NL9100937A

NL9100937A - Packing material production method - which extrudes mixture of straw particles, glue and water at above boiling point

Info

Publication number: NL9100937A
Application number: NL9100937A
Authority: NL
Original assignee: Cornelis Mathijs Gerardus Mari
Priority date: 1991-05-31
Filing date: 1991-05-31
Publication date: 1992-12-16

Abstract

The method extrudes a mixture of materials containing water at high temperature. A mixture of straw, glue and more than 25 percent by weight of water is extruded at more than 100 deg.C, to give a loosely cohesive material. This is then compressed in a die to form a plate or moulding. The glue can be hot-melting and based on a watery dispersion, or else can contain starch or cellulose. The properties are 100g. sraw, 2 to 30g. glue, and 25 to 150g. water.

Description

Korte aanduiding: werkwijze voor het vervaardigen van verpakkingsmateriaal en voorwerpen vervaardigd uit dit verpakkingsmateriaal.Short designation: method for manufacturing packaging material and objects made from this packaging material.

De uitvinding heeft betrekking op een werkwijze voor het vervaardigen van een verpakkingsmateriaal op basis van een in de natuur voorkomend afbreekbaar materiaal door een water bevattend mengsel van de grondstoffen te extruderen bij een verhoogde temperatuur. De uitvinding heeft verder betrekking op vormstukken voor verpakkingsdoeleinden en trays voor bloempotten vervaardigd uit een dergelijk materiaal.The invention relates to a method for manufacturing a packaging material based on a naturally occurring degradable material by extruding a water-containing mixture of the raw materials at an elevated temperature. The invention further relates to moldings for packaging purposes and trays for flower pots made from such a material.

Een algemeen bestaand probleem in de verpakkingsindustrie is dat polystyreenschuim, hetgeen een goedkoop, licht en makkelijk te verwerken materiaal is, waaruit diverse vormstukken kunnen worden vervaardigd voor het verpakken van apparaten, zodat deze bestand tegen schokken kunnen worden vervoerd, in grote hoeveelheden wordt gestort en daarom mi 1ieu-verontreinigend is. In dit kader is gezocht naar een bio-afbreekbaar materiaal dat goedkoop is te vervaardigen, bi^j voorkeur uit afvalmateriaal en na gebruikt te zijn als verpakkingsmateriaal zonder milieuproblemen of met nagenoeg geen milieuproblemen kan worden gestort omdat het materiaal geheel of nagenoeg geheel bio-afbreekbaar is.A common problem in the packaging industry is that polystyrene foam, which is an inexpensive, light and easy-to-process material, from which various moldings can be manufactured for packaging devices so that they can be shock-resistant, bulk dumped and is therefore environmentally polluting. In this context, a search has been made for a biodegradable material that is inexpensive to manufacture, preferably from waste material and, after being used as packaging material, can be disposed of without environmental problems or with virtually no environmental problems, because the material is wholly or almost completely biodegradable. is.

Uit de Europese octrooiaanvrage 375.831 is een bio-afbreekbaar verpakkingsmateriaal bekend dat wordt verkregen door zetmeel met ten minste 45 gew.% amylose dat een vochtgehalte heeft van maximaal 21 gew.% te extruderen bij een temperatuur van 150-250 °C. Dit specifieke verpakkingsmateriaal is ter vervanging van polyetheen, polystyreen, poly-propeen en polyetheentereftalaat en het cellulose houdende materiaal wordt bij voorkeur gemodificeerd met tot 15 gew.% alkeenoxide of propeenoxide. Daardoor wordt het verpakkingsmateriaal duur en door de toevoegingen milieubelastend.European patent application 375,831 discloses a biodegradable packaging material which is obtained by extruding starch with at least 45% by weight of amylose, which has a moisture content of maximum 21% by weight, at a temperature of 150-250 ° C. This particular packaging material replaces polyethylene, polystyrene, polypropylene and polyethylene terephthalate and the cellulosic material is preferably modified with up to 15% by weight of olefin oxide or propylene oxide. This makes the packaging material expensive and environmentally harmful due to the additives.

Uit de Europese octrooiaanvrage 346.559 is een werkwijze bekend om uit lignocellulosematerialen produkten te vervaardigen door plotselinge drukverlaging. Door de plotselinge drukverlaging ontstaat een stoomexplosie waardoor uit lignine en hemicellulose grondstoffen voor een hars vrijkomen. Uit deze Europese octrooiaanvrage is het echter niet bekend om bewerkt lignocellulose te gebruiken als verpakkingsmateriaal.European patent application 346,559 discloses a method for producing products from lignocellulosic materials by sudden pressure drop. The sudden pressure drop creates a steam explosion, which releases raw materials for a resin from lignin and hemicellulose. However, it is not known from this European patent application to use processed lignocellulose as packaging material.

Het Amerikaanse octrooi schrift 3.850.677 vermeldt een werkwijze voor het vervaardigen van voorwerpen zoals dozen die kunnen worden toegepast voor verpakkingsdoeleinden, door een uitgangsmateriaal bestaande uit een afvalprodukt van rijst, fenolformaldehyde en water te verwerken tot een plaat en de aldus verkregen plaat samen te persen tot een bepaalde vorm. Uit dit octrooi schrift kan niet worden afgeleid dat een mengsel zoals toegepast volgens de uitvinding dat als hoofdbestanddeel lignocellulose en lijm bevat door extrusie wordt verwerkt tot een vormstuk voor verpakkingsdoeleinden.U.S. Patent 3,850,677 discloses a method of manufacturing articles such as boxes that can be used for packaging purposes by processing a raw material consisting of a waste product of rice, phenol formaldehyde and water into a plate and compressing the plate thus obtained to a certain shape. It cannot be deduced from this patent that a mixture as used according to the invention, which contains lignocellulose and glue as the main component, is extruded into a molding for packaging purposes.

Uit het Europese octrooi schrift 161.766 is een werkwijze bekend om lignocellulosematerialen met een bindmiddel en water te verwerken waarbij een plotselinge drukverlaging wordt toegepast. Uit dit octrooi is het evenmin bekend om de verkregen materialen te verwerken tot verpakkingsmateriaal.European patent 161,766 discloses a method for processing lignocellulosic materials with a binder and water using a sudden pressure drop. Nor is it known from this patent to process the obtained materials into packaging material.

De doelstelling zoals boven aangegeven wordt volgens de uitvinding hierdoor bereikt dat het mengsel van lignocellulosedeeltjes, lijm en meer dan 25 gew.% water wordt geëxtrudeerd boven 100 °C ter verkrijging van een los samenhangend materiaal dat vervolgens in een matrijs wordt samengeperst tot een plaat of vormdeel.According to the invention, the object as stated above is achieved in that the mixture of lignocellulose particles, glue and more than 25% by weight of water is extruded above 100 ° C to obtain a loosely cohesive material which is then pressed in a mold into a plate or molded part.

Lignocellulose is een stof afkomstig van hout, stro, vlas, bagasse, maïsstengels, rijstvlies of van ander plantaardig materiaal, dat meestal als afval wordt beschouwd. Lignocellulose is dan ook een materiaal dat in hoofdzaak bestaat uit cellulose en meer dan 2 gew.% lignine bevat. De bij voorkeur toegepaste lignocellulose volgens de uitvinding is stro. Diverse lijmsoorten kunnen worden gebruikt doch het verdient de voorkeur hot-melt of een door verwarmen reactieveerbare lijm op basis van een waterige dispersie of een zetmeel- en/of celluloselijm te gebruiken.Lignocellulose is a substance from wood, straw, flax, bagasse, corn stalks, rice husk or other vegetable material, which is usually considered waste. Lignocellulose is therefore a material consisting mainly of cellulose and containing more than 2% by weight of lignin. The preferred lignocellulose according to the invention is straw. Various adhesives can be used, but it is preferred to use hot melt or a heat-reactive adhesive based on an aqueous dispersion or a starch and / or cellulose glue.

De bekende werkwijzen waarbij lignocellulose wordt ontsloten door plotselinge stoomontwikkeling heeft het nadeel dat het daarbij ontstane verlijmde materiaal niet gelijkmatig van kwaliteit is omdat de lijmvorming door sterke variatie van de aard en de struktuur van lignocellulose sterk varieert. De lijmwerking wordt bij de werkwijze volgens de uitvinding ondersteund door het toevoegen van lijm. Bij de extrusie volgens de uitvinding wordt een waterige lijmoplossing of een korrelvormige lijm en water toegevoegd aan lignocellulose. Dit mengsel wordt dan bij een temperatuur hoger dan 100 °C op het eind van de extrusie geëxtrudeerd en krijgt door de stoomexplosie een losse structuur. De structuur wordt losser wanneer een grotere hoeveelheid water en/of hogere temperatuur wordt gebruikt. Bij de onderhavige werkwijze kunnen, bij andere processen, niet of moeilijk te verwerken (hoog viskeuze) lijmen worden gebruikt. Bij de extrusie wordt het mengsel in de extruder opgewarmd tot meer dan 100 °C en door de schroef samengeperst (verhoogde druk). Ten opzichte van de normale druk na extrusie ontstaat een "oververhitte" stoom, waardoor na de extrusie de stoom uit kan zetten, waardoor een los materiaal wordt verkregen. Zou geen of te weinig water worden gebruikt, dan wordt een hard spiraalvormig (schroefvormig) materiaal verkregen. Als dit materiaal wordt geperst, ontstaan structuurfouten in het vormdeel. Daarom heeft het volgens de uitvinding voordelen een los samenhangend materiaal via extrusie te verkrijgen dat daarna wordt samengeperst. In de extruder wordt een goed contact verkregen tussen het lignocellulosemateriaal en de lijm, terwijl door het ontsluiten van lignocellulose een extra hoeveelheid materiaal wordt gevormd met een lijmende werking. Het aldus verkregen materiaal met een losse structuur wordt vervolgens samengeperst tot de platen of vormdelen zoals gewenst. Het zal duidelijk zijn dat bij een hogere druk voorwerpen worden verkregen met een hoger soortelijk gewicht. Indien het verpakkingsmateriaal ook een warmte-isolerende werking moet hebben, verdient het de voorkeur dat in het samengeperste materiaal meer dan 50% lucht aanwezig is waardoor het verpakkingsmateriaal lichter wordt, doch mechanisch minder bestand tegen schokken dan wanneer het materiaal verder wordt samengeperst. Door het regelen van de bewerkingsomstandigheden kunnen diverse gewenste eigenschappen reproduceerbaar worden ingesteld.The known methods in which lignocellulose is made accessible by sudden steam development have the drawback that the glued material resulting from this is not of uniform quality, because the gluing formation varies greatly due to the varying nature and structure of lignocellulose. In the method according to the invention, the adhesive action is supported by the addition of adhesive. In the extrusion according to the invention, an aqueous glue solution or a granular glue and water are added to lignocellulose. This mixture is then extruded at the temperature above 100 ° C at the end of the extrusion and is given a loose structure by the steam explosion. The structure loosens when a larger amount of water and / or higher temperature is used. In the present method, in other processes, glues which are difficult to process or which are difficult to process can be used. In the extrusion, the mixture is heated in the extruder to more than 100 ° C and compressed by the screw (increased pressure). Compared to the normal pressure after extrusion, an "superheated" steam is created, whereby the steam can expand after the extrusion, whereby a loose material is obtained. Should little or no water be used, a hard spiral (helical) material is obtained. When this material is pressed, structural defects occur in the molded part. Therefore, according to the invention, it is advantageous to obtain a loosely cohesive material by extrusion which is subsequently compressed. In the extruder, good contact is obtained between the lignocellulosic material and the glue, while by opening up lignocellulose an extra amount of material is formed with a gluing effect. The loose structure material thus obtained is then compressed into the plates or moldings as desired. It will be clear that at a higher pressure objects with a higher specific weight are obtained. If the packaging material is also to have a heat-insulating effect, it is preferable that more than 50% air is present in the compressed material, so that the packaging material is lighter, but mechanically less resistant to shocks than when the material is further compressed. By controlling the operating conditions, various desired properties can be reproducibly set.

Het verdient de voorkeur dat de samenstelling volgens de uitvinding bestaat uit 100 g stro 2-30 g lijm en 25-150 g water.It is preferred that the composition according to the invention consists of 100 g of straw, 2-30 g of glue and 25-150 g of water.

Zoals algemeen bekend kan men aan het aldus verkregen materiaal diverse additieven toevoegen zoals vlamvertragende en waterafstotende middelen of kleurstoffen. De aard van de additieven is sterk afhankelijk van het beoogde doel en men moet rekening houden met het feit dat zo min mogelijk in de natuur moeilijk afbreekbare additieven worden toegevoegd. Ook kan men het uiteindelijke vormdeel of de plaat aan de buitenzijde voorzien van een hulpmateriaal zoals papier, weefsel of dergelijke zodat het verpakkingsmateriaal een esthetisch verantwoord uiterlijk krijgt.As is generally known, various additives can be added to the material thus obtained, such as flame-retardant and water-repellent agents or dyes. The nature of the additives is highly dependent on the intended purpose and it should be taken into account that as few additives as difficult to degrade in nature as possible are to be taken into account. The final molded part or plate can also be provided on the outside with an auxiliary material such as paper, fabric or the like, so that the packaging material has an aesthetically pleasing appearance.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.The invention is further illustrated by the following examples.

Voorbeeld I.Example I.

Aan 100 delen stro gezeefd (met zeven van 2 mm en 1 mm) worden 20 delen zetmeel (maïsmeel) en 80 delen water toegevoegd. Dit mengsel wordt bij een temperatuur van 140 °C geëxtrudeerd, zodat een fijn verdeeld materiaal wordt gevormd. Uit dit fijn verdeelde gedroogde materiaal wordt in een matrijs een vormdeel vervaardigd en na lossen uit de matrijs wordt het vormdeel gedroogd. Het gevormde vormdeel heeft een soortelijk gewicht van 220 kg/m3 en is volledig in de natuur afbreekbaar.Sieved to 100 parts of straw (with sieves of 2 mm and 1 mm), 20 parts of starch (corn flour) and 80 parts of water are added. This mixture is extruded at a temperature of 140 ° C to form a finely divided material. A molded part is manufactured from this finely divided dried material in a mold and after the mold has been released from the mold, the molded part is dried. The molded part has a specific weight of 220 kg / m3 and is completely biodegradable.

Voorbeeld II.Example II.

Aan 100 delen stro zoals aangegeven in voorbeeld I worden 10 delen hot melt en 80 delen water toegevoegd. Dit mengsel wordt bij 165 °C geëxtrudeerd. Na extrusie wordt het relatief losse materiaal gedroogd en verwarmd tot 165 °C om de hot melt te reactiveren. Het losse materiaal wordt daarna in een matrijs binnen de open tijd van de hot melt van 10 seconden samengeperst. De perstijd in de matrijs is 2 seconden en na lossen uit de matrijs wordt een voor verpakkingsdoeleinden gewenst vormstuk verkregen met een soortelijk gewicht van 220 kg/m3.To 100 parts of straw as indicated in Example I, 10 parts of hot melt and 80 parts of water are added. This mixture is extruded at 165 ° C. After extrusion, the relatively loose material is dried and heated to 165 ° C to reactivate the hot melt. The loose material is then compressed in a mold within the open time of the hot melt of 10 seconds. The pressing time in the mold is 2 seconds and after unloading from the mold a molding desired for packaging purposes is obtained with a specific weight of 220 kg / m3.

Voorbeeld III.Example III.

In plaats van de hot melt in voorbeeld II wordt een door warmte reactiveerbare dispersie gebruikt op basis van vinylacetaat-copolymeer in een hoeveelheid van 20 gew.delen.Instead of the hot melt in Example II, a heat-reactivable dispersion based on vinyl acetate copolymer in an amount of 20 parts by weight is used.

Claims

Method for manufacturing a packaging material based on a naturally occurring degradable material by extruding a water-containing mixture of the raw materials at an elevated temperature, characterized in that the mixture of lignocellulose particles, glue and more than 25 wt% water is extruded above 100 ° C to obtain a loosely cohesive material which is then compressed in a mold into a plate or molded part.

Method according to claim 1, characterized in that the lignocellulose-containing material is straw.

Method according to claims 1-2, characterized in that the adhesive used is a hot melt or a heat-reactivable adhesive based on an aqueous dispersion.

Method according to claims 1-2, characterized in that the glue used is a starch or cellulose-containing glue.

Method according to claims 1-4, characterized in that 2-30 g glue and 25-150 g water are used on 100 g straw.

A method according to claims 1-5, characterized in that the extruded material is dried before compression.

Method according to claims 1-5, characterized in that the shaping takes place immediately after the extrusion.

Method according to claims 1-7, characterized in that the compression takes place such that the molded part or plate contains more than 50% by volume of air.

9. Molded parts for packaging purposes made from a material obtained according to the method of claims 1-8.

10. Flowerpot trays made from a material obtained according to the method of claims 1-8.