WO1994028063A1 - Formteil aus stärkeschaumstoff - Google Patents

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Winfried Pommeranz
Kurt Klenke
Harald Schmidt
Joachim Heuer
Elmar SCHRÖTER
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B65—CONVEYING; PACKING; STORING; HANDLING THIN OR FILAMENTARY MATERIAL
    • B65D—CONTAINERS FOR STORAGE OR TRANSPORT OF ARTICLES OR MATERIALS, e.g. BAGS, BARRELS, BOTTLES, BOXES, CANS, CARTONS, CRATES, DRUMS, JARS, TANKS, HOPPERS, FORWARDING CONTAINERS; ACCESSORIES, CLOSURES, OR FITTINGS THEREFOR; PACKAGING ELEMENTS; PACKAGES
    • B65D65/00—Wrappers or flexible covers; Packaging materials of special type or form
    • B65D65/38—Packaging materials of special type or form
    • B65D65/46—Applications of disintegrable, dissolvable or edible materials
    • B65D65/466—Bio- or photodegradable packaging materials
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • Y02A—TECHNOLOGIES FOR ADAPTATION TO CLIMATE CHANGE
    • Y02A40/00—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production
    • Y02A40/90—Adaptation technologies in agriculture, forestry, livestock or agroalimentary production in food processing or handling, e.g. food conservation
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    • Y02W—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO WASTEWATER TREATMENT OR WASTE MANAGEMENT
    • Y02W90/00—Enabling technologies or technologies with a potential or indirect contribution to greenhouse gas [GHG] emissions mitigation
    • Y02W90/10—Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Definitions

  • the invention relates to a molded part made of starch foam or starch fibers for versatile use as an environmentally friendly mass product, for example in areas with high demand for disposable products.
  • Starch and modified starch are used in the paper industry for surface gluing, in the production of corrugated cardboard and for rubber coating. Starch is also used in the textile industry, building materials industry and not least in the food industry.
  • starches soluble in cold water are an ideal binder.
  • This product group is also used as a thickener for paints, cosmetics and detergents.
  • starch or starchy products have so far only been important as extenders for the predominantly synthetic binders. Although good gluing of wood could be achieved with alkaline starch (not neutralized), starch glue has not been able to establish itself. Due to the lack of moisture resistance and alkali-induced discoloration of the wood, in contrast to the paper or textile industry, starch glues are not used in the wood-based panel industry or are only used as extenders for synthetic resin glues.
  • the starch is still used in combination with binders such as urea-formaldehyde resins, phenol resins, melamine resins, water glasses, synthetic resin dispersions, etc.
  • binders such as urea-formaldehyde resins, phenol resins, melamine resins, water glasses, synthetic resin dispersions, etc.
  • the resin solutions are mixed with 40% starch suspensions. A substitution of up to 30% does not reduce the water resistance. To one To ensure constant hot water resistance, a substitution of 15% is permitted.
  • the addition of starch solutions to synthetic resin dispersions PVAC, PE, PVP, styrene, butadiene
  • PVAC synthetic resin dispersions
  • the object of the invention is therefore to produce molded parts with the widest possible range of applications from a completely biodegradable starch-based material which can be shaped universally.
  • the invention is based on the basic idea.
  • Starch in foamed form optionally reinforced with textile fibers and pressed into molded parts to be used as disposable products, which are broken down after use or even during use.
  • natural fibers are used for the textile fibers used as the carrier material.
  • a starch foam reinforced in this way can be processed into molded parts for a wide variety of applications, and their use properties correspond in every respect to those of conventionally used materials.
  • Starch can be used in many different ways and can be processed in a variety of ways, for example as a foam, pressed molding or binder.
  • starch products Due to their biodegradability, starch products can already be used in their intended use in selected applications; e.g. as gardening supplies.
  • the molded starch part to be produced consists of hardened or elastic starch foam or starch fibers, and for reinforcement and stability improvement it can contain an additional carrier material made of natural wool, cotton or viscose fibers or other textile material. According to one processing possibility, the molded part can be pressed into a thin-walled tube by tube extrusion and e.g. can be used as a core for toilet paper or household foils.
  • molded parts made of starch foam can be used for product protection as a frame or sheathing for electrical components.
  • Puffed starch foam is particularly suitable for the production of vapor filters, pollutant filters, ozone filters or autopollen filters.
  • the former can be burned safely after use, and autopollen filters can also be composted.
  • the use properties of these starch foam filters correspond in every respect to those of conventionally used materials.
  • Thin-walled molded parts are suitable for processing into disposable products for storage of food, for example as fast food packaging, freezer and microwave dish packaging, insulating packaging or as meat, fruit and vegetable dishes.
  • disposable products for storage of food, for example as fast food packaging, freezer and microwave dish packaging, insulating packaging or as meat, fruit and vegetable dishes.
  • egg cups, drinking cups, bowls or dishes for the service catering of rail and airline companies and for hospital needs, as well as sorting inserts for assortment packaging, preferably for food, can be produced from thin-walled molded parts.
  • These disposable products are also degradable with soiling after use by being composted.
  • Starch can be used as a binder for dosing spices, fertilizers, chemicals, animal feed, plant seeds or plant protection products.
  • Starch foam capsules can also be used to store these substances. Their use is particularly advantageous, e.g. in the case of toxic chemicals, the capsule serving as a neutral covering and protecting the user.
  • the encapsulation of plant seeds in capsules made from starch makes it easier to sow them, and their separation favors a uniform growth of the seedlings.
  • Starch balls can also be used as agricultural aid products as a partial or complete replacement for potting soil, as seedbeds, plug rings or as a compost improver.

Abstract

Es wird ein Formteil aus Stärkeschaumstoff zur vielseitigen Verwendung als umweltfreundliches Massenprodukt, beispielsweise in Bereichen mit hohem Bedarf an Einwegprodukten bereitgestellt, welches gegebenenfalls mit Textilfasern verstärkt und durch Pressen hergestellt nach seiner Benutzung oder auch bereits während seiner Benutzung abgebaut wird. Die Vorteile der Erfindung liegen in der vielseitigen Verwendbarkeit und den Verarbeitungsmöglichkeiten sowie in der biologischen Abbaubarkeit.

Description

Formteil aus Stärkeschaumstoff
Die Erfindung betrifft ein Formteil aus Stärkeschaumstoff oder Stärkefasern zur vielseitigen Verwendung als umwelt¬ freundliches Massenprodukt, beispielsweise in Bereichen mit hohem Bedarf an Einwegprodukten.
Die hohe Dauerbeständigkeit und die dadurch eingeschränkte biologische Abbaubarkeit ist für eine Reihe von Produktgrup¬ pen unerwünscht. Beispielsweise Verpackungsmittel, die als Schutzpolster oder als Schutzverpackung hochwertige Güter gegen Beschädigungen schützen sollen, benötigen lediglich einen relativ kurzen Zeitraum, in dem sie ihre Funktion er¬ füllen müssen. So werden z.B. vielfach Schutzpolster aus Styropor usw. verwendet, die zwar funktional sind, aber im Hinblick auf eine Wiederverwertung bzw. auf eine Verwertung als Sekundärrohstoff heutigen Anforderungen nicht mehr ge¬ recht werden.
Dies gilt auch für Produkte, die in Gärtnereibetrieben ver¬ wendet werden. Häufig sind es nicht die Füll- oder Beweh- rungsstoffe, die die ökologische Verträglichkeit einschrän¬ ken, sondern die aus petrochemischen Grundstoffen herge¬ stellten hochpolymeren Bindemittel. Dieser Nachteil ließe sich vermeiden, wenn als Bindemittel Biopolymere nutzbar wä¬ ren.
Stärke und modifizierte Stärke werden in der Papierindustrie zur Oberflächenbeleimung, bei der Produktion von Wellpappe sowie zur Gummierung eingesetzt. Ferner findet Stärke in der Textilindustrie, Baustoffindustrie und nicht zuletzt in der Lebensmittelindustrie Verwendung.
Für Produkte, die kompaktiert (Stärke, Mehl, Salz) , granu¬ liert bzw. brikettiert (Ruß, Kohle, Düngemittel) und bei Temperaturen unterhalb der Verkleisterungstemperatur ge¬ trocknet werden, sind kaltwasserlösliche Stärken ein ideales Bindemittel. Diese Produktgruppe wird darüber hinaus auch als Verdickungsmittel für Farben, Kosmetika und Waschmittel verwendet.
Für die Holz- und Holzwerkstoffindustrie sind Stärke oder stärkehaltige Produkte bisher lediglich als Streckmittel für die überwiegend synthetischen Bindemittel bedeutsam. Obwohl mit alkalisch aufgeschlossener Stärke (nicht neutralisiert) gute Verleimungen bei Holz erzielt werden konnten, hat sich Stärkeleim nicht durchsetzen können. Durch die mangelnde Feuchtbeständigkeit und alkalibedingten Verfärbungen des Holzes werden Stärkeleime im Gegensatz zur Papier- oder Tex¬ tilindustrie in der Holzwerkstoffindustrie nicht bzw. ledig¬ lich als Streckmittel für Kunstharzleime eingesetzt.
Anwendung findet die Stärke aber weiterhin in Kombination mit Bindemitteln wie Harnstoff-Formaldehydharzen, Phenolhar¬ zen, Mela inharzen, Wassergläser, Kunstharzdispersionen usw.. Zur Verleimung werden die Harzlösungen mit 40%igen Stärkesuspensionen vermischt. Eine Substitution bis zu 30 % führt zu keiner Minderung der Wasserfestigkeit. Um eine gleichbleibende Heißwasserfestigkeit zu gewährleisten, ist eine Substitution von 15 % zulässig. Die Zugabe von Stärke¬ lösungen zu Kunstharzdispersionen (PVAC, PE, PVP,. Styrol, Butadien) wirken verdichtend, verlängern die offene Zeit und erhöhen die Naßklebkraft.
Neueren Entwicklungen ist es zu verdanken, daß die üblichen Phenol-Formaldehyd-Bindemittel in Mineralwolleisolierwerk- stoffen vollständig durch nichtbrennbare Stärken, denen ent¬ sprechende Hydrophobierungsmittel zugesetzt werden, ersetzt werden können.
Um den Naturstoff Stärke in einem möglichst großen Umfang zu nutzen, insbesondere auch aus ökologischen Gesichtspunkten, darf seine Anwendung nicht auf die bisher angesprochenen Be¬ reiche beschränkt bleiben.
Aufgabe der Erfindung ist es daher, Formteile mit breitesten Anwendungsmöglichkeiten aus einem biologisch vollständig ab¬ baubaren Material auf Stärkebasis, das universell ausformbar ist, herzustellen.
Diese Aufgabe wird mit den Merkmalen der Patentansprüche ge¬ löst.
Bei der Lösung der Aufgabe geht die Erfindung von dem Grund¬ gedanken aus. Stärke in geschäumter Form, gegebenenfalls mit Textilfasern verstärkt und zu Formteilen gepreßt als Einweg¬ produkte zu verwenden, die nach der Benutzung oder auch be¬ reits während der Benutzung abgebaut werden. Dazu werden für die als Trägermaterial dienenden Textilfasern Naturfasern eingesetzt. Ein derartig verstärkter Stärkeschaum läßt sich zu Formteilen für verschiedenste Anwendungsbereiche verar¬ beiten, und deren Gebrauchseigenschaften entsprechen in je¬ der Hinsicht denen herkömmlich verwendeter Materialien.
Die Vorteile der Erfindung bestehen u.a. in folgendem: Stärke ist sehr unterschiedlich einsetzbar und läßt sich in vielfältiger Weise verarbeiten z.B. als Schaum, gepreßtes Formteil oder Bindemittel.
Durch ihre biologische Abbaubarkeit können Stärkeprodukte in ausgewählten Anwendungsfällen bereits mit ihrem bestimmungs¬ gemäßen Gebrauch; z.B. als Gärtnereibedarf, abgebaut werden.
Die Erfindung soll anhand von Ausführungsbeispielen erläu¬ tert werden.
Das herzustellende Stärke-Formteil besteht aus gehärtetem oder elastischem Stärkeschaumstoff oder Stärkefasern, wobei es zur Verstärkung und Stabilitätsverbesserung ein zusätzli¬ ches Trägermaterial aus natürlichen Wolle-, Baumwoll- oder aus Viskosefasern oder sonstigen textilem Material enthalten kann. Gemäß einer Verarbeitungsmöglichkeit kann das Formteil durch Rohrextrusion zu einem dünnwandigen Rohr gepreßt wer¬ den und z.B. als Hülsenkern für Toilettenpapier oder Haus¬ haltfolien verwendet werden.
In dickwandiger Ausführung sind Formteile aus Stärkeschaum für den Produktschutz als Rahmen oder Ummantelung für Elek- trobauteile verwendbar.
Aufgeblähter, gegebenenfalls durch textile Fasern verstärk¬ ter Stärkeschaum eignet sich besonders zur Herstellung von Dunstfiltern, Schadstoffiltern, Ozonfiltern oder Autopollen¬ filtern. Erstere lassen sich nach ihrem Gebrauch gefahrlos verbrennen, Autopollenfilter auch kompostieren. Die Ge¬ brauchseigenschaften dieser Stärkeschaumfilter entsprechen in jeder Hinsicht denen herkömmlich verwendeter Materialien.
Dünnwandige Formteile, deren Grundstruktur ebenfalls schaum- förmig und gegebenenfalls gehärtet sein kann, eignen sich für eine Verarbeitung zu Einwegprodukten zur Aufbewahrung von Lebensmitteln, beispielsweise als Fast-food-Verpackun- gen, Tiefkühl- und Mikrowellengerichtverpackungen, Isolier¬ verpackungen oder als Fleisch-, Obst- und Gemüseschalen. Ferner können aus dünnwandigen Formteilen Eierbecher, Trink¬ becher, Schalen oder Geschirr für die Servicegastronomie der Bahn- und Fluggesellschaften und für den Krankenhausbedarf sowie Sortiereinlagen für Sortimentsverpackungen, bevorzugt für Lebensmittel, hergestellt werden. Diese Einwegprodukte sind auch mit Verschmutzungen nach ihrem Gebrauch abbaubar, indem sie kompostiert werden.
Für die Dosierung von Gewürzen, Düngemitteln, Chemikalien, Futtermitteln, Pflanzensamen oder Pflanzenschutzmitteln kann Stärke als Bindemittel benutzt werden. Für die Aufbewahrung dieser Stoffe können auch Kapseln aus Stärkeschaum benutzt werden. Besonders vorteilhaft ist deren Verwendung z.B. bei giftigen Chemikalien, wobei die Kapsel als neutrale Umhül¬ lung dient und den Anwender schützt. Außerdem erleichtert die Umhüllung von Pflanzensamen in aus Stärke hergestellten Kapseln deren Aussaat, und deren Vereinzelung begünstigt ein gleichmäßiges Wachstum der Keimlinge.
Als Agrarhilfsprodukte sind auch Stärkekugeln als teilweiser oder vollständiger Ersatz für Blumenerde, als Keimböden, Ge¬ steckringe oder als Kompostverbesserer verwendbar.

Claims

P a t e n t a n s p r ü c h e
1. Formteil aus biologisch vollständig abbaubare Stärke¬ schaumstoff und mit einem Trägermaterial aus natürlichen Textilfasern.
2. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil als dünnwandiges Rohr ausgebildet ist.
3. Formteil nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Formteil dickwandig ausgebildet ist.
4. Verwendung des Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Filter, beispielsweise Schadstoffilter, Ozonfilter oder Autopollenfilter.
5. Verwendung eines dünnwandigen Formteils nach einem der Ansprüche l bis 3 zur Lebensmittelaufbewahrung, bei¬ spielsweise für Fast-food-Verpackungen, Tiefkühl- und Mikrowellenverpackungen, Isolierverpackungen, als Fleisch-, Obst- oder Gemüseschalen oder als Lebensmit¬ telbehälter, beispielsweise Eierbecher, Trinkbecher, Schalen, Geschirr für die Servicegastronomie der Bahn- und Fluggesellschaften, für den Krankenhausbedarf oder als Sortiereinlagen für Lebensmittelverpackungen.
6. Verwendung des Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Kapsel oder Bindemittel zur Aufbewahrung und/oder Dosierung, beispielsweise für Gewürze, Düngemittel, Che¬ mikalien, Futtermittel, Pflanzensamen und Pflanzen¬ schutzmittel.
7. Verwendung des Formteils nach einem der Ansprüche 1 bis 3 als Agrarhilfsprodukt, wie beispielsweise Kugeln für Blumenerde, Keimböden, Gesteckringe und Kompostverbesse¬ rer.
8. Verwendung des Formteils nach Anspruch 2 als Hülsenkern, beispielsweise für Toilettenpapiere und Haushaltsfolien.
9. Verwendung des Formteils nach Anspruch 3 als Pro¬ duktschutz, beispielsweise als Rahmen oder Ummantelung für Elektrobauteile.
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