DE4402284A1 - Verfahren zur Herstellung von geformten, recyclingfähigen Verpackungen unter Verwendung von Altpapier - Google Patents

Verfahren zur Herstellung von geformten, recyclingfähigen Verpackungen unter Verwendung von Altpapier

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Description

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von ge­ formten, recyclingfähigen Verpackungen unter Verwendung von Altpapier, bei dem als Ausgangsprodukt ein Teig dient, der neben dem Altpapier aus Wasser, gegebenenfalls aus einem ge­ ringen Anteil eines in der Papierindustrie übliche Füllstof­ fes und einem geringen Anteil eines Flußmittels besteht.
Das Anwendungsgebiet beschränkt sich aber nicht nur auf die Verpackungstechnik, sondern schließt Behältnisse aller Art ein, die durch das erfindungsgemäße Verfahren hergestellt werden können, wie z. B. Pflanztöpfe für den Gartenbau oder ähnliches.
In Haushalt und Industrie fällt in zunehmendem Maße Altpapier an. Zur Erhaltung unserer Umwelt und der natürlichen Ressour­ cen wird in steigendem Umfang recyceltes Altpapier als Aus­ gangsmaterial für die Papierherstellung wiederverwendet, wo­ bei als Altpapier sowohl das aus den Haushalten stammende als auch die im Herstellungs- oder Verarbeitungsprozeß anfallen­ den unverschmutzten Papier- Karton oder Pappenabfälle zu verstehen sind. Dabei eignet sich derart hergestelltes Papier bzw. derartige Pappen und Kartons sehr gut für die Herstel­ lung von Verpackungsmitteln. Bei der Verpackung von Lebens­ mitteln werden aus recyceltem Altpapier hergestellte Produkte einer speziellen Oberflächenbehandlung unterworfen, um den hygienische Erfordernissen zu genügen. Bei ausschließlicher Verwendung von unverschmutzten Altpapier aus der industriel­ len Verarbeitung kann das bei Einhaltung von gesetzlich fest­ gelegten Produktions-Rahmenbedingungen entfallen.
So sind flache Schalen oder Deckel aus Karton, der unter aus­ schließlicher oder teilweiser Verwendung von Altpapier herge­ stellt wurde, bekannt. Dieser Karton wird gestanzt und durch entsprechende Stempel geformt.
Der erzielbaren Formenvielfalt werden durch die Materialbe­ schaffenheit enge Grenzen gesetzt, da der Karton nur bedingt verformbar ist.
Zur Vermeidung dieses Nachteils werden im zunehmenden Maße geformte Verpackungen nach einem Verfahren hergestellt, das auf der konventionellen Papierherstellung basiert. Dabei wer­ den übliche Fasersuspensionen aus Altpapier bereitet und auf Formsiebe gegeben. Anschließend wird das Wasser entzogen, der Formling gepreßt und getrocknet.
Nachteilig an diesem Verfahren ist, daß die Herstellung sehr aufwendig ist und die Umwelt belastet. Der Wasserverbrauch ist sehr hoch.
Es hat auch Versuche gegeben, geformte Verpackungen, die tra­ ditionell aus Kunststoff gefertigt werden und insbesondere für die Verpackung von Lebensmitteln geeignet sind, durch Produkte auf der Basis von Altpapier zu ersetzen.
So ist in der DE-OS 39 23 497 die Herstellung einer mehrschich­ tigen Verpackungsschale für Lebensmittel beschrieben. Die Trägerschicht besteht hier aus überwiegend recyceltem Mate­ rial auf der Basis von Altpapier. Als Bindemittel ist ein An­ teil an geschäumtem Kunststoff notwendig. Die Herstellung dieser Verpackungsschalen geschieht über ein aufwendiges, mehrstufiges Verfahren. Das zerkleinerte Altmaterial wird über einen Extruder zu einer bahnförmigen Trägerschicht und anschließend im Verbund mit einer Deckschicht durch Tiefzie­ hen bzw. Pressen zu Verpackungsschalen geformt. Während der Herstellung muß eine gesteuerte Zudosierung von Kunststoff­ granulaten als Bindemittel in der Trägerschicht erfolgen.
Nachteilig bei dieser Lösung ist, daß diese Verpackungsscha­ len nicht vollständig aus verrottbarem Material bestehen. Die Herstellung ist aufgrund des aufwendigen Verfahrens kostenin­ tensiv.
Hiervon ausgehend ist es Aufgabe der Erfindung, ein Verfahren zu entwickeln, durch das geformte Verpackungen aus vollstän­ dig verrottbarem Material mit einem hohen Anteil an Altpapier einfach und kostengünstig hergestellt werden können.
Die Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die im Kennzeichen des 1. Anspruchs genannten Merkmale gelöst.
Die erfindungsgemäße Lösung hat den Vorteil, daß durch das Verfahren ein sehr hoher Anteil an Altpapier im Produkt er­ reicht werden kann. Die Verpackung ist vollständig und schnell biologisch abbaubar oder kann ohne großen Aufwand recycelt werden. Desweiteren gibt die Erfindung die Grundlage für eine kostengünstige Herstellung derartiger geformter Ver­ packungen.
Das Verfahren soll nun an Hand der nachfolgenden Beispiele näher erläutert werden.
Beispiel 1
Das Altpapier wird durch geeignete mechanische Mittel im trockenem Zustand zerkleinert. Dazu dienen Shredder, Hammer­ mühlen oder andere geeignete Einrichtungen. Vorteilhaft ist, wenn keine scharfen Schnittkanten entstehen und dadurch die Saugfähigkeit gegenüber Wasser verringert wird.
Im anschließenden Misch- und Knetprozeß werden die Papier­ schnitzel unter Zugabe von Wasser zerfasert und egalisiert. Dabei sieht das Verfahren erfindungsgemäß im Unterschied zur Papierherstellung jedoch kein Zerlegen des Papiers in seine einzelnen Fasern vor, sondern es bleibt bei relativ großen Faserbündeln. Für die Zerfaserung ist es vorteilhaft, wenn durch mechanische Einwirkungen, wie sie durch die Anwendung von Hammermühlen oder anderer geeigneter Einrichtungen er­ zielt werden, die Faserbündel gelockert werden.
Während dieses Prozesses erfolgt die Zugabe der von Stärke und Wasser. Um die Fließeigenschaft der Masse beim Backprozeß zu verbessern, können Zusätze mit alkalischer Wirkung als Flußmittel zugegeben werden. Wahlweise können auch Füllstoffe zugegeben werden, wie sie in der Papierindustrie üblich sind.
Als Stärke wird native Stärke bevorzugt. Dabei werden Mengen von 30 bis 50% bezogen auf die Trockenmasse des Altpapiers zugesetzt.
Das Wasser wird dem Prozeß in der Menge zugeführt, die zum Erzielen einer fließend-breiigen bis plastischen Konsistenz der Masse notwendig ist. Als unverbindlicher Richtwert kann etwa das 7fache bezogen auf die Trockenmasse des Altpapiers angegeben werden, um zum Beispiel einen plastischen Zustand der Masse zu erzielen. Beim Durchmischen und Kneten der Masse werden Bindungen zwischen den Faserbündeln des Altpapiers und der Stärke durch Vernetzung herbeigeführt, indem die Stärke mit den Faserbündeln und dem Wasser innig vermischt wird.
Anschließend wird die Masse in die Backform eingebracht.
Die in die Backform einzubringende Masse ist bei diesem Bei­ spiel in einem plastischen Zustand. Die Masse kann durch ge­ eignete Mittel vorgeformt werden. Das kann z. B. durch Aus­ walzen auf die ungefähr zu erwartenden Wandstärke des späte­ ren Produktes und anschließendem Ausstanzen des zu erwarten­ den Grundrisses erfolgen. Anschließend werden diese vorge­ formten Stücke in die Form eingelegt. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die dosierte Menge in die Backform einzubrin­ gen und durch das Oberteil der Backform selbst oder durch einen Stempel vorzuformen.
Vor Beginn des Backprozesses erfolgt nicht sofort das Ver­ schließen und Verriegeln der Backform. Das Oberteil wird vor­ erst für eine kurze Zeit nur aufgelegt, so daß infolge der Temperatur der geheizten Backform der Wassergehalt durch Ver­ dampfen reduziert werden kann, bevor der eigentliche Backpro­ zeß beginnt.
Danach erfolgt der Backprozeß.
Dabei befindet sich die Masse in der Regel zwischen zwei Backzangen, wobei die Form der Backflächen die Konturen des Produktes bestimmen. Die Wandstärke des späteren Produktes wird durch den Abstand der Backflächen festgelegt.
Der Backprozeß erfolgt bei einer Temperatur von etwa 150 bis 200°C. Die Backzeit ist abhängig von verschiedenen Parame­ tern, wie z. B. der Masse, der Geometrie des Produktes und der Rezeptur der Masse. Als Richtwert kann von einer Backzeit von 4 bis 12 Minuten ausgegangen werden.
Bei dem Backvorgang verkleistert die Stärke und erstarrt. Die Faserbündel des Altpapiers werden durch das Stärkegerüst ein­ geschlossen und bilden ein stabiles Gebilde in Gestalt der entsprechenden Backform. Die Oberfläche ist glatt.
Beispiel 2
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird das unzerkleinerte oder nur sehr grob zerkleinerten Altpapier mit den bereits im ersten Beispiel genannten Zusätze einschließlich Wasser ver­ setzt und einem Schneidmischer zugeführt. Das Altpapier wird also naß zerkleinert und die Masse durchläuft im "All-in-Ver­ fahren" den gleichen Prozeß wie im ersten Beispiel, wobei die gleichen Wirkungen erreicht werden.
Die weitere Verarbeitung erfolgt analog dem ersten Beispiel.
Beispiel 3
In einem anderen Ausführungsbeispiel wird eine noch fließfä­ hige Masse verarbeitet. Dadurch würde die Backform gut ausge­ füllt werden. Durch den relativ hohen Wasseranteil führt der Backprozeß jedoch zu einen unerwünscht lockeren Produkt durch den hohen Wasserdampfdruck. Diesem kann begegnet werden, in­ dem das freie Wasser vor dem Einbringen in die Backform me­ chanisch reduziert wird. Dabei wird die Masse in eine der Kontur der Backform zumindest näherungsweise entsprechenden Siebform gegeben und durch ein adäquates Gegenstück belastet. Dieser Prozeß kann noch forciert werden, indem das Abpressen unter Vakuum erfolgt.
In der weiteren Verarbeitung wird nun das vorgeformte Stück der Form entnommen und in die Backform eingelegt. Analog zum ersten Beispiel wird das so vorgeformte Stück einem Abdampf­ prozeß unterzogen, bevor der Backvorgang erfolgt.

Claims (7)

1. Verfahren zur Herstellung von geformten, recyclingfähigen Verpackungen unter Verwendung von Altpapier, bei dem als Ausgangsprodukt ein Teig dient, der neben dem Altpapier aus Wasser, gegebenenfalls aus einem geringen Anteil ei­ nes in der Papierindustrie übliche Füllstoffes und einem geringen Anteil eines Flußmittels besteht, dadurch gekennzeichnet, daß das Altpapier zerkleinert, aber nicht bis auf seine Fa­ serbestandteile zerlegt wird und dem Altpapier, bezogen auf dessen Masse, 30 bis 50% Stärke zugesetzt wird, die­ ser Teig in einen schwer fließenden bis plastischen Zu­ stand versetzt und in einer Backform bei einer Temperatur von 150-200°C zu einem Formkörper mit einem stabilen Gefüge und einer glatten Oberfläche gebacken wird.
2. Verfahren zur Herstellung von geformten, recyclingfähigen Verpackungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß native Stärke eingesetzt wird.
3. Verfahren zur Herstellung von geformten, recyclingfähigen Verpackungen nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Teig 4 bis 12 min gebacken wird.
4. Verfahren zur Herstellung von geformten, recyclingfähigen Verpackungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß das Altpapier im trockenem Zustand zer­ kleinert, mit den anderen Bestandteilen gemischt und an­ schließend Wasser zugesetzt wird.
5. Verfahren zur Herstellung von geformten, recyclingfähigen Verpackungen nach den Ansprüchen 1 bis 3, dadurch gekenn­ zeichnet, daß in einer weiteren Ausgestaltung der Erfin­ dung dem Altpapier alle Bestandteilen einschließlich Was­ ser zugesetzt werden und anschließend die Zerkleinerung bei gleichzeitiger Durchmischung erfolgt.
6. Verfahren zur Herstellung von geformten, recyclingfähigen Verpackungen nach den Ansprüchen 1 bis 5, dadurch gekenn­ zeichnet, daß der plastische Teig entweder gezielt in die Backform eingebracht wird und/oder vorgeformt wird.
7. Verfahren zur Herstellung von geformten, recyclingfähigen Verpackungen nach den Ansprüchen 1 bis 6, dadurch gekenn­ zeichnet, daß dem Teig vor dem Backprozeß mechanisch Was­ ser entzogen und/oder einem Abdampfprozeß unterzogen wird.
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