen. Jährlich werden weltweit 266 Millionen Tonnen Plastik verbraucht. Heute schwimmen in den Weltmeeren geschätzt sechsmal mehr Plastikpartikel als Plankton. Plastikteile und deren Zersetzungsprodukte sammeln sich insbesondere in einigen Strömungswirbeln an und führen zu einer erheblichen Verdichtung in manchen Meeresregionen. In den Meeren treibender Plastikmüll wird schon verhältnismäßig schnell in sehr kleine Fetzen zerrissen, die mit der Zeit einen immer höheren Feinheitsgrad bis hin zur Pulverisierung erreichen. Bei einem hohen Feinheitsgrad wird das Plastikpulver allerdings von verschiedenen Meeresbewohnern und unter anderem auch von Plankton als Nahrung aufgenommen. Angefangen beim Plankton steigen die Plastikpartikel, an denen giftige und krebsverursachende Chemikalien wie DDT und Polychlorierte Biphenyle anlagern, in der Nahrungskette immer weiter auf. Auf diesem Weg gelangt der Plastikmüll mit den anlagernden Giftstoffen auch in die für den menschlichen Verzehr bestimmten Lebensmittel. Plastikmüll ist nicht allein in den Ozeanen ein international bekanntes Umweltproblem,
Die Entsorgung dieser Materialien stellt sich inzwischen als ein in gleicher Weise wachsendes Problem heraus. Recyclingsysteme entwickeln sich nur mühsam, haben eine fragliche Effektivität und sind oft nur regional, z. B. in Deutschland umgesetzt. Hinzu kommt, dass das Erdöl als das natürliche Ausgangsmaterial der thermoplastischen polyolefinischen Kunststoffe begrenzt ist. Diese Umstände führen zu der grundsätzlichen Notwendigkeit neuer geeigneter Verpackungsmaterialien aus nachwachsenden Rohstoffen, die zusätzlich umweltfreundlich entsorgt werden können.
Im Stand der Technik (z.B. DE 603 13 679 T2) sind bioabbaubare und insbesondere kompostierbare Behälter bekannt, die Gegenstände in einem trockenen, feuchten oder nassen Zustand halten können. Solche Behälter haben jedoch oft den Nachteil, dass sie auf Grund van mehreren Zutaten vergleichsweise aufwendig in der Herstellung und damit teuer sind. Außerdem ist zur Herstellung von im Stand der Technik bekannten Verpackungsmaterialien oft die Beigabe von Holzbestandteilen notwendig, was auf Grund der hohen Stückzahlen unnötig die Abholzung von Wäldern vorantreibt. Selbst nach Beigabe von Holzbestandteilen neigen solche Behältnisse weiter oft dazu, spröde und wenig biegsam zu sein.
Zusammenfassung der Erfindung
Die Erfinder haben ein neues vielschichtiges Verpackungsmaterial erfunden, welches günstig herstellbar, zum Gebrauch in der Mikrowelle geeignet und biegsam ist und auch unbedenklich für die Lebensmittelverpackung verwendet werden kann. Des Weiteren zeichnet es sich dadurch aus, dass es bevorzugt umweltfreundlich entsorgt werden kann, eine glatte Oberfläche aufweist und/oder tiefziehbar ist.
Die Erfindung betrifft in einem Aspekt ein Laminat umfassend
(i) mindestens ein Pflanzenblatt oder Stück davon
(ii) einen Klebstoff; und
(iii) eine Biokunststofffolie welche eine Polyhydroxycarbonsäure oder ein
Copoiymer davon umfasst;
wobei die Biokunststofffolie über den Klebstoff mit mindestens einem Teil der Oberseite des Pflanzenblatts oder Stücks davon verbunden ist; und wobei die Biokunststofffolie eine Dicke von 40 μιη - 600 um aufweist (bevorzugt mindestens 100 μτη).
Die Erfindung betrifft in einem weiteren Aspekt ein Einweggeschirr umfassend oder bestehend aus einem Laminat umfassend
(i) mindestens ein entwachstes Pflanzenblatt oder Stück davon
(ii) einen Klebstoff; und
(iii) eine Biokunststofffolie welche eine Polyhydroxycarbonsäure oder ein
Copoiymer davon umfasst; wobei die Biokunststofffolie über den Klebstoff mit mindestens einem Teil der Oberseite des entwachsten Pflanzenblatts oder Stücks davon verbunden ist;
und wobei die Biokunststofffolie eine Dicke von 40 um - 600 μιη aufweist.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, umfassend die Schritte:
(i) Einseitiges Aufbringen eines Klebstoffes auf die Oberfläche einer
Biokunststofffolie;
(ii) In Kontakt-Bringen der Oberseite der vorbehandelten Pflanzenblätter oder Stücken davon mit der Klebseite der klebstoffbeschichteten Biokunststofffolie
(iii) Herstellen des Laminats durch Verpressen der klebstoffbeschichteten
Biokunststofffolie mit den vorbehandelten Pflanzenblättern oder Stücken davon; und
(iv) wahlweise Zuschneiden des Laminats
wobei die Biokunststofffolie eine Polyhydroxycarbonsäure oder ein Copolymer davon umfasst; und wobei die Pflanzenblätter, der Klebstoff und die Biokunststofffolie die Beschaffenheit wie hierein definiert aufweist.
In einem weiteren Aspekt betrifft die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, umfassend die Schritte:
(i) Vorbehandeln von Pflanzenblättern oder Stücken davon durch in Kontakt bringen der Blätter oder Stücken davon mit alkalischer Lauge, mit einer Seifenlösung und/oder mit einem organischen Lösungsmittel;
(ii) Einseitiges Aufbringen eines Klebstoffes auf die Oberfläche einer
Biokunststofffolie;
(iii) In Kontakt-bringen der Oberseite der vorbehandelten Pflanzenblätter oder Stücken davon mit der Klebseite der klebstoffbeschichteten Biokunststofffolie
(iv) Herstellen des Laminats durch Verpressen der klebstoffbeschichteten
Biokunststofffolie mit den vorbehandelten Pflanzenblättern oder Stücken davon; und
(v) wahlweise Zuschneiden des Laminats
wobei die Biokunststofffolie eine Polyhydroxycarbonsäure oder ein Copolymer davon umfasst; und wobei die Pflanzenblätter, der Klebstoff und die Biokunststofffolie die Beschaffenheit wie hierein definiert aufweist.
Ein weiterer Aspekt gemäß der Erfindung ist ein Laminat herstellbar durch ein erfindungsgemäöes Verfahren. Ausführliche Beschreibung der Erfindung
Alle in dieser Spezifikation zitierten Dokumente jedweder Art sind durch Bezugnahme hierin vollinhaltlich aufgenommen.
Im Folgenden werden einige Begriffe definiert, welche in dieser Spezifikation verwendet werden. Für alle übrigen Begriffe gelten die im Stand der Technik für diese Begriffe üblichen Definitionen.
Der Ausdruck„Behälter", wie hierin verwendet, soll ein beliebigen Behälter oder Gefäß, der/das z. B. zum Verpacken, Lagern, Versenden, Servieren, Portionieren oder Abgeben verschiedener Arten von Produkten oder Objekten (die sowohl Feststoffe als auch Flüssigkeiten umfassen), egal ob eine solche Verwendung für einen kurzen oder einen langen Zeitraum vorgesehen ist, umfassen. Behälter innerhalb des Umgangs der vorliegenden Erfindung können müssen aber nicht als Wegwerfartikel gekennzeichnet sein.„Behälter" können beispielsweise Schüsseln, Tassen, Becher, Teller und Tabletts sein.
Unter„Einweggeschirr" wird ein Behälter oder eine Serviervorrichtung (z.B. Teller oder Tablett) bevorzugt für Nahrungsmittel verstanden. Besteck wie Messer und Gabel ist bevorzugt kein „Einweggeschirr". „Einweggeschirr" umfasst bevorzugt Behälter, die trockene, feuchte und nasse Produkte halten können. Einweggeschirr, das zur Aufnahme trockener Materialien geeignet ist, kann zur Aufnahme von Trockenfrüchten oder Rohnüssen wie Mandeln verwendet werden. Einweggeschirr, das zur Aufnahme von feuchten Materialien geeignet ist, kann zur Aumahme von Obst oder Gemüse, z.B. frischer Pilze oder Tomaten verwendet werden und sollte diese Funktion für mindestens etwa zwei oder drei Wochen ausüben, da die normale Verpackung-zu-Verbrauch-Zeit etwa 14 Tage beträgt. Ein Einweggeschirr für feuchte Nahrungsmittel kann auch bei einem heißen Fast-Food-Produkt wie Pommes frites oder Hamburgern verwendet werden, wobei in diesem Fall der Behälter nur für kurze Zeit halten muss, zum Beispiel etwa eine Stunde nach Eingabe des feuchten Nahrungsmittels. Ein Einweggeschirr für feuchte Nahrungsmittel kann auch in Kombination mit einem Adsorbenskissen zur Verpackung von rohem Fleisch verwendet werden. In diesem Fall sollte der Behälter dem Kontakt mit Fleisch für einen Zeitraum von sieben Tagen oder länger standhalten, und kann wünschenswerter Weise mindestens einem Gefrier/Tauzyklus standhalten. Nach Möglichkeit sollte diese Verpackung Mikrowellen standhalten können. Geeignet zur Aufnahme von nassen Nahrungsmitteln, wird ein Einweggeschirr der Erfindung vorzugsweise eine heiße Flüssigkeit aufnehmen können, wie eine Suppenschüssel, eine Tasse Kaffee oder ein anderes Nahrungsmittelerzeugnis, für einen Zeitraum, der ausreicht, um diese vor dem Abkühlen zu verbrauchen, zum Beispiel innerhalb einer Stunde nach dem Kauf. Solche Behälter können auch zur Aufnahme eines trockenen Produktes, das mit heißem Wasser rehydratisiert wird, wie die Tassensuppen-Produkte, verwendet werden. In solchen Ausfuhrungsformen wirken die Blätter vorteilhafter weise thermisch isolierend und ermöglichen somit auch z.B. das Anfassen von erfmdungsgemäßen Einweggeschirr mit einem heißen oder kalten Inhalt. In einer bevorzugten Ausführungsform ist ein Einweggeschirr vollständig biologisch abbaubar.
Laut der Europäischen Norm EN 13432 darf ein Material als "vollständig biologisch abbaubar" bezeichnet werden, wenn nach 180 Tagen mindestens 90 Prozent des organischen Kohlenstoffs durch Mikroorganismen zersetzt wurde.„Teilweise biologisch abbaubar" ist ein Material im Sinne der vorliegenden Spezifikation dann wenn nach 180 Tagen mehr als 10 Prozent und weniger als 90 Prozent dieses Materials zersetzt wurde.
„Wachse" umfassen höhermolekulare Fettsäuren (z.B. C24-C36), die mit einem hochmolekularen (z.B. C16-C36) ein- oder mehrwertigen Fettalkoholen verestert sind. „Wachse" umfassen zusätzlich weitere in der Cuticula eines Pflanzenblattes vorkommende lipophile Substanzen, insbesondere eines Shorea Robusta (Sal) Pflanzenblattes oder eines Bauhinia Vahlii (Siali) Pflanzenblattes.
Die Verben„vorbehandeln" und„entwachsen" werden hierin bevorzugt synonym verwendet.
Als Laminat versteht man einen Werkstoff oder ein Produkt, das zwei oder mehrere flächig miteinander verklebten Schichten umfasst.
„Glutinleim" ist ein natürlicher Klebstoff, der im Stand der Technik seit langer Zeit bekannt ist und der aus tierischen Abfallen höherer Tiere durch Auskochen gewonnen wird. In bevorzugten Ausführungsformen wird einem„Glutinleim" gemäß der Erfindung ausreichend
Kasein beigefügt, um ihn wasserfest zu machen.
Ein„Kleister" ist ein im Stand der Technik wohlbekannter Klebstoff. Bevorzugt ist er ein
Normalkleister auf Stärkebasis oder auf Basis modifizierter Celluloseether (am meisten bevorzugt auf Basis von Methylzellulose).
„Biokunststoff' ist ein bevorzugt thermoplastisches Polymer teilweise und bevorzugt vollständig biologisch abbaubar ist.
Die Verklebung einer Biokunststofffolie, welche eine Polyhydroxycarbonsäure wie Polymilchsäuren (kurz PLA) enthält, mit Pflanzenblättern erweist sich als vorteilhaft, da das resultierende Laminat eine höhere Festigkeit als seine Bestandteile aufweist. Insbesondere wird unter anderem eine Duchstossfestigkeitsverbesserung erzielt. Gleichzeitig kann die Menge an teurer BiokunststofFfoiie eingespart werden, ohne dass die Materialfestigkeit verringert wird. Sowohl die Blätter als auch die Biokunststofffolie sind gesundheitlich unbedenklich, sodass das Laminat die hygienischen Erfordernisse zur Verpackung von z.B. Lebensrnitteln erfüllt. Jedoch ist die Verklebung von Blättern mit BiokunststofFfoiie nicht trivial, da die Materialeigenschaften des Pflanzenblattes von den Materialeigenschaften der polyhydroxycarbonsäurehaltigen Biokunststofffolie abweichen. Obwohl die Dicke der Biokunststofffolie durch die Verklebung mit den Blättern verringert werden kann, darf die Folie nicht zu dünn sein, da sie sonst bei Gebrauch einreißen kann und/oder zu biegsam ist, was zum Abplatzen des erhärteten Klebstoffs führen kann.
Als Cuticula bezeichnet man in der Botanik eine Schutzschicht, bestehend aus Wachs, die bei Blättern den Außenwänden der Epidermiszellen aufliegt. Sie schützt das pflanzliche Gewebe unter anderem vor Wasserverlust. Es wurde gefunden, dass eine ausreichende Haftwirkung erzielt werden kann, wenn die Verklebung über die Oberseite der Blätter stattfindet wobei die Blätter vor dem Verkleben vorbehandelt wurden um zumindest einen Teil des Wachses in der Cuticula zu entfernen. Eine Verklebung über die Blattoberseite bietet dabei den Vorteil, dass die Oberseite eine glattere Oberfläche bietet, was eine gleichmäßige Verklebung erleichtert und verbessert. Weist die Biokunststofffolie eine Dicke von 40 μιη - 600 μτη und bevorzugt von 150 μπι - 400 um auf wird das resultierende Laminat stabil und steif genug sein, um eine beständige Verklebung zu ermöglichen. Durch die Vorbehandlung der Blätter werden diese gleichzeitig gereinigt, wodurch das resultierende Laminat auch auf Grund seiner ökologisch und gesundheitlich unbedenklichen Werkstoffe aus denen es besteht, geeignet ist um z.B. in Einweggeschirr Verwendung zu finden.
Aus den genannten Gründen betrifft ein erster Aspekt der Erfindung ein Einweggeschirr umfassend oder bestehend aus einem Laminat umfassend
(i) mindestens ein entwachstes Pflanzenblatt oder Stück davon
(ii) einen Klebstoff; und
(iii) eine Biokunststofffolie welche eine Polyhydroxycarbonsäure oder ein
Copotymer davon umfasst;
wobei die Biokunststofffolie über den Klebstoff mit mindestens einem Teil der Oberseite des entwachsten Pflanzenblatts oder Stücks davon verbunden ist und wobei die Biokunststofffolie eine Dicke von 40 μιη - 600 μπι und bevorzugt von 150 μτη - 400 μπι und am meisten bevorzugt 250 um - 300 μπι aufweist. Die Foliendicke wird bevorzugt bestimmt nach DIN 53370.
Umfasst das Einweggeschirr mehrere übereinander liegende Lagen an Blättern können diese optional miteinander verbunden (z.B. miteinander vernäht oder verklebt) sein. Dies ist jedoch nicht zwingend erforderlich, da überraschenderweise die Blätter alleine bereits nach Verpreessung eine bestimmte Form annehmen können und diese über lange Zeit erhalten. So reicht es in bevorzugten Ausfuhrungsformen aus, wenn jedes Blatt zumindest an einer Stelle mit der Biokunststoffiblie über den Klebstoff in Verbindung steht.
In einer bevorzugten Ausfuhrungsform ist das entwachste Pflanzenblatt oder Stück davon ein Pflanzenblatt oder Pflanzenblattstück, von welchem Wachs aus der Cuticula bevorzugt durch Vorbehandlung mit alkalischer Lauge, Seifenlösung und/oder einem organischen Lösungsmittel teilweise oder vollständig entfernt wurde. Als alkalische Lauge kann eine wässrige KOH oder NaOH-Lösung verwendet werden. Bevorzugt wird eine alkalische Lauge eingesetzt welche 1-10% KOH oder NaOH enthält. Als Seifenlösung kann eine wässrige (z.B. eine 2%-10%-ige) Seifenlösung verwendet werden. Seifen sind Natrium- oder Kalium-Salze von Fettsäuren. Das organische Lösungsmittel ist bevorzugt ein C6-C8 Alkan (insbesondere Hexan) oder ein C1-C5 Alkohol, wie zum Beispiel Ethanol, Methanol und Isopropanol. Das organische Lösungsmittel muss nicht in Reinform vorliegen sondern die genannten organischen Lösungsmittel können auch mit Wasser verdünnt verwendet werden (z.B. 70% organisches Lösungsmittel in Wasser bezogen auf das Endvolumen), um die Blätter zu entwachsen. Ein weiterer Vorteil des Entwachsens ist, dass die Blätter auch von Mikroorganismen gereinigt werden, was aus sanitären Gründen wünschenswert ist. Generell kann jedes Pflanzenblatt in dem erfindungsgemäßen Einweggeschirr eingesetzt werden. Es stellte sich jedoch überraschend heraus, dass bestimmte Pflanzenblätter ein besonders stabiles Laminat mit der Biokunststofffolie ausbilden und gleichzeitig auch geeignet sind, nach dem Pressvorgang dauerhaft eine neue Form anzunehmen. Dies ermöglicht es, wertvolle Biokunststofffolie einzusparen, sodass eine dünnere Folie eingesetzt werden kann. Diese Blätter sind weiterhin nicht zu dick und nicht zu wasserhaltig was die Verarbeitung und Trocknung erleichtert. Die Blätter sind trotzdem belastungsfähig und beständig und weisen einen bestimmten Harzgehalt auf, der es ermöglicht, den Blättern durch Pressen eine eigene Form zu geben. Werden diese Blätter über einen Klebstoff mit der Biokunststofffolie als Laminat in eine Form gepresst, wird diese Form sowohl durch die Blätter als auch durch die bevorzugt thermoplastisch verfonnte Biokunststofffolie aufrechterhalten.
Aus diesem Grund ist in einem besonders bevorzugten Einweggeschirr gemäß der Erfindung das entwachste Pflanzenblatt oder Stück davon ein Blatt oder Blattstück einer Pflanze des Genus Shorea (z.B. Shorea Robusta (Sal)) oder Bauhinia (z.B. Bauhinia Vahlii (Siali). Es können jedoch auch beliebig andere Pflanzenblätter bzw. Stücke davon verwendet werden: zum Beispiel Palmenblätter, Bambusblätter, Algenblätter, Hanfblätter, Flachsblätter, Baumwollblätter (linum xylinum), Grasblätter (z.B. herba oder gramen), Saccharum officinarum (Zuckerrohr) und oder Schilfblätter. Bei diesen Blättern wird bevorzugt eine etwas dickere Biokunststofffolie verwendet, z.B. eine welche eine Dicke von 210 μπι - 600 μιη.
Ein besonders stabiles Laminat wird erhalten, wenn Biokunststofffolie und Blätter sich gegenseitig strukturell und förmerhaltend stützen. Dazu weist in einer weiteren bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einweggeschirrs das entwachste Pflanzenblatt und/oder Stück davon eine Oberfläche von mindestens 10 cm2 auf. Bevorzugt weist jedes des in dem erfindungsgemäßen Einweggeschirr enthaltene Pflanzenblatt eine Oberfläche von mindestens 300 cm2 auf und Stücke davon eine Oberfläche von mindestens 10 cm2.
Es ist auch vorteilhaft, wenn das erfindungsgemäße Laminat mehrere entwachste Pflanzenblätter oder Stücke davon umfasst, wobei die entwachsten Pflanzenblätter oder Stücke davon teilweise überlappen. Bevorzugt ist die Überlappung schuppenartig. Bevorzugt ist jedoch trotz der Überlappung mindestens 40%, 50%, 60%, 70%, 80% oder mindestens 90% (am meisten bevorzugt mindestens 80%) der Oberfläche jedes der entwachsten Pflanzenblätter bzw. Stücke davon über den Klebstoff mit der Biokunststofffolie verbunden.
In einer weiteren bevorzugten Ausfuhrungsform ist die Biokunststofffolie zumindest teilweise biologisch abbaubar. In dieser Ausfuhrungsform kann die Biokunststofffolie zusätzlich auch einen Kunststoff umfassen, der keine Polyhydroxycarbonsäure ist. In einer Ausführungsform umfasst die Biokunststofffolie zwischen 10 gew.% bis 90 gew.% eines solchen Kunststoffs und bevorzugt 50%-60% eines solchen Kunststoffs. Bevorzugte Kunststoffe sind aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Recyclingkunstoff, Polyester, Polyethylen, Polypropylen, Polyvinylchlorid, Polystyrol, Polyurethan, Polyethylenterephthalat und Polymethylmethacr lat. Durch Hinzufugen einer dieser Polymere kann die Biegsamkeit, Haltbarkeit und die Glasübergangstempennur der Biokunststofffolie erhöht bzw. eingestellt werden. In einer am meisten bevorzugten Ausfuhrungsform ist die Biokunststofffolie vollständig biologisch abbaubar.
Eine weitere bevorzugte Ausführungsform betrifft ein Einweggeschirr nach der Erfindung, wobei die Polyhydroxycarbonsäure ausgewählt ist aus der Gruppe von Polymeren bestehend aus PLA (Polylactidacid), Polymer aus Glykolsäure, Polymer aus 3-Hydroxybuttersäure, Polymer aus -Hydroxybuttersäure, Polymer aus 4-Hydroxyvaleriansäure, Polymer aus 5- Hydroxyvaleriansaäure, Polymer aus 6-Hydroxycapronsäure, Poly(3-Hydroxybutyrat), Poly(3-hydroxyvalerat) und Mischpolymeren der genannten Polyhydroxycarbonsäuren.
Die Verwendung von PLA in der Biokunststofffolie ist bevorzugt. Am meisten bevorzugt umfasst oder besteht die Biokunststofffolie aus PLA, Die Vorteile einer PLA-Folie beginnen schon beim Herstellungsprozess, der zwischen 30 bis 50 Prozent weniger fossile Brennstoffe verbraucht als die Produktion herkömmlicher Materialien. Zudem entweicht weniger Kohlendioxid in die Atmosphäre, wo es zum Wachstum neuer Maisstärke wieder verbraucht wird. Die Verwendung dieses Rohstoffs ist also weitestgehend CO2 neutral. Eine PLA Folie ist vollständig biologisch abbaubar, indem sie mit Hilfe von Mikroorganismen hauptsächlich in Kohlendioxyd und Wasser umgesetzt wird. Bevorzugt sind Poylmüchsäuren, welche ausschließlich aus Milchsäureeinheiten aufgebaut sind. Hierbei sind insbesondere PLA Homopolymere bevorzugt, welche 80- 100 Gew.-% L-Milchsäureeinheilen, entsprechend 0 bis 20 Gew.-% D- Milchsäureeinheiten, enthalten. Zur Verringerung der Kristallinität können auch noch höhere Konzentrationen D-Milchsäureeinheiten als Co monomer enthalten sein. Gegebenenfalls kann die Polymi Ichsäure zusätzliche von der Milchsäure verschiedene Polyhydroxysäureeinheiten als Comonomer aufweisen, beispielsweise Glycolsäureeinheiten, 3-Hydroxypropansäureeinhaiten, 2,2-Dimethyl-3-liydroxypropan- säureeinheiten oder höhere Homologe der Hydroxycarbonsäuren mit bis zu 5 Kohlenstoff atomen.
Bevorzugt sind Milchsäurepolymere mit einem Schmelzpunkt von 1 10 bis I 70°C, vorzugsweise von 1 25 bis 165°C. und einen SchmclzfluBindcx (Messung DIN 53735 bei 2. 1 <S N Belastung und I 90°C) von I bis 50g/l 0 min, vorzugsweise von 1 bis 30 g/1 0 min, insbesondere 1 -6 g/10 min. Das Molekulargewicht des PLA l iegt in einem Bereich von mindestens 10.000 bis 500.000 (Zahlenmittel), vorzugsweise 50.000 bis 300.000 (Zahlenmittel). In einer besonders bevorzugten Ausführungsform des erfindungsgemäßen Einweggeschirrs hat die Polyhydroxycarbonsäure ein gewichtsmittleres Molekulargewicht von 140.000-160.000.
Die Glasübergangstemperatnr Tg der Biokunststofffolie liegt vorzugsweise in einem Bereich von 40 bis 120°C, vorzugsweise 50 bis 85°C. Die Messung der Glasübergangstemperatur wird bevorzugt mit Hilfe der im Stand der Technik bekannten Dynamisch Mechanischen Analyse (DMA) oder der dynamischen Differenzkalorimerrie (DSC) bestimmt. Zusätzlich kann die Biokunststofffolie übliche Additive wie NeutralisationsmiUel. Stabilisatoren, Antistatika, und'oder Gleitmittel in jeweils wirksamen Mengen enthalten.
Es ist klar, dass das Laminat gemäß der Erfindung auch mehr als eine Biokunststofffolie umfassen kann. In einer bevorzugten Ausfiihrungsform ist in dem Laminat des Einweggeschirrs gemäß der Erfindung das mindestens eine entwachste Pflanzenblatt oder Stück davon zwischen zwei Biokunststofffolien angeordnet (siehe auch beispielsweise Abbildung 1B). Es können bevorzugt auch mehrschichtige Biokunststofffolien in dem Laminat der Erfindung verwendet werden.
Auch bevorzugt ist ein Einweggeschirr gemäß der Erfindung, wobei das Laminat mehrere entwachste Pflanzenblätter oder Stücke davon umfasst, wobei die entwachsten Pflanzenblätter oder Stücke davon teilweise überlappen und/oder wobei die Biokunststofffolie an keiner Stelle zwischen zwei aufeinander liegenden Blättern angeordnet ist. In anderen Worten befindet sich die Biokunststofffolie bevorzugt nicht zwischen Blätterlagen sondern ist als forrnstützende und konservierende Außenschicht auf die Blätter aufgeklebt. Die Biokunststofffolie kann zum Beispiel ein Ausbleichen der Blätter verlangsamen und das attraktiveAussehen des Laminates erhalten (siehe auch unten). Die Rauhigkeit der Blattunterseite kann den Verklebungsprozess stören und ggf. zu Luftblaseneinschlüssen und/oder unebener Oberfläche fuhren. Somit ist ein Einweggeschirr gemäß der Erfindung besonders bevorzugt, wobei die Biokunststofffolie nicht mit der Unterseite des mindestens einen entwachsten Pflanzenblattes oder Stücks davon verklebt ist. In einer anderen Ausführungsform kann jedoch die Biokunststofffolie auch mit der Blattunterseite verklebt sein,
Da viele Biokunststofffolien durch bestimmte Lösungsmittel angegriffen werden, ist ein erfindungsgemäßes Einweggeschirr bevorzugt, wobei der Klebstoff kein Lösungsmittel ausgewählt aus der Gruppe Essigsäure-n-propylester, Essigsäureethylester, Essigsäure-n- butylester, Butanon, Toluol, Xylol, N-Methyl-2-pyrrolidon enthält.
Ein besonders wirksamer und dadurch bevorzugter Klebstoff, der in einem erfindungsgemäßen Einweggeschirr enthalten sein kann ist aus der Gruppe ausgewählt bestehend aus Epotal PI 00 ECO, Kunstharzdispersionskleber, Gelatine, Kaseinleim, Stärke, Glutinleim, Kleister und Glyoxal. Dabei wird als Kunstharzdispersionskleber bevorzugt eine Dispersion aus Polyvinylacetat in Wasser verwendet. Die vorgenannten Klebstoffe sind besonders geeignet die unterschiedlichen Materialien, nämlich Blatt und Biokunststofffolie miteinander zu verkleben.
Besteht oder umfasst ein erfindungsgemäßes Einweggeschirr ein Laminat gemäß der Erfindung, das aus einer durchsichtigen Biokunststofffolie, Klebstoff und Blättern hergestellt wird, ruft ein solches Einweggeschirr bei dem Betrachter eine ästhetische Wirkung hervor, da die Blattfarbe und Blattstruktur durch die glatte und glänzende Biokunststofffolie deutlich sichtbar ist und dem Einweggeschirr ein attraktives Aussehen verleiht.
Wird jedoch das Einweggeschirr für längere Zeit direkter Sonnenstrahlung ausgesetzt kann die natürliche Farbe der Blätter mit der Zeit teilweise verbleichen, da Biokunststofffolie, die lediglich eine Polyhydroxycarbonsäure enthält relativ durchlässig für UV Licht sein kann. Eine Ausbleichung kann das Einweggeschirr für den Käufer weniger attraktiv machen und so den Absatz eines damit verpackten oder darin angebotenen Produktes verringern.
Eine Ausbleichung kann deutlich abgeschwächt werden, wenn dem Klebstoff als Zusatzstoff mehrfach ungesättigte Alkene, Aromaten oder Heteroaromaten beigefügt werden, was besonders bevorzugt ist. in einer weiteren besonders bevorzugten Ausführungsform umfasst der Klebstoff mindestens 10 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des Klebstoffes einer organischen Verbindung, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Purin, Pyrimidin, Tyrosin, Histidin, Tryptophan und Phenylalanin. Diese Zusätze verringern auch die Ausbleichung. Solche Zusätze können bevorzugt auch weggelassen werden, wenn der Klebstoff aus der Gruppe Gelatine, Kaseinleim und Glutinleim ausgewählt ist, da diese Protein-basierten Klebstoffe bereits aromatische Aminosäuren umfassen. In einer weiteren bevorzugten Ausführungsform umfasst der Klebstoff als Zusatzmittel einen Lebensmittelfarbstoff (z.B.Chlorophyll (E 140), kupferhaltige Komplexe der Chlorophylle und Chlorophylline (E 141 ) und/oder Grün S (E 142)). Bevorzugt umfasst oder besteht ein erfindungsgemäßes Einweggeschirr aus einem Laminat das steril, wasserfest, biologisch abbaubar und/oder tiefziehbar ist. Soll das Laminat tiefziehbar verformt werden kann die Glasübergangs- sowie die Schmelztemperatur der Biokunststofffolie durch eine höhere Molekülmasse der Polyhydroxycarbonsäure gesteigert werden und somit gezielt an die erwünschten Produkteigenschaften angepasst werden. Eine Erhöhung der Schmelztemperatur ist beispielsweise wünschenswert, für den Fall dass das Einweggeschirr Mikrowellen-geeignet sein soll.
Die folgenden Ausführungsformen des Laminats sind besonders bevorzugt:
P PLA Glyoxal Bauhinia Vahlii (Siali)
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft das Herstellverfahren eines Laminats welches beispielsweise in einem Einweggeschirr der Erfmung verwendet werden kann.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats gemäß der Erfindung, umfassend die Schritte:
(i) Vorbehandeln von Pflanzenblättern oder Stücken davon durch in Kontakt bringen der Blätter oder Stücken davon mit alkalischer Lauge, Seifenlösung und/oder mit einem organischen Lösungsmittel;
(ii) Einseitiges Aufbringen eines Klebstoffes auf die Oberfläche einer Biokunststofffo lie;
(iii) In Kontakt-bringen der Oberseite der vorbehandelten Pflanzenblätter oder Stücken davon mit der Klebseite der klebstoffbeschichteten Biokunststofffolie
(iv) Herstellen des Laminats durch Verpressen der klebstoffbeschichteten Biokunststofffolie mit den vorbehandelten Pflanzenblättern oder Stücken davon; und
(v) wahlweise Zuschneiden des Laminats
wobei die Biokunststofffolie eine Poiyhydroxycarbonsäure oder ein Copolymer davon umfasst; und wobei die Pflanzenblätter, der Klebstoff und die Biokunststofffolie bevorzugt die hierin beschriebenen Merkmale aufweisen. In Schritt (i) werden bevorzugt getrocknete, z.B. sonnengetrocknete Blätter als Ausgangsmaterial verwendet. Als alkalische Lauge kann in Schritt (i) eine wässrige KOH oder NaOH-Lösung verwendet werden. Bevorzugt wird eine alkalische Lauge eingesetzt welche 1-10% KOH oder NaOH enthält. Als Seifenlösung kann eine wässrige (z.B. eine 2%- 10%-ige) Seifenlösung verwendet werden. Seifen sind Natrium- oder Kalium-Salze von Fettsäuren. Das organische Lösungsmittel ist bevorzugt ein C6-C8 Alkan (insbesondere Hexan) oder ein C1-C5 AlcohoL wie zum Beispiel Ethanol, Methanol und Isopropanol. Das organische Lösungsmittel muss nicht in Reinform vorliegen sondern die genannten organischen Lösungsmittel können auch mit Wasser verdünnt verwendet werden (z.B. 70% organisches Lösungsmittel in Wasser bezogen auf das Endvolumen), um die Blätter zu entwachsen.
Wird eine alkalische Lauge verwendet, werden bevorzugt in Schritt (i) die Blätter in wässriger NaOH- oder KOH-Lauge mit einer Konzentration von zwischen 2 g/1 und 50 g/1, bei einer Temperatur zwischen 80°C und 120°C mindestens 5 Sekunden vorzugsweise unter 2-30 bar Druck behandelt.
Wird ein organische Lösungsmittel eingesetzt, werden in dem erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung des Laminats bevorzugt in Schritt (i) die Blätter in 70% Alkohol vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur zwischen 80°C und 90°C für mindestens 2 Sekunden behandelt.
Im Fall dass eine Seifenlösung verwendet wird, können die Blätter und Stücke davon in einer 20-50°C wannen wässrigen Seifenlösung für mindestens 1 Minute vorbehandelt werden. Die Konzentration der Seifenlösung kann frei gewählt werden, solange eine Entwachsung erreicht wird.
Das einseitige Aufbringen des Klebstoffes auf die Biokunststofffolie in Schritt (ii) kann mit jedem im Stand der Technik wohlbekannten Verfahren durchgeführt werden. Schritt (ii) wird in einer bevorzugten Ausführungsform in einem Sprühverfahren durchgeführt. Wir die gesamte Oberfläche der Biokunststofffolie mit Klebstoff beschichtet ist dies insbesondere für großtechnische Herstellverfahren vorteilhaft, da die klebstoffbeschichtete Folie im nachfolgenden Schritt (in) mit losen Blättern und Blattstücken einfach oder mehrfach in Kontakt gebracht werden kann, bis bevorzugt die einzelnen Blätter und Blattstücke die gesamte Oberfläche der Folie bedecken. Dies kann zum Beispiel geschehen, indem in einem kontinuierlichem Verfahren Biokunststofffolie von einer Rolle abgewickelt wird, mit dem Klebstoff beschichtet wird und anschließend mit den Blättern solange in Kontakt gebracht wird bis im wesentlichen die gesamte Folienoberfläche mit Blättern über den Klebstoff in Verbindung steht.
In Schritt (iii) werden die Blätter nach der Vorbehandlung bevorzugt in einem noch feuchten Zustand mit der klebstoffbeschichteten Biokunststofffolie in Kontakt gebracht. Dadurch wird die Gefahr des Brechens oder Einreißens der Blätter bei dem folgenden Pressvorgang (iv) verringert.
Bevorzugt werden die vorbehandelten Pflanzenblätter und Stücke davon in Schritt (iii) flächendeckend auf die Biokunststofffolie aufgelegt.
Eine weitere bevorzugte Ausfuhrungsform betrifft das Verfahren zur Herstellung eines Laminats gemäß der Erfindung, wobei in Schritt (iv) das Verpressen eine plastische Verformung des Laminats bei erhöhter Temperatur umfasst und unter Einwirkung pneumatischer Kräfte oder durch mechanische Einwirkung von Formwerkzeugen oder durch eine Kombination von pneumatischen und mechanischen Kräften erfolgt. Die plastische Formung mittels pneumatischer Kräften kann durch Unterdruck (Tiefziehen) oder Überdruck, d.h. Druckluft erfolgen. Derartige Verfahren sind im Stand der Technik bekannt und werden im englischen Sprachgebrauch als "thermoforrning" bezeichnet. Die Verfahren und ihre Ausgestaltung im Einzelnen sind beispielsweise beschrieben in Rosato's Plastics Encyclopedia and Dictionary, auf welche hiermit ausdrücklich Bezug genommen wird. Beim Formen führen Temperatur und Überdruck oder Unterdruck und/oder die mechanische Krafteinwirkung durch das Formwerkzeug zu einer Haftung zwischen der Oberfläche der vorbehandelten Pflanzenblätter oder Stücken davon und der Oberfläche der Biokunststofffolie über den Klebstoff. Die Biokunststofffolie Iässt sich beispielsweise mit Vakuum, Druckluft Vakuum oder im Druckluftverfahren thermoformen. Zum verbesserten Abführen von Wasserdampf bei dem Pressvorgang im Schritt (iv) kann die Pressform entweder mit einem porösem Material ausgekleidet sein, das für Wasserdampf durchlässig ist oder auch eine Vielzahl einzelner Entlüftungslöcher aufweisen durch welche Wasserdampf entweichen kann.
Die Temperatur der Form kann auch die Oberflächentextur des Laminats beeinflussen. Ist eine Form heißer als das Formgegenstück, hat die Erfahrung gezeigt, dass der Dampf eher zu der kälteren Form hin wandert. Im Ergebnis wird die Oberfläche des Laminates gegenüber der heißeren Form eine glattere und gleichmäßigere Oberfläche haben als die Oberfläche gegenüber der kälteren Oberfläche. Es ist somit bevorzugt, dass im Verfahrensschritt (iv) das Verpressen ein Formpreßverfahren ist bei dem die Form, die der Biokunststofffolie zugewandt ist eine höhere Temperatur aufweist als die, welche mit den Blättern in Kontakt steht.
In einer bevorzugten Ausführungsform weist die Biokunststofffolie eine Glasübergangstemperaur oder einen Schmelzpunkt von zwischen 85 und 1 10°C auf. Bei d ieser Temperatur sind gleichzeitig die B lätter am besten form- und pressbar. Umfasst oder besteht die Biokunststofffolie aus PLA kann die Glasübergangstemperaur und der Schmelzpunkt entsprechend angepasst werden, indem das gewichtsmittlere Molekulargewicht des PLA entsprechend ausgewählt wird. Eine höhere Mo lekülmasse steigert die Glasübergangs- sowie die Schmelztemperatur, die Zugfestigkeit sowie den E-Modul und senkt die Bruchdehnung. Eine Erhöhung der Schmelztemperatur kann auch durch Zugabe von PDLA (poly-D- Lactid) oder anderer Polymere in die Biokunststofffolie erzielt werden.
Bevorzugt findet das Verpressen mit einer Presse statt in welcher entweder der formgebende Stempel oder sein Gegenstück beheizt ist, wobei die Temperatur der Beheizung bevorzugt so eingestellt ist dass mindestens die Glasübergangstemperatur der Biokunststofffolie während des Pressvorgangs erreicht wird. Bevorzugt dauert Schritt (iv) zwischen 10 Sekunden bis 1 Stunde wobei bevorzugt das Verpressen in einer Presse erfolgt in welcher entweder der formgebende Stempel und/oder sein Gegenstück beheizt ist.
Zur Erhöhung der Dauerhaftigkeit der Formgebung des Laminats und zur Vermeidung von Rissen in den Blättern erfolgt das Verpressen der Pflanzenblätter bevorzugt unter Hitzeeinwirkung und insbesondere bei 80-110°C. Dazu kann eine Presse verwendet werden, welche eine Hitzeeinrichtung umfasst, die geeignet ist, die Oberfläche und/oder die Unterfläche des Laminats während des Pressvorgangs zu erhitzen.
Auch eine Plasmabehandlung ist geeignet, die Oberfläche der Blätter ein verbessertes Verkleben zu ermöglichen. Somit betrifft in einem weiteren Aspekt die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung eines Laminats, umfassend die Schritte:
(i) Vorbehandeln von Pflanzenblättern oder Stücken davon durch Behandlung mit einem Plasma, z.B. durch Beflammung;
(ii) Einseitiges Aufbringen eines Klebstoffes auf die Oberfläche einer
Biokunststofffolie;
(iii) In Kontakt-bringen der Oberseite der vorbehandelten Pflanzenblätter oder Stücken davon mit der Klebseite der klebstoffbeschichteten Biokunststofffolie
(iv) Herstellen des Laminats durch Verpressen der klebstoffbeschichteten
Biokunststofffolie mit den vorbehandelten Pflanzenblättern oder Stücken davon; und
(v) wahlweise Zuschneiden des Laminats
wobei die Biokunststofffolie eine Polyhydroxycarbonsäure oder ein Copolymer davon umfasst; und wobei die Pflanzenblätter, der Klebstoff und die Biokunststofffolie die Beschaffenheit wie hierein definiert aufweist.
Ein weiterer Aspekt betrifft die Herstellung eines Laminats, umfassend die Schritte: (i) Thermoformen der Biokunststofffolie mittels eines Tiefziehverfahrens;
(ii) Beschichtung der Unterseite (bevorzugt die Seite, die später nicht mit Nahrungsmitteln in Kontakt kommt) der geformten Biokunststofffolie mit einem Klebstoff;
(iii) In-Kontakt-Bringen der klebstoffbeschichteten und geformten Biokunststofffolie mit vorzugsweise vorbehandelten Blättern und/oder Blattstücken mit der Klebeseite der Biokunststofffolienform;
(iv) Verpressen des Produktes aus (iii); und
(v) Optional: Trocknung und/oder Zuschneiden des erhaltenen Laminats (iv);
wobei die Biokunststofffolie eine Polyhydroxycarbonsäure oder ein Copolymer davon umfasst; und wobei die Pflanzenblätter, der Klebstoff und die Biokunststofffolie die Beschaffenheit wie hierein definiert aufweist.
Weitere zwei Aspekte der Erfindung betreffen das Einweggeschirr bzw. das Laminat der vorliegenden Erfindung wobei jedoch das Pflanzenblatt oder Stück davon nicht entwachst ist, Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Herstellverfahren eines solchen Einweggeschirrs bzw. Laminats. Diese Aspekte können beliebig mit den oben genannten bevorzugten Ausführungsformen kombiniert werden, mit Ausnahme dass die Blätter nicht vorbehandelt und nicht entwachst werden.
Ein weiterer Aspekt der Erfindung ist ein Laminat herstellbar durch eines der hierin beschriebenen erfindungsgemäßen Herstellungsverfahren.
Beschreibung der Abbildungen
Abbildung 1A
Schnittzeichnung durch eine bevorzugte Ausfuhrungsform des Laminats der vorliegenden Erfindung. Die Pflanzenblätter werden über den Klebstoff mit der Biokunstofffolie verbunden. Werden mehrere Lagen an Blättern bzw. Stücken davon verwendet können diese durch mechanische oder chemische Art untereinander verbunden sein. Beispielsweise können die Blätter oder Stücke davon miteinander verklebt oder vernäht sein. Abbildung 1B
Schnittzeichnung durch eine bevorzugte Ausführungsform des Laminats der vorliegenden Erfindung. Gezeigt ist eine Ausführungsform in welcher das bevorzugt entwachste Pflanzenblatt oder Stück davon zwischen zwei Biokunststofffolien angeordnet ist.
Beispiele
Die folgenden Beispiele werden angegeben, um bevorzugte Zusammensetzungen und Verfahrensbedingungen zum Herstellen der erfindungsgemäßen Laminate bzw. des erfindungsgemäßen Einweggeschirrs zu lehren. Die Beispiele sollen jedoch nicht dahingehend ausgelegt werden, dass sie hierin beschriebene Aspekte oder Ausführungsformen in irgendeiner Weise beschränken.
Beispiel 1 - Vorbehandlung der Blätter mittels alkalischer Reinigung
Durch das Verfahren werden sowohl Verunreinigungen als auch Fette und Wachse von der Blattoberfläche durch einen Auswaschprozess weitestgehend entfernt. Diese Vorbehandlung der Blätter erfolgt durch Abwaschen mittels alkalischer Lösungen. Die Effizienz des Verfahrens beruht vermutlich auf einer Aufquellung und Emulgierung insbesondere der hydrophoben Stoffe. Dadurch wird ein Anteil der Fette und Wachse von der Oberfläche entfernt, was die Beständigkeit einer späteren Verklebung insbesondere mit einer polyhydroxycarbonsäure-haltigen Folie verbessern kann.
Dazu werden getrocknete Blätter (oder andere hierin genannten Materialien) für 60 Sekunden in wässrige 5% NaOH Lösung getaucht, welche eine Temperatur von ca. 80°C aufweist. Die Einwirkdauer der Lauge auf die Blätter wird in diesem Beispiel auf 10 Sekunden begrenzt.
Anschließend wird die Natronlauge mit kaltem Wasser von den Blättern abgewaschen.
Beispiel 2 - Vorbehandlung der Blätter mittels organischen Lösungsmittels
In diesem Beispiel werden getrocknete Blätter für 10 Sekunden in einer Lösung aus 90% Isopropanol in Wasser bei Raumtemperatur (20°C-25°C) gewaschen. Die Effizienz des Verfahrens beruht auf einer Extraktion insbesondere der hydrophoben Stoffe aus der Cuticula. Auch diese Behandlung kann die Beständigkeit einer späteren Verklebung insbesondere mit einer polyhydroxycarbonsäure-haltigen Folie verbessern. Beispiel 3 - Vorbehandlung der Blätter mittels Polyethylenimin
Die Pflanzenblätter welche gemäß Beispiel 1 oder 2 vorbehandelt wurden werden nacheinander erst in eine 10%ige wässrige Polyethylenimin (MW 2000) Lösung getaucht und anschließend kurz mit destilliertem Wasser abgewaschen.
Beispiel 4
Bauhinia Vahlii und Shorea Robusta Blätter werden gemäß einem der Beispiele 1-3 vorbehandelt. Eine 50μτη dicke Biokunststofffolie aus Poly-L-milchsäure (PLA) wird mit einer 30%-igen wässngen Gelatinelösung als Kleber beschichtet. Die vorbehandelten Blätter werden anschließend auf die mit Kleber beschichtete Folie gelegt und über Nacht unter einem Druck von 1 kg cmz gepresst und danach einen Tag lang bei 60°C getrocknet.
Im Anschluss an das Verfahren haften die Blätter an der Folie und bilden zusammen ein festes Laminat aus. Eine so erhaltene Verbundfolie weist außerdem einen guten Oberflachenglanz auf. Optional kann die Trocknung auch in der Presse erfolgen.
Wird das Laminat 2 Monate in Kompost bei 40°C lang gelagert, wird sich dadurch das Laminat größtenteils zersetzen und das verbleibende Material wird leicht zerdrückbar sein.
Beispiel 5
Bauhinia Vahlii und Shorea Robusta Blätter werden gemäß einem der Beispiele 1-3 vorbehandelt. Ein Klebstoff aus kationischer Harzleim und Alkylketendimeren gemäß Ausführungsbeispiel 4 von DE 19 522 832 AI wird verwendet um damit eine ΙΟΌμτη dicke Biokunststofffolie aus Poly-L-milchsäure (PLA L-Form) zu beschichten. Zur Herstellung eines Laminats in welchem die Blätter stark an der Biokunststofffolie haften werden die vorbehandelten Blätter auf die Klebseite der PLA Folie gelegt und über Nacht bei Raumtemperatur unter einem Druck von 5 kg/cm2 gepresst und daraufhin für 1 Tag bei 60°C getrocknet.
Beispiel 6
In einem weiteren Beispiel wird wie in Beispiel 5 vorgegangen nur dass als Klebstoff eine gesättigte wässrige Caseinlösung oder eine vorgelierte Stärkesuspension verwendet wird. Als vorgelierte Stärkesuspension wird eine aus etwa 2,5-15% Stärke (bezogen auf das Gewicht der vorgelierten Stärkesuspension), wie Kartoffel- oder Maisstärke, und aus etwa 85-97,5% Wasser (bezogen auf das Gewicht der vorgelierten Stärkesuspension) verwendet. Das Pressen und gleichzeitiges Trocknen erfolgen bei 85°C für 30 Minuten bei einem Druck von I kg cm2.
Beispie] 7
Ein Laminat gemäß der Erfindung kann auch erhalten werden in dem gemäß einem der Beispiele 1-3 Bauhinia Vahlii und/oder Shorea Robusta Blätter mit PLA Folie gemäß Beispiel 5 verklebt, wobei als Klebstoff ein Nonnalkleister auf Stärkebasis oder auf Basis modifizierter Celluloseether (bevorzugt auf Basis von Methylzellulose) verwendet wird. Diese Normalkleister sind im Stand der Technik bekannt und kommerziell erhältlich. Die Trocknung findet nicht bei 60°C sondern bei Raumtemperatur (20°-25°C) statt.
Beispiel 8
Ein Laminat in welchem die Blätter zwischen zwei Biokunststofffolien verklebt werden, wird hergestellt indem im Anschluss an Beispiel 4-7 eine zweite mit Klebstoff vorbeschichtete Biokunststofffolie auf die Rückseite der Blätter gepresst wird. In einem zeitsparenderen Verfahren wird zunächst das Sandwich aus zwei Biokunststofffolien und den Blättern hergestellt und anschlueßend in einem Schritt gepresst.
Beispiel 9
Zur Herstellung eines Einweggeschirrs welches einen Behälter umfasst, der aus dem erfindungsgemäßen Laminat besteht wird in einem ersten Schritt zunächst nur die Biokunststofffolie mittels eines im Stand der Technik bekannten Tiefziehverfahrens in die gewünschte Gefaßform gebracht.
In einem zweiten Schritt wird dann die Unterseite (bevorzugt die Seite, die später nicht mit Nahrungsmitteln in Kontakt kommt) der geformten Biokunststofffolie mit einem Klebstoff gemäß eines der Beispiele 4-7 beschichtet. In einem dritten Schritt werden dann Blätter, welche bevorzugt gemäß einem der Ausführungsbeispiele 1-3 vorbehandelt wurden, auf die Klebeseite der Biokunststofffolienform aufgebracht und das Ergebnis über Nacht bei Raumtemperatur unter einem Druck von 5 kg/cm2 in einer Form gepresst, die der Behältnisform entspricht. Nach Trocknung erhält man das fertige geformte Laminat. Beispiel 10
In einem weiteren Herstellverfahren zum Erhalt eines Einweggeschirrs welches einen Behälter umfasst, der aus dem erfindungsgemäßen Laminat besteht, wird in einem ersten Schritt zunächst die Biokunststofffolie gemäß einem der Beispiele 4-7 mit Klebstoff und Blättern beschichtet. Es wird dabei darauf geachtet, dass sich nach dem Auftragen der Blätter auf die Folie die Blätter teilweise überlappen,
In einem weiteren Schritt wird ein Laminat in einem formgebenden Pressvorgang erhalten. Dieser Pressvorgang wird bei einer Verformungstemperatur etwas oberhalb der GJasübergangstemperatur durchgeführt, sodass die Biokunststoff folie die neue Form dauerhaft annimmt. In diesem Beispiel wird eine 100 μπι Biokunststofffolie aus einem 40:60 Gemisch Polymilchsäure mit Polymethylmethacrylat als Copolymer (40 Gewichtanteile der Polymilchsäure und 60 Gewichtanteile an Polymethylmethacrylat) aus verwendet, dessen Glasübergangstemperatur ca. 75 °C beträgt. Die Temperatur des Abformwerkzeuges wird für das Verpressen auf 80°C eingestellt. In dem 5-minütigen Pressvorgang werden gleichzeitig auch die Blätter in dem Laminat in einer art Bügelvorgang in dieselbe Form gebracht. Nach Trocknung bei 50°C für 1 Stunde und optionalem Zurechtschneiden des Laminats erhält man das fertige geformte Laminatgefäß.

Claims

Patentansprüche
1. Einweggeschirr umfassend oder bestehend aus einem Laminat umfassend
(i) mindestens ein entwachstes Pflanzenblatt oder Stück davon
(ii) einen Klebstoff; und
(iii) eine Biokunststofffolie welche eine Polyhydroxycarbonsäure oder ein
Copolymer davon umfasst;
wobei die Biokunststofffolie über den Klebstoff mit mindestens einem Teil der
Oberseite des entwachsten Pflanzenblatts oder Stücks davon verbunden ist; und wobei die Biokunststofffolie eine Dicke von 40 μπ - 600 um aufweist.
2. Einweggeschirr nach Anspruch 1 , wobei das entwachste Pflanzenblatt oder Stück davon ein Pflanzenblatt oder Pflanzenblattstück ist, bei welchem Wachs aus der Cuticula bevorzugt durch Vorbehandlung mit alkalischer Lauge, Seifenlösung und/oder einem organischen Lösungsmittel teilweise oder vollständig entfernt wurde.
3. Einweggeschirr nach Anspruch 1 oder 2, wobei das entwachste Pflanzenblatt oder Stück davon ein Blatt oder Blattstück einer Pflanze des Genus Shorea (z.B. Shorea Robusta (Sal)) oder Bauhinia (z.B. Bauhinia Vahlii (Siali)) ist.
4. Einweggeschirr nach einem der Ansprüche 1-3, wobei das entwachste Pflanzenblatt und/oder Stück davon eine Oberfläche von mindestens 10 cm2 aufweist.
5. Einweggeschirr nach einem der Ansprüche 1-4, wobei die Polyhydroxycarbonsäure ausgewählt ist aus der Gruppe von Polymeren bestehend aus PLA (Polylactidacid), Polymer aus Glykolsäure, Polymer aus 3-Hydroxybuttersäure, Polymer aus 4- Hydroxybuttersäure, Polymer aus 4-Hydroxyvaleriansäure, Polymer aus 5- Hydroxyvaleriansaäure, Polymer aus 6-Hydroxycapronsäure, Poly(3-Hydroxybutyrat), Poly(3-hydroxyvalerat) und Mischpolymeren der genannten
Polyhydroxycarbonsäuren.
6. Einweggeschirr nach einem der Ansprüche 1 -5, wobei das Laminat mehrere entwachste Pflanzenblätter oder Stücke davon umfasst, wobei die entwachsten Pflanzenblätter oder Stücke davon teilweise überlappen und/oder wobei die
Biokunststofffolie an keiner Stelle zwischen zwei aufeinander liegenden Blättern angeordnet ist.
7. Einweggeschirr nach einem der Ansprüche 1-6, wobei die Biokunststofffolie nicht mit der Unterseite des mindestens einen entwachsten Pflanzenblattes oder Stücks davon verklebt ist.
8. Einweggeschirr nach einem der Ansprüche 1-7, wobei der Klebstoff ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Epotal PI 00 ECO, Kunstharzdispersionskleber, Gelatine, Kaseinleim, Stärke, Glutinleim, Kleister und Glyoxal.
9. Einweggeschirr nach einem der Ansprüche 1 -8, wobei der Klebstoff mindestens 10 Gewichtsprozent bezogen auf das Gesamtgewicht des Klebstoffes einer organischen Verbindung enthält, welche ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Purin, Pyrimidin, Tyrosin, Histidin, Tryptophan und Phenylalanin.
10. Einweggeschirr nach einem der Ansprüche 1-9, wobei das Laminat steril, wasserfest, biologisch abbaubar und/oder tiefziehbar ist.
11. Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach einem der Ansprüche 1-10, umfassend die Schritte:
(i) Vorbehandeln von Pflanzenblättern oder Stücken davon durch in Kontakt bringen der Blätter oder Stücken davon mit alkalischer Lauge und oder mit einem organischen Lösungsmittel;
(ii) Einseitiges Aufbringen eines Klebstoffes auf die Oberfläche einer
Biokunststofffolie;
(iii) In Kontakt-bringen der Oberseite der vorbehandelten Pflanzenblätter oder Stücken davon mit der Klebseite der klebstoffbeschichteten Biokunststofffolie
(iv) Herstellen des Laminats durch Verpressen der klebstoffbeschichteten
Biokunststofffolie mit den vorbehandelten Pflanzenblättern oder Stücken davon; und
(v) wahlweise Zuschneiden des Laminats wobei die Biokunststofffolie eine Polyhydroxycarbonsäure oder ein Copolymer davon umfasst; und
wobei die Pflanzenblätter, der Klebstoff und die Biokunststofffoüe gemäß einem der Ansprüche 1-9 definiert sind.
12. Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach Anspruch 11, wobei in Schritt (i) die Blätter in wässriger NaOH- oder KOH-Lauge mit einer Konzentration von zwischen 2 g/l und 50 g/1, bei einer Temperatur zwischen 80°C und 120°C mindestens 5 Sekunden vorzugsweise unter 2-30 bar Druck behandelt werden.
13. Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach Anspruch 11 oder 12, wobei in Schritt (i) die Blätter in 70% Alkohol vorzugsweise bei einer erhöhten Temperatur zwischen 60°C und 90°C für mindestens 2 Sekunden behandelt werden.
14. Verfahren zur Herstellung eines Laminats nach einem der Ansprüche 11-13, wobei in Schritt (iv) das Verpressen eine plastische Verformung des Laminats bei erhöhter Temperarur umfasst und unter Einwirkung pneumatischer Kräfte oder durch mechanische Einwirkung von Formwerkzeugen oder durch eine Kombination von pneumatischen und mechanischen Kräften erfolgt.
15. Laminat herstellbar gemäß einem Verfahren der Ansprüche 11-14.
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