WO2024256714A1 - Pulpe zur herstellung eines faserbasierten rohlings - Google Patents

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WO2024256714A1
WO2024256714A1 PCT/EP2024/066705 EP2024066705W WO2024256714A1 WO 2024256714 A1 WO2024256714 A1 WO 2024256714A1 EP 2024066705 W EP2024066705 W EP 2024066705W WO 2024256714 A1 WO2024256714 A1 WO 2024256714A1
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fiber
container
additive
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Anupam AKOLKAR
Florian MÜLLER
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Alpla Werke Alwin Lehner GmbH and Co KG
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Definitions

  • the present invention relates to a pulp for producing a fiber-based blank, in particular using a method for reducing the water content in the fiber-based blank.
  • the blank is in particular a container or a closure element for a container.
  • the invention also relates to a container made of pulp.
  • a fiber-based blank in the form of a container was disclosed in WO 2012/139590 A1.
  • so-called pulp is injected into an upside-down mold and pressed against a corresponding wall using a flexible balloon in this mold and compressed accordingly.
  • the pulp is pressed together and heated to a temperature of around 180 °C in order to dry the container. It is also known to produce closure elements for containers from pulp.
  • Pulp is a mixture of fibers and water, especially natural fibers such as hemp fibers, cellulose fibers or flax fibers or a mixture thereof.
  • WO 2018/020219 Al discloses another process for drying wet, fiber-based blanks.
  • the blanks are containers.
  • the wet pulp is also pressed together with a flexible balloon inside the mold.
  • the pre-processed container is then demolded together with the balloon inside and placed on a conveyor belt.
  • the balloon is removed from the cold-formed container.
  • the container is then exposed to microwaves to dry it.
  • the blank is very sensitive to the effects of force before drying and must be very must be handled carefully.
  • the container may become deformed, for example due to uneven drying or a non-uniform layer thickness, or it may be damaged by external influences.
  • the moisture content in the blank can vary within the blank.
  • the microwave radiation therefore has an uneven effect on the blank.
  • a pulp for producing a fiber-based blank in particular using a method for reducing the water content in the fiber-based blank, is to be provided, which makes it possible to generate heat uniformly using microwave radiation, in particular independently of the water content during the drying process.
  • a pulp according to the invention for producing a fiber-based blank, in particular a container or a fiber-based closure element for a container comprises water and fibers.
  • the pulp contains at least one additive that is sensitive to microwave radiation.
  • the pulp is particularly intended for use in a method for reducing the water content in a fiber-based blank, in particular in a container or a fiber-based closure element for a container.
  • Substances that are sensitive to microwave radiation are substances whose molecules are caused to vibrate by the influence of microwave radiation.
  • a pulp as described here makes it possible to dry a fibre-based blank produced therefrom with microwave radiation, even if it has a relatively low and/or uneven moisture content.
  • the aggregate is present in a mass fraction that allows the power absorbed by the aggregate to be higher than the power absorbed by the water when the water mass fraction is 30%. In other words, the absorption shifts from the water to the aggregate during the drying process.
  • a method for reducing the water content in a fiber-based blank comprises in particular the following steps:
  • the at least one additive is polar.
  • Materials that are polar have a magnetic orientation. Such materials have an increased interaction with microwave radiation.
  • the aggregate is preferably selected from a list of aggregates comprising silicon ceramic, chitosan, kaolin, CaCOa, gypsum, lime, TiOa, AI2O3, aluminum silicate fibers and carbon nanotubes or a combination thereof.
  • the mass fraction of the aggregate is in particular between 0.1 % and 20 %.
  • the fibers of the pulp are preferably selected from a list of fibers comprising hemp fibers, cellulose fibers, jute fibers, cotton fibers, bamboo fibers, bioplastic fibers and recycled fibers or a combination thereof.
  • these fibers can absorb water and/or the additives themselves, so that when irradiated with microwaves, heat can be generated not only between the fibers but also within the fibers.
  • the mass fraction of fibers in the pulp is between 0.5% and 4%, in particular between 1% and 1.5%.
  • weight information relating to the pulp refers to the state of the pulp before it is introduced into the mold.
  • a further aspect relates to a method for reducing the water content in a fiber-based blank, in particular in a container or a fiber-based closure element for a container.
  • the method comprises the steps
  • the wet fiber-based blanks are typically formed as already known in the art.
  • pulp is introduced into a porous mold or into a solid mold with water-draining channels, the entrances of which are covered with sieves or whose openings are small enough that the pulp fibers cannot penetrate, and the pulp fibers are washed onto the inner wall of the mold so that a wall of a blank, for example a container, is built up.
  • a wall of a blank for example a container
  • the now existing semi-finished product i.e. the wet fiber-based blank, is removed from the mold.
  • the wet fiber-based blank has a water content of approximately 75%.
  • the fiber-based blank can then preferably be provided in a microwave-permeable press form.
  • the wet fiber-based blank can remain inside the mold during the drying process, i.e. while it is being exposed to microwaves.
  • the container is thus protected against external influences and damage or deformation is prevented.
  • the wet fiber-based blank inside the microwave-permeable press mold, it can also be achieved that it is accessible to the microwaves from all sides and drying can therefore be achieved from all sides. can be .
  • the wet fiber-based blank has a water content of approximately 5% to 12% . This is particularly useful if the blank is in the shape of a container, for example a bottle.
  • the drying process can also take place outside of a press mold.
  • the wet fiber-based blank is removed from the mold using a suitable transfer device.
  • the wet fiber-based blank is then placed in the open mold or, for example, placed on a conveyor belt. Blowing out and/or suction using negative or positive pressure may be necessary for removal and insertion. Purely mechanical grippers can also be used for this transfer.
  • an expandable tool is introduced into the fiber-based blank.
  • the water content of the fiber-based blank can be reduced in a first step.
  • the wet fiber-based blank has a water content of approximately 50% - 60% at this point.
  • the expandable tool remains in the expanded state during the application of microwaves.
  • Pressure can be maintained on the wall of the wet fiber-based blank.
  • the expandable tool remains inside the wet fiber-based blank. Blank is supported from the inside and undesirable deformation is prevented.
  • the water is preferably heated until it evaporates and is accordingly dif-fused from the wet blank.
  • the fiber-based blank can be rotated during exposure to microwaves, particularly around its own axis. This allows for more efficient use of the microwaves and enables a more uniform energy input into the blank.
  • the microwaves can be applied in a timed manner depending on the water content of the wet fiber-based blank.
  • the power can be reduced by the timed setting.
  • the water content in the wet fiber-based blank is lower and too much energy can cause the blank to overheat in certain places. This can be prevented by reducing the power.
  • the additive still ensures that enough energy is introduced into the blank to evaporate the residual moisture, even if the power is reduced.
  • the microwaves can be applied in a timed manner depending on the composition of the pulp.
  • the composition of the pulp can, or will, change during the drying process. Accordingly, the timing of the microwaves can also change over time.
  • the pulp is provided in a storage container. It is also possible to add the additive to the pulp from the beginning or to mix it into the pulp stream when the pulp is removed from the storage container.
  • a further aspect relates to a container made from pulp, in particular made from a pulp as described herein.
  • the container is preferably manufactured in a process as described herein.
  • the container comprises water, fibers and at least one additive, wherein the additive is sensitive to microwave radiation. This makes it possible to adjust the container to a specific water content in a prior process.
  • the mass fraction of water is preferably less than 8%.
  • the container is therefore stable and dimensionally stable.
  • the mass fraction of the aggregate in the container is preferably between 0.1% and 20%, in particular between 1% and 10%. This ensures that it does not affect the strength and/or quality of the container.
  • Another aspect concerns the use of a microwave sensitive additive in a pulp for producing a fiber-based blank to improve the interaction of microwave radiation and pulp.
  • Figure 1 A device for reducing the water content in a fiber-based blank before exposure to microwaves
  • Figure 2 the device according to Figure 1 during exposure to microwaves
  • Figure 3 shows, by way of example, further typical fibre-based containers which can be produced by means of the method according to the invention
  • Figure 4 shows an example of a typical fiber-based closure that can be produced by means of the method according to the invention.
  • Figure 1 shows a device 200 for reducing the water content in a fiber-based blank before exposure to microwaves.
  • the fiber-based blank is in the present case a container 100 in the form of a bottle.
  • the blank was made from a pulp which comprises water, fibers and 5% of the additive.
  • the device 200 has a microwave chamber 40 which is closed with a lid 41. In the lid 41 there is an exhaust air opening 42 through which compressed air and/or moisture, such as water or water vapor, can be discharged.
  • the microwave chamber 40 also has a base 43. A plurality of openings 44 are arranged in the base through which supply air can be introduced into the microwave chamber 40.
  • the Device 200 also has a device 50 for generating microwaves. In the present case, this is designed as a magnetron.
  • the device 50 for generating microwaves is connected to the microwave chamber 40 by a waveguide 51.
  • the waveguide 51 is rectangular.
  • a press mold 20 is arranged within the microwave chamber 40.
  • a wet fiber-based container 100 is arranged within the press mold 20. This was taken from a mold before being introduced into the press mold 20 and currently has a water content of approximately 75%. After the wet fiber-based container 100 was introduced into the press mold 20, an expandable tool 30 was introduced into the interior of the wet fiber-based container 100.
  • the wall of the container 100 is pressed onto the inner wall of the press mold 20 and the water or moisture contained in the wet fiber-based container 100 is partially pressed out of it.
  • the press mold 20 is designed to be permeable to water.
  • the water permeability can be achieved with porosity; alternatively, individual channels or openings can be provided in the press mold.
  • the water can also be drained off through gaps or openings at the separation point of the press mold.
  • the escaping water or moisture is shown stylized as water droplets in the illustration according to Figure 1. These water droplets can drip onto the floor 43 of the microwave chamber and be discharged through the openings 44.
  • the fiber-based container 100 has a water content of approximately 50%.
  • FIG 2 shows the device according to Figure 1 during the application of microwaves to the wet fiber-based container 100.
  • Figure 2 therefore shows the actual drying process.
  • the device 50 for generating microwaves accordingly, microwaves are generated which are introduced into the microwave chamber 40 through the waveguide 51.
  • the microwaves heat up the moisture in the fiber-based container 100; in other words, the molecules begin to vibrate.
  • the moisture begins to evaporate and exits the container 100 through the microwave-permeable mold 20.
  • the expandable tool 30 is shown in the non-expanded state; however, it is possible for the expandable tool 30 to remain expanded during the process shown here.
  • the moisture shown here stylized by wavy lines, enters the microwave chamber 40.
  • the molecules of the additive continue to vibrate, so that heat is still generated in the container 100. This results in the container being heated evenly or remaining warm, even if some of the moisture has already evaporated and, in relation to the moisture, the container is dry in some areas.
  • a holding device for the microwave-permeable press mold 20 is designed as an integral component of the lid 41.
  • the device 200 is designed in two parts, i.e. consists of two halves and, if necessary, a separate base.
  • the press mold 20 can be held and pressed together by corresponding elements on the respective halves of the device 200.
  • Figure 3 shows examples of other typical fiber-based containers that can be produced using the method described here and from the pulp described here.
  • a container 100 can be seen that corresponds to the container 100 from the description of Figures 1 and 2.
  • This container 100 is also in the shape of a bottle and also has a thread on the bottle neck.
  • the container 100 ' is in the shape of a bowl, the container 100 '' in the shape of a cup.
  • Figure 4 shows an example of a typical fiber-based closure 300 that can be produced using the process described herein and from the pulp described herein.

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Abstract

Offenbart ist eine Pulpe zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings, insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens zur Reduktion des Wassergehaltes in dem faserbasierten Rohling, insbesondere in einem Behälter oder einem faserbasierten Verschlusselement für einen Behälter. Die Pulpe weist Wasser und Fasern auf. Die Pulpe enthält zumindest einen Zuschlagstoff der mikrowellenstrahlenempfindlich ist.

Description

Pulpe zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings
Die vorliegende Erfindung betri f ft eine Pulpe zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings , insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens zur Reduktion des Wassergehaltes in dem faserbasierten Rohling . Bei dem Rohling handelt es sich insbesondere um einen Behälter oder ein Verschlusselement für einen Behälter .
Die Erfindung betri f ft zudem einen Behälter hergestellt aus Pulpe .
Ein faserbasierter Rohling in der Form eines Behälters wurde in der WO 2012 / 139590 Al of fenbart . Zur Herstellung dieses Behälters wird sogenannte Pulpe in eine kopfüber angeordnete Form durch Einspritzen eingebracht und mit einem flexiblen Ballon in dieser Form an eine entsprechende Wandung gedrückt und entsprechend komprimiert . Dabei wird die Pulpe zusammengedrückt und auf eine Temperatur von rund 180 ° C aufgehei zt , um den Behälter zu trocknen . Ebenso ist es bekannt Verschlusselemente für Behälter aus Pulpe herzustellen .
Pulpe ist eine Mischung aus Fasern und Wasser, insbesondere Naturfasern wie Hanf fasern, Zellulosefasern oder Flachs fasern oder einer Mischung davon .
Das vorgenannte Verfahren ist zeitaufwändig und energieintensiv . Es wurde daher schon vorgeschlagen, dieses zu verbessern . Mit der WO 2018 / 020219 Al wurde ein weiteres Verfahren bekannt , um nasse , faserbasierte Rohlinge zu trocknen . Auch hier handelt es sich bei den Rohlingen um Behälter . Hierbei wird die nasse Pulpe innerhalb der Giess form ebenfalls mit einem flexiblen Ballon zusammengepresst . Im Anschluss wird der so vorbearbeitete Behälter gemeinsam mit dem sich darin befindlichen Ballon entformt und auf ein Förderband gestellt . Der Ballon wird aus dem kaltgeformten Behälter entfernt . Im Anschluss wird der Behälter mit Mikrowellen beaufschlagt , um diesen zu trocknen . Der Rohling ist vor dem Trocknen sehr empfindlich auf Krafteinwirkung und muss sehr sorgfältig behandelt werden . Während des Trocknungsvorgangs kann sich der Behälter verformen, beispielsweise durch ungleichmässige Trocknung oder hervorgerufen durch eine nicht uni forme Schichtdicke oder er kann durch äussere Einflüsse Schaden nehmen . Der Feuchtigkeitsgehalt im Rohling kann innerhalb des Rohlings variieren . Die Mikrowellenstrahlung hat entsprechend einen ungleichmässigen Einfluss auf den Rohling .
Es ist daher Aufgabe der Erfindung zumindest einen der Nachteile des Standes der Technik zu beheben . Insbesondere soll eine Pulpe zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings , insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens zur Reduktion des Wassergehaltes in dem faserbasierten Rohling, bereitgestellt werden, welche es ermöglicht , mit Mikrowellenstrahlung gleichmässig Wärme zu erzeugen, insbesondere unabhängig des Wassergehaltes während des Trocknungsvorgangs .
Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Zusammensetzungen und Verfahren gelöst . Weitere Aus führungs formen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen .
Eine erfindungsgemässe Pulpe zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings , insbesondere eines Behälters oder eines faserbasierten Verschlusselementes für einen Behälter weist Wasser und Fasern auf . Die Pulpe enthält , nebst diesen beiden Bestandteilen, zumindest einen Zuschlagstof f der mikrowellenstrahlungsempfindlich ist .
Die Pulpe ist insbesondere vorgesehen zur Verwendung in einem Verfahren zur Reduktion des Wassergehaltes in einem faserbasierten Rohling, insbesondere in einem Behälter oder einem faserbasierten Verschlusselement für einen Behälter . Stof fe , die mikrowellenstrahlungsempfindlich sind, sind Stof fe , deren Moleküle durch den Einfluss von Mikrowellenstrahlung in Schwingung versetzt werden .
Die Beimengung eines Zuschlagstof fes der mikrowellenstrahlungsempfindlich ist , ermöglicht es , einen f aserbasieren Rohling und entsprechend einen faserbasierten Behälter mit einem Verfahren zur Reduktion des Wassergehaltes herzustellen, welches zumindest in einem Trocknungsschritt Mikrowellenstrahlung einsetzt .
Eine wie vorliegend beschriebene Pulpe ermöglicht es , einen daraus hergestellten faserbasierten Rohling mit Mikrowellenstrahlung zu trocknen, selbst wenn dieser einen relativ geringen und/oder ungleichmässigen Feuchtigkeitsgehalt aufweist .
Insbesondere im Verlauf des Trocknungsprozesses wir der Wassergehalt immer geringer, sodass , j e trockener der faserbasierte Rohling ist und damit j e weiter der Trocknungsprozess fortgeschritten ist , j e weniger Wassermoleküle mitschwingen und die durch die Absorption der Leistung der Mikrowellen Wärme erzeugen . Dies kann einerseits den Trocknungsschritt unnötig in die Länge ziehen, andererseits besteht die Gefahr, dass der faserbasierte Rohling punktuell überhitzt .
Vorzugsweise liegt der Zuschlagstof f in einem Massenanteil vor, der es ermöglicht , dass die mit dem Zuschlagstof f absorbierte Leistung bei einem Massenanteil des Wassers von 30 % höher ist als j ene Leistung, die vom Wasser absorbiert wird . Mit anderen Worten verschiebt sich die Absorption während des Trocknungsvorgans vom Wasser hin zum Zuschlagstof f .
Ein Verfahren zum Reduzieren des Wassergehaltes in einem faserbasierten Rohling weist insbesondere die folgenden Schritte auf :
- Bereitstellen eines nassen faserbasierten Rohlings ,
- Beaufschlagen des nassen faserbasierten Rohlings mit Mikrowellen . Vorzugsweise ist der zumindest eine Zuschlagstoff polar. Stoffe, die polar sind, weisen eine magnetische Ausrichtung auf. Derartige Stoffe weisen eine erhöhte Wechselwirkung mit Mikrowellenstrahlung auf.
Der Zuschlagstoff ist vorzugsweise ausgewählt aus einer Liste von Zuschlagstoffen umfassend Siliziumkeramik, Chitosan, Kaolin, CaCOa, Gips, Kalk, TiOa, AI2O3, Aluminiumsilikatfasern und Kohlen- stof fnanoröhrchen oder einer Kombination davon.
Der Massenanteil des Zuschlagstoffs ist insbesondere zwischen 0.1 % und 20 % .
Dadurch ist sichergestellt, dass auch bei geringem Wassergehalt genügend Moleküle vorliegen, die in Schwingung versetzt werden können .
Die Fasern der Pulpe sind vorzugsweise ausgewählt aus einer Liste von Fasern umfassend Hanffasern, Zellulosefasern, Jutefasern, Baumwollfasern, Bambusfasern, Biokunststofffasern und Recyclingfasern oder einer Kombination davon.
Diese sind einfach zu beschaffen und liegen in einer gleichmässigen Qualität vor. Zudem können diese Fasern selbst Wasser und/oder die Zuschlagstoffe aufnehmen, sodass bei der Bestrahlung mit Mikrowellen nicht nur zwischen den Fasern sondern auch innerhalb der Fasern Wärme erzeugt werden kann.
Vorzugsweise ist der Massenanteil der Fasern in der Pulpe zwischen 0.5 % und 4 %, insbesondere zwischen 1 % und 1.5 %. Es versteht sich von selbst, dass sich die Gewichtsangaben in Bezug auf die Pulpe auf den Zustand der Pulpe vor dem Einbringen in die Giessform beziehen.
Ein weiterer Aspekt betrifft ein Verfahren zur Reduktion des Wassergehaltes in einem faserbasierten Rohling, insbesondere in einem Behälter oder einem faserbasierten Verschlusselement für einen Behälter . Das Verfahren umfasst die Schritte
- Bereitstellen von Pulpe mit einem Zuschlagstof f , insbesondere einer Pulpe wie vorliegend beschrieben
- Formen eines nassen faserbasierten Rohlings ,
- Beaufschlagen des nassen faserbasierten Rohlings mit Mikrowellen .
Im vorliegenden Verfahren werden die nassen faserbasierten Rohlinge typischerweise wie bereits im Stand der Technik bekannt geformt . Mit anderen Worten wird Pulpe in eine poröse Giess form oder in eine solide Giess form mit wasserabführenden Kanälen, deren Eingänge mit Sieben abgedeckt sind oder deren Öf fnungen klein genug sind, dass die Fasern der Pulpe nicht eindringen können, eingebracht und an der Innenwandung der Giess form die Fasern der Pulpe angeschwemmt , sodass sich eine Wandung eines Rohlings , beispielsweise eines Behälters , aufbaut . Sobald die Wandung genügend dick ist wird das Anschwemmen der Pulpe beendet . Das nunmehr vorliegende Halbfabrikat , also der nasse faserbasierte Rohling, wird der Giess form entnommen . Der nasse faserbasierte Rohling weist zu diesem Zeitpunkt einen Wassergehalt von ungefähr 75% auf .
Der faserbasierte Rohling kann im Anschluss vorzugsweise in einer mikrowellendurchlässigen Press form bereitgestellt werden .
Durch das Bereitstellen des faserbasierten Rohlings in einer mikrowellendurchlässigen Press form kann der nasse faserbasierte Rohling während des Trocknungsvorgangs , das heisst während des Beaufschlagens mit Mikrowellen, innerhalb der Form verbleiben . Der Behälter ist somit geschützt gegen äussere Einflüsse und Beschädigungen oder Verformungen sind verhindert . Durch das Bereitstellen des nassen faserbasierten Rohlings innerhalb der mikrowellendurchlässigen Press form kann ebenfalls erreicht werden, dass dieser von allen Seiten für die Mikrowellen zugänglich ist und eine Trocknung also von allen Seiten bewerkstelligt werden kann . Der nasse faserbasierte Rohling weist nach diesem Trocknungsschritt einen Wassergehalt von ungefähr 5% bis 12 % auf . Dies bietet sich insbesondere an, wenn der Rohling beispielsweise in der Form eines Behälters , beispielsweise einer Flasche , ausgebildet ist .
Für Rohlinge mit kleineren Dimensionen wie Verschlüsse oder mit im wesentlicher Flächiger Erstreckung oder geringeren Anforderungen an die Masshaltigkeit , kann der Trocknungsvorgang auch ausserhalb einer Press form stattfinden .
Der nasse faserbasierte Rohling wird mit einem geeigneten Übergabegerät aus der Giess form entnommen . Anschliessend wird der nasse faserbasierte Rohling in die geöf fnete Press form eingelegt oder beispielsweise auf einem Förderband bereitgestellt . Dabei kann für die Entnahme und das Einlegen ein Ausblasen und/oder ein Ansaugen mittels Unter- oder Überdruck erforderlich sein . Ebenso können rein mechanische Grei fer für diesen Trans fer zum Einsatz kommen .
Vorzugsweise wird nach dem Bereitstellen des faserbasierten Rohlings in der Press form ein expandierbares Werkzeug in den faserbasierten Rohling eingebracht . Durch Expansion des expandierbaren Werkzeugs kann der Wassergehalt des faserbasierten Rohlings in einem ersten Schritt reduziert werden . Der nasse faserbasierte Rohling weist zu diesem Zeitpunkt einen Wassergehalt von ungefähr 50% - 60% auf .
Es kann vorgesehen sein, dass das expandierbare Werkzeug während des Beaufschlagens mit Mikrowellen im expandierten Zustand verbleibt .
Ein Druck auf die Wandung des nassen faserbasierten Rohlings kann aufrechterhalten werden . Zudem ist durch den Verbleib des expandierbaren Werkzeugs innerhalb des nassen faserbasierten Rohlings dieser von innen gestützt und eine unerwünschte Verformung ist verhindert .
Allgemein bekannt ist , dass durch eine Anregung mit Mikrowellen Moleküle zum Schwingen angeregt werden können und durch diese Schwingung Wärme entsteht . Wasser beispielsweise kann mit einer Frequenz von 2 . 45 GHz der Mikrowellen sehr gut angeregt werden .
Um das Wasser oder die Rest f euchtigkeit aus dem nassen faserbasierten Rohling aus zubringen wird das Wasser vorzugsweise so lange erhitzt , bis es verdampft und entsprechend aus dem nassen Rohling di f fundiert .
Je mehr Wasser aus dem nassen Rohling di f fundiert , j e geringer ist die Wechselwirkung . Durch den Zuschlagstof f kann diese Wechselwirkung verbessert werden . Im Vorliegenden Verfahren schwingen die Moleküle des Zuschlagstof fes ebenfalls mit und erhitzen den Rohling gleichmässig, sodass das Wasser gleichmässig aus dem Rohling verdampft .
Der faserbasierte Rohling kann während des Beaufschlagens mit Mikrowellen, insbesondere um seine eigene Achse , rotiert werden . Dies ermöglicht die ef fi zientere Nutzung der Mikrowellen und ermöglicht einen gleichmässigeren Energieeintrag in den Rohling .
Die Mikrowellen können in Abhängigkeit des Wassergehaltes des nassen faserbasierten Rohlings getaktet beaufschlagt werden . Durch die Taktung kann die Leistung herabgesetzt werden . Typischerweise ist gegen Ende des Trocknungsvorgangs der Wassergehalt in dem nassen faserbasierten Rohling geringer und ein zu hohes Mass an Energie kann dazu führen, dass der Rohling an gewissen Stellen überhitzt . Durch eine Reduktion der Leistung kann dies verhindert werden . Der Zuschlagstof f stellt dennoch sicher, dass genügend Energie zur Verdampfung der Rest f euchtigkeit in den Rohling eingebracht wird, selbst wenn die Leistung reduziert wird . Insbesondere kann können die Mikrowellen in Abhängigkeit der Zusammensetzung der Pulpe getaktet beaufschlagt werden . Die Zusammensetzung der Pulpe kann, beziehungsweise wird, sich im Verlauf des Trocknungsvorgangs ändern . Entsprechend kann sich die Taktung der Mikrowellen ebenfalls in einem zeitlichen Verlauf ändern .
Die Pulpe wird in einem Vorratsbehälter bereitgestellt . Dabei ist es möglich, den Zuschlagstof f ebenfalls von Beginn an der Pulpe zuzugeben, oder bei der Entnahme der Pulpe aus dem Vorratsbehälter dem Strom aus Pulpe bei zumischen .
Dabei kann es vorgesehen sein, beispielsweise zu Beginn des Einbringens der Pulpe in die Giess form diese noch ohne Zuschlagstof f einzubringen, sodass beispielsweise die Oberfläche des Rohlings im Wesentlichen frei von Zuschlagstof f ist und der Zuschlagstof f erst später beigegeben wird, sodass dieser innerhalb der auf gebauten Wandung zu liegen kommt .
Typischerweise wird j edoch eine im Wesentlichen homogene Verteilung bevorzugt .
Ein weiterer Aspekt betri f f einen Behälter, hergestellt aus Pulpe , insbesondere hergestellt aus einer Pulpe wie vorliegend beschrieben . Der Behälter ist vorzugsweise hergestellt in einem Verfahren wie vorliegend beschrieben . Der Behälter weist Wasser, Fasern und zumindest einen Zuschlagstof f auf , wobei der Zuschlagstof f mikrowellenstrahlungsempfindlich ist . Dies ermöglicht es , den Behälter in einem vorgängigen Verfahren auf einen spezi fischen Wassergehalt einzustellen .
Der Massenanteil des Wassers ist vorzugsweise weniger als 8 % . Der Behälter ist somit stabil und formbeständig .
Der Massenanteil des Zuschlagstof fs im Behälter ist vorzugsweise zwischen 0 . 1 % und 20 % , insbesondere zwischen 1 % und 10% . Dadurch ist sichergestellt , dass dieser die Festigkeit und/oder Güte des Behälters nicht beeinträchtigt .
Ein weiterer Aspekt betri f ft die Verwendung eines mikrowellenempfindlichen Zuschlagstof fes in einer Pulpe zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings zur Verbesserung der Wechselwirkung von Mikrowellenstrahlung und Pulpe .
Figur 1 : Eine Vorrichtung zur Reduktion des Wassergehaltes in einem faserbasierten Rohling vor der Beaufschlagung mit Mikrowellen;
Figur 2 : die Vorrichtung gemäss der Figur 1 während der Beaufschlagung mit Mikrowellen;
Figur 3 : beispielhaft weitere typische faserbasierte Behälter, die mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden können;
Figur 4 beispielhaft einen typischen faserbasierten Verschluss , der mittels des erfindungsgemässen Verfahrens hergestellt werden kann .
Die Figur 1 zeigt eine Vorrichtung 200 zur Reduktion des Wassergehaltes in einem faserbasierten Rohling vor der Beaufschlagung mit Mikrowellen . Der faserbasierte Rohling ist vorliegend ein Behälter 100 in der Form einer Flasche . Der Rohling wurde aus einer Pulpe hergestellt , die Wasser, Fasern und 5% des Zuschlagstof fes aufweist .
Die Vorrichtung 200 weist eine Mikrowellenkammer 40 auf die mit einem Deckel 41 verschlossen ist . Im Deckel 41 befindet sich eine Abluftöf fnung 42 durch die Druckluft und/oder Feuchtigkeit , wie beispielsweise Wasser oder Wasserdampf , abgeführt werden kann . Die Mikrowellenkammer 40 weist zudem einen Boden 43 auf . Im Boden ist eine Viel zahl an Öf fnungen 44 angeordnet durch die Zuluft in die Mikrowellenkammer 40 eingebracht werden kann . Die Vorrichtung 200 weist zudem eine Vorrichtung 50 zur Erzeugung von Mikrowellen auf . Diese ist vorliegend als ein Magnetron ausgebildet . Die Vorrichtung 50 zur Erzeugung von Mikrowellen ist mit einem Hohlleiter 51 mit der Mikrowellenkammer 40 verbunden . Der Hohlleiter 51 ist rechteckig ausgebildet .
In der Vorrichtung 200 ist eine Press form 20 innerhalb der Mikrowellenkammer 40 angeordnet . Innerhalb der Press form 20 ist ein nasser faserbasierter Behälter 100 angeordnet . Dieser wurde vor dem Einbringen in die Press form 20 einer Giess form entnommen und weist zum j etzigen Zeitpunkt einen Wassergehalt von ungefähr 75% auf . Nach dem Einbringen des nassen faserbasierten Behälters 100 in die Press form 20 wurde ein expandierbares Werkzeug 30 in das Innere des nassen faserbasierten Behälters 100 eingebracht .
Durch Expansion des expandierbaren Werkzeugs 30 wird die Wandung des Behälters 100 auf die Innenwandung der Press form 20 gepresst und das sich im nassen faserbasierten Behälter 100 befindliche Wasser, beziehungsweise die sich darin befindliche Feuchtigkeit , aus diesem teilweise hinaus gepresst . Dazu ist die Press form 20 wasserdurchlässig ausgebildet . Die Wasserdurchlässigkeit kann mit einer Porosität erreicht werden, alternativ können einzelne Kanäle oder Öf fnungen in der Press form vorgesehen sein . Das Wasser kann auch durch Spalten oder Öf fnungen an der Trennstelle der Press form abgeleitet werden . Das austretende Wasser, beziehungsweise die austretende Feuchtigkeit , ist in der Darstellung gemäss der Figur 1 durch Wassertropfen stilisiert dargestellt . Diese Wassertropfen können auf den Boden 43 der Mikrowellenkammer tropfen und durch die Öf fnungen 44 ausgetragen werden . Nach diesem Schritt weist der faserbasierte Behälter 100 einen Wassergehalt von ungefähr 50% auf .
Die Figur 2 zeigt die Vorrichtung gemäss der Figur 1 während der Beaufschlagung des nassen faserbasierten Behälters 100 mit Mikrowellen . Die Figur 2 zeigt also den eigentlichen Trocknungsvorgang . In der Vorrichtung 50 zur Erzeugung von Mikrowellen werden entsprechend Mikrowellen erzeugt , die durch den Hohlleiter 51 in die Mikrowellenkammer 40 eingebracht werden . Durch die Mikrowellen wird die Feuchtigkeit , die sich im faserbasierten Behälter 100 befindet , aufgehei zt , mit anderen Worten, die Moleküle fangen an zu schwingen . Die Feuchtigkeit fängt an zu verdampfen und tritt durch die mikrowellendurchlässige Press form 20 aus dem Behälter 100 aus . In der Figur 2 ist das expandierbare Werkzeug 30 im nicht-expandierten Zustand dargestellt , es ist j edoch möglich, dass das expandierbare Werkzeug 30 auch während des hier gezeigten Vorgangs expandiert bleibt . Die Feuchtigkeit , hier stilisiert dargestellt durch Wellenlinien, tritt in die Mikrowellenkammer 40 ein . Damit sich diese Feuchtigkeit nicht in der Mikrowellenkammer 40 niederschlägt wird durch die Öf fnungen 44 im Boden 43 der Mikrowellenkammer 40 Luft eingeblasen . Diese eingeblasene Luft strömt durch die Abluftöf fnung 42 aus der Mikrowellenkammer 40 hinaus . Damit ist innerhalb der Mikrowellenkammer 40 eine Strömung erzeugt durch die die Feuchtigkeit aus der Mikrowellenkammer 40 ausgetragen werden kann .
Selbst wenn ein Teil der Feuchtigkeit bereits abgeführt ist , schwingen die Moleküle des Zuschlagstof fes weiter, sodass in dem Behälter 100 nach wie vor Wärme generiert wird . Dies führt dazu, dass dieser gleichmässig erwärmt wird oder warm bleibt , selbst wenn ein Teil der Feuchtigkeit bereits ausdi f fundiert ist und, in Bezug zur Feuchtigkeit , der Behälter bereichsweise trocken ist .
Vorliegend ist eine Haltevorrichtung für die mikrowellendurchlässige Press form 20 als integraler Bestandteil des Deckels 41 ausgebildet . Es ist j edoch auch vorstellbar, dass beispielsweise die Vorrichtung 200 zweiteilig ausgebildet ist , also aus zwei Häl ften besteht und gegebenenfalls aus einem separaten Boden . Dabei kann beispielsweise die Press form 20 durch entsprechende Elemente an den j eweiligen Häl ften der Vorrichtung 200 gehalten und zusammengepresst werden . Die Figur 3 zeigt beispielhaft weitere typische faserbasierte Behälter, die mittels des vorliegend beschriebenen Verfahrens und aus der vorliegend beschriebenen Pulpe hergestellt werden können . So ist ein Behälter 100 ersichtlich, der dem Behälter 100 aus der Beschreibung zu den Figuren 1 und 2 entspricht . Dieser Behälter 100 ist ebenfalls in der Form einer Flasche und weist zudem am Flaschenhals ein Gewinde auf . Der Behälter 100 ' ist in der Form einer Schale , der Behälter 100 ' ’ in der Form eines Bechers .
Die Figur 4 zeigt beispielhaft einen typischen faserbasierten Verschluss 300 , der mittels des vorliegend beschriebenen Verfahrens und aus der vorliegend beschriebenen Pulpe hergestellt werden kann .

Claims

Patentansprüche
1. Pulpe zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings, insbesondere unter Verwendung eines Verfahrens zur Reduktion des Wassergehaltes in dem faserbasierten Rohling, insbesondere in einem Behälter (100, 100' , 100' ’ ) oder einem faserbasierten Verschlusselement (300) für einen Behälter (100) , wobei die Pulpe Wasser und Fasern aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Pulpe zumindest einen Zuschlagstoff enthält der mikrowellenstrahlenempfindlich ist.
2. Pulpe gemäss Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest eine Zuschlagstoff polar ist.
3. Pulpe gemäss Anspruch 1 oder 2, wobei der Zuschlagstoff ausgewählt ist aus einer Liste von Zuschlagstoffen umfassend Siliziumkeramik, Chitosan, Kaolin, CaCOa, Gips, Kalk, TiOa, AI2O3, Aluminiumsilikatfasern und Kohlenstoffnanoröhrchen oder einer Kombination davon.
4. Pulpe gemäss einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil des Zuschlagstoffs zwischen 0.1 % bis 20 % ist.
5. Pulpe gemäss einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Fasern ausgewählt sind aus einer Liste von Fasern umfassend Hanffasern, Zellulosefasern, Flachsfasern, Jutefasern, Baumwollfasern, Bambusfasern, Biokunststofffasern und Recyclingfasern o- der einer Kombination davon.
6. Pulpe gemäss einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil der Fasern in der Pulpe zwischen 0.5 % bis 4 % ist, insbesondere zwischen 1 % bis 1.5 %.
7. Verfahren zur Reduktion des Wassergehaltes in einem faserbasierten Rohling, insbesondere in einem Behälter (100, 100' , 100' ’ ) oder einem faserbasierten Verschlusselement (300) für einen Behälter (100) , umfassend die Schritte:
- Bereitstellen von Pulpe mit einem Zuschlagstoff, insbesondere von Pulpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7
- Formen eines nassen faserbasierten Rohlings,
- Beaufschlagen des nassen faserbasierten Rohlings mit Mikrowellen.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der faserbasierte Rohling während des Beaufschlagens mit Mikrowellen rotiert wird.
9. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellen in Abhängigkeit des Wassergehaltes des faserbasierten Rohlings getaktet beaufschlagt werden .
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Mikrowellen in Abhängigkeit der Zusammensetzung der Pulpe getaktet beaufschlagt werden.
11. Behälter hergestellt aus Pulpe, insbesondere aus einer Pulpe nach einem der Ansprüche 1 bis 7, vorzugsweise in einem Verfahren nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, dass der Behälter Wasser, Fasern und zumindest einen Zuschlagstoff aufweist, wobei der Zuschlagstoff mikrowellenstrahlungsempfindlich ist.
12. Behälter nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil des Wassers weniger als 8 % ist.
13. Behälter nach Anspruch 11 oder 12, dadurch gekennzeichnet, dass der Massenanteil des Zuschlagstoffs zwischen 0.1 % und 20 % ist, insbesondere zwischen 1 % und 10 %.
14. Verwendung eines mikrowellenempfindlichen Zuschlagstoffes in einer Pulpe zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings zur Verbesserung der Wechselwirkung von Mikrowellenstrahlung und
Pulpe .
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