UA136797U - Спосіб виробництва одноразового посуду - Google Patents

Abstract

Спосіб виробництва одноразового посуду, при якому одноразовий посуд виготовляють із біополімерного композитного матеріалу, що являє собою полімерну матрицю, армовану целюлозним волокном. При цьому спосіб включає етапи, на яких: здійснюють попереднє формування целюлозного армуючого каркаса для одноразового посуду, для чого на сітчасту форму відливають целюлозну пульпу та здійснюють видалення рідини з пульпи за допомогою механічного віджимання; здійснюють пресування та сушіння формованого целюлозного армуючого каркаса за допомогою гарячого преса із змінними штамп-матрицями; здійснюють просочування висушеного формованого целюлозного армуючого каркаса полімерною матрицею і отримують заготовку одноразового посуду; здійснюють полімеризацію заготовки одноразового посуду, що включає її сушіння при попередньо встановленій температурі до повної полімеризації заготовки по всьому її об'єму і отримують готовий одноразовий посуд; здійснюють кондиціонування готового одноразового посуду для видалення з нього залишкових запахів.

Description

Корисна модель належить до способів виробництва екологічного одноразового посуду, що повністю розкладається в умовах зовнішнього середовища, не забруднюючи його, а саме до способів виробництва посуду, що не містить синтетичних складових і здатен повністю розкладатися за природних умов.

На сьогоднішній день гостро стоїть проблема забруднення навколишнього середовища різними видами пластикових відходів, досить велику частину яких складають відходи упаковки та одноразового посуду: тарілки, виделки, ложки тощо. Одним з варіантів вирішення проблеми є застосування упаковки і одноразового посуду з частковим використанням полімерів, що біологічно розкладаються, наприклад паперовий одноразовий посуд, покритий тонкою плівкою полімерної ламінації або композиції полімерів природного та синтетичного походження. Проте такі вироби не в повній мірі піддаються біологічній деградації і лишають по собі так зване "мікропластикове" забруднення. Як матеріал для одноразового посуду, що повністю біологічно розкладається, на сьогодні представлений дерев'яний шпон, чистий папір, або композиції з використанням крохмалю. Проте, вироби із таких матеріалів не повністю задовольняють споживчі вимоги щодо їх міцності та функціональності при контакті з рідинами.

З рівня техніки відомо спосіб виготовлення одноразового посуду із паперової маси (патент

Великобританії Мо ЗВ 1326005, 08.08.1973), яку пресують для надання потрібної форми і міцності виробу.

Недоліком відомого способу є те, що посуд, виготовлений із паперу, швидко розмокає та втрачає свою форму і властивості.

З рівня техніки відомий саморозкладний одноразовий посуд та спосіб його виробництва (патент РФ Мо КО 2309652 С2, 10.11.2007), згідно з яким посуд виготовляють пресуванням композиції, яка містить рештки врожаю: солому зернових культур та оболонки насіння зернових культур, кукурудзяне борошно, кору шовковиці, мох та суміш борошна із зерна та зернових культур.

Недоліком відомого винаходу є велика кількість складових частин композиції, необхідних для виготовлення посуду, що значно ускладнює виготовлення одноразового посуду. Крім того, посуд, виготовлений із такої композиції, швидко розмокає під дією вологи внаслідок застосування в композиції борошна.

Зо Найбільш близьким за технічною суттю до запропонованого є спосіб виготовлення формованих виробів, що біологічно розкладаються, зокрема посуду та пакувальної тари (патент

України ОА 114342 С2, 25.05.2017), згідно з яким сипкі висівки, переважно пшеничні висівки, з гранулометричним складом від 0,01 до 2,80 мм в кількості 95-100 мас. 95, що містять більш ніж 14 мас. 95 води, структурно зв'язаної у формі вологи, якщо це необхідно, змішують в сухій формі з додатковими речовинами у кількості всього до 5 мас. 95 та виміряну кількість сухого матеріалу, одержаного таким чином, поміщають в одну з частин форми, що складається з декількох частин, потім форму закривають та суміш піддають одночасній дії температури та тиску в діапазоні 1-10 МПа. Форму нагрівають до температури вище 120 "С, потім форму закривають та потім скидають тиск, таким чином утворюючи щілину між краями форми, не ширше 0,5 мм, та потім форму, якщо це необхідно, закривають знову та цикли скидання тиску повторюють. Після останнього циклу форму відкривають, при цьому число циклів скидання тиску складає щонайменше 1, а повний спосіб скидання тиску та закривання форми займає декілька секунд та закінчується згідно з програмою пристрою, за допомогою якої здійснюється цифровий контроль форми в залежності від розрахованих параметрів кінцевого продукту.

Недоліком відомого способу є складність процесу виготовлення посуду, оскільки формування формованих виробів є дуже чутливим до змін всіх параметрів, таких як тиск, температура, вологість сировинного матеріалу, значення часу закривання форми та відкриття.

Незначна зміна щонайменше одного з таких параметрів викликає неконтрольоване підвищення тиску, при якому відбувається розривання продукту під час відкриття форми вже в першому циклі.

Ще одним недоліком є необхідність додаткового покриття готового виробу плівкоутворювальним шаром, оскільки без нього готові вироби із висівкової маси вразливі до рідини, а покриття виробів плівкою із полімерів призводить до забруднення оточуючого середовища тобто знижує біологічну деградацію виробів.

Задачею корисної моделі є створення способу виробництва одноразового посуду із біополімерного композитного матеріалу, що повністю розкладається у зовнішньому середовищі за природних умов і не потребує особливих умов утилізації, спрощення процесу виготовлення одноразового посуду та надання готовій продукції міцності та забезпеченні стійкості до впливу рідин. бо Технічний результат запропонованого способу полягає у забезпеченні можливості виготовлення одноразового посуду з натуральної екологічної сировини, що повністю розкладається у зовнішньому середовищі за природних умов і не потребує особливих умов утилізації та у підвищенні ступеня екологічності всього процесу виробництва одноразового посуду та зниженні забруднення довколишнього середовища за рахунок запропонованих етапів способу, що не продукують шкідливі речовини при їх здійсненні, у спрощенні процесу виготовлення одноразового посуду за рахунок застосування стандартного обладнання, та у покращенні функціональних та споживчих властивостей одноразового посуду, зокрема у підвищені міцності та стійкості до впливу рідин.

Поставлена задача вирішується за рахунок того, що у заявленому способі виробництва одноразовий посуд виготовляють із біополімерного композитного матеріалу, що являє собою полімерну матрицю, армовану целюлозним волокном, при цьому спосіб включає етапи, на яких: здійснюють попереднє формування целюлозного армуючого каркаса для одноразового посуду, для чого на сітчасту форму відливають целюлозну пульпу та здійснюють видалення рідини з пульпи за допомогою механічного віджимання, здійснюють пресування та сушіння формованого целюлозного армуючого каркаса за допомогою гарячого преса із змінними штамп-матрицями, здійснюють просочування висушеного формованого целюлозного армуючого каркаса полімерною матрицею і отримують заготовку одноразового посуду, здійснюють полімеризацію заготовки одноразового посуду, що включає її сушіння при попередньо встановленій температурі до повної полімеризації заготовки по всьому її об'єму і отримують готовий одноразовий посуд, здійснюють кондиціонування готового одноразового посуду для видалення 3 нього залишкових запахів.

Запропонований спосіб здійснюють таким чином.

Для виготовлення одноразового посуду, наприклад виделки або тарілки, здійснюють попереднє формування целюлозного армуючого каркаса із целюлозних волокон, для чого на сітчасту форму відливають целюлозну пульпу. Целюлозною пульпою, яку використовують для армуючого каркаса є суспензія волокон целюлози у воді або у воді з додаванням біологічні клейові речовини у відношенні від 1 до 10 95 мас. целюлози. Внаслідок такого відливання на

Зо сітчасту форму здійснюють фільтрацію волокон целюлози на сітці, а рідина проходить крізь сітку та видаляється. Для більш повного видалення рідини застосовують механічне віджимання волокон целюлози на сітці.

Після етапу формування та віджимання армуючого каркаса його пресують та сушать за допомогою гарячого преса зі змінними штамп-матрицями для остаточного просушування та ущільнення каркаса. На цьому етапі для кожного типу виробу - виделки, тарілки тощо використовуються штамп-матриці своєї форми.

Далі, відштампований просушений каркас виробу просочують полімерною матрицею. Як полімерна матриця можуть виступати будь-які придатні для контакту з харчовими продуктами рослинні оливи, що повністю бо частково висихають. Наприклад, такими оліями можуть бути: лляна олія, конопляна олія, соєва олія, кукурудзяна олія, соняшникова олія тощо. Дані оливи можуть застосовуватись як у натуральному вигляді, так і з використанням попередньої обробки.

Наприклад, для пришвидшення полімеризації олії в складі біополімерного композитного матеріалу можна застосовувати м'яку температурну попередню полімеризацію, окислювальне ущільнення, ультрафіолетову попередню полімеризацію та освітлювання з наступною фільтрацією або без неї. Просочування може здійснюватися як за нормальних умов, так і при підвищені температурі для тимчасового зниження в'язкості олив у складі полімерної матриці.

Температуру вибирають та встановлюють в залежності від складу полімерної матриці та типу олив.

В одному з варіантів здійснення целюлозний армуючий каркас може бути додатково зміцнений попереднім просочуванням ефірами целюлози або клеями на основі крохмалю будь- яким відомим методом, наприклад розбризкуванням або зануренням армуючого каркаса у розчини.

Після просочування здійснюють полімеризацію заготовки одноразового посуду, що в залежності від використовуваних олій включає сушіння при попередньо встановленій температурі та/"або опромінення заготовки УФ-випромінюванням з продуванням повітрям, або без продування. При цьому сушіння заготовки при попередньо встановленій температурі та опромінення заготовки УФ-випромінюванням може здійснюватися поетапно або одночасно за допомогою сушильного тунелю із встановленими у ньому УФ-лампами. Даний етап проводять до повної полімеризації заготовки по всьому її об'єму. бо По завершенні полімеризації заготовок одноразового посуду готовий виріб може продовжувати виділяти специфічний запах, притаманний оливами, які використовуються як полімерна матриця. Джерелом запахів є летючі невисихаючі компоненти олив, що поступово вивітрюються через товщу полімеризованої плівки з олив. Тому, для видалення небажаних залишкових запахів олив, здійснюють кондиціонування готового одноразового посуду здійснюють шляхом його продування повітрям або витримуванням за нормальних умов протягом попередньо встановленого часу, або будь-яким іншим придатним для цього способом до повного видалення залишкових запахів.

Після закінчення етапу кондиціонування отримують одноразовий посуд готовий до використання.

За необхідності, процес може включати етап контролю якості готової продукції. На етапі контролю якості готового одноразового посуду відбраковують дефектні вироби. Дефектами вважаються пошкодження зовнішніх поверхонь виробів, такі як тріщини, перфорація, залишкові запахи тощо. Переважно, контроль якості здійснюється в автоматизованому режимі на лініях з використанням пристроїв машинного зору та штучного інтелекту.

Після завершення етапу контролю якості, готовий одноразовий посуд, що пройшов контроль, упаковують в індивідуальну або групову упаковку.

Таким чином, запропонований спосіб виробництва одноразового посуду забезпечує можливість виготовлення одноразового посуду з натуральної екологічної сировини, що повністю розкладається у зовнішньому середовищі за природних умов і не потребує особливих умов утилізації та підвищує ступінь екологічності всього процесу виробництва одноразового посуду та знижує забруднення довколишнього середовища за рахунок запропонованих етапів способу, що не продукують шкідливі речовини при їх здійсненні, забезпечує спрощення процесу виготовлення одноразового посуду за рахунок застосування стандартного обладнання та покращує функціональні та споживчі властивості одноразового посуду, зокрема підвищує міцність та стійкість до впливу рідин.

Claims (14)

ФОРМУЛА КОРИСНОЇ МОДЕЛІ

1. Спосіб виробництва одноразового посуду, який відрізняється тим, що одноразовий посуд Зо виготовляють із біополімерного композитного матеріалу, що являє собою полімерну матрицю, армовану целюлозним волокном, при цьому спосіб включає етапи, на яких: - здійснюють попереднє формування целюлозного армуючого каркаса для одноразового посуду, для чого на сітчасту форму відливають целюлозну пульпу та здійснюють видалення рідини з пульпи за допомогою механічного віджимання, - здійснюють пресування та сушіння формованого целюлозного армуючого каркаса за допомогою гарячого преса із змінними штамп-матрицями, - здійснюють просочування висушеного формованого целюлозного армуючого каркаса полімерною матрицею і отримують заготовку одноразового посуду, - здійснюють полімеризацію заготовки одноразового посуду, що включає її сушіння при попередньо встановленій температурі до повної полімеризації заготовки по всьому її об'єму і отримують готовий одноразовий посуд, - здійснюють кондиціонування готового одноразового посуду для видалення з нього залишкових запахів.

2. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що целюлозна пульпа є суспензією волокон целюлози у воді у відношенні від 1 до 10 95 мас. целюлози.

3. Спосіб за п. 1, який відрізняється тим, що целюлозна пульпа додатково включає біологічні клейові речовини.

4. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що полімерною матрицею є рослинна олія або суміш рослинних олій.

5. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що просочування висушеного формованого целюлозного армуючого каркаса полімерною матрицею здійснюють за нормальних умов.

6. Спосіб за будь-яким з пунктів 1-4, який відрізняється тим, що просочування висушеного формованого целюлозного армуючого каркаса полімерною матрицею здійснюють при попередньо встановленій температурі для зниження в'язкості полімерної матриці.

7. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що температуру полімеризації вибирають та встановлюють в залежності від складу полімерної матриці.

8. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що етап полімеризації заготовки одноразового посуду додатково включає опромінення заготовки /УФф- бо випромінюванням.

9. Спосіб за п. 8, який відрізняється тим, що сушіння заготовки при попередньо встановленій температурі та опромінення заготовки УФ-випромінюванням здійснюють одночасно за допомогою сушильного тунелю із встановленими у ньому УФ-лампами.

10. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що етап полімеризації додатково включає операцію окислювального ущільнення полімерної матриці.

11. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що кондиціонування готового одноразового посуду здійснюють шляхом його продування повітрям або витримуванням за нормальних умов протягом попередньо встановленого часу до повного видалення залишкових запахів.

12. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що після етапу пресування та сушіння формованого целюлозного армуючого каркаса здійснюють його попереднє просочування ефірами целюлози або клеями на основі крохмалю.

13. Спосіб за будь-яким з попередніх пунктів, який відрізняється тим, що після етапу кондиціонування готового одноразового посуду здійснюють контроль якості готового одноразового посуду, на якому відбраковують дефектний готовий одноразовий посуд та здійснюють пакування готового одноразового посуду, що пройшов контроль якості, у індивідуальну або групову упаковку.

14. Спосіб за п. 13, який відрізняється тим, що відбраковування дефектного готового одноразового посуду здійснюють за допомогою пристроїв машинного зору та штучного інтелекту.