EP4581208A1 - Verfahren zur herstellung eines faserbasierten produktes aus pulpe - Google Patents

Verfahren zur herstellung eines faserbasierten produktes aus pulpe

Info

Publication number
EP4581208A1
EP4581208A1 EP23764587.4A EP23764587A EP4581208A1 EP 4581208 A1 EP4581208 A1 EP 4581208A1 EP 23764587 A EP23764587 A EP 23764587A EP 4581208 A1 EP4581208 A1 EP 4581208A1
Authority
EP
European Patent Office
Prior art keywords
blank
fiber
mold
pulp
dried
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
EP23764587.4A
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Florian MÜLLER
Christian Preiss
Simon SEPPI
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Alpla Werke Alwin Lehner & CoKg GmbH
Alpla Werke Alwin Lehner GmbH and Co KG
Original Assignee
Alpla Werke Alwin Lehner & CoKg GmbH
Alpla Werke Alwin Lehner GmbH and Co KG
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Alpla Werke Alwin Lehner & CoKg GmbH, Alpla Werke Alwin Lehner GmbH and Co KG filed Critical Alpla Werke Alwin Lehner & CoKg GmbH
Publication of EP4581208A1 publication Critical patent/EP4581208A1/de
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J3/00—Manufacture of articles by pressing wet fibre pulp, or papier-mâché, between moulds
    • D21J3/10—Manufacture of articles by pressing wet fibre pulp, or papier-mâché, between moulds of hollow bodies
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D21—PAPER-MAKING; PRODUCTION OF CELLULOSE
    • D21J—FIBREBOARD; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM CELLULOSIC FIBROUS SUSPENSIONS OR FROM PAPIER-MACHE
    • D21J7/00—Manufacture of hollow articles from fibre suspensions or papier-mâché by deposition of fibres in or on a wire-net mould

Definitions

  • the present invention relates to a method for producing a fiber-based product from pulp, in particular a container or a fiber-based closure element for a container, according to the preamble of the independent claim.
  • a fiber-based container was proposed in WO 2012/139590 Al.
  • so-called pulp is introduced into a mold arranged upside down by injection and pressed into this mold with a flexible balloon against a corresponding wall and compressed accordingly.
  • the pulp is compressed and heated to a temperature of around 180 ° C to dry the container.
  • Pulp is a mixture of fibers and water, especially natural fibers such as hemp fibers, cellulose fibers or flax fibers or a mixture thereof. If necessary, the pulp has additives which, for example, improve hardening of the compressed pulp or have an influence on the later appearance or generally change the properties of the pulp or the later container.
  • a method according to the invention for producing a fiber-based product from pulp, in particular a container or a fiber-based closure element for a container comprises the following steps: - Providing a casting mold,
  • the product is preferably a container for liquids, in particular a beverage bottle.
  • the pulp can be introduced into the mold using the following steps:
  • the liquid supply provides a standing column that is essentially free of turbulence and/or turbulence.
  • the liquid supply is also made of water.
  • the pulp is also an essential water based mixture. So if the pulp is used on top of the liquid supply, these two media do not mix.
  • the liquid supply is practically replenished by the pulp.
  • the liquid supply therefore provides a standing column of water, which is merely lengthened by the application of pulp to this column of water.
  • the draining process can be controlled by an excess pressure that is applied to the pulp. Additionally or alternatively, provision can be made to remove the liquid supply in the casting mold using a vacuum so that the pulp is sucked into the casting mold.
  • a thicker structure can be achieved than in the rest of the blank.
  • blanks can be created for containers that are optimized in terms of weight or stackability (top load) or the orientation of the fibers and much more.
  • top load weight or stackability
  • the wall thickness of the blank, and therefore of the container, typically always corresponds to the wall thickness is needed to absorb the highest force, since targeted control of the settling process of the fibers is not possible in the usual methods used.
  • a corresponding casting mold has several drain openings that are opened in a specific time sequence.
  • the term “draining” refers here to the discharge of liquid from the casting mold.
  • the pulp is preferably introduced into the casting mold with an excess pressure, in particular an excess pressure is generated after the pulp has been applied to the liquid supply, i.e. during the draining of the liquid supply.
  • the pressure can be built up in particular before the liquid supply is drained.
  • the mold Before introducing the pulp, the mold can be backwashed by filling it with process fluid.
  • the process liquid can be discharged through a mouth opening of the casting mold that corresponds to the opening of the blank. This allows the casting mold to be easily backwashed, with the backwash liquid and the process liquid preferably being identical.
  • the casting mold is already filled with a liquid supply as described here and the pulp can be immediately applied to the liquid supply.
  • the wet fiber-based blank can remain within the mold during the drying process, that is, during exposure to microwaves.
  • the container is therefore protected against external influences and damage or deformation is prevented.
  • the wet fiber-based blank within the microwave-permeable press mold, it can also be achieved that it is accessible to the microwaves from all sides and drying can therefore be accomplished from all sides. After this drying step, the wet fiber-based blank has a water content of approximately 5% to 12%.
  • the wet fiber-based blanks are typically formed as described herein.
  • pulp is placed in a porous mold or in a solid mold with water-draining channels, the entrances of which are covered with sieves or whose openings are small enough that the fibers of the pulp cannot penetrate, and on the inner wall of the mold form the fibers of the pulp washed up so that a wall of a container builds up.
  • the now present semi-finished product i.e. the wet fiber-based blank, is removed from the casting mold and placed into the microwave-permeable press mold and thus made available in the press mold.
  • the wet fiber-based blank has a water content of approximately 75% or less, so that it can be transported between the processing stations in a dimensionally stable manner.
  • the wet fiber-based blank is removed from the casting mold using a suitable transfer device.
  • the wet fiber-based blank is then placed into the opened press mold.
  • the press mold is preferably designed in two parts. Blowing out and/or suction using negative or positive pressure may be necessary for removal and insertion. Purely mechanical grippers can also be used for this transfer.
  • the press mold can have an inner wall which is designed with a greater surface quality compared to the inner wall of the casting mold.
  • an expandable tool is introduced into the fiber-based blank.
  • the water content of the fiber-based blank can be reduced in a first step by compressing a wall of the blank.
  • the wet fiber-based blank has a water content of approximately 50% - 60% at this point.
  • the press mold can be designed with a higher quality compared to the casting mold. It can be provided that the expandable tool remains in the expanded state during exposure to microwaves. In other words, the expansion of the expandable tool and the exposure of the pressed blank to microwaves occur simultaneously. The blank remains in the press mold.
  • the fiber-based blank can be introduced into a microwave-reflecting microwave chamber before being exposed to microwaves, in particular together with the press mold.
  • Water for example, has a natural frequency of 2. 45GHz.
  • the microwaves are therefore preferably generated at this frequency.
  • the water is preferably heated until it evaporates and is accordingly diffused from the wet blank.
  • the press mold and/or the microwave chamber are placed on one Temperature is preheated which is higher than 60 ° C but preferably lower than 160 ° C.
  • the heating can be carried out, for example, via conventional resistance heating tongues. Additionally or alternatively, it is conceivable to blow in a correspondingly heated fluid, for example air, so that the respective elements reach the desired temperature.
  • a correspondingly heated fluid for example air
  • preheating the press mold could, for example, also occur through intentional, partial absorption of the microwave radiation in the press mold itself in the order of a maximum of 10%, preferably a maximum of 5% of the microwave radiation, or through the energy release of the Drying of generated steam to the press mold.
  • the moisture can be water vapor but also water in its liquid form.
  • the moisture within the device can be kept low and condensation of the moisture or renewed heating of the moisture, for example water drops caused by microwave radiation, can be prevented.
  • Another way to improve quality is to apply the microwaves in a cycled manner depending on the water content of the wet fiber-based blank.
  • the performance can be reduced by the clocking.
  • the water content in the wet fiber-based blank is lower and too much energy can cause the blank to overheat in certain areas. This can be prevented by reducing the power.
  • the microwave-permeable mold can be made of a material selected from the list of materials including PEI, PI, PE, POM, PEEK, wood, PTFE, ceramic, glass and PP.
  • the press mold can be porous or solid with water-draining channels or made of a fine-mesh material.
  • the relative movement is preferably a rotational movement of the container in relation to the laser beam, rather than a movement of the laser beam in the circumferential direction of the blank.
  • a cutting device for assembling the dried blank has a holding device for holding the dried blank. It also has a cutting laser for generating a laser beam, the laser beam of the cutting laser and the dried blank being movable relative to one another by means of the laser beam in order to separate excess excess of the dried blank.
  • the laser beam is guided in a deflection device and this deflection device is rotated about a longitudinal axis of the dried blank in order to separate the excess excess material in order to generate the relative movement.
  • Such a process step can provide a simple process sequence that can be precisely adjusted and reproducible.
  • the product-specific parameter can be determined individually for each fiber-based product/dried blank. It is conceivable that each product is measured before the cutting process and the corresponding data is transferred to the cutting device and this carries out the cut accordingly with a static setting.
  • a powder coating can be applied to the assembled opening of the dried blank. Applying a powder coating makes it possible to seal the cutting edge.
  • a meltable polymer can be applied as a powder coating.
  • Polymers have advantageous properties and are easy to process.
  • the dried blank is tested for leaks. This can prevent defective products from being sold.
  • Figure 1 A casting mold
  • FIGS. 2A to 2E individual process steps
  • Figure 4 the device according to Figure 3 during exposure to microwaves
  • Figure 5 A perspective view of a
  • Figure 6 a sectional view through the cutting device according to Figure 5;
  • Figure 7 a detailed view from Figure 6;
  • Figure 8 a perspective view of a dried blank
  • Figure 9 a powder coating process
  • Figure 10 the drying step of the powder coating process
  • Figure 11 a leak test
  • Figure 12 the closing process
  • Figure 13 exemplary further typical products that can be produced using the method according to the invention
  • Figure 14 an example of a typical fiber-based
  • valves are arranged to close the respective openings.
  • the inlet opening 75 can, as shown here, be provided with a branch 76, which can also be closed.
  • FIGS. 2A to 2E show a simplified cross section through the casting mold 70 according to Figure 1.
  • the casting mold 70 is filled with a process liquid 95, so that a liquid reservoir 96 is formed within the casting mold 70.
  • the casting mold 70 is closed here, that is, the drain openings 71 are closed.
  • the liquid supply 96 completely fills the cavity 74 and also flows through the cavity
  • the casting mold 70 is connected with its inlet opening 75 to a corresponding reservoir or process tank in which pulp 90 is located.
  • the pulp 90 has already been applied to the liquid supply 96 in the casting mold 70.
  • the branch 76 at the inlet opening is closed.
  • the now open drain openings 71 can be closed and other drain openings 71 can be opened. This can be seen, for example, from the illustration in FIG. 2C.
  • the drain openings 71 located further down in relation to the open drain openings 71 according to FIG. 2B are opened.
  • the process liquid 95 now flows out of the mold in the direction of the arrows P2 and the pulp 90 settles at further points within the cavity 72. Wall 101 continues to be built up.
  • the drain opening 71 located furthest down can be opened. This is shown in Figure 2D.
  • the process liquid 95 still remaining in the casting mold 70 is now completely displaced by the pulp 90 and flows in the direction of arrow P3.
  • the construction of the wall 101 of the blank 60 is now finished.
  • a valve at the inlet opening 75 is then closed so that no further pulp can flow in.
  • the liquid still remaining in the casting mold 70 is drained off completely and the resulting blank 60 is removed from the mold.
  • the casting mold 70 is now empty, although fiber residues from the pulp 90 can still adhere to the cavity 72. These fiber residues can be backwashed.
  • Process liquid 95 is introduced into the mold 70 through the drain openings 71. This is shown in Figure 2E by the arrows P4. As the process liquid flows in, fiber residues are detached from the cavity 72 and discharged through the branch 76, which is shown by the arrow P5.
  • the inlet opening 75 is closed and the branch 76 is opened. This prevents the process liquid from being flushed into the pulp reservoir.
  • the drain openings 71 are closed and the rinsing process is ended.
  • the interior of the mold i.e. the cavity 74 and the cavity 72, is again filled with process liquid 95, as shown in FIG. 2A.
  • the branch 76 can be closed and new pulp can be added to the liquid supply by opening the inlet valve 75.
  • the wet fiber-based blank 60 is removed from the mold 70 using a suitable transfer device.
  • the mold 70 is opened.
  • the wet fiber-based blank 60 is then placed into the opened mold 20, which is designed in two parts.
  • Figure 3 shows a device 200 for reducing the water content in a fiber-based blank before exposure to microwaves.
  • the fiber-based blank 60 in the present case is a container in the form of a bottle.
  • This process is the drying step. In the present case, this is carried out using microwave radiation. This step is described below with reference to the device 200.
  • the device 200 has a microwave chamber 40 which is closed with a lid 41. In the lid 41 there is an exhaust opening 42 through which compressed air and / or moisture, such as water or water vapor, can be removed.
  • the microwave chamber 40 also has a floor 43. A large number of openings 44 are arranged in the floor through which supply air can be introduced into the microwave chamber 40.
  • the device 200 also has a device 50 for generating microwaves. In the present case, this is designed as a magnetron.
  • the device 50 for generating microwaves is connected to the microwave chamber 40 with a waveguide 51.
  • the waveguide 51 is rectangular.
  • the wall of the blank 60 is pressed onto the inner wall of the press mold 20 and the water in the wet fiber-based blank 60, or the moisture therein, is partially pressed out of it.
  • the press mold 20 is designed to be water-permeable. Water permeability can be achieved with porosity; alternatively, individual channels or openings can be provided in the press mold. The water can also be drained away through gaps or openings at the separation point of the press mold. The escaping water, or the escaping moisture, is shown stylized by water drops in the illustration according to FIG. These water drops can drip onto the bottom 43 of the microwave chamber and be discharged through the openings 44. After this step, the fiber-based container 100 has a water content of approximately 50%.
  • FIG 4 shows the device according to Figure 3 during the exposure of the wet fiber-based blank 60 to microwaves.
  • Figure 4 shows the actual drying process.
  • Microwaves are correspondingly generated in the device 50 for generating microwaves and are introduced into the microwave chamber 40 through the waveguide 51 .
  • the microwaves heat up the moisture contained in the fiber-based blank 60, in other words, the molecules begin to vibrate.
  • the moisture begins to evaporate and emerges from the blank 60 through the microwave-permeable press mold 20.
  • 4 shows the expandable tool 30 in the non-expanded state, but it is possible for the expandable tool 30 to remain expanded even during the process shown here.
  • the moisture shown here stylized by wavy lines, enters the microwave chamber 40.
  • the press mold 20 is provided with a moisture-dissipating channel, into which a gap opens, which is arranged on or in the mold separation plane of the press mold 20.
  • the moisture does not come out of the mold 20 and into the microwave chamber 40 as shown, but is collected in the moisture-removing channel. Accordingly, the moisture can be removed directly from the press mold 20 to outside the microwave chamber 40. Corresponding exhaust openings of the microwave chamber 40 are then connected directly to the moisture-removing channel.
  • a holding device for the microwave-permeable press mold 20 is designed as an integral part of the lid 41.
  • the device 200 is designed in two parts, i.e. consists of two halves and, if necessary, a separate base.
  • the press mold 20 can be held and pressed together by appropriate elements on the respective halves of the device 200.
  • the now dried blank 61 is removed from the press mold 20. This will be opened for this purpose.
  • a suitable transfer device for example a gripper
  • the dried blank 61 is fed to a device for assembly and the dried blank is assembled accordingly. This step is explained below with reference to a cutting device 400.
  • FIG. 5 shows a perspective view of a cutting device 400.
  • the cutting device 400 includes a holding device 450 for holding a dried blank 61.
  • the cutting device 400 also includes a cutting laser 420 which, in the present case, is arranged in a fixed location on the cutting device 400.
  • the support 432 can be moved vertically along the longitudinal axis X.
  • feeding devices for feeding the dried blanks 61 and for removing the dried blanks 61 are not shown.
  • Figure 6 shows a sectional view through the cutting device 400 according to Figure 5.
  • the cut extends transversely Longitudinal extension of the laser 420 through the longitudinal axis X.
  • the holding device 450 is arranged, by means of which a dried blank 61 is held in the cutting device 400.
  • a deflection device 430 for guiding the laser beam 421 is arranged on the pivot bearing 431.
  • the laser beam 421 is generated by the laser 420.
  • the laser beam 421 is generated in such a way that it radiates essentially on the output side of the laser 420 in the direction of the longitudinal axis X.
  • the laser beam 421 is deflected by means of the deflection device 430 so that it is directed essentially at right angles to the dried blank 61. This will be explained in detail below with reference to FIG. 7.
  • the pivot bearing 431 is arranged such that the deflection device 430 is movable about the longitudinal axis X, with the longitudinal axis X and the center of rotation essentially lying one above the other.
  • the deflection device comprises individual tubes 424, 425, 426 and 427, each of which is arranged at an angle to one another. At the respective interfaces of the individual tubes, deflecting mirrors 423 for deflecting the laser beam 421 are arranged within the tubes. Their function is explained below with reference to FIG. 7.

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Abstract

Offenbart ist ein Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe, insbesondere eines Behälters oder eines faserbasierten Verschlusselements für einen Behälter. Das Verfahren umfasst die Schritte: - Bereitstellen einer Giessform, - Einbringen von Pulpe in die Giessform, sodass ein nasser faserbasierter Rohling (60) gebildet wird - Trocknen des nassen faserbasierten Rohlings - Konfektionieren des getrockneten Rohlings (61) durch Abtrennen eines überschüssigen Überstandes (62).

Description

Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe
Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe , insbesondere eines Behälters oder eines faserbasierten Verschlusselements für einen Behälter, gemäss dem Oberbegri f f des unabhängigen Anspruchs .
Ein faserbasierter Behälter wurde in der WO 2012 / 139590 Al vorgeschlagen . Zur Herstellung dieses Behälters wird sogenannte Pulpe in eine kopfüber angeordnete Form durch Einspritzen eingebracht und mit einem flexiblen Ballon in dieser Form an eine entsprechende Wandung gedrückt und entsprechend komprimiert . Dabei wird die Pulpe zusammengedrückt und auf eine Temperatur von rund 180 ° C aufgehei zt , um den Behälter zu trocknen .
Pulpe ist eine Mischung aus Fasern und Wasser, insbesondere Naturfasern wie Hanf fasern, Zellulosefasern oder Flachs fasern oder einer Mischung davon . Gegebenenfalls weist die Pulpe Zusatzstof fe auf , die beispielsweise ein Aushärten der komprimierten Pulpe verbessern oder Einfluss auf das spätere Aussehen haben oder generell die Eigenschaften der Pulpe oder des späteren Behälters verändern .
Da die Pulpe aus unterschiedlichen Bestandteilen besteht , deren Eigenschaften variieren können, ist der Einspritzvorgang ebenfalls sehr schwer kontrollierbar . Insbesondere die Art und die Menge der Ablagerung der Pulpe innerhalb der Form ist weitestgehend dem Zufall überlassen . Dies schlägt sich am fertigen Behälter in unterschiedlichen Eigenschaften nieder, beispielsweise in unterschiedlichen Wanddicken und damit in unterschiedlichen Festigkeiten oder in unterschiedlichen Oberflächen, insbesondere auch in unterschiedlichen Dimensionen gleicher Elemente unterschiedlicher Behälter . Da die Behälter in einer Negativform geformt werden, kann in Bezug zu deren Aussenkontur eine sehr hohe Masstreue erreicht werden . Die Innenkontur, respektive die innere Oberfläche des Behälters ist , j e nach spezi fischen Eigenschaften der Pulpe aus der der Behälter geformt wird, unterschiedlich grossen Abweichungen unterworfen . Diese sind typischerweise vernachlässigbar mit Ausnahme von Abweichungen im Bereich einer Öf fnung des Behälters an welche ein Behälterverschluss angeordnet wird, beziehungsweise , die als Behälterhals mit entsprechenden Befestigungselementen für einen Behälterverschluss ausgebildet ist . Durch die Materialeigenschaften der Pulpe ist ein oberer, abschliessender Rand der Öf fnung grösseren Toleranzen unterworfen und ist regelmässig faserig ausgebildet .
Dies ist insbesondere nachteilig, da dies eine Schnittstelle zu beispielsweise einem Behälterverschluss bildet und diese Schnittstelle massgetreu ausgebildet sein muss .
Es ist Aufgabe der Erfindung zumindest einen oder mehrere Nachteile des Standes der Technik zu beheben . Insbesondere soll ein Verfahren bereitgestellt werden, das es ermöglicht , faserbasierte Behälter massgenau herzustellen, insbesondere möglichst unabhängig von Materialabweichungen des Behälters . Dabei soll vorzugsweise auf eine Nachbearbeitung des Behälters verzichtet werden können .
Diese Aufgabe wird durch das in dem unabhängigen Patentanspruch definierte Verfahren gelöst . Weitere vorteilhafte Aus führungsformen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen .
Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe , insbesondere eines Behälters oder eines faserbasierten Verschlusselements für einen Behälter umfasst die folgenden Schritte : - Bereitstellen einer Giess form,
- Einbringen von Pulpe in die Giess form, sodass ein nasser faserbasierter Rohling gebildet wird
- Trocknen des nassen faserbasierten Rohlings
- Konfektionieren des getrockneten Rohlings durch Abtrennen eines überschüssigen Überstandes .
Die Aneinanderreihung dieser Schritte erlaubt es , ein Produkt aus dem Werkstof f Pulpe herzustellen, welches massgenau und wiederholbar produzierbar ist . Durch die Konfektionierung des getrockneten Rohlings ist sichergestellt , dass j edes Produkt über die gleiche Massgenauigkeit verfügt .
Das Produkt ist vorzugsweise ein Behälter für Flüssigkeiten, insbesondere eine Getränkeflasche .
Zur Bildung des faserbasierten Rohlings kann die Pulpe mit den folgenden Schritten in die Giess form eingebracht werden :
- Füllen der Giess form mit einer Prozess flüssigkeit , insbesondere Wasser, sodass in der Giess form ein Flüssigkeitsvorrat gebildet ist ,
- Aufbringen von Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat
- Ersetzen des Flüssigkeitsvorrates durch gezieltes Ablassen des Flüssigkeitsvorrates durch die Giess form .
Das Füllen der Giess form mit einer Prozess flüssigkeit ermöglicht es , innerhalb der Giess form bestimmte Prozessbedingungen zu schaf fen . Der Flüssigkeitsvorrat stellt eine stehende Säule bereit , die im Wesentlichen frei von Turbulenzen und/oder Verwirbelungen ist .
Durch das Aufbringen von Pulpe auf diesen Flüssigkeitsvorrat werden zwei Medien in Verbindung gebracht , die vergleichbare Eigenschaften aufweisen . Wird beispielsweise Wasser als Prozessflüssigkeit verwendet , ist der Flüssigkeitsvorrat ebenfalls aus Wasser . Die Pulpe ist ebenfalls eine im Wesentlichen wasserbasierte Mischung . Wird also die Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat auf gebraucht , so vermischen sich diese beiden Medien nicht . Der Flüssigkeitsvorrat wird praktisch durch die Pulpe aufgefüllt . Der Flüssigkeitsvorrat stellt also eine stehende Wassersäule bereit , die durch das Aufbringen von Pulpe auf diese Wassersäule lediglich verlängert wird .
Eine Giess form zum Herstellen eines faserbasierten Rohlings ist typischerweise flüssigkeitsdurchlässig und weist zwei Formhäl ften auf , die voneinander getrennt werden können . Diese zwei Formhäl ften stellen eine Kavität bereit , in die die Pulpe eingebracht wird . In einer einfachen Aus führung kann die Giess form beispielsweise aus einem Metallgitter ausgebildet sein, welches eine Aussenbegrenzung aufweist , die flüssigkeitsundurchlässig ist , sodass innerhalb dieser Giess form ein Flüssigkeitsvorrat bereitgestellt werden kann . In einer einfachen Ausbildung kann die Aussenbegrenzung beispielsweise durch einen Behälter bereitgestellt werden, wobei dieser Behälter geflutet werden kann .
Die Kavität entspricht im Wesentlichen einem Negativabdruck des herzustellenden Rohlings und weist entsprechend wie der Rohling eine Mündungsöf fnung auf . Die Pulpe wird entsprechend über die Mündungsöf fnung eingebracht . Bei einem Behälter in der Form einer Flasche ist die Mündungsöf fnung die Ausgussöf fnung am Flaschenhals . Der Rohling kann j edoch auch beispielsweise die Form eines nach oben of fenen Behälters ohne spezi fische Mündung einnehmen, beispielsweise eine Schale , ein Becher oder ein Tray . Diese sind mit einer Öf fnung versehen, die in bestimmungsgemässen Gebrauch meist nach oben zeigt . Entsprechend wird die Pulpe über den Öf fnungsquerschnitt der entsprechenden Öf fnung eingebracht . Es kann j edoch auch vorgesehen sein, dass die Giess form bei derartigen Weithalsbehältern, wie beispielsweise einem Becher, im Bereich der Öf fnung mit einem Deckel verschlossen ist und hier eine separate Mündung vorgesehen ist , um die Pulpe in die Giess form einzubringen . Nach dem Aufbringen der Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat kann durch gezieltes Ablassen des Flüssigkeitsvorrates durch die Giess form hindurch der Flüssigkeitsvorrat ersetzt werden . Durch das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates strömt die Pulpe in die Giess form nach .
Dabei kann der Ablassvorgang durch einen Überdruck gesteuert werden, der auf die Pulpe aufgebracht wird . Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, den Flüssigkeitsvorrat in der Giess form mit einem Unterdrück zu entfernen, sodass die Pulpe in die Giess form hineingesaugt wird .
Das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates kann beispielsweise auch durch eine Blende gesteuert werden, sodass die Ablassgeschwindigkeit durch eine Begrenzung des Ablassvolumens beschränkt wird oder geregelt werden kann .
Durch das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates kann insbesondere innerhalb der Giess form eine Strömung der Pulpe entstehen und sich dabei die nachströmende Pulpe an einer Innenwandung der Giess form, und somit der Kavität , absetzen .
Durch das Absetzen der Pulpe an einer Innenwandung der Giess form wird eine Wandung des späteren Rohlings auf gebaut . Durch eine wie oben erwähnte Steuerung oder Regelung mittels Drucks oder Volumen kann auf den Absetzvorgang Einfluss genommen werden und entsprechend auf den Aufbau der Wandung .
Zusätzlich oder alternativ können unterschiedliche Pulpen nacheinander in die Giess form eingebracht werden . Uber ein derartiges serielles Einbringen unterschiedlicher Pulpen kann ein schichtweiser Aufbau des Rohlings innerhalb der Giess form erzeugt werden . So können beispielsweise Pulpen verwendet werden, die sich farblich oder anhand ihrer Eigenschaften, insbesondere ihrer Fasereigenschaften oder ihrer funktionalen Eigenschaften, wie beispielsweise der Barriereeigenschaften, unterscheiden . Es kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsvorrat an mehreren Stellen aus der Giess form abgelassen wird . Diese Stellen können dabei unterschiedlichen Segmenten oder Bereichen des späteren Rohlings und somit auch der Giess form entsprechen .
Durch das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates an mehreren Stellen kann die Strömung der Pulpe innerhalb der Giess form gelenkt werden, sodass auch das Absetzen der Pulpe gesteuert und kontrolliert werden kann . Dadurch lässt sich die Wandung des Rohlings gezielt aufbauen und die Menge sowie der j eweilige Ort der abgelagerten oder abgesetzten Pulpe gezielt steuern .
Das Absetzen der Pulpe bezeichnet hier das Absetzen der sich in der Pulpe befindlichen Fasern, vorliegend an der Innenwandung der Giess form in der Kavität .
Es kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsvorrat in einer bestimmten zeitlichen Abfolge durch die mehreren Stellen aus der Giess form abgelassen wird .
Dies ermöglicht das präzise Steuern der Strömung der Pulpe und damit das gezielte Verteilen der Fasern . Entsprechend kann der Aufbau der Rohlingswandung gezielt gesteuert werden und eine Faserverteilung innerhalb der Rohlingswandung hergestellt werden, die spezi fischen Anforderungen entspricht .
So kann beispielsweise in Bereichen mit erhöhter Krafteinwirkung ein dickerer Aufbau als im restlichen Rohling erreicht werden .
So lassen sich Rohlinge beispielsweise für Behälter schaf fen, die beispielsweise im Gewicht oder hinsichtlich ihrer Stapelbarkeit ( Top Load) oder der Ausrichtung der Fasern und vielem mehr optimiert sind . Durch das gezielte Ablagern von Fasern kann eine erhöhte Ablagerung von Fasern vermieden werden, an Stellen, die kaum beansprucht werden . Dies ist bei konventionellen Verfahren nicht möglich . Die Wandstärke des Rohlings , und damit des Behälters , entspricht typischerweise immer der Wandstärke die benötigt wird, um die höchste Kraft auf zunehmen, da in den üblichen angewandten Verfahren eine gezielte Steuerung des Absetzvorgangs der Fasern nicht möglich ist .
Es kann vorgesehen sein, dass eine entsprechende Giess form mehrere Ablassöf fnungen aufweist , die in einer bestimmten zeitlichen Folge geöf fnet werden . Der Ausdruck „Ablassen" bezeichnet vorliegend das Ausbringen von Flüssigkeit aus der Giess form .
Vorzugsweise wird die Pulpe mit einem Überdruck in die Giess form eingebracht , insbesondere wird ein Überdruck erzeugt , nachdem die Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat aufgebracht ist , also während des Ablassens des Flüssigkeitsvorrates . Der Druck kann insbesondere vor dem Ablassen des Flüssigkeitsvorrates aufgebaut werden .
Durch den Aufbau eines Überdrucks lässt sich die Strömung der Pulpe präziser steuern .
Vor dem Einbringen der Pulpe kann die Giess form durch das Füllen mit Prozess flüssigkeit rückgespült werden . Dabei kann die Prozess flüssigkeit durch eine der Öf fnung des Rohlings entsprechende Mündungsöf fnung der Giess form ausgetragen werden . Dies erlaubt das einfache Rückspülen der Giess form wobei die Rückspül flüssigkeit und die Prozess flüssigkeit vorzugsweise identisch sind . Sobald der Rückspülvorgang gestoppt wird ist die Giess form bereits mit einem wie vorliegend beschriebenen Flüs- sigkeitsvorrat gefüllt und die Pulpe kann sofort auf den Flüs- sigkeitsvorrat aufgebracht werden .
Dies vereinfacht den gesamten Prozess . Fasern, die sich noch in der Rückspül flüssigkeit befinden, haben keinen negativen Einfluss und werden höchstens in den nachfolgenden Schritten direkt wiederverwendet und in der Giess form entsprechend abgelagert . Da zwischen dem Rückspülen und dem Aufbringen von Pulpe keine weiteren Prozessschritte notwendig sind, ist dieses Verfahren ebenfalls vergleichsweise schneller .
Zum Trocknen des Rohlings kann vorgesehen sein, zumindest die nachfolgenden Schritte durchzuführen :
- Bereitstellen des faserbasierten Rohlings in einer mikrowellendurchlässigen Press form,
- Einbringen eines expandierbaren Werkzeugs in den faserbasierten Rohling,
- Expandieren des expandierbaren Werkzeugs , sodass der faserbasierte Rohling gepresst wird, zum reduzieren des Wassergehaltes des faserbasierten Rohlings ,
- Beaufschlagen des gepressten Rohlings mit Mikrowellen .
Durch das Bereitstellen des faserbasierten Rohlings in einer mikrowellendurchlässigen Press form kann der nasse faserbasierte Rohling während des Trocknungsvorgangs , das heisst während des Beaufschlagens mit Mikrowellen, innerhalb der Form verbleiben . Der Behälter ist somit geschützt gegen äussere Einflüsse und Beschädigungen oder Verformungen sind verhindert . Durch das Bereitstellen des nassen faserbasierten Rohlings innerhalb der mikrowellendurchlässigen Press form kann ebenfalls erreicht werden, dass dieser von allen Seiten für die Mikrowellen zugänglich ist und eine Trocknung also von allen Seiten bewerkstelligt werden kann . Der nasse faserbasierte Rohling weist nach diesem Trocknungsschritt einen Wassergehalt von ungefähr 5% bis 12 % auf .
Im vorliegenden Verfahren werden die nassen faserbasierten Rohlinge typischerweise wie vorliegend beschrieben geformt . Mit anderen Worten wird Pulpe in eine poröse Giess form oder in eine solide Giess form mit wasserabführenden Kanälen, deren Eingänge mit Sieben abgedeckt sind oder deren Öf fnungen klein genug sind, dass die Fasern der Pulpe nicht eindringen können, eingebracht und an der Innenwandung der Giess form die Fasern der Pulpe angeschwemmt , sodass sich eine Wandung eines Behälters aufbaut . Sobald die Wandung genügend dick ist wird das Anschwemmen der Pulpe beendet . Das nunmehr vorliegende Halbfabrikat , also der nasse faserbasierte Rohling, wird der Giess form entnommen und in die mikrowellendurchlässige Press form eingebracht und damit in der Press form bereitgestellt . Der nasse faserbasierte Rohling weist zu diesem Zeitpunkt einen Wassergehalt von ungefähr 75% oder weniger auf , sodass dieser formstabil zwischen den Verarbeitungsstationen transportiert werden kann .
Der nasse faserbasierte Rohling wird mit einem geeigneten Übergabegerät aus der Giess form entnommen . Anschliessend wird der nasse faserbasierte Rohling in die geöf fnete Press form eingelegt . Die Press form ist vorzugsweise zweiteilig ausgebildet . Dabei kann für die Entnahme und das Einlegen ein Ausblasen und/oder ein Ansaugen mittels Unter- oder Überdruck erforderlich sein . Ebenso können rein mechanische Grei fer für diesen Trans fer zum Einsatz kommen .
Typischerweise kann die Press form eine Innenwandung aufweisen, die im Vergleich zur Innenwandung der Giess form mit einer grösseren Oberflächengüte ausgebildet ist .
Vorzugsweise wird nach dem Bereitstellen des faserbasierten Rohlings in der Press form ein expandierbares Werkzeug in den faserbasierten Rohling eingebracht . Durch Expansion des expandierbaren Werkzeugs kann der Wassergehalt des faserbasierten Rohlings in einem ersten Schritt durch eine Kompression einer Wandung des Rohlings reduziert werden . Der nasse faserbasierte Rohling weist zu diesem Zeitpunkt einen Wassergehalt von ungefähr 50% - 60% auf .
Zugleich kann am nassen faserbasierten Rohling eine Oberfläche mit verbesserten Eigenschaften geschaf fen werden, da wie bereits erläutert , die Press form mit einer höheren Güte im Vergleich zur Giess form ausgebildet sein kann . Es kann vorgesehen sein, dass das expandierbare Werkzeug während des Beaufschlagens mit Mikrowellen im expandierten Zustand verbleibt . Mit anderen Worten, das Expandieren des expandierbaren Werkzeugs und das Beaufschlagen des gepressten Rohlings mit Mikrowellen erfolgt gleichzeitig . Der Rohling verbleibt dabei in der Press form .
Ein Druck auf die Wandung des nassen faserbasierten Rohlings kann aufrechterhalten werden . Zudem ist durch den Verbleib des expandierbaren Werkzeugs innerhalb des nassen faserbasierten Rohlings dieser von innen gestützt und eine unerwünschte Verformung ist verhindert . Ausserdem verbessert dies die Oberflächengüte des Rohlings .
Der faserbasierte Rohling kann vor dem Beaufschlagen mit Mikrowellen in eine mikrowellenreflektierende Mikrowellenkammer eingebracht werden, insbesondere gemeinsam mit der Press form .
Die Wirkung der Mikrowellen kann dadurch erhöht werden . Mikrowellen, die nicht direkt vom nassen faserbasierten Rohling absorbiert werden, werden typischerweise an der Innenwandung der Mikrowellenkammer reflektiert , sodass dies die Wahrscheinlichkeit erhöht , dass auch diese Mikrowellen noch auf den zu trocknenden Rohling tref fen .
Allgemein bekannt ist , dass durch eine Anregung mit Mikrowellen Moleküle zum Schwingen angeregt werden können und durch diese Schwingung Wärme entsteht . Wasser beispielsweise hat eine Eigenfrequenz von 2 . 45 GHz . Die Mikrowellen werden daher vorzugsweise auch mit dieser Frequenz generiert . Um das Wasser oder die Restfeuchtigkeit aus dem nassen faserbasierten Rohling aus zubringen wird das Wasser vorzugsweise so lange erhitzt , bis es verdampft und entsprechend aus dem nassen Rohling di f fundiert .
Um den Trocknungsvorgang zu beschleunigen kann vorgesehen sein, dass die Press form und/oder die Mikrowellenkammer auf eine Temperatur vorgehei zt wird, die höher ist als 60 ° C j edoch vorzugsweise tiefer ist als 160 ° C .
Dies verhindert auch, dass die Feuchtigkeit , die aus dem nassen faserbasierten Rohling austritt , direkt in der näheren Umgebung des Rohlings wieder kondensiert und sich als Tropfen niederschlägt .
Die Aufhei zung kann beispielsweise über konventionelle Widerstandshei zungen erfolgen . Zusätzlich oder alternativ ist es vorstellbar, ein entsprechend aufgehei ztes Fluid, beispielsweise Luft , einzublasen, sodass die j eweiligen Elemente die gewünschte Temperatur erreichen .
Eine zusätzliche oder alternative Möglichkeit , die Press form vorzuhei zen, könnte beispielsweise auch durch gewollte , teilweise Absorption der Mikrowellenstrahlung in der Press form selbst in der Grössenordnung von maximal 10% , vorzugsweise von maximal 5% der Mikrowellenstrahlung erfolgen oder durch die Energieabgabe des bei der Trocknung erzeugten Dampfes an die Press form .
Es kann vorgesehen sein, die Feuchtigkeit durch einen erzwungenen Luftstrom abzuführen . Bei der Feuchtigkeit kann es sich dabei um Wasserdampf aber auch um Wasser in seiner flüssigen Form handeln .
Durch eine erzwungene Abfuhr kann die Feuchtigkeit innerhalb der Vorrichtung tief gehalten werden und ein Kondensieren der Feuchtigkeit oder ein erneutes Aufhei zen der Feuchtigkeit , beispielsweise von Wassertropfen durch Mikrowellenstrahlung, kann verhindert werden .
Um die Trocknung und/oder das Verdampfen von Feuchtigkeit aus dem nassen faserbasierten Rohling zu verbessern kann auch vorgesehen sein, diesen während der Beaufschlagung mit Mikrowellen zu rotieren . Der Energieeintrag in den nassen faserbasierten Rohling wird dadurch gleichmässiger und ein Überhitzen von einzelnen Stellen des Rohlings kann vermieden werden .
Es kann vorgesehen sein, mehrere Rohlinge gleichzeitig mit Mikrowellen zu beaufschlagen . Dazu kann vorgesehen sein, mehrere Rohlinge , insbesondere mehrere Press formen mit j e einem Rohling, gleichzeitig in die Mikrowellenkammer einzubringen . Dies reduziert die Zyklus zeit , bzw . erhöht die Anzahl getrockneter Rohlinge pro Zeiteinheit , und ermöglicht eine ef fi zientere Nutzung der Mikrowellen .
Die Rohlinge können j e um ihre eigene Achse rotiert werden und/oder um eine gemeinsame Achse . Dies ermöglicht die ef fi zientere Nutzung der Mikrowellen und ermöglicht einen gleichmässigeren Energieeintrag in die Rohlinge .
Zusätzlich oder alternativ wäre es auch vorstellbar, eine oder mehrere Press formen vorzusehen, die mehrere Rohlinge gleichzeitig aufnehmen kann oder können . Dies vereinfacht die Vorrichtung, da nicht j eder Rohling einzeln manipuliert werden muss , wenn er sich in einer Mehrfach-Press form befindet .
Es wurde festgestellt , dass die Anordnung mehrerer einzelner Press formen samt Rohlingen in der Mikrowellenkammer räumlich zueinander beliebig erfolgen kann . Die Anordnung hat keinen Einfluss auf die Gleichmässigkeit des Energieeintrages .
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehene sein, ein rotierendes Element , einen sogenannten Stirrer, insbesondere innerhalb der Mikrowellenkammer oder am Übergang eines Hohlleiters zur Mikrowellenkammer, vorzusehen und mit diesem die Mikrowellen zu verwirbeln . Durch einen Stirrer kann die statische Ausbreitung der Mikrowellen innerhalb der Trocknungskammer, also der Mikrowellenkammer, gestört werden und Bereiche hoher Intensität der Mikrowellen minimiert werden . Auch eine derartige Anordnung hat eine positive Wirkung in Bezug auf einen gleichmässigen Energieeintrag .
Eine weitere Möglichkeit zur Verbesserung der Qualität besteht darin, die Mikrowellen in Abhängigkeit des Wassergehaltes des nassen faserbasierten Rohlings getaktet zu beaufschlagen . Durch die Taktung kann die Leistung herabgesetzt werden . Typischerweise ist gegen Ende des Trocknungsvorgangs der Wassergehalt in dem nassen faserbasierten Rohling geringer und ein zu hohes Mass an Energie kann dazu führen, dass der Rohling an gewissen Stellen überhitzt . Durch eine Reduktion der Leistung kann dies verhindert werden .
Die mikrowellendurchlässige Press form kann aus einem Material hergestellt sein ausgewählt aus der Liste von Materialen umfassend PEI , PI , PE , POM, PEEK, Hol z , PTFE , Keramik, Glas und PP . Die Press form kann porös oder solide mit wasserabführenden Kanälen oder aus einem feinmaschigen Material ausgeführt sein .
Es ist ersichtlich, dass sich der Rohling während des gesamten Trocknungsvorgangs in der Press form befindet .
Es kann vorgesehen sein, dass zum Konfektionieren des getrockneten Rohlings , und damit zur Herstellung des faserbasierten Produkts , der überschüssige Überstand mit einem Laserstrahl abgetrennt wird .
Durch das Bereitstellen eines Lasers beziehungsweise eines Laserstrahls zum Abtrennen des Überstandes kann eine sehr genaue Schneidkante ausgebildet werden .
Es kann vorgesehen sein, das während des Abtrennens des überschüssigen Überstandes der getrocknete Rohling und der Laserstrahl relativ zueinander bewegt werden .
Das relative Bewegen des Laserstrahls in Bezug zum getrockneten Rohling ermöglicht es , den Laserstrahl in einem gleichbleibenden Abstand in Bezug zur Oberfläche des abzutrennenden Überstandes zu bewegen und zudem einen spezi fischen Winkel des Laserstrahls in Bezug zur Oberfläche einzuhalten . Mit anderen Worten erlaubt es diese Konfiguration, einen Winkel der Schnittkante entlang der Oberfläche über den ganzen Verlauf der Schnittkante gleich zu halten . Dies führt zudem zu einer sehr ebenen Schnittkannte . Eine Welligkeit der Schnittkante kann verhindert werden .
Bei der relativen Bewegung handelt es sich vorzugsweise um eine rotative Bewegung des Behälters in Bezug zum Laserstrahl , als um eine Bewegung des Laserstrahls in Umfangsrichtung des Rohlings .
Eine Schneidvorrichtung zum Konfektionieren des getrockneten Rohlings weist eine Haltevorrichtung zum Halten des getrockneten Rohlings auf . Sie weist zudem einen Schneidlaser zur Erzeugung eines Laserstrahls auf , wobei der Laserstrahl des Schneidlasers und der getrocknete Rohling zum Abtrennen eines überschüssigen Uberstandes des getrockneten Rohlings mittels des Laserstrahl relativ zueinander bewegbar sind .
Es kann vorgesehen sein, dass der Laserstrahl in einer Umlenkeinrichtung geführt ist und diese Umlenkeinrichtung zum Abtrennen des überschüssigen Uberstandes um eine Längsachse des getrockneten Rohlings rotiert wird, um die relative Bewegung zu erzeugen .
Durch einen derartigen Verfahrensschritt kann ein einfacher Verfahrensablauf bereitgestellt werden, der genau einstellbar ist und reproduzierbar ist .
Der Laserstrahl kann mittels einer Fokussieroptik auf eine Oberfläche des abzutrennenden überschüssigen Uberstandes fokussiert werden, beziehungsweise kann der Fokus des Laserstrahls auf einen bestimmten Abstand zu Oberfläche eingestellt werden . Dieser kann Null sein oder auch negativ, sodass der Brennpunkt innerhalb der Materialstärke zu liegen kommt . Durch eine derartige Fokussieroptik und eine entsprechende Fokussierung kann ein sauberer Schnitt ermöglicht werden .
Zum Aus führen des Schnittes kann der Laserstrahl in Richtung der Längsachse oberhalb einer finalen Schnittfläche positioniert und aktiviert werden . Dabei weist der Laserschnitt bis zu einer Schnittposition der finalen Schnittfläche eine vertikale Bewegungskomponente auf .
Insbesondere ist dieser vertikalen Bewegungskomponente ebenfalls eine in Umfangsrichtung des faserbasierten Produkts gerichtete Bewegungskomponente überlagert , sodass ein im Wesentlichen einschlei fender Schnitt entsteht .
Durch die Positionierung und Aktivierung des Laserstrahls oberhalb der finalen Schnittfläche können Fehlstellen, die beim Aktivieren des Laserstrahls entstehen, verhindert werden . Typischerweise wird beim ersten Durchschiessen des Laserstrahls durch das zu trennende Obj ekt mehr Energie eingebracht und eine punktuelle Verbrennung des zu trennenden Obj ekts ist die Folge . Durch die Positionierung des Laserstrahls oberhalb der finalen Schnittfläche ist diese punktuelle Verbrennung nicht im Bereich der finalen Schnittfläche .
Vorzugsweise wird nach dem Abschluss des Schnittes der finalen Schnittfläche der Laserstrahl vor dem Deaktivieren des Laserstrahls in Richtung der Längsachse über die finale Schnittfläche bewegt . Dabei weist der Laserschnitt bis zur finalen Position, in welcher der Laserstrahl deaktiviert wird, eine vertikale Bewegungskomponente auf .
Gleichermassen wie beim Beginn des Schnittes findet auch am Ende des Schnittes unter Umständen ein erhöhter Energieeintrag statt und es entstehen Verbrennungsmarken . Durch die vertikale Bewegungskomponente kann die Verbrennungsmarke von der finalen Schnittfläche ferngehalten werden . Vorzugsweise weist auch hier die vertikale Bewegungskomponente eine überlagerte in Umfangsrichtung des getrockneten Rohlings gerichtete Bewegungskomponente auf . Es entsteht auch hier ein schlei fender Schnitt .
Sowohl das Einschalten als auch das Ausschalten des Laserstrahls kann erfolgen, während sich der Laser nach unten bzw . nach oben bewegt und der getrocknete Rohling sowie der Laserstrahl zusätzlich bereits die in Umfangsrichtung des getrockneten Rohlings gerichtete Bewegungskomponente aufweisen . Dies verringert zudem die Gefahr oder zumindest die Grösse einer punktuellen Verbrennung .
Vorzugsweise wird ein radialer Abstand einer Fokussieroptik zu der Längsachse gemäss einem produktspezi fischen Parameter initial eingestellt . Dies gewährleistet , dass ein Brennpunkt des Laserstrahls immer im gewünschten Abstand zur Oberfläche des abzutrennenden Uberstandes ist und damit eine Schnittfläche mit entsprechend hoher Güte entsteht .
Der produktspezi fische Parameter kann für j edes faserbasierte Produkt / j eden getrockneten Rohling individuell ermittelt werden . Dabei ist es vorstellbar, dass j edes Produkt vor dem Schneidvorgang ausgemessen wird und die entsprechenden Daten der Schneidvorrichtung übergeben werden und diese entsprechend mit einer statischen Einstellung den Schnitt durchführt .
Dieser Parameter kann beispielsweise auch für ganze Chargen eingestellt werden, wenn beispielsweise diese in einem engen Toleranz feld gefertigt sind .
Mit anderen Worten kann ein vorab verfasstes Profil der Schneidvorrichtung übergeben werden, sodass über den Verlauf des Schnittes eine radiale Einstellung der Fokussieroptik kontinuierlich und entsprechend dem Profil angepasst werden kann . Es ist j edoch auch vorstellbar, dass der radiale Abstand während des Abtrennvorgangs oder des Schneidvorgangs fortlaufend an eine Kontur des getrockneten Rohlings angepasst wird .
So kann eine kontinuierliche Verstellung des radialen Abstandes gewährleistet werden, welche es ermöglicht , dass ein Abstand der Fokussieroptik und damit des Brennpunktes des Laserstrahls zur Oberfläche des abzutrennenden Überstandes über den gesamten Schnittverlauf gleich bleibt .
Es wäre ebenfalls vorstellbar, dass beispielsweise bei unebenen oder unbekannten Verläufen der Oberfläche diese quasi in Echtzeit vermessen wird und der radiale Abstand der Fokussieroptik fortlaufend eingestellt wird .
Zur Erhöhung der Qualität der Schnittkante kann während des Abtrennvorgangs mittels einer Spüleinrichtung Spülgas in den getrockneten Rohling eingeblasen werden . Durch ein derartiges Einblasen von Spülgas können Schmutz und Partikel , die beim Schneidvorgang entstehen, aus dem Innern des Rohlings herausgeblasen werden, beziehungsweise sind daran gehindert , sich im Inneren des getrockneten Rohlings niederzuschlagen . Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass während des Abtrennvorgangs Abluft aus dem getrockneten Rohling, insbesondere aus dem Innern des getrockneten Rohlings , mit einer zweiten Absaugeinrichtung und/oder aus dem Bereich einer Austrittsdüse mit einer ersten Absaugeinrichtung abgesaugt wird .
Dies trägt zu einer Erhöhung der Schnittqualität bei und eine nachträgliche Reinigung der Schnittkante kann unterbleiben .
Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, dass während des Abtrennvorgangs die Umlenkeinrichtung mit Spülgas beaufschlagt wird .
Dies verhindert einerseits , dass sich Staub oder Schmutzpartikel in der Umlenkeinrichtung und insbesondere auf darin oder daran angeordneten Umlenkspiegeln niederschlagen und/oder festsetzen, andererseits kann durch die Beaufschlagung der Umlenkeinrichtung mit Spülgas an einer Austrittsdüse ein Schutzgasstrom erzeugt werden, der im Bereich des Schnittes einen Schutz von äusseren Einflüssen bildet . Ein derartiger Schutzgasstrom kann insbesondere das Eintreten von Schmutz oder Staubpartikeln in den Laserstrahl verhindern .
Nach dem Abtrennvorgangs kann der abgetrennte überschüssige Überstand von der Schneidvorrichtung mittels eines Abstrei frings von der Schneidvorrichtung abgestrei ft werden .
Der überschüssige Überstand kann damit zielgerichtet der Entsorgung zugeführt werden, beispielsweise in Richtung eines separat angeordneten Trichters oder Behälters befördert werden .
Nach dem Konfektionieren kann auf die konfektionierte Öf fnung des getrockneten Rohlings eine Pulverbeschichtung aufgebracht werden . Durch das Aufbringen einer Pulverbeschichtung ist es ermöglicht , die Schneidkante zu versiegeln .
Auch auf eine Innenseite des getrockneten Rohlings kann nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht werden . Dies ermöglicht es , das Innere des Rohlings zu versiegeln und/oder abzudichten .
Zusätzlich kann vorgesehen sein, dass auf einer Aussenseite eines Halsbereichs des getrockneten Rohlings nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht wird . Dabei verbleibt j edoch zumindest ein Teil der Aussenseite des getrockneten Rohlings unbeschichtet , die Aussenseite ist also bereichsweise unbeschichtet .
Durch die Beschichtung der Aussenseite des Halsbereichs kann dieser ebenfalls versiegelt werden und/oder beständiger während der Benutzung . Der unbeschichtete Bereich an der Aussenseite des Rohlings ermöglicht es , das Produkt dem Recycling zuzuführen . Durch den unbeschichteten Bereich ist eine Angri f fs fläche bereitgestellt , an welcher das Produkt durch den Einsatz von Wasser aufgebrochen oder auf geweicht werden kann . Entsprechend einfacher kann das Produkt wiederverwertet werden .
Als Pulverbeschichtung kann ein schmel z fähiges Polymer aufgebracht werden . Polymere weisen vorteilhafte Eigenschaften auf und sind einfach zu verarbeiten .
Zum Aufbringen der Pulverbeschichtung kann diese elektrostatisch aufgeladen werden . Insbesondere kann vorgesehen sein, dass eine leitfähige Form, die die Press form ummantelt , in Bezug zum Pulver gegenpolig geladen ist . Das Pulver legt sich dann insbesondere an der Innenseite des Rohlings ab und bleibt dort haften .
Im Anschluss kann die Pulverbeschichtung unter Einfluss von Wärme in einem Ofen geschmol zen werden, sodass ein zusammenhängender Film entsteht . Die aufgebrachte Pulverbeschichtung wird also mit thermischer Energie beaufschlagt und das Pulver in eine Schmel ze überführt . Durch das Auf schmel zen bildet sich ein homogener Film, der eine entsprechende Versiegelung bereitstellt . Vorzugsweise zieht sich dieser Film von der Innenseite über die konfektionierte Öf fnung bis auf einen Aussenbereich des Halses und bildet in diesem Bereich eine durchgehende Versiegelung .
Es kann vorgesehen sein, dass der getrocknete Rohling auf seine Dichtheit geprüft wird . Somit kann vermieden werden, dass fehlerhafte Produkte in den Verkauf gelangen .
Nach der Versiegelung, also nach dem Aufschmel zen der Pulverbeschichtung und dem nachfolgenden Abkühlen, kann ein Produkt in den getrockneten Rohling eingefüllt werden und der getrocknete Rohling im Anschluss mit einem Verschluss verschlossen werden . Entsprechend entsteht ein abgeschlossener Körper zum Transport und Schutz von flüssigen Produkten . Insbesondere durch die Versiegelung der Konfektionierungskante kann in diesem Bereich mit einem entsprechenden Dichtkonus oder einer Dichtebene , beispielsweise aus einem Dichtmaterial wie einem Liner, eine zuverlässige Abdichtung geschaf fen werden .
Anhand von schematischen Figuren wird das erfindungsgemässe Verfahren erläutert . Es zeigt :
Figur 1 : Eine Giess form;
Figuren 2A bis 2E : einzelne Verfahrensschritte ;
Figur 3 : Eine Vorrichtung vor der Beaufschlagung mit Mikrowellen;
Figur 4 : die Vorrichtung gemäss der Figur 3 während der Beaufschlagung mit Mikrowellen
Figur 5 : Eine perspektivische Darstellung einer
Schneidvorrichtung;
Figur 6 : eine Schnittansicht durch die Schneidvor- richtung gemäss der Figur 5 ;
Figur 7 : eine Detailansicht aus der Figur 6 ;
Figur 8 : eine perspektivische Ansicht eines getrockneten Rohlings ;
Figur 9 : einen Pulverbeschichtungsvorgang;
Figur 10 : den Trocknungsschritt des Pulverbeschichtungsvorgangs ;
Figur 11 : eine Dichtheitsprüfung;
Figur 12 : den Verschliessvorgang; Figur 13 : beispielhaft weitere typische Produkte , die mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden können;
Figur 14 : beispielhaft einen typischen faserbasierten
Verschluss , der mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden kann .
In den nachfolgenden Figuren sind einzelne Verfahrensabschnitte des erfindungsgemässen Verfahrens j eweils separat beschrieben . In den Figuren 1 bis 2E wird die Bereitstellung einer Giess form und das Einbringen der Pulpe in die Giess form beschrieben . In den Figuren 3 und 4 wir ein möglicher und bevorzugter Trocknungsschritt beschrieben . Die Figuren 5 bis 8 beschreiben ein bevorzugtes Verfahren zum Konfektionieren des getrockneten Rohlings . Schliesslich beschreiben die Figuren 9 bis 12 abschliessende Bearbeitungsschritte und die Figuren 13 und 14 mögliche Anwendungs formen .
Die Figur 1 zeigt eine Giess form 70 für einen Rohling für einen Behälter in der Form einer Flasche . Die Giess form 70 weist vorliegend zwei Giess formhäl ften auf , wobei j edoch in der Figur 1 lediglich eine Häl fte abgebildet ist . Innerhalb der Giess form 70 ist eine Kavität 72 angeordnet die von einer flüssigkeitsundurchlässigen Aussenbegrenzung 73 umschlossen ist . Die Kavität 72 ist wasserdurchlässig und vorliegend aus einem Metallgitter oder Sieb ausgebildet . Die flüssigkeitsundurchlässige Aussenbegrenzung 73 weist einen Hohlraum 74 auf in welchem die Kavität 72 angeordnet ist . Die Giess form 70 weist mehrere Ablassöf fnungen 71 auf . Die Ablassöf fnungen 71 verbinden ein Äusseres der Giess form 70 mit dem Hohlraum 74 . Die Giess form 70 weist zudem eine Einlassöf fnung 75 auf , die direkt in das Innere der Kavität 72 mündet . Die Ablassöf fnungen 71 sind in unterschiedlichen Höhen angeordnet und können so unterschiedliche Ablassebenen definieren . Die Lagebezeichnung Höhe definiert sich vorliegend anhand der in Figur 1 gezeigten Darstellung und damit am Behälter in seiner benutzungsgemässen Lage , also in aufrechter Form mit einer Ausgabeöf fnung nach oben und einem Behälterboden nach unten, auf dem der Behälter steht .
Sowohl an der Einlassöf fnung 75 als auch an den Ablassöf fnungen
71 sind Ventile angeordnet um die j eweiligen Öf fnungen zu verschliessen .
Die Einlassöf fnung 75 kann, wie vorliegend gezeigt , mit einem Abzweiger 76 versehen sein, der ebenfalls verschlossen werden kann .
In den Figuren 2A bis 2E sind einzelne Verfahrensschritte oder Prozessschritte dargestellt . Diese Figuren zeigen j eweils einen vereinfachten Querschnitt durch die Giess form 70 gemäss der Figur 1 . Wie aus der Figur 2A ersichtlich ist , ist die Giess form 70 mit einer Prozess flüssigkeit 95 gefüllt , sodass innerhalb der Giess form 70 ein Flüssigkeitsvorrat 96 gebildet ist . Die Giessform 70 ist vorliegend verschlossen, das heisst , die Ablassöf fnungen 71 sind verschlossen . Der Flüssigkeitsvorrat 96 füllt den Hohlraum 74 vollständig aus und durchströmt ebenso die Kavität
72 und füllt diese ebenfalls aus .
Die Giess form 70 ist mit ihrer Einlassöf fnung 75 mit einem entsprechenden Reservoir oder Prozesstank verbunden, in welchem sich Pulpe 90 befindet . In der Darstellung gemäss der Figur 2A ist die Pulpe 90 bereits auf den Flüssigkeitsvorrat 96 in der Giess form 70 aufgebracht . Der Abzweiger 76 an der Einlassöf fnung ist verschlossen .
Aus der Figur 2B ist nunmehr ersichtlich, dass der Flüssigkeitsvorrat 96 gezielt aus der Giess form 70 abgelassen wird und zwar vorliegend in Richtung der Pfeile PI durch die in der vorliegenden Darstellung zuoberst angeordneten Ablassöf fnungen 71 . Dazu werden diese geöf fnet . Pulpe 90 strömt nun aus dem Reservoir durch die Einlassöf fnung 75 in das Innere der Kavität 72 . Die sich in der Pulpe 90 befindlichen Fasern werden im Innern der Giess form 72 zurückgehalten, nämlich an der Wandung der Kavität 72 . Hier baut sich eine Wandung 101 des späteren Rohlings auf . Die Fasern werden praktisch aus der Pulpe gefiltert , sodass lediglich der Flüssigkeitsanteil der Pulpe in den Hohlraum 74 dringt . Dies ist durch die zur Pulpe 90 unterschiedliche Schraffur dargestellt . Durch entsprechendes Öf fnen oder Schliessen der Ablassöf fnungen 71 kann innerhalb der Giess form 70 eine entsprechende Strömung eingestellt werden, sodass sich die Fasern an gewünschten Orten oder Stellen innerhalb der Kavität 72 ablagern .
Sobald beispielsweise im, in der vorliegenden Darstellung, oberen Bereich genug Pulpe abgelagert ist , können die j etzt of fenen Ablassöf fnungen 71 geschlossen werden und andere Ablassöf fnungen 71 geöf fnet werden . Dies ist beispielsweise aus der Darstellung gemäss der Figur 2C ersichtlich . Hier werden die in Bezug zu den of fenen Ablassöf fnungen 71 gemäss der Figur 2B weiter unten liegenden Ablassöf fnungen 71 geöf fnet . Die Prozess flüssigkeit 95 strömt nun in Richtung der Pfeile P2 aus der Giess form und die Pulpe 90 setzt sich an weiteren Stellen innerhalb der Kavität 72 ab . Die Wandung 101 wird weiter aufgebaut . Im nächsten Schritt kann die am weitesten unten liegende Ablassöf fnung 71 geöf fnet werden . Dies ist in der Figur 2D dargestellt . Die noch in der Giess form 70 verbliebene Prozess flüssigkeit 95 wird nun vollständig durch die Pulpe 90 verdrängt und strömt in Richtung des Pfeiles P3 . Der Aufbau der Wandung 101 des Rohlings 60 ist nun fertig .
Im Anschluss wird ein Ventil an der Einlassöf fnung 75 geschlossen, sodass keine weitere Pulpe mehr nachströmen kann . Die noch in der Giess form 70 verbliebene Flüssigkeit wird vollständig abgelassen und der entstandene Rohling 60 entformt . Die Giess form 70 ist nunmehr leer wobei jedoch an der Kavität 72 noch Faserreste aus der Pulpe 90 haften können. Diese Faserreste können rückgespült werden. Dabei wird Prozessflüssigkeit 95 durch die Ablassöffnungen 71 in die Giessform 70 eingebracht. Dies ist in der Figur 2E durch die Pfeile P4 dargestellt. Durch das Einströmen der Prozessflüssigkeit werden Faserreste von der Kavität 72 gelöst und durch den Abzweiger 76 ausgetragen, was durch den Pfeil P5 dargestellt ist. Dazu ist die Einlassöffnung 75 geschlossen und der Abzweiger 76 geöffnet. Dadurch ist verhindert, dass die Prozessflüssigkeit in das Reservoir der Pulpe gespült wird. Nach einer gewissen Zeit werden die Ablassöffnungen 71 geschlossen und der Spülvorgang ist beendet. Zu diesem Zeitpunkt ist das Innere der Giessform, also der Hohlraum 74 und die Kavität 72, wiederum mit Prozessflüssigkeit 95 gefüllt, wie in der Figur 2A gezeigt. Der Abzweiger 76 kann geschlossen werden und durch Öffnen des Einlassventiles 75 neue Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat aufgebracht werden.
Zum Entformen wird der nasse faserbasierte Rohling 60 mit einem geeigneten Übergabegerät aus der Giessform 70 entnommen. Dazu wird die Giessform 70 geöffnet. Anschliessend wird der nasse faserbasierte Rohling 60 in die geöffnete Pressform 20 eingelegt, die dazu zweiteilig ausgebildet ist.
Die Figur 3 zeigt eine Vorrichtung 200 zur Reduktion des Wassergehaltes in einem faserbasierten Rohling vor der Beaufschlagung mit Mikrowellen. Der faserbasierte Rohling 60 ist vorliegend ein Behälter in der Form einer Flasche. Es handelt sich bei diesem Vorgang um den Trocknungsschritt. Dieser wird vorliegend unter Verwendung von Mikrowellenstrahlung durchgeführt. Dieser Schritt ist nachfolgend mit Bezug zu der Vorrichtung 200 beschrieben.
Die Vorrichtung 200 weist eine Mikrowellenkammer 40 auf, die mit einem Deckel 41 verschlossen ist. Im Deckel 41 befindet sich eine Abluftöffnung 42 durch die Druckluft und/oder Feuchtigkeit, wie beispielsweise Wasser oder Wasserdampf , abgeführt werden kann . Die Mikrowellenkammer 40 weist zudem einen Boden 43 auf . Im Boden ist eine Viel zahl an Öf fnungen 44 angeordnet durch die Zuluft in die Mikrowellenkammer 40 eingebracht werden kann . Die Vorrichtung 200 weist zudem eine Vorrichtung 50 zur Erzeugung von Mikrowellen auf . Diese ist vorliegend als ein Magnetron ausgebildet . Die Vorrichtung 50 zur Erzeugung von Mikrowellen ist mit einem Hohlleiter 51 mit der Mikrowellenkammer 40 verbunden . Der Hohlleiter 51 ist rechteckig ausgebildet .
In der Vorrichtung 200 ist eine Press form 20 innerhalb der Mikrowellenkammer 40 angeordnet . Innerhalb der Press form 20 ist ein nasser faserbasierter Rohling 60 angeordnet . Dieser wurde vor dem Einbringen in die Press form 20 einer Giess form entnommen und weist zum j etzigen Zeitpunkt einen Wassergehalt von ungefähr 75% auf . Nach dem Einbringen des nassen faserbasierten Rohlings 60 in die Press form 20 wurde ein expandierbares Werkzeug 30 in das Innere des nassen faserbasierten Behälters 100 eingebracht .
Durch Expansion des expandierbaren Werkzeugs 30 wird die Wandung des Rohlings 60 auf die Innenwandung der Press form 20 gepresst und das sich im nassen faserbasierten Rohling 60 befindliche Wasser, beziehungsweise die sich darin befindliche Feuchtigkeit , aus diesem teilweise hinaus gepresst . Dazu ist die Press form 20 wasserdurchlässig ausgebildet . Die Wasserdurchlässigkeit kann mit einer Porosität erreicht werden, alternativ können einzelne Kanäle oder Öf fnungen in der Press form vorgesehen sein . Das Wasser kann auch durch Spalten oder Öf fnungen an der Trennstelle der Press form abgeleitet werden . Das austretende Wasser, beziehungsweise die austretende Feuchtigkeit , ist in der Darstellung gemäss der Figur 3 durch Wassertropfen stilisiert dargestellt . Diese Wassertropfen können auf den Boden 43 der Mikrowellenkammer tropfen und durch die Öf fnungen 44 ausgetragen werden . Nach diesem Schritt weist der faserbasierte Behälter 100 einen Wassergehalt von ungefähr 50% auf . Die Figur 4 zeigt die Vorrichtung gemäss der Figur 3 während der Beaufschlagung des nassen faserbasierten Rohlings 60 mit Mikrowellen . Die Figur 4 zeigt also den eigentlichen Trocknungsvorgang . In der Vorrichtung 50 zur Erzeugung von Mikrowellen werden entsprechend Mikrowellen erzeugt , die durch den Hohlleiter 51 in die Mikrowellenkammer 40 eingebracht werden . Durch die Mikrowellen wird die Feuchtigkeit , die sich im faserbasierten Rohling 60 befindet , aufgehei zt , mit anderen Worten, die Moleküle fangen an zu schwingen . Die Feuchtigkeit fängt an zu verdampfen und tritt durch die mikrowellendurchlässige Press form 20 aus dem Rohling 60 aus . In der Figur 4 ist das expandierbare Werkzeug 30 im nicht-expandierten Zustand dargestellt , es ist j edoch möglich, dass das expandierbare Werkzeug 30 auch während des hier gezeigten Vorgangs expandiert bleibt . Die Feuchtigkeit , hier stilisiert dargestellt durch Wellenlinien, tritt in die Mikrowellenkammer 40 ein . Damit sich diese Feuchtigkeit nicht in der Mikrowellenkammer 40 niederschlägt wird durch die Öf fnungen 44 im Boden 43 der Mikrowellenkammer 40 Luft eingeblasen . Diese eingeblasene Luft strömt durch die Abluftöf fnung 42 aus der Mikrowellenkammer 40 hinaus . Damit ist innerhalb der Mikrowellenkammer 40 eine Strömung erzeugt , durch die die Feuchtigkeit aus der Mikrowellenkammer 40 ausgetragen werden kann .
Dabei kann vorgesehen sein, die Press form 20 mit einem feuchtig- keitsabführenden Kanal zu versehen, in welchen ein Spalt mündet , der an oder in der Formtrennebene der Press form 20 angeordnet ist . In dieser Konfiguration tritt die Feuchtigkeit nicht wie dargestellt überall aus der Press form 20 hinaus und in die Mikrowellenkammer 40 hinein, sondern wird in dem feuchtigkeitsabführenden Kanal gesammelt . Entsprechend kann die Feuchtigkeit direkt aus der Press form 20 nach ausserhalb der Mikrowellenkammer 40 abgeführt werden . Entsprechende Abluftöf fnungen der Mikrowellenkammer 40 sind dann direkt mit dem feuchtigkeitsabführenden Kanal verbunden . Vorliegend ist eine Haltevorrichtung für die mikrowellendurchlässige Press form 20 als integraler Bestandteil des Deckels 41 ausgebildet . Es ist j edoch auch vorstellbar, dass beispielsweise die Vorrichtung 200 zweiteilig ausgebildet ist , also aus zwei Häl ften besteht und gegebenenfalls aus einem separaten Boden . Dabei kann beispielsweise die Press form 20 durch entsprechende Elemente an den j eweiligen Häl ften der Vorrichtung 200 gehalten und zusammengepresst werden .
Nach diesem Trocknungsschritt wird der nunmehr getrocknete Rohling 61 aus der Press form 20 entnommen . Dazu wird diese geöf fnet . Mit einem geeigneten Übergabegerät , beispielsweise einem Grei fer, wird der getrocknete Rohling 61 einer Vorrichtung zum Konfektionieren zugeführt und der getrocknete Rohling entsprechend konfektioniert . Dieser Schritt wird nachfolgend erläutert , mit Bezug zu einer Schneidvorrichtung 400 .
Die Figur 5 zeigt eine perspektivische Darstellung einer Schneidvorrichtung 400 . Die Schneidvorrichtung 400 umfasst eine Haltevorrichtung 450 zum Halten eines getrockneten Rohlings 61 . Die Schneidvorrichtung 400 umfasst zudem einen Schneidlaser 420 der vorliegend orts fest an der Schneidvorrichtung 400 angeordnet ist . Oberhalb des getrockneten Rohlings 61 ist ein Support 432 angeordnet , auf dem ein Drehlager 431 angeordnet ist . Der Support 432 ist vertikal entlang der Längsachse X verschiebbar . Die Längsachse X entspricht im Wesentlichen einer Längsachse durch den getrockneten Rohling 61 und bei einem rotationssymmetrischen getrockneten Rohling 61 , wie vorliegend gezeigt , entspricht die Längsachse X der Rotationsachse .
Der besseren Übersichtlichkeit halber sind Zuführvorrichtungen zum Zuführen der getrockneten Rohlinge 61 und zum Wegführen der getrockneten Rohlinge 61 nicht dargestellt .
Die Figur 6 zeigt eine Schnittansicht durch die Schneidvorrichtung 400 gemäss der Figur 5 . Der Schnitt erstreckt sich quer zur Längsausdehnung des Lasers 420 durch die Längsachse X . Im in der Figur 6 unteren Bereich der Schneidvorrichtung 400 ist die Haltevorrichtung 450 angeordnet mittels derer ein getrockneter Rohling 61 in der Schneidvorrichtung 400 gehalten wird . Oberhalb der Haltevorrichtung 450 ist ein vertikal verschiebbarer Support 432 angeordnet auf dem ein Drehlager 431 angeordnet ist . Am Drehlager 431 angeordnet ist eine Umlenkeinrichtung 430 zum Führen des Laserstrahls 421 . Der Laserstrahl 421 wird mittels des Lasers 420 erzeugt . Der Laserstrahl 421 wird derart erzeugt , dass er im Wesentlichen ausgangsseitig des Lasers 420 in Richtung der Längsachse X strahlt . Der Laserstrahl 421 wird mittels der Umlenkeinrichtung 430 umgelenkt , sodass er im Wesentlichen rechtwinklig auf den getrockneten Rohling 61 gerichtet ist . Dies wird nachfolgend im Bezug zur Figur 7 im Detail erläutert . Das Drehlager 431 ist derart angeordnet , dass die Umlenkeinrichtung 430 um die Längsachse X bewegbar ist , wobei die Längsachse X und das Zentrum der Rotation im Wesentlichen übereinanderliegen . Die Umlenkeinrichtung umfasst vorliegend einzelne Rohre 424 , 425 , 426 und 427 , die j eweils in einem Winkel zueinander angeordnet sind . An den j eweiligen Schnittstellen der einzelnen Rohre sind innerhalb der Rohre Umlenkspiegel 423 zum Umlenken des Laserstrahls 421 angeordnet . Deren Funktion wird nachfolgend in Bezug zur Figur 7 erläutert . Das Rohr 424 der Umlenkeinrichtung 30 ist in seiner Länge grössenveränderlich, sodass der Support gemeinsam mit dem Drehlager 431 und den restlichen Elementen der Umlenkeinrichtung 430 vertikal bewegt werden kann . Auch das Rohr 425 der Umlenkeinrichtung 430 ist in seiner Länge veränderlich, sodass ein radialer Abstand der Rohre 426 und 427 in Bezug auf Längsachse X einstellbar ist .
Die Figur 7 zeigt eine Detailansicht der Figur 6 . Wie ersichtlich ist , sind in der Umlenkeinrichtung 430 mehrere Umlenkspiegel 422 angeordnet . In Richtung des Laserstrahls nachfolgend, also in Einstrahlrichtung nachfolgend, ist zu j edem Umlenkspiegel 422 ein Sicherheitselement 423 angeordnet , das vorliegend als eine Metallplatte ausgebildet ist . An der Umlenkeinrichtung 430 weiter angeordnet ist eine Fokussieroptik 440 zum Fokussieren des Laserstrahls und in Strahlrichtung nachfolgend eine Austrittsdüse 428 . Wie zur Figur 6 erläutert , ist der radiale Abstand der Umlenkeinrichtung, beziehungsweise der Elemente der Umlenkeinrichtung nachfolgend zum Drehlager 431 , einstellbar . Dazu ist unterhalb des Drehlagers 431 ein Aktuator 433 angeordnet . Durch betätigen des Aktuators 433 kann der Abstand der Fokussieroptik 440 zur Längsachse X eingestellt werden . Dies ermöglicht damit das Einstellen eines Abstandes des Brennpunktes des Laserstrahls 421 in Bezug zur Oberfläche des abzutrennenden Uberstandes 62 ( siehe dazu Figur 8 ) .
Die Umlenkeinrichtung 430 bildet vorliegend ein im Wesentlichen geschlossenes System in welches ein Spülgas eingeführt werden kann, das während des Betriebs durch die Austrittsdüse 428 strömt . Ersichtlich in der Darstellung gemäss der Figur 7 ist ebenfalls die Haltevorrichtung 450 . Diese weist zwei Grei fer 451 und 452 auf , die einen getrockneten Rohling 61 von zwei Seiten halten . In den getrockneten Rohling 61 ist eine Spüleinrichtung 480 eingeführt , durch die ein Spülgas in den Innenraum des getrockneten Rohlings 61 eingebracht werden kann . Während des Betriebs , beziehungsweise während des Schneidvorgangs , kann durch das Einbringen von Spülgas ein Festsetzen von Schmutz oder Staubpartikeln innerhalb des getrockneten Rohlings 61 verhindert werden . Integral in der Spüleinrichtung 480 ausgebildet ist eine zweite Absaugeinrichtung 481 , die oberhalb des getrockneten Rohlings 61 , beziehungsweise oberhalb einer Öf fnung des getrockneten Rohlings 61 , das in den getrockneten Rohling 61 eingebrachte Spülgas gemeinsam mit eventuell darin enthaltenen Schmutzpartikeln absaugt . Eine erste Absaugeinrichtung 460 ist ausserhalb des getrockneten Rohlings 61 angeordnet , und zwar im Bereich der Austrittsdüse 28 . Die erste Absaugeinrichtung 460 saugt einerseits Schmutz und Staubpartikel ab, die sich ausserhalb des getrockneten Rohlings 61 bilden, andererseits kann zumindest ein Teil des Spülgases aus der Umlenkeinrichtung 430 wieder aufgefangen werden .
Die Darstellung gemäss der Figur 7 zeigt die Schneidvorrichtung 400 während des Betriebs . Bevor dieser Zustand erreicht wird, ist sowohl die Umlenkeinrichtung 430 als auch die erste Absaugeinrichtung 460 und die Spüleinrichtung 480 vertikal oberhalb des getrockneten Rohlings 61 angeordnet . Alle diese Elemente sind gemeinsam am Drehlager 431 befestigt und können mit dem Support 432 vertikal bewegt werden .
Um einen überschüssigen Überstand 62 des getrockneten Rohlings 61 ( siehe dazu Figur 8 ) abzutrennen, werden diese vorgenannten Elemente in vertikaler Richtung in Richtung des getrockneten Rohlings 61 verfahren, wobei während des vertikalen Verfahrens das Drehlager 431 gemeinsam mit der Umlenkeinrichtung 430 und sämtlichen an dem Drehlager 431 angeordneten Elementen anfängt , um die Längsachse X zu rotieren . Ebenfalls wird bereits zu diesem Zeitpunkt der Laser hochgefahren, sodass dieser während des vertikalen Verschiebevorgangs und ebenfalls während der Rotation bereits seine voreingestellte Leistung erreicht und den getrockneten Rohling 61 oberhalb der finalen Schnittkante 65 ( siehe dazu Figur 8 ) durchschiesst .
Nach dem Erreichen der finalen vertikalen Position wird das Drehlager 431 um weitere 360 ° bewegt und im Anschluss der Support 433 wieder in vertikaler Richtung nach oben bewegt und der Laser 420 im Anschluss abgestellt .
In der Figur 7 ist der Austrittsdüse 428 gegenüberliegend ebenfalls ein Schutzblech gezeigt , dass im Versagens fall das unkontrollierte Ausbreiten des Laserstrahls verhindert .
Die Figur 8 zeigt eine perspektivische Ansicht eines getrockneten Rohlings 61 . Im oberen Bereich, als im Bereich des Halses , ist der getrockneten Rohling 61 geschnitten dargestellt , sodass der Blick frei wird auf die Schnittkante 65 . Der Schnitt erstreckt sich also lediglich durch den überschüssigen Überstand 62 . Die Schnittkante 65 bildet nach dem Schneidvorgang eine finale Oberkante oder obere Öf fnung des getrockneten Rohlings 61 , auf die ein entsprechender Deckel aufgebracht werden kann .
Nach dieser Bearbeitung kann der getrockneten Rohling 61 , der nun konfektioniert ist , und daher mittlerweile bereits in der Form eines faserbasierten Produkts vorliegt , weiteren Bearbeitungsschritten zugeführt werden .
So kann beispielsweise in einem nachfolgenden Schritt das Innere des getrockneten Rohlings 61 beschichtet werden und/oder der getrocknete Rohling 61 einer Abfüllanlage zugeführt werden .
Ein Beschichtungsschritt ist nachfolgend mit Bezug zu der Figur 9 erläutert . Der nun konfektionierte Rohling 61 wird einer hier nicht näher dargestellten Pulverbeschichtungsanlage zugeführt . Im nachfolgenden Schritt wird eine elektrostatisch geladene Lanze 35 in den konfektionierten Rohling 61 eingebracht . Dieser befindet sich in einer gegenpolig geladenen Umhüllung die vorliegend ebenfalls nicht dargestellt ist . Durch die elektrostatische Ladung des ausgebrachten Pulvers bleibt dieses an der Innenseite 63 des konfektionierten Rohlings 61 haften .
Der nun beschichtete konfektionierte Rohling 61 wird, wie in der Figur 10 ersichtlich, in einen Ofen überführt und mit thermischer Energie beaufschlagt . Dies bringt die Pulverbeschichtung zum Schmel zen, sodass ein durchgehender homogener Film entsteht . Der Rohling 61 ist somit versiegelt .
Im Anschluss kann der Rohling 61 mit einer entsprechenden Prüfvorrichtung 500 auf seine Dichtheit geprüft werden, wie in der Figur 11 dargestellt .
Der Rohling 61 kann im Anschluss mit einem Deckel 300 verschlossen werden, wie in der Figur 12 gezeigt . Die Figur 13 zeigt beispielhaft weitere typische faserbasierte Produkte , die mittels des vorliegend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden können . So ist ein Behälter 100 in der Form einer Flasche gezeigt . Dieser zweist zudem am Flaschenhals ein Gewinde auf . Der Behälter 100 ' ist in der Form einer Schale , der Behälter 100 ' ’ in der Form eines Bechers .
Die Figur 14 zeigt beispielhaft einen typischen faserbasierten Verschluss 300 , der mittels des vorliegend beschriebenen Verfahrens hergestellt werden kann .

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Produktes aus Pulpe (40) , insbesondere eines Behälters (100, 100' , 100' ’ ) oder eines faserbasierten Verschlusselements (300) für einen Behälter (100, 100' , 100' ' ) , umfassend die Schritte
- Bereitstellen einer Giessform (70) ,
- Einbringen von Pulpe (40) in die Giessform (70) , sodass ein nasser faserbasierter Rohling (60) gebildet wird
- Trocknen des nassen faserbasierten Rohlings (60)
- Konfektionieren des getrockneten Rohlings (61) durch Abtrennen eines überschüssigen Überstandes (62) .
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zur Bildung des faserbasierten Rohlings (60) die Pulpe (40) mit folgenden Schritten in die Giessform (70) eingebracht wird:
- Füllen der Giessform (70) mit einer Prozessflüssigkeit (95) , insbesondere Wasser, sodass in der Giessform (70) ein Flüssigkeitsvorrat (96) gebildet ist,
- Aufbringen von Pulpe (40) auf den Flüssigkeitsvorrat (96)
- Ersetzen des Flüssigkeitsvorrates (96) durch gezieltes Ablassen des Flüssigkeitsvorrates (96) durch die Giessform
(70) .
3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zum Trocknen des Rohlings (60) zumindest die folgenden Schritte durchgeführt werden:
- Bereitstellen des faserbasierten Rohlings (60) in einer mikrowellendurchlässigen Pressform (20) ,
- Einbringen eines expandierbaren Werkzeugs (30) in den faserbasierten Rohling (60) ,
- Expandieren des expandierbaren Werkzeugs (30) , sodass der faserbasierte Rohling (60) gepresst wird, zum reduzieren des Wassergehaltes des faserbasierten Rohlings, - Beaufschlagen des gepressten Rohlings (60) mit Mikrowellen, sodass ein getrockneter Rohling (61) bereitgestellt wird . Verfahren nach Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, dass das Expandieren des expandierbaren Werkzeugs (30) und das Beaufschlagen des gepressten Rohlings (60) mit Mikrowellen gleichzeitig erfolgt. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass zum Konfektionieren des getrockneten Rohlings (61) der überschüssige Überstand (62) mit einem Laserstrahl (421) abgetrennt wird. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass zum Abtrennen des überschüssigen Überstandes (61) der getrocknete Rohling (61) und der Laserstrahl (421) relativ zueinander bewegt werden, sodass eine konfektionierte Öffnung gebildet wird. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass auf die konfektionierte Öffnung des getrockneten Rohlings (61) nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, dass auf eine Innenseite (63) des getrockneten Rohlings (61) nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, dass auf einer Aussenseite eines Halsbereichs des getrockneten Rohlings (61) nach dem Konfektionieren eine Pulverbeschichtung aufgebracht wird, wobei der getrocknete Rohling (61) auf seiner Aussenseite zumindest bereichsweise unbeschichtet bleibt. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass als Pulverbeschichtung ein schmelzfähiges Polymer aufgebracht wird. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass zum Aufbringen der Pulverbeschichtung diese elektrostatisch aufgeladen wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulverbeschichtung unter Einfluss von Wärme in einem Ofen geschmolzen wird, sodass ein zusammenhängender Film entsteht. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass der getrocknete Rohling (61) auf seine Dichtheit geprüft wird. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass ein Produkt in den getrockneten Rohling (61) eingefüllt und der getrocknete Rohling im Anschluss mit einem Verschluss geschlossen wird.
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