WO2020216719A1 - Barriereschicht für cellulosesubstrat - Google Patents

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WO2020216719A1
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    • 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 process for the production of coated substrates, in which a flowable, biodegradable and gas-tight first coating is applied to a cellulose-containing substrate.
  • Packaging made of cellulose, in particular made of cast fiber, cardboard and paper are enjoying increasing popularity.
  • Cellulose fibers are a frequently used material that is extremely easy to recycle. Recycled raw materials (wood, paper, etc.) are also ideal for the production of cellulosic packaging.
  • the cellulose is processed, for example, in the fiber casting process.
  • An aqueous pulp with cellulose fibers is produced from which the fibers are shaped.
  • the water can be sucked off by a suction mold, the cellulose fibers being deposited on the pore-provided surface of the suction mold.
  • the transfer process the molded body formed by the suction mold is transferred to a transfer mold so that it is shaped from both sides. Additional thermal processing methods and pressing methods can be used, which increase the surface quality of the molded body.
  • the cellulose can be processed into paper or cardboard and used as packaging.
  • the substrates can, for. B. with cellulose fibers, in particular microfibrils and / or nanofibrils made of cellulose, are coated.
  • Such coating processes are known from the publications EP 3 444 399 A1, JP 2015 227517 A, JP 2012 01 1651 A, WO 2017/144009A1, EP2529942B1 and WO 2017/072124 A1.
  • the substrates coated with cellulose fibrils are additionally coated with polymers such as polyethylene or polypropylene, but also with biodegradable polymers such as polylactic acid or polyvinyl alcohol.
  • the object of the invention is to produce a largely gas- and watertight packaging for packaging food, which is primarily made of natural raw materials.
  • this object is achieved in that a second waterproof coating composed of predominantly animal and / or vegetable waxes and / or lipids is applied to the first coating.
  • the second coating can contain, for example, at least 90% by weight of animal and / or vegetable waxes and / or lipids.
  • the second coating can contain at least 70% by weight of animal and / or vegetable waxes.
  • the first coating and / or the second coating can be applied by spraying.
  • Sealing layer can be made resistant to water and moisture by applying a layer of natural waxes and / or oils or fats.
  • Natural waxes and / or lipids mainly consist of esters of fatty acids and, as oil-soluble products, are readily biodegradable according to the test method CEC-L-33-A-93.
  • the entire coated packaging thus consists mainly of
  • Cellulose fibers possibly other natural components and natural ones Lipids or waxes can therefore be disposed of in an environmentally friendly way, but can also be recycled.
  • the second coating can contain at least one of the following components:
  • Linseed oil is used to improve the malleability of the oil-wax mixture, which forms the second coating, and to minimize brittleness after drying. Pharmaceutical, i.e. completely clarified, pure linseed oil should be used. Linseed oil is one of the few hardening oils and has been used for wood impregnation for centuries. A layer of linseed oil alone is open-pored, which means that some of the water and air can pass through, and is not suitable for permanently sealed food packaging.
  • Carnauba wax is a very hard, tropical wax with a high melting temperature (approx. 85-89 ° C). It hardly smells or tastes of its own and is waterproof. It is very brittle when dry and hardens within seconds. Due to its hardness, it is also very resistant to abrasion. It is approved for the packaging of food and has long been used as a coating to increase the shelf life of e.g. Mangoes, sweets etc. are used.
  • Beeswax is a wax produced in Europe, among others, which is less hard than carnauba wax. In a mixture with carnauba wax, beeswax helps reduce fragility. It has hardly any inherent odor or taste and is also approved for use in connection with food. Its melting point is around 65 ° C.
  • the second coating can contain the following components:
  • This mixture has the positive properties of the three components, i.e. a high level of impermeability and abrasion resistance, a neutral smell or taste, and high flexibility at ambient temperature.
  • the coating properties of this mixture in combination with the underlying layer of cellulose microfibrils or cellulose nanofibrils is very well suited to meet the requirements for water resistance and gas tightness that are necessary for food packaging.
  • the flowable first coating solution for the production of the first coating can have cellulose nanofibrils or microfibrils dissolved in water.
  • Nanocellulose has cellulose microfibrils with a median diameter in a range from 30 to 100 nm and / or cellulose nanofibrils with a median diameter in a range from 5 to 20 nm.
  • Cellulose fibrils are often a mixture of microfibrils and nanofibrils. In practice, a mixture of 2% by weight of nanocellulose in 98% by weight of water has proven itself for the first coating. If a higher cellulose content is selected, deformation of the fiber-containing substrate due to moisture can be reduced or avoided and the drying time shortened. In practice, a cellulose content of 2 to 10% by weight of the first coating solution is suitable.
  • casein powder can be mixed with water and with calcium hydro- xid be denatured.
  • the casein increases the tightness and mechanical strength of the substrate.
  • Casein denatured with calcium hydroxide also becomes water repellent to some extent. It is also possible to denature the casein with baking soda, but this does not make it water-repellent.
  • a coating with casein is particularly suitable for dairy products, the manufacture of which may produce casein. The strengthening effect of the casein coating enables the use of the
  • Substrate for example, as a substitute for plastic, for example in the manufacture of disposable cutlery.
  • Disposable cutlery can also be made from cellulose-coated substrates with a waterproof second layer.
  • a casein coating can significantly increase the strength, B. is important when using the substrate to form a knife.
  • casein powder were left to swell with 100 ml of water for about 8 to 10 hours, 30 g of calcium hydroxide were added and stirred. After another 50 ml of water had been added, the solution was sieved and used for coating.
  • This coating can be applied after coating with cellulose fibers or as an alternative to coating with cellulose fibers.
  • the first coating can also contain both cellulose fibers and casein.
  • Whey is also suitable as a component of the first coating. Whey can be denatured by heat (90 ° -100 ° C). Whey as part of the first coating also increases the strength of the coated substrate. The whey coating itself is not water-repellent and must therefore be made waterproof with the second coating.
  • gel-forming components such as agar agar (gelatine from algae) or psyllium husks (seed husks of the plantain species Plantago indica, Plantago afra) are suitable for the first coating.
  • Agar agar powder is z. B. for this purpose mixed with water and for 1 min. denatured at 100 ° C. When it cools, it hardens and gels.
  • the Gel can be applied to the substrate and forms a thin layer that closes the pores of the substrate, increases its strength and repels water.
  • the components of the first coating can be dissolved in water and applied at the same time.
  • the first coating can first be dried before the second coating of natural waxes and lipids is applied.
  • the water-containing first coating does not mix with the second coating of oil and wax, so that complete drying is desirable before the second coating is applied.
  • the substrate itself is formed from cellulose fibers.
  • the substrate can be processed as a thin-walled product in fiber casting with or without subsequent pressing or thermal
  • the substrate can take many different forms, e.g. form
  • the substrate can serve as food packaging or as disposable crockery or cutlery. Particularly when used as a disposable plug, the increased strength that can be achieved by the various constituents of the first coating is of considerable importance.
  • the aim is to produce a capsule into which a powder for preparing beverages, in particular ground coffee, is filled.
  • Individually packaged portion packs for coffee are enjoying increasing popularity.
  • Various packaging techniques are used for this. Pure aluminum packaging offers a high level of tightness and enables the coffee packed in it to be stored for a long time. However, it also requires high energy consumption and high material costs in the manufacture of the packaging and leads to considerable amounts of waste.
  • So-called coffee pods are coffee portions packed in cellulose fleece. This packaging weighs less and is more easily biodegradable than aluminum packaging. However, the pads lack tightness, so that the coffee packaged in them can be stored for less long or loses its aroma.
  • a coffee portion packaging consisting of a capsule consisting of the substrate described here has a high degree of tightness, which is much higher than that of a pad made of uncoated cellulose fiber. As a result, you can keep the coffee much longer.
  • the capsule can be sealed with a cover layer, which consists for example of a paper layer with the coating described above.
  • This capsule consists solely of natural raw materials, namely cellulose and natural waxes and lipids, and can be easily disposed of or recycled.
  • a tray that is to say a single-layer body with several depressions, can first be produced using the fiber casting process.
  • This tray and the wells are first sprayed with the suspension with nanocellulose.
  • This first coating has dried
  • This second coating can be sprayed or the substrate with the first coating can be in this
  • the tray can also be pressed after the first coating has been sprayed on, in particular by means of a heated mold. This speeds up the drying process.
  • the waxes and lipids of the second coating are heated for application, e.g. to a temperature of 90 ° C in order to remain in the liquid state.
  • the heated reservoir for the material of the second coating can be arranged in close proximity to a drying channel for the first coating.
  • the nozzles for applying the second coating can also be heated.
  • the second coating cools down in a short time (a few seconds) and hardens in the process. After that, the food packaging can be used.
  • the capsules which are formed by the hollows in the tray, are then filled with the intended amount of coffee and then closed with a seal.
  • the seal can consist of a paper layer, also with a first coating made of nanocellulose and a second coating made of animal and / or vegetable
  • Waxes and / or lipids are provided so that they are gas-tight and water-resistant.
  • Sealing takes place using a tool that is precisely matched to the shape of the tray and that seals between the troughs filled with coffee on the cast fiber webs of the tray.
  • the tool points Approx. 5 mm wide metal bars, which can be placed on the bars between the wells of the tray.
  • the tool can be heated and pressed onto the tray with pressure, if necessary in a counter-mold.
  • the counter-shape made it possible to apply the required pressure to the bars of the tray and hold the tray precisely in place in order to be able to perform the sealing.
  • the tray After sealing, the tray can be cut into individual capsules. But it is also possible to cut larger sections with several capsules, which can then be separated either with scissors or by cutting on a perforation line that runs in a sealed web between two wells of the tray.
  • the coated substrate is also suitable for the packaging of other objects, in particular foodstuffs which have to be packaged in a largely gas-tight manner in order to preserve freshness.
  • dried foods such as seasoning mixes or powders for making soups can be packaged in a beaker with such a coating.
  • Substrates coated in this way can also be used as dinner plates or drinking cups, where they come into brief contact with water.

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Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Substraten, bei dem auf ein Cellulose enthaltendes Substrat eine fließfähige, biologisch abbaubare und die Gasdichtigkeit erhöhende erste Beschichtung aufgebracht wird. Um eine ausschließlich aus natürlichen Bestandteilen bestehende Verpackung mit guter Dichtigkeit zu erzielen, wird auf die erste Beschichtung eine zweite wasserdichte Beschichtung aus tierischen und/oder pflanzlichen Wachsen und/oder Lipiden aufgebracht.

Description

Barriereschicht für Cellulosesubstrat
Beschreibung
Die Erfindung ein Verfahren zur Herstellung von beschichteten Substraten, bei dem auf ein Cellulose enthaltendes Substrat eine fließfähige, biologisch abbaubare und die Gasdichtigkeit erhöhende erste Beschichtung aufge bracht wird.
Verpackungsm ittel aus Cellulose, insbesondere aus Faserguss, Karton und Papier erfreuen sich zunehmender Beliebtheit. Cellulosefasern sind ein häufig eingesetzter Werkstoff, der hervorragend zu recyceln ist. Ebenfalls eignen sich recycelte Rohstoffe (Holz, Papier, etc. ) hervorragend zur Herstellung von cellulosehaltigen Verpackungsmitteln. Die Cellulose wird zum Beispiel im Faserguss-Verfahren verarbeitet. Dabei wird eine wässrige Pulpe m it Cellulosefasern hergestellt, aus der die Fasern in eine Form gebracht werden. Durch ein einfaches Schöpfverfahren kann durch eine Saugform das Wasser abgesaugt werden, wobei sich die Cellulosefasern auf der m it Poren versehenen Oberfläche der Saugform ablagern. Beim Transferverfahren wird der durch die Saugform gebildete Formkörper einer Transferform übergeben, so dass er von beiden Seiten geformt wird. Es können zusätzliche therm ische Bearbeitungsverfahren und Pressverfahren zum Einsatz kommen, welche die Oberflächenqualität des Formkörpers erhöhen. Alternativ kann die Cellulose zu Papier oder Karton verarbeitet und als Verpackungsm ittel eingesetzt werden.
Es ist aus dem Stand der Technik bekannt, cellulosehaltige Substrate durch eine Beschichtung im Wesentlichen gasdicht zu machen. Hierzu können die Substrate z. B. mit Cellulosefasern, insbesondere Mikrofibrillen und/oder Nanofibrillen aus Cellulose, beschichtet werden. Derartige Beschichtungsverfahren sind bekannt aus den Druckschriften EP 3 444 399 A1 , JP 2015 227517 A, JP 2012 01 1651 A, WO 2017/144009A1 , EP2529942B1 und WO 2017/072124 A1. Die mit Cellulose-Fibrillen be schichteten Substrate werden zusätzlich mit Polymeren wie Polyethylen oder Polypropylen, aber auch biologisch abbaubaren Polymeren wie Poly milchsäure oder Polyvinylalkohol beschichtet.
Aufgabe der Erfindung ist es, eine weitgehend gas- und wasserdichte Verpackung zur Verpackung von Lebensmitteln zu erzeugen, welche vornehmlich aus natürlichen Rohstoffen besteht.
Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß dadurch gelöst, dass auf die erste Beschichtung eine zweite wasserdichte Beschichtung aus überwiegend tierischen und/oder pflanzlichen Wachsen und/oder Lipiden aufgebracht wird.
Die zweite Beschichtung kann beispielsweise wenigstens 90 Gew.% tieri sche und/oder pflanzliche Wachse und/oder Lipide enthalten. Dabei kann die zweite Beschichtung wenigstens 70 Gew.% tierische und/oder pflanzli che Wachse enthalten.
Die ersten Beschichtung und/oder die zweite Beschichtung können durch Aufsprühen aufgetragen werden.
Mit anderen Worten kann die auf das Cellulosesubstrat aufgebrachte
Dichtungsschicht gegen Wasser und Feuchtigkeit widerstandsfähig gemacht werden, indem eine Schicht aus natürlichen Wachsen und/oder Ölen bzw. Fetten aufgebracht wird. Natürliche Wachse und/oder Lipide bestehen überwiegend aus Estern von Fettsäuren und sind als öllösliche Produkte nach dem Testverfahren CEC-L-33-A-93 gut biologisch abbaubar. Die gesamte beschichtete Verpackung besteht folglich hauptsächlich aus
Cellulosefasern, ggf. weiteren natürlichen Bestandteilen und natürlichen Lipiden oder Wachsen, kann daher umweltverträglich entsorgt, aber auch recycelt werden.
In der Praxis kann die zweite Beschichtung mindestens einen der folgenden Bestandteile enthalten:
• Leinöl,
• Carnaubawachs, und/oder
• Bienenwachs.
Leinöl dient der verbesserten Formbarkeit des Öl-Wachs-Gemischs, wel ches die zweite Beschichtung bildet, und der Minimierung der Brüchigkeit nach dem Trocknen. Es sollte pharmazeutisches, also vollkommen geklär tes reines Leinöl verwendet werden. Leinöl ist eines der wenigen härtenden Öle und wird seit Jahrhunderten für die Holzimprägnierung benutzt. Eine Leinölschicht allein ist aber offenporig, lässt also Wasser und Luft zum Teil durch, und eignet sich nicht zur dauerhaft dichten Verpackung von Lebens mitteln.
Carnaubawachs ist ein sehr hartes, tropisches Wachs mit hoher Schmelz temperatur (ca. 85-89°C). Es hat kaum Eigengeruch oder Eigengeschmack und ist wasserdicht. Es ist im trockenen Zustand sehr brüchig, härtet innerhalb von Sekunden aus. Durch seine Härte ist es zudem sehr stabil gegen Abrieb. Es ist für die Verpackung von Lebensmitteln zugelassen und wird seit langem auch als Überzug zur Steigerung der Haltbarkeit von z.B. Mangos, Süßigkeiten etc. eingesetzt.
Bienenwachs ist ein u.a. in Europa erzeugtes Wachs, das weniger hart als Carnaubawachs ist. In einer Mischung mit Carnaubawachs trägt Bienen wachs zur Verringerung der Brüchigkeit bei. Es hat kaum Eigengeruch oder Eigengeschmack und ist ebenfalls zur Verwendung in Verbindung mit Lebensmitteln zugelassen. Sein Schmelzpunkt liegt bei ca. 65°C. Insbesondere kann die zweite Beschichtung folgende Bestandteile enthal ten:
• 20 bis 30 Gew.-% Leinöl,
• 40 bis 60 Gew.-% Carnaubawachs und
• 30 bis 40 Gew.-% Bienenwachs.
Diese Mischung weist die positiven Eigenschaften der drei Bestandteile auf, also eine hohe Dichtigkeit und Abriebsfestigkeit, einen neutralen Eigenge ruch oder Eigengeschmack sowie eine hohe Flexibilität bei Umgebungstem peratur. Die Beschichtungseigenschaften dieser Mischung in Kombination mit der darunterliegenden Schicht aus Cellulose-Microfibrillen oder Cellulo- se-Nanofibrillen ist sehr gut geeignet, die Anforderungen an Wasserbestän digkeit und Gasdichtigkeit zu erfüllen, die für eine Lebensmittelverpackung erforderlich ist.
In der Praxis kann die fließfähige erste Beschichtungslösung zur Herstel lung der ersten Beschichtung in Wasser gelöste Cellulose-Nanofibrillen oder -Mikrofibrillen aufweisen. Nanocellulose weist Cellulose-Microfibrillen mit einem Durchmesser im Median in einem Bereich von 30 bis 1 00 nm und/oder Cellulose-Nanofibrillen mit einem Durchmesser im Median in einem Bereich von 5 bis 20 nm auf. Dabei sind industriell vertriebene
Cellulose-Fibrillen oft ein Gem isch von Microfibrillen und Nanofibrillen. In der Praxis hat sich eine Mischung von 2 Gew.-% Nanocellulose in 98 Gew.- % Wasser für die erste Beschichtung bewährt. Wenn ein höherer Cellulose anteil gewählt wird, kann eine Verformung des faserhaltigen Substrats durch die Feuchtigkeit reduziert oder vermieden und die Trocknungszeit verkürzt werden. In der Praxis ist ein Celluloseanteil der ersten Beschich tungslösung von 2 bis 10 Gew.-% geeignet.
Es existieren aber weitere organische Materialien, die in einer Beschichtung die Dichtigkeit eines Cellulosesubstrats gegen Gasdurchtritt steigern. Zum Beispiel kann Kaseinpulver mit Wasser gem ischt und m ittels Calciumhydro- xid denaturiert werden. Das Kasein steigert die Dichtigkeit und die mecha nische Festigkeit des Substrats. Mit Calciumhydroxid denaturiertes Kasein wird auch in gewissem Maße wasserabweisend. Es ist auch möglich, das Kasein mit Natron zu denaturieren, wobei es aber nicht wasserabweisend wird. Eine Beschichtung m it Kasein eignet sich insbesondere für Molkerei produkte, bei deren Herstellung Kasein anfallen kann. Die festigkeitsstei gernde Wirkung der Kaseinbeschichtung ermöglicht die Nutzung des
Substrats beispielsweise als Ersatzstoff für Kunststoff, zum Beispiel bei der Herstellung von Einweg-Besteck. Einweg-Besteck kann zwar auch aus zellulosebeschichteten Substraten mit wasserdichter zweiter Schicht hergestellt werden. Eine Kaseinbeschichtung kann aber erheblich die Festigkeit steigern, was z. B. bei einer Verwendung des Substrats zur Bildung eines Messer wichtig ist.
In der Praxis wurden 30g Kaseinpulver mit 1 00m l Wasser über etwa 8 bis 1 0 Stunden quellen gelassen, 30g Calciumhydroxid wurden beigegeben und verrührt. Nach nochmaliger Zugabe von 50ml Wasser wurde die Lösung gesiebt und zur Beschichtung verwendet. Diese Beschichtung kann nach der Beschichtung m it Cellulosefasern oder alternativ zur Beschichtung m it Cellulosefasern aufgebracht werden. Auch kann die erste Beschichtung sowohl Cellulosefasern als auch Kasein enthalten.
Auch Molke eignet sich als Bestandteil der ersten Beschichtung. Molke kann durch Hitze (90°-1 00°C) denaturiert werden. Auch Molke als Bestand teil der ersten Beschichtung steigert die Festigkeit des beschichteten Substrats. Die Molkebeschichtung ist selbst nicht wasserabweisend und muss daher mit der zweiten Beschichtung wasserdicht gemacht werden.
Schließlich eignen sich gelbildende Bestandteile wie Agar Agar (Gelatine aus Algen) oder Flohsamenschalen (Samenschalen der Wegericharten Plantago indica, Plantago afra) zur Beim ischung zur ersten Beschichtung. Agar Agar-Pulver wird z. B. zu diesem Zweck mit Wasser gemischt und für 1 min. bei 1 00°C denaturiert. Beim Erkalten härtet es aus und geliert. Das Gel kann auf das Substrat aufgetragen werden und bildet eine dünne Schicht, welche die Poren des Substrats verschließt, die Festigkeit steigert und Wasser abweist.
Ein ähnlicher Effekt wird erreicht, wenn gemahlene Flohsamenschalen in Wasser eingeweicht und nach ca. 20 min. Quellen auf das Substrat aufge tragen wird.
Wie erwähnt, können die Bestandteile der ersten Beschichtung gleichzeitig in Wasser gelöst und aufgetragen werden. Es ist aber auch möglich in mehreren Auftragevorgängen verschiedene Bestandteile der ersten, nicht wasserdichten Beschichtung auf das Substrat aufzubringen.
Die erste Beschichtung kann zunächst getrocknet werden, bevor die zweite Beschichtung aus natürlichen Wachsen und Lipiden aufgebracht wird. Die wasserhaltige erste Beschichtung vermischt sich nicht mit der zweiten Beschichtung aus Öl und Wachs, so dass eine vollständige Trocknung vor dem Aufträgen der zweiten Beschichtung anzustreben ist.
Wie eingangs erwähnt, ist das Substrat selbst aus Cellulosefasern geformt. Insbesondere kann das Substrat als dünnwandiges Produkt im Faserguss verfahren mit oder ohne anschließendem Pressen oder thermischem
Formen hergestellt werden.
Das Substrat kann viele verschiedene Formen aufweisen, z.B. die Form
• eines Bechers;
• eines Topfes;
• eines Behälters;
• eines Messers;
• einer Gabel;
• eines Löffels;
• eines Tellers. Das Substrat kann als Lebensm ittelverpackung dienen oder als Einweg- Geschirr oder -Besteck. Insbesondere bei der Verwendung als Einwegbe steck ist die gesteigerte Festigkeit, die durch die verschiedenen Bestandtei le der ersten Beschichtung erzielt werden kann, von erheblicher Bedeutung.
Darüber hinaus kann die Herstellung einer Kapsel angestrebt werden, in die ein Pulver zur Zubereitung von Getränken, insbesondere gemahlener Kaffee eingefüllt ist. Individuell verpackte Portionsverpackungen für Kaffee erfreu en sich zunehmender Beliebtheit. Dabei werden verschiedene Verpa ckungstechniken eingesetzt. Eine reine Aluminiumverpackung bietet eine hohe Dichtigkeit und ermöglicht eine lange Aufbewahrung des darin ver packten Kaffees. Allerdings erfordert sie auch einen hohen Energieeinsatz und hohe Materialkosten bei der Herstellung der Verpackung und führt zu erheblichen Abfallmengen. Sogenannte Kaffeepads sind in Cellulosevliesen verpackte Kaffeeportionen. Diese Verpackungen wiegen weniger und sind problem loser biologisch abbaubar als Alum iniumverpackungen. Allerdings mangelt es Pads an der Dichtigkeit, so dass der darin verpackte Kaffee weniger lange aufbewahrt werden kann oder an Aroma verliert.
Eine Kaffee-Portionsverpackung aus einer Kapsel bestehend aus dem hier beschriebenen Substrat hat eine hohe Dichtigkeit, die sehr viel höher als bei einem Pad aus unbeschichteter Cellulosefaser ist. Folglich kann man den Kaffee sehr viel länger aufbewahren. Die Kapsel kann mit einer Deck schicht versiegelt werden, die zum Beispiel aus einer Papierschicht m it der oben beschriebenen Beschichtung besteht. Diese Kapsel besteht allein aus natürlichen Rohstoffen, näm lich Cellulose und natürlichen Wachsen und Lipiden, und kann hervorragend deponiert oder wiederverwertet werden.
Zur Herstellung der Kapsel kann zunächst im Faserguss-Verfahren ein Tray, also ein einlagiger Schichtkörper m it mehreren Vertiefungen erzeugt wer den. Dieses Tray und die Vertiefungen werden zunächst mit der Suspension mit Nanocellulose besprüht. Nach dem Trocknen dieser ersten Beschich- tung wird die Mischung aus Wachsen und Ölen, insbesondere aus 25 Gew.- % Leinöl, 50 Gew.-% Carnaubawachs und 25 Gew.-% Bienenwachs als zweite Beschichtung aufgebracht. Diese zweite Beschichtung kann sprüht werden oder das Substrat mit der ersten Beschichtung kann in diese
Mischung eingetaucht werden, wobei anschließend die Wachs/Ölmischung durch Erhitzen tief in den Poren des Cellulose-Substrats mit der ersten Beschichtung eindringt und gleichmäßig verteilt wird. Auf diese Weise wird die Dichtigkeit des Endprodukts gesteigert.
Das Tray kann auch nach dem Aufsprühen der ersten Beschichtung nach gepresst werden, insbesondere mittels einer beheizten Form. Dadurch wird der Trocknungsvorgang beschleunigt.
Die Wachse und Lipide der zweiten Beschichtung werden zum Aufträgen erhitzt, z.B. auf eine Temperatur von 90°C, um im flüssigen Zustand zu bleiben. Das beheizte Reservoir für das Material der zweiten Beschichtung kann in unmittelbarer Nähe zu einem Trocknungskanal für die erste Be schichtung angeordnet werden. Auch die Düsen zum Aufträgen der zweiten Beschichtung können beheizt sein. Die zweite Beschichtung kühlt in kurzer Zeit (wenige Sekunden) ab und härtet dabei aus. Danach ist die Lebensmit telverpackung verwendbar.
Die Kapseln, die durch die Mulden in dem Tray gebildet werden, werden anschließend mit der vorgesehenen Kaffee-Menge befüllt und dann mit einem Siegel verschlossen. Das Siegel kann aus einer Papier-Schicht bestehen, die ebenfalls mit einer ersten Beschichtung aus Nanocellulose und einer zweiten Beschichtung aus tierischen und/oder pflanzlichen
Wachsen und/oder Lipiden versehen ist, so dass sie gasdicht und wasser beständig ist.
Die Versiegelung erfolgt mittels eines Werkzeugs, dass genau auf die Tray- Form abgestimmt ist und zwischen den mit Kaffee befüllten Mulden auf die Faserguss-Stegen des Trays die Versiegelung setzt. Das Werkzeug weist ca. 5 mm breite Metallstege auf, die auf die Stege zwischen den Mulden des Trays auflegbar sind. Das Werkzeug kann beheizt und mit Druck auf das Tray, ggf. in einer Gegenform, gepresst werden. Die Gegenform ermög licht es, den erforderlichen Druck auf die Stege des Trays aufzubringen und hält das Tray genau auf dem Platz hält, um das Siegeln durchführen zu können.
Das Tray kann nach dem Versiegeln in einzelne Kapseln geschnitten werden. Es ist aber auch möglich, größere Abschnitte mit mehreren Kapseln zu schneiden, die dann entweder mit einer Schere oder durch Trennen an einer Perforationslinie, die in einem versiegelten Steg zwischen zwei Mulden des Trays verläuft, getrennt werden können.
Es ist aber erkennbar, dass das beschichtete Substrat auch für die Verpa ckung anderer Gegenstände geeignet ist, insbesondere Lebensmittel, die zur Bewahrung der Frische weitgehend gasdicht zu verpacken sind. So können insbesondere getrocknete Lebensmittel wie Würzmischungen oder Pulver zum Anrühren von Suppen in einem Becher mit einer derartigen Beschichtung verpackt werden. Derartig beschichtete Substrate können auch als Essteller oder Trinkbecher verwendet werden, wobei sie kurzfristig mit Wasser in Kontakt treten.
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Claims

Patentansprüche
1 . Verfahren zur Herstellung von beschichteten Substraten, bei dem auf ein Cellulose enthaltendes Substrat eine fließfähige, biologisch abbaubare und die Gasdichtigkeit erhöhende erste Beschichtung aufgebracht wird und diese zu einer Beschichtung verfestigt wird, dadurch gekennzeichnet, dass auf die erste Beschichtung eine zweite wasserdichte Beschichtung aus überwiegend tierischen und/oder pflanzlichen Wachsen und/oder Lipiden aufgebracht wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung m indestens einen der folgenden Bestandteile enthält:
• Leinöl,
• Carnaubawachs, und/oder
• Bienenwachs.
3. Verfahren nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung enthält:
• 20 bis 30 Gew.-% Leinöl,
• 40 bis 60 Gew.-% Carnaubawachs und
• 30 bis 40 Gew.-% Bienenwachs.
4. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die fließfähige erste Beschichtung Wasser und mindestens einen der folgenden Bestandteile aufweist:
• Cellulosefasern;
• Kasein;
• Molke;
• Agar Agar;
• Flohsamenschalen.
5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung in Wasser gelöste Nanocellulose aufweist mit Cellulose- Fibrillen mit einem Durchmesser im Median in einem Bereich von 30 bis 100 nm und/oder Cellulose-Fibrillen mit einem Durchmesser im Median in einem Bereich von 5 bis 20 nm.
6. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Celluloseanteil der ersten Beschichtung bei 2 bis 10 Gew.-% oder darüber liegt.
7. Verfahren nach einem der vorangehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung getrocknet wird, bevor die zweite Beschichtung aufgebracht wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung in zwei oder mehr separaten Auftragvorgängen aufgetragen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, dass bei den Auftragvorgängen unterschiedliche Zusammensetzungen aufgetragen werden.
10. Beschichtetes Substrat aus Cellulose, bei dem eine biologisch abbauba re, erste Beschichtung die Gasdichtigkeit erhöht, dadurch gekennzeichnet, dass auf der ersten Beschichtung eine zweite wasserdichte Beschichtung aus überwiegend tierischen und/oder pflanzlichen Wachsen und/oder Lipiden angeordnet ist.
1 1. Substrat nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung mindestens einen der folgenden Bestandteile enthält:
• Leinöl;
• Carnaubawachs; • Bienenwachs.
12. Substrat nach Anspruch 1 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Beschichtung enthält:
• 20 bis 30 Gew.-% Leinöl,
• 40 bis 60 Gew.-% Carnaubawachs und
• 30 bis 40 Gew.-% Bienenwachs.
13. Substrat nach einem der Ansprüche 10 bis 12, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Beschichtung mindestens einen der folgenden Bestand teile aufweist:
• Cellulosefasern, insbesondere Cellulose-Fibrillen mit einem Durch messer im Median in einem Bereich von 30 bis 100 nm und/oder Cel lulose-Fibrillen mit einem Durchmesser im Median in einem Bereich von 5 bis 20 nm;
• Kasein;
• Molke;
• Agar Agar;
• Flohsamenschalen.
14. Substrat nach einem der Ansprüche 10 bis 13, dadurch gekennzeichnet, dass das Substrat überwiegend Cellulosefasern enthält.
15. Substrat nach einem der Ansprüche 10 bis 14, dadurch gekennzeichnet, dass es die Form wenigstens eines der folgenden Gegenstände aufweist:
• Becher;
• Topf;
• Behälter;
• Messer; • Gabel;
• Löffel;
• Teller;
• Kaffekapsel.
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