NL9100937A - Werkwijze voor het vervaardigen van verpakkingsmateriaal en voorwerpen vervaardigd uit dit verpakkingsmateriaal. - Google Patents

Description

Korte aanduiding: werkwijze voor het vervaardigen van verpakkingsmateriaal en voorwerpen vervaardigd uit dit verpakkingsmateriaal.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Het verdient de voorkeur dat de samenstelling volgens de uitvinding bestaat uit 100 g stro 2-30 g lijm en 25-150 g 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.

De uitvinding wordt nader toegelicht aan de hand van de volgende voorbeelden.

Voorbeeld 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.

Voorbeeld 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.

Voorbeeld 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.

Claims (10)

1. Werkwijze voor het vervaardigen van een verpakkings materiaal op basis van een in de natuur voorkomend afbreekbaar materiaal door een water bevattend mengsel van de grondstoffen te extruderen bij een verhoogde temperatuur, met het kenmerk, 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.

2. Werkwijze volgens conclusie 1, met het kenmerk, dat het lignocellulose houdend materiaal stro is.

3. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat als lijm een hot-melt of een door verwarmen reactiveerbare lijm op basis van een waterige dispersie wordt gebruikt.

4. Werkwijze volgens conclusies 1-2, met het kenmerk, dat als lijm een zetmeel of cellulose bevattende lijm wordt gebruikt.

5. Werkwijze volgens conclusies 1-4, met het kenmerk, dat op 100 g stro 2-30 g lijm en 25-150 g water wordt gebruikt.

6. Werkwijze volgens conclusie 1-5, met het kenmerk, dat voor het samenpersen het geëxtrudeerde materiaal wordt gedroogd.

7. Werkwijze volgens conclusies 1-5, met het kenmerk, dat direkt na de extrusie de vormgeving plaats heeft.

8. Werkwijze volgens conclusies 1-7, met het kenmerk, dat het samenpersen zodanig plaats heeft dat het vormdeel of de plaat meer dan 50 vol.% lucht bevat.

9. Vormstukken voor verpakkingsdoeleinden vervaardigd uit een materiaal verkregen volgens de werkwijze van conclusies 1-8.

10. Trays voor bloempotten vervaardigd uit een materiaal verkregen volgens de werkwijze van conclusies 1-8.