EP4244037A2 - Ladungsträger und verfahren zu seiner herstellung - Google Patents

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Ladungsträgern, die im wesentlichen Kompositmaterial mit Recyclingmaterial, härtbare Bindemittel und ggf. Fasern aufweisen, erhältlich durch Herstellung einer Mischung (Fig. 2, Pos. 3) von Recyclingmaterialien, Bindemittelpartikeln und gegebenenfalls Fasern, in einem Gasstrom; Einbringen der so hergestellten Gas-Mischung (Fig. 2, Pos. 3) in eine mehrteilige geschlossene Form (Fig. 1 und Fig. 2, Pos 1 und 2) mit einem Unterwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2 und Fig. 3, Pos. 1) und mindestens einem gasdurchlässigen Oberwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2, Pos. 2); ggf. Wechsel des Oberwerkzeugs; Härten der geformten Mischung (Fig. 2, Pos. 3) in der Form (Fig. 1 und Fig. 2, Pos 1 und 2) durch Erwärmen und/oder Pressen mit dem Oberwerkzeug unter Härten des Bindemittels unter Verbinden der Mischungsbestandteile, Abkühlenlassen und Entformen des Ladungsträgers sowie danach hergestellte Ladungsträger.

Description

Beschreibung

Ladungsträger und Verfahren zu seiner Herstellung

[0001] Die Erfindung betrifft ein Verfahren zum Herstellen von Ladungsträgern sowie danach hergestellte Ladungsträger, die z.B. Paletten, Kisten oder Bestandteile derselben und Traghilfe sein kann, sowie danach hergestellte Ladungsträger.

[0002] Ladungsträger, wie sie in der DIN 30781 definiert sind, sind tragende Mittel Zur Zusammenfassung von Gütern zu einer Ladeeinheit. Sie sind für die Logistik unersetzlich und bekannt. Dabei ist zu unterscheiden zwischen Einmal-Ladungsträgern und mehrfach verwendbaren Ladungsträgern, auch solche aus Recyclingmaterial. So sind bspw. Papp-Paletten, Container, Fahrzeug(teil)e oder Preßspanpaletten, aber auch Traghilfen, wie Flaschenträger und Gitterboxen aus Recycling-Kunststoffen erhältlich. Sie erleichtern den Umschlag der Ladeeinheiten und fördern so die Effizienz und die Geschwindigkeit der Transportkette. Im Zusammenhang mit der Erfindung wird als Ladungsträger auch ein Teil eines Ladungsträgers bezeichnet.

Diese werden bisher durch einfachstes Pressen bzw. Formen aus nur wenigen Materialien produziert, u.a. deshalb, da sie eine konstante Ausgangsmaterialqualität benötigen. Aufgrund der Abfallentsorgung ist es erwünscht, verschiedenste Recyclingmaterialien - auch aus Einmal-Ladungsträgern - zu recyclen.

[0003] Es ist daher Aufgabe der Erfindung, einen Ladungsträger und ein Verfahren zu seiner Herstellung zu schaffen, der Recyclingmaterial aufweisen kann. Dies erfolgt in Anbetracht des Abfallproblems und dem Wunsch nach mehr Recycling.

[0004] Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch Ladungsträger nach Anspruch 1 sowie ein Verfahren zu seiner Herstellung nach Anspruch 8 gelöst. Vorteilhafte Weiterbildungen ergeben sich aus den abhängigen Ansprüchen.

[0005] Die erfindungsgemäßen Ladungsträger sind im Wesentlichen aus einem Komposit Material hergestellt, das Mischungen von Recyclingmaterial, härtbarem Bindemittel und ggf. Fasern aufweist; wobei Mischen von Recyclingmaterial, Aufheizen des Recyclingmaterials auf eine Temperatur oberhalb der Sterilisierungstemperatur in einem heißen Gasstrom, Vermischen des heißen Gasstroms mit Bindemittelpartikeln und gegebenenfalls Fasern in einem Mischer; Einbringen der so hergestellten fluiden Material-Mischung in eine mehrteilige Form mit Unterwerkzeug und einem ersten Oberwerkzeug; Schließen der Form mit einem weiteren, gasdurchlässigen Oberwerkzeug unter Pressen der Mischung auf dem Unterwerkzeug, ggf. Erwärmen der Form - zum Härten des Bindemittels und Verbinden der Mischungsbestandteile, Abkühlenlassen und Entformen des Ladungsträgers.

[0006] Durch Verwenden eines Heißgasstroms mit Temperaturen von 80 - 250°C werden Mikroorganismen auf Recyclingmaterialien - bspw. Schutzmasken, Klinikabfälle, Lebensmittelverpackungen, aber auch Schimmel u. dgl. sterilisiert und können einer Weiterverwendung als Bestandteil von Ladungs-trägern zugeführt werden. Im Heißgasstrom wird das Bindemittel aktiviert, so dass es bei Kontaktierung mit den weiteren Bestandteilen des fluiden Gas/Flüssig/ Feststoff-Stroms diese verklebt und dann beim Abkühlen aushärtet.

[0007] Die zu seiner Herstellung verwendete Form weist ein Unterwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2 und Fig. 3, Pos. 1) und mindestens ein gasdurchlässiges Oberwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2, Pos. 2) und (Fig. 3, Pos. 10) sowie mindestens eine Einblasöffnung auf. Selbstverständlich können sowohl die Unter- als auch die Oberformen gasdurchlässig ausgebildet sein.

[0008] Die zu härtende Mischung wird bei einer Ausführungsform mit unterschiedlich verdichteten Ladungsträger-Abschnitten vor dem Pressen ungleichmäßig in die Form nach einem vorherbestimmten Muster je nach zu erreichendem Verdichtungsgrad eingebracht, wobei die zu härtende Mischung ( Fig. 2 , Pos. 3) nach der Einbringung in die Form mit einem ersten gasdurchlässigen Oberwerkzeug durch Pressen und ggf. Erwärmen mit einem zweiten gasdurchlässigen Oberwerkzeug ( Fig. 3 , Pos 10) in die endgültige Form gebracht wird und dadurch vorherbestimmte Verdichtungsgrade mit teils höher verdichtetem Material ( Fig. 3 und Fig. 4 , Pos. 4) und weniger verdichtetem Material ( Fig. 3 und Fig. 4 , Pos. 5), je nach Abweichung der Form des ersten Oberwerkzeugs ( Fig. 1 und Fig. 2 , Pos. 2) von der Form des zweiten Oberwerkzeugs 10, vorliegen.

[0009] Eine Ausführungsform eines vollständig biologisch abbaubaren Ladungsträgers, der recyclingfähig ist, kann Recyclingmaterialien , wie Zellulose, Naturfasern, wie Hanf, Leinen, Ramie, Holzschlifffasern, Fasern von Gräsern und natürliche Bindemittel oder Ladungsträgerreste aufweisen; bei nicht biologisch abbaubaren, aber recyclingfähigen erfindungsgemäßen Ladungsträgern können auch Schnitzel aus Verbund-Verpackungsmaterialien (z.B. Tetra Pak®), bedruckte Papier- und Pappreste, auch Altpa- pierreste sowie synthetische Bindemittel Reste von Masken und medizinischen Verpa- ckungen/Materialien im Ladungsträger verarbeitet sein.

[0010] Das (wärme)härtbare Bindemittel des Ladungsträgers kann ausgewählt sein aus Duroplasten, Zweikomponenten Bindemitteln und natürlichen aushärtenden Bindemitteln, wie Stärke, Eiweiße, Chitin, Harze oder Gummi. Es können auch Bindemittel auf Silicium Basis, wie Silikon Bindemittel und Silikate eingesetzt werden.

[0011] Das erfindungsgemäße Verfahren zum Herstellen eines Ladungsträgers beinhaltet die folgenden Schritte:

Herstellung einer Mischung eines heißen Gasstroms mit Recyclingmaterialpartikeln, Bindemittelpartikeln und ggf. Fasern;

Einblasen des heißen Gasstroms mit Partikeln u. ggf. Fasern in eine mehr-teilige Form mit wechselbarem gasdurchlässigem Oberwerkzeug; wobei ein Mehr-schritt- Befüllen mit unterschiedlichen Oberwerkzeugen möglich ist,

Schließen der Form über dem Werkzeug;

Aufbringen von Pressdruck auf das in der Endform-Form aus Unterwerkzeug und gasdurchlässigem Endform-Oberwerkzeug befindliche Material, ggf. unter Erwärmen (auch durch heißes Gas oder Dampf, wie Wasserdampf), unter Härten des Binde-mittels und Verbinden der Mischungsbestandteile;

Abkühlen und Entformen des Ladungsträgers.

[0012] Bei einer weiteren Ausführungsform des Verfahrens wird das Einbringen von Recyclingmaterialien, ggf. Fasern und Bindemittel zwischen Unterwerkzeug und ggf. ändernden Oberwerkezeigen in mehreren Schritten unter Erhalt eines Schichtaufbaus durchgeführt.

[0013] Die so hergestellten Schichten können unterschiedliche Materialzusammensetzung haben.

[0014] Somit kann der erfindungsgemäße Ladungsträger im Wesentlichen aus einem Komposit Material hergestellt sein, das verschiedenste Recyclingmaterialien umfasst. Unter Recyclingmaterialien werden auch komplexe Verbund-Materialien, wie weggeworfene Getränkekartons, Coffee to Go-Becher, Verpackungsmaterialien mit dem eingetragenen Markennamen Tetra Pak® oder Joghurtbecher, Materialien von Masken aus dem medizinischen und verarbeitenden Einheiten verstanden, die entsprechend klein geschreddert wurden.

[0015] Das Kompositmaterial für die erfindungsgemäßen Ladungsträger kann aufgrund der Erwärmung auch mit eher problematischen Recyclingmaterialien gemischt werden, die Bindemittelpartikel, Kunststoffreste, ggf. Metallreste, aber auch einen Mikroorganismus-bewuchs enthalten.

[0016] Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht in ihrer Anpassbarkeit an die gerade verfügbaren Ausgangsmaterialien - sie ist keineswegs nur auf eine spezielle Materialkombination eingeschränkt, sondern kann an die vorliegenden Recyclingmaterialien entsprechend angepasst werden.

[0017] Die Herstellung der Ladungsträger erfolgt in mehreren Schritten.

[0018] Zunächst werden die Recyclingmaterialien - bspw. Getränkekartons und Becher - ungereinigt in kleine Stückchen, die nur wenige Millimeter groß sind, zu Mahlgut zermahlen.

[0019] Dieses geschredderte Mahlgut wird nun mit einem Wärme- und Druck härtbaren Bindemittel vermischt, die Mischung mit speziellen Fasern in eine hohle Werkzeugform mit Unterwerkzeug und erstem Oberwerkzeug geblasen und anschließend in mehreren Schritten mit mindestens einem weiteren Oberwerkzeug(en) zum fertigen Endprodukt gepresst.

[0020] Nachfolgend wird die Erfindung anhand eines in der beigefügten Zeichnung dargestellten Ausführungsbeispiels eines Ladungsträgers mit unterschiedlichen Dichten näher erläutert, auf das sie keinesfalls eingeschränkt ist. In dieser zeigen:

Fig. 1 eine Ansicht einer zu befüllenden Form aus einem Unterwerkzeug und einem ersten Oberwerkzeug

Fig. 2 die mit eingeblasener Materialmischung gefüllte Form mit einem ersten Oberwerkzeug Fig. 3 eine Ansicht des mittels eines zweiten geschlossenen Oberwerkzeugs gepressten Materials in der Form

Fig. 4 eine Ansicht eines entformten Ladungsträgers nach Fig. 3; und

Fig. 5 eine Ansicht der Unterseite einer erfindungsgemäßen Palette.

[0021] Bei der in Fig. 1 dargestellten Form zur Herstellung eines erfindungsgemäßen Ladungsträgers weist diese ein Unterwerkzeug 1 , das die Endform der Unterseite des Ladungsträgers vorgibt und variable Oberwerkzeuge 2, 10 auf. Ein erstes Oberwerkzeug 2 wird beim Einblasen das Gas/Feststoffmischung genommen und weist bei dieser Ausführungsform unterschiedliche Vertiefungen auf, die verschiedene Volumina für die Materialmischung (Fig. 2, Pos. 3) gegen das Unterwerkzeug bieten. Abweichend von der endgültigen Form der Oberseite des in Figur 4 beispielhaft dargestellten entformten Ladungsträges mit einer planen Oberfläche wird im ersten Oberwerkzeug 2 in bestimmten Bereichen mit höherer Belastung ein größerer Einblas-Raum an der entsprechenden Werkzeugstelle vorgegeben, als der endgültigen Form des Ladungsträgers entspricht. Dadurch entsteht beim Einblasen dort eine Materialanhäufung (Fig. 2).

Nach beendetem Einblasen wird das erste Oberwerkzeug gegen ein zweites Oberwerkzeug 10, das hier der Endform entspricht, getauscht. Das zweite Oberwerkzeug 10 wird über der so vorgeformten Materialmischung (Fig. 2, Pos. 3) geschlossen, wodurch sich unterschiedliche Dichten in der Materialmischung auf dem Unterwerk-zeug 1 ausbilden. Falls die Temperatur der Mischung nicht ausreicht, kann die Form zwecks Härten des Bindemittels geheizt werden. Das so gebildete Formteil aus Recyclingmaterialien, Fasern und gehärtetem Bindemittel wird entformt.

[0022] Durch die Möglichkeit des mehrfachen Oberwerkzeugtauschs, ggf. mit Zwischenverfestigung - können auch Schichten unterschiedlicher Dichte bzw. unterschiedlicher Materialien in einem Formkörper produziert werden, wodurch sich völlig neue Formkörpergestaltungen ergeben. So können wasserfeste Deckschichten auf nicht wasserfesten Füllungen produziert werden, aber auch feste bis hochfeste Schichten mit leichterem Material verbunden werden.

[0023] Hinsichtlich der Details dieses Verfahrens wird vollinhaltlich auf die DE10 2019 121 222.7 der Fiber Engineering GmbH, Karlsruhe, Bezug genommen.

[0024] Meist wird im ersten Schritt die Werkzeugform mit Unterwerkzeug und erstem Oberwerkzeug in der Einblasstation durch Einblasen mit der oben beschriebenen Materialmischung gefüllt. In Fig. 2 ist der vollständig gefüllte Zustand des Werkzeugs in der Einblasstation gezeigt. Deutlich ist das größere Volumen auf der linken Seite des Einblaswerkzeugs erkennbar.

[0025] Der nächste Schritt erfolgt in der Press-Station (Fig. 3). Hier wird das Material durch das zweite, ggf. beheizbare Oberwerkzeug 10 in der Heiz-Press-Station durch Heizen und Pressen verdichtet und durch Abbinden des Bindemittels verfestigt (Fig. 3), wobei die Form des zweiten Oberwerkzeugs 10.2 der endgültigen Oberseite des Ladungsträgers, hier im Beispiel eine plane Fläche, entspricht. So wird beim Pressen, angedeutet durch die Pfeile 7, die Dichte des eingefüllten Materials je nach Formabweichung des zweiten Oberwerkzeugs 10 gegenüber dem ersten Oberwerkzeug 2 erhöht. In (Fig. 3) ist dies durch einen dunkleren Bereich angedeutet, wobei ein hellerer Bereich 5 mit geringerer Verdichtung verbleib.

[0026] Das bedeutet: man kann besonders belastete Stellen (zum Beispiel die Kanten einer Palette) mit diesem Verfahren besonders stabil und massiv fertigen. Außerdem wird das Gewicht der Platten entsprechend der belasteten Bereiche optimiert.

[0027] Bei Verwendung eines bei Temperaturen von über 120°C, bevorzugt über 170°C abbinden-den Binde-mittels werden organische Mikroorganismen, wie Bakterien abgetötet, die sich möglicherweise in ungewaschenen Recyclingmaterialien befinden. So wird auch eine mögliche Geruchsbelastung stark reduziert. Es können auch Abbinde Fördermittel, wie Heißdampf oder heiße dampfförmige Abbinde Hilfsmittel in die Form eingeblasen werden, um die Bindemittelaktivierung zu verbessern.

[0028] Bei Bedarf können im Prozess zusätzliche Additive der Materialmischung beifügt werden, um spezielle Produkteigenschaften zu erhalten. So kann zum Beispiel die Wasserfestigkeit erheblich gesteigert werden, wenn man bestimmte Wachse oder wasserfestes Material hinzufügt. Je nach Bindemittel kann durch feuerhemmende Zusätze auch die Brandfestigkeit erhöht werden (z.B. Bindemittel auf Silicium Basis). Es können auch vollständig kompostierbare Ladungsträger aus natürlichen Fasern, natürlichen wärmehärtenden Bindemitteln (Stärke, Chitin, Silikate, Gummi und Harze) und natürlichen Füllstoffen, wie Cellulose, Holzschliff und Holzresten, Pflanzenresten wie Stroh, Grashalmen, Baumwolle, Kapok, Kokosfasern, auch wie sie bei der Bearbeitung der Fasern zu Garnen, Fasern und Textilien anfallen u. dgl. hergestellt werden.

[0029] Im letzten Schritt, einer Kühlstation, darf das Material auf Normaltemperatur abkühlen oder wird aktiv auf Normaltemperatur heruntergekühlt. Nach Abkühlen und Aushärten (Fig. 4) wird der gebundene Ladungsträger aus der Presse herausgenommen. Nacharbeiten - zum Beispiel ein Entgraten der Ränder - ist in der Regel nicht notwendig.

[0030] Während die Erfindung detailliert anhand bevorzugter Ausführungsformen beschrieben wurde, ist dem Fachmann ersichtlich, dass verschiedenste Alternativen und Ausführungs-formen zur Durchführung der Erfindung im Rahmen des Schutzumfangs der Ansprüche möglich sind.

[0031] Bezugszeichenliste

1: Unterwerkzeug der Einblasstation

2: erstes Oberwerkzeug der Einblasstation

3: Mischung

4: Material stärker verdichtet

5: Material weniger stark verdichtet 7: Presskraft

10: zweites Oberwerkzeug zum Pressen/Heizen

Claims

8 Ansprüche

1 . Verfahren zur Herstellung von Ladungsträgern, die im wesentlichen Kompositmaterial mit Recyclingmaterial, härtbare Bindemittel und ggf. Fasern aufweisen, erhältlich durch Herstellung einer Mischung (Fig. 2, Pos. 3) von Recyclingmaterialien, Bindemittelpartikeln und gegebenenfalls Fasern, in einem Gasstrom; Einbringen der so hergestellten Gas-Mischung (Fig. 2, Pos. 3) in eine mehrteilige geschlossene Form (Fig. 1 und Fig. 2, Pos 1 und 2) mit einem Unterwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2 und Fig. 3 , Pos. 1) und mindestens einem gasdurchlässigen Oberwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2 , Pos. 2); ggf. Wechsel des Oberwerkzeugs; Härten der geformten Mischung (Fig. 2, Pos. 3) in der Form (Fig. 1 und Fig. 2, Pos 1 und 2) durch Erwärmen und/oder Pressen mit dem Oberwerkzeug unter Härten des Bindemittels unter Verbinden der Mischungsbestandteile, Abkühlenlassen und Entformen des Ladungsträgers.

2. Verfahren nach Anspruch 1 dadurch gekennzeichnet, dass der Gasstrom ein heißer Gasstrom ist.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsträger aus Paletten (Fig. 5), Kistenbestandteilen und Traghilfen ausgewählt ist.

4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die Form mehrere wechselbare Oberwerkzeuge (Fig. 1 und Fig. 2 und Fig. 3, 2 und 10) und ein Endform-Unterwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2 und Fig. 3 , Pos. 1) sowie mindestens eine Einblasöffnung aufweist..

5. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Ladungsträger verschiedene Materialdichten aufweist, herstellbar durch Einbringen der zu härtenden Mischung (Fig. 2, Pos. 3) in die Form mit dem Unterwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2 und Fig. 3 , Pos. 1 ) und einem ersten Oberwerk-zeug (Fig. 1 und Fig. 2 , Pos. 2), das ein erhöhtes Volumen für eine Material-anhäufung entsprechend dem vorherbestimmten-Muster nach zu erreichendem Verdichtungsgrad im Endformteil besitzt und Wechseln des ersten Oberwerkzeugs zu einem weiteren Oberwerkzeug (Fig. 3, Pos 10) mit Endformkontur und Formpressen der Mischung (Fig. 2, Pos. 3) durch das weitere Oberwerkzeug (Fig. 3, Pos 10) und Aushärten der so geformten Mischung (Fig. 2, Pos. 3)

6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, bei dem die Recyclingmaterialien des Ladungsträgers Natur-Recyclingmaterialien wie Zellulose, 9

Naturfasern, Holzpartikel, Gräserreste, Schnitzel aus Verbund-Verpackungsmaterialien; Papierreste, Kunststoffreste, auch Altpapierreste, aufweisen. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass das druck - und wärmehärtbare Bindemittel des Ladungsträgers ausgewählt ist aus Duroplasten, Zweikomponenten Bindemitteln und natürlichen Bindemitteln, wie Stärke, Eiweiß, Chitin, Harze, Gummi und Silicium Abkömmlinge, wie Silikate und Silikone. Ladungsträger, hergestellt nach einem der vorangehenden Ansprüche, herstellbar durch: Einbringen von Bindemittel und zerkleinerten Recyclingmaterialien sowie ggf. Fasern in eine mehrteilige Form mit einem Unterwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2 und Fig.

3 , Pos. 1) und einem wechselbaren ersten Oberwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2 , Pos. 2); Wechsel des Oberwerkzeugs gegen ein Endform-Oberwerkzeug und

Schließen der Form unter Ausübung von Druck auf die Materialmischung (Fig. 2, Pos. 3)auf dem befüllten Unterwerkzeug (Fig. 1 und Fig. 2 und Fig. 3 , Pos. 1) und ggf. unter zusätzlichem Erwärmen der Form unter Aushärten des Bindemittels und Verbinden der Bestandteile der Mischung (Fig. 2, Pos. 3);

Abkühlen und Entformen des Ladungsträgers. Ladungsträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass das Einbringen der Mischung (Fig. 2, Pos. 3) zwischen Unterwerkzeug und. ggf. verschiedenen Oberwerkzeugen in mehreren Schritten unter Erhalt eines Schichtaufbaus erfolgt. Ladungsträger nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Schichten unterschiedliche Zusammensetzung haben.