Die vorliegende Erfindung betri f ft ein Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings aus Pulpe , insbesondere eines Behälters oder eines faserbasierten Verschlusselements für einen Behälter, eine Giess form zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings aus Pulpe sowie eine Herstellvorrichtung umfassend eine Giess form gemäss dem Oberbegri f f der unabhängigen Ansprüche .

Ein faserbasierter Behälter wurde in der WO 2012 / 139590 Al vorgeschlagen . 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 .

Pulpe ist eine Mischung aus Fasern und Wasser, insbesondere Naturfasern wie Hanf fasern, Zellulosefasern oder Flachs fasern oder einer Mischung davon . Gegebenenfalls weist die Pulpe Zusatzstof fe auf , die beispielsweise ein Aushärten der komprimierten Pulpe verbessern oder Einfluss auf das spätere Aussehen haben oder generell die Eigenschaften der Pulpe oder des späteren Behälters verändern .

Da die Pulpe aus unterschiedlichen Bestandteilen besteht , deren Eigenschaften variieren können, ist der Einspritzvorgang ebenfalls sehr schwer kontrollierbar . Insbesondere die Art und die Menge der Ablagerung der Pulpe innerhalb der Form ist weitestgehend dem Zufall überlassen . Dies schlägt sich am fertigen Behälter in unterschiedlichen Eigenschaften nieder, beispielsweise in unterschiedlichen Wanddicken und damit in unterschiedlichen Festigkeiten oder in unterschiedlichen Oberflächen .

Es ist Aufgabe der Erfindung zumindest einen oder mehrere Nachteile des Standes der Technik zu beheben . Insbesondere sollen ein Verfahren und eine Giess form bereitgestellt werden, die es ermöglichen, die Ablagerung der Pulpe zu kontrollieren und vorzugsweise zu steuern .

Diese Aufgabe wird durch die in den unabhängigen Patentansprüchen definierten Verfahren und Vorrichtungen gelöst . Weitere Aus führungs formen ergeben sich aus den abhängigen Patentansprüchen .

Ein erfindungsgemässes Verfahren zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings aus Pulpe umfasst die Schritte :

- Bereitstellen einer Giess form,

- Füllen der Giess form mit einer Prozess flüssigkeit , insbesondere Wasser, sodass in der Giess form ein Flüssigkeitsvorrat gebildet ist ,

- Aufbringen von Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat in der Giessform .

Das Füllen der Giess form mit einer Prozess flüssigkeit ermöglicht es , innerhalb der Giess form bestimmte Prozessbedingungen zu schaf fen . Der Flüssigkeitsvorrat stellt eine stehende Säule bereit , die im Wesentlichen frei von Turbulenzen und/oder Verwirbelungen ist .

Durch das Aufbringen von Pulpe auf diesen Flüssigkeitsvorrat werden zwei Medien in Verbindung gebracht , die vergleichbare Eigenschaften aufweisen . Wird beispielsweise Wasser als Prozessflüssigkeit verwendet ist der Flüssigkeitsvorrat ebenfalls aus Wasser . Die Pulpe ist ebenfalls eine im Wesentlichen wasserbasierte Mischung . Wird also die Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat auf gebraucht , so vermischen sich diese beiden Medien nicht . Der Flüssigkeitsvorrat wird praktisch durch die Pulpe auf gefüllt .

Der Flüssigkeitsvorrat stellt also eine stehende Wassersäule bereit , die durch das Aufbringen von Pulpe auf diese Wassersäule lediglich verlängert wird . Eine Giess form zum Herstellen eines faserbasierten Rohlings ist typischerweise flüssigkeitsdurchlässig und weist zwei Formhäl ften auf , die voneinander getrennt werden können . Diese zwei Formhäl ften stellen eine Kavität bereit , in die die Pulpe eingebracht wird . In einer einfachen Form kann die Giess form beispielsweise aus einem Metallgitter ausgebildet sein, welches eine Aussenbegrenzung aufweist , die flüssigkeitsundurchlässig ist , sodass innerhalb dieser Giess form ein Flüssigkeitsvorrat bereitgestellt werden kann . In einer einfachen Form kann die Aussenbegrenzung beispielsweise durch einen Behälter bereitgestellt werden, wobei dieser Behälter geflutet werden kann .

Die Kavität entspricht im Wesentlichen einem Negativabdruck des herzustellenden Rohlings und weist entsprechend wie der Rohling eine Mündungsöf fnung auf . Die Pulpe wird entsprechend über die Mündungsöf fnung eingebracht . Bei einem Behälter in der Form einer Flasche ist die Mündungsöf fnung die Ausgussöf fnung am Flaschenhals . Der Rohling kann j edoch auch beispielsweise die Form eines nach oben of fenen Behälters ohne spezi fische Mündung einnehmen, beispielsweise eine Schale , ein Becher oder ein Tray . Diese sind mit einer Öf fnung versehen, die in bestimmungsgemässen Gebrauch meist nach oben zeigt . Entsprechend wird die Pulpe über den Öf fnungsquerschnitt der entsprechenden Öf fnung eingebracht . Es kann j edoch auch vorgesehen sein, dass die Giess form bei derartigen Weithalsbehältern, wie beispielsweise einem Becher, im Bereich der Öf fnung mit einem Deckel verschlossen ist und hier eine separate Mündung vorgesehen ist , um die Pulpe in die Giess form einzubringen .

Nach dem Aufbringen der Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat kann durch gezieltes Ablassen des Flüssigkeitsvorrates durch die Giess form hindurch der Flüssigkeitsvorrat ersetzt werden . Durch das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates strömt die Pulpe in die Giess form nach . Dabei kann der Ablassvorgang durch einen Überdruck gesteuert werden, der auf die Pulpe aufgebracht wird . Zusätzlich oder alternativ kann vorgesehen sein, den Flüssigkeitsvorrat in der Giess form mit einem Unterdrück zu entfernen, sodass die Pulpe in die Giess form hineingesaugt wird .

Das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates kann beispielsweise auch durch eine Blende gesteuert werden, sodass die Ablassgeschwindigkeit durch eine Begrenzung des Ablassvolumens beschränkt wird oder geregelt werden kann .

Durch das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates kann insbesondere innerhalb der Giess form eine Strömung der Pulpe entstehen und sich dabei die nachströmende Pulpe an einer Innenwandung der Giess form, und somit der Kavität , absetzen .

Durch das Absetzen der Pulpe an einer Innenwandung der Giess form wird eine Wandung des späteren Rohlings auf gebaut . Durch eine wie oben erwähnte Steuerung oder Regelung mittels Drucks oder Volumen kann auf den Absetzvorgang Einfluss genommen werden und entsprechend auf den Aufbau der Wandung .

Zusätzlich oder alternativ können unterschiedliche Pulpen nacheinander in die Giess form eingebracht werden . Uber ein derartiges serielles Einbringen unterschiedlicher Pulpen kann ein schichtweiser Aufbau des Rohlings innerhalb der Giess form erzeugt werden . So können beispielsweise Pulpen verwendet werden, die sich farblich oder anhand ihrer Eigenschaften, insbesondere ihrer Fasereigenschaften oder ihrer funktionalen Eigenschaften, wie beispielsweise der Barriereeigenschaften, unterscheiden .

Es kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsvorrat an mehreren Stellen aus der Giess form abgelassen wird . Diese Stellen können dabei unterschiedlichen Segmenten oder Bereichen des späteren Rohlings und somit auch der Giess form entsprechen . Durch das Ablassen des Flüssigkeitsvorrates an mehreren Stellen kann die Strömung der Pulpe innerhalb der Giess form gelenkt werden, sodass auch das Absetzen der Pulpe gesteuert und kontrolliert werden kann . Dadurch lässt sich die Wandung des Rohlings gezielt aufbauen und die Menge sowie der j eweilige Ort der abgelagerten oder abgesetzten Pulpe gezielt steuern .

Das Absetzen der Pulpe bezeichnet hier das Absetzen der sich in der Pulpe befindlichen Fasern, vorliegend an der Innenwandung der Giess form in der Kavität .

Es kann vorgesehen sein, dass der Flüssigkeitsvorrat in einer bestimmten zeitlichen Abfolge durch die mehreren Stellen aus der Giess form abgelassen wird .

Dies ermöglicht das präzise Steuern der Strömung der Pulpe und damit das gezielte Verteilen der Fasern . Entsprechend kann der Aufbau der Rohlingswandung gezielt gesteuert werden und eine Faserverteilung innerhalb der Rohlingswandung hergestellt werden, die spezi fischen Anforderungen entspricht .

So kann beispielsweise in Bereichen mit erhöhter Krafteinwirkung ein dickerer Aufbau als im restlichen Rohling erreicht werden .

So lassen sich Rohlinge beispielsweise für Behälter schaf fen, die beispielsweise im Gewicht oder hinsichtlich ihrer Stapelbarkeit ( Top Load) oder der Ausrichtung der Fasern und vielem mehr optimiert sind . Durch das gezielte Ablagern von Fasern kann eine erhöhte Ablagerung von Fasern vermieden werden, an Stellen, die kaum beansprucht werden . Dies ist bei konventionellen Verfahren nicht möglich . Die Wandstärke des Rohlings , und damit des Behälters , entspricht typischerweise immer der Wandstärke die benötigt wird, um die höchste Kraft auf zunehmen, da in den üblichen angewandten Verfahren eine gezielte Steuerung des Absetzvorgangs der Fasern nicht möglich ist . Es kann vorgesehen sein, dass eine entsprechende Giess form mehrere Ablassöf fnungen aufweist , die in einer bestimmten zeitlichen Folge geöf fnet werden . Der Ausdruck „Ablassen" bezeichnet vorliegend das Ausbringen von Flüssigkeit aus der Giess form .

Vorzugsweise wird die Pulpe mit einem Überdruck in die Giess form eingebracht , insbesondere wird ein Überdruck erzeugt , nachdem die Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat aufgebracht ist , also während des Ablassens des Flüssigkeitsvorrates . Der Druck kann insbesondere vor dem Ablassen des Flüssigkeitsvorrates aufgebaut werden .

Durch den Aufbau eines Überdrucks lässt sich die Strömung der Pulpe präziser steuern .

Vor dem Einbringen der Pulpe kann die Giess form durch das Füllen mit Prozess flüssigkeit rückgespült werden . Dabei kann die Prozess flüssigkeit durch eine der Öf fnung des Rohlings entsprechende Mündungsöf fnung der Giess form ausgetragen werden . Dies erlaubt das einfache Rückspülen der Giess form wobei die Rückspül flüssigkeit und die Prozess flüssigkeit vorzugsweise identisch sind . Sobald der Rückspülvorgang gestoppt wird ist die Giess form bereits mit einem wie vorliegend beschriebenen Flüs- sigkeitsvorrat gefüllt und die Pulpe kann sofort auf den Flüs- sigkeitsvorrat aufgebracht werden .

Dies vereinfacht den gesamten Prozess . Fasern, die sich noch in der Rückspül flüssigkeit befinden, haben keine negativen Einfluss und werden höchstens in den nachfolgenden Schritten direkt wiederverwendet und in der Giess form entsprechend abgelagert . Da zwischen dem Rückspülen und dem Aufbringen von Pulpe keine weiteren Prozessschritte notwendig sind, ist dieses Verfahren ebenfalls vergleichsweise schneller .

Ein weiterer Aspekt betri f ft eine Giess form zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings aus Pulpe , insbesondere zur Durchführung des Verfahrens zur Herstellung eines faserbasierten Rohlings aus Pulpe wie im vorliegenden Verfahren beschrieben .

Die Giess form ist flüssigkeitsdurchlässig und weist zumindest eine verschliessbare Ablassöf fnung zum Ablassen von Flüssigkeit aus dem Innern der Giess form, insbesondere aus einen Hohlraum, auf . Die Giess form weist insbesondere eine flüssigkeitsdurchlässige Kavität auf .

Durch eine verschliessbare Ablassöf fnung kann innerhalb der Giess form ein Flüssigkeitsvorrat bereitgestellt werden und gleichsam ein Druck aufgebaut werden, da durch die Ablassöf fnung die Giess form verschlossen werden kann . Zudem ermöglicht die Ablassöf fnung eine spezi fische Strömung innerhalb der Giess form zu schaf fen, wenn ein sich in der Giess form befindlicher Flüssigkeitsvorrat durch dessen Ablassen mit Pulpe ersetzt wird . Durch eine entsprechend entstehende spezi fische Strömung kann das Absetzen von Fasern aus der Pulpe gezielt gesteuert werden .

Alternativ kann auch vorgesehen sein, dass die Giess form mehrere verschliessbare Ablassöf fnungen aufweist , sodass eine Flüssigkeit aus dem Innern der Giess form an mehreren Stellen abgelassen werden kann .

Wie bereits beschrieben kann durch mehrere Ablassöf fnungen eine spezi fische Verteilung der Pulpe , also ein spezi fisches Absetzen der Fasern aus der Pulpe im Inneren der Giess form erzwungen werden . Dies ermöglicht den spezi fischen und gezielten Aufbau einer Wandung des Behälters . Insbesondere durch gezieltes Öf fnen oder Verschliessen der einzelnen Ablassöf fnungen kann die Strömung innerhalb der Giess form verändert werden und die Strömung in zeitlicher Abfolge an unterschiedliche Stellen oder Segmente der Giess form gerichtet werden .

Die einzelnen Ablassöf fnungen können in Richtung von einer Öf fnung des Rohlings zum Boden des Rohlings hin, und damit an entsprechenden Positionen an der Giess form, in unterschiedlichen Höhen angeordnet sein . Zudem können sie über den Umfang des Rohlings verteilt sein . Damit können beispielsweise mehrere Ablassebenen geschaf fen werden .

Es kann vorgesehen sein, dass die verschliessbaren Ablassöf fnungen als Ventile ausgebildet sind, insbesondere als Quetschventile . Dies ermöglicht einerseits , diese gezielt zu öf fnen und zu schliessen, andererseits durch eine Veränderung des Durchlasses das Volumen zu steuern, das durch die j eweiligen Ablassöf fnungen ausgebracht wird . Dadurch kann direkt Einfluss auf die Richtung der Strömung genommen werden und auch auf deren Stärke .

Die Giess form weist , wie bereits beschrieben, eine Aussenbegrenzung auf , die flüssigkeitsundurchlässig ist . Die Ablassöf fnungen können somit in dieser Aussenbegrenzung angeordnet sein, was es ermöglicht , an der Giess form bestimmte Stellen bereitzustellen, an denen eine erhöhte Strömung auf tritt . Dies sind ene Stellen, an denen sich die Ablassöf fnungen befinden .

Ein weiterer Aspekt betri f ft eine Herstellvorrichtung umfassend eine Giess form zum Herstellen eines faserbasierten Rohlings aus Pulpe wie vorliegend beschrieben, insbesondere zum Herstellen eines faserbasierten Rohlings nach dem Verfahren wie vorliegend beschrieben .

Die Herstellvorrichtung weist vorzugsweise eine Steuereinrichtung zum Steuern der Ablassöf fnungen auf .

Durch das Bereitstellen einer Herstellvorrichtung kann ein aufeinander abgestimmtes System bereitgestellt werden, wobei sämtliche Komponenten zueinander voreingestellt sind .

Anhand von schematischen Figuren wird das erfindungsgemässe Verfahren erläutert . Es zeigt :

Figur 1 : Eine Giess form; Figuren 2A bis 2E : einzelne Verfahrensschritte ;

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 Giess form 20 für einen Rohling für einen Behälter in der Form einer Flasche . Die Giess form 20 weist vorliegend zwei Giess formhäl ften auf , wobei j edoch in der Figur 1 lediglich eine Häl fte abgebildet ist . Innerhalb der Giess form 20 ist eine Kavität 22 angeordnet die von einer flüssigkeitsundurchlässigen Aussenbegrenzung 23 umschlossen ist . Die Kavität 22 ist wasserdurchlässig und vorliegend aus einem Metallgitter oder Sieb ausgebildet . Die flüssigkeitsundurchlässige Aussenbegrenzung 23 weist einen Hohlraum 24 auf in welchem die Kavität 22 angeordnet ist . Die Giess form 20 weist mehrere Ablassöf fnungen 21 auf . Die Ablassöf fnungen 21 verbinden ein Äusseres der Giess form 20 mit dem Hohlraum 24 . Die Giess form 20 weist zudem eine Einlassöf fnung 25 auf , die direkt in das Innere der Kavität 22 mündet . Die Ablassöf fnungen 21 sind in unterschiedlichen Höhen angeordnet und können so unterschiedliche Ablassebenen definieren .

Die Lagebezeichnung Höhe definiert sich vorliegend anhand der in Figur 1 gezeigten Darstellung und damit am Behälter in seiner benutzungsgemässen Lage , also in aufrechter Form mit einer Ausgabeöf fnung nach oben und einem Behälterboden nach unten, auf dem der Behälter steht .

Sowohl an der Einlassöf fnung 25 als auch an den Ablassöf fnungen 21 sind Ventile angeordnet um die j eweiligen Öf fnungen zu verschliessen . Die Einlassöf fnung 25 kann, wie vorliegend gezeigt , mit einem Abzweiger 26 versehen sein, der ebenfalls verschlossen werden kann .

In den Figuren 2A bis 2E sind einzelne Verfahrensschritte oder Prozessschritte dargestellt . Diese Figuren zeigen j eweils einen vereinfachten Querschnitt durch die Giess form 20 gemäss der Figur 1 . Wie aus der Figur 2A ersichtlich ist , ist die Giess form 20 mit einer Prozess flüssigkeit 30 gefüllt , sodass innerhalb der Giess form 20 ein Flüssigkeitsvorrat 31 gebildet ist . Die Giessform 20 ist vorliegend verschlossen, das heisst , die Ablassöf fnungen 21 sind verschlossen . Der Flüssigkeitsvorrat 31 füllt den Hohlraum 24 vollständig aus und durchströmt ebenso die Kavität 22 und füllt diese ebenfalls aus .

Die Giess form 20 ist mit ihrer Einlassöf fnung 25 mit einem entsprechenden Reservoir verbunden in welchem sich Pulpe 40 befindet . In der Darstellung gemäss der Figur 2A ist die Pulpe 40 bereits auf den Flüssigkeitsvorrat 31 in der Giess form 20 aufgebracht . Der Abzweiger 26 an der Einlassöf fnung ist verschlossen .

Aus der Figur 2B ist nunmehr ersichtlich, dass der Flüssigkeitsvorrat 31 gezielt aus der Giess form 20 abgelassen wird und zwar vorliegend in Richtung der Pfeile PI durch die in der vorliegenden Darstellung zuoberst angeordneten Ablassöf fnungen 21 . Dazu werden diese geöf fnet . Pulpe 40 strömt nun durch die Einlassöf fnung 25 in das Innere der Kavität 22 . Die sich in der Pulpe 40 befindlichen Fasern werden im Innern der Giess form 22 zurückgehalten, nämlich an der Wandung der Kavität 22 . Hier baut sich eine Wandung 101 des späteren Rohlings auf . Die Fasern werden praktisch aus der Pulpe gefiltert , sodass lediglich der Flüssigkeitsanteil der Pulpe in den Hohlraum 24 dringt . Dies ist durch die zur Pulpe 40 unterschiedliche Schraf fur dargestellt . Durch entsprechendes Öf fnen oder Schliessen der Ablassöf fnungen 21 kann innerhalb der Giess form 20 eine entsprechende Strömung eingestellt werden, sodass sich die Fasern an gewünschten Orten oder Stellen innerhalb der Kavität 22 ablagern.

Sobald beispielsweise im, in der vorliegenden Darstellung, oberen Bereich genug Pulpe abgelagert ist, können die jetzt offenen Ablassöffnungen 21 geschlossen werden und andere Ablassöffnungen 21 geöffnet werden. Dies ist beispielsweise aus der Darstellung gemäss der Figur 2C ersichtlich. Hier werden die in Bezug zu den offenen Ablassöffnungen 21 gemäss der Figur 2B weiter unten liegenden Ablassöffnungen 21 geöffnet. Die Prozessflüssigkeit 30 strömt nun in Richtung der Pfeile P2 aus der Giessform und die Pulpe 40 setzt sich an weiteren Stellen innerhalb der Kavität 22 ab. Die Wandung 101 wird weiter aufgebaut. Im nächsten Schritt kann die am weitesten unten liegende Ablassöffnung 21 geöffnet werden. Dies ist in der Figur 2D dargestellt. Die noch in der Giessform 20 verbliebene Prozessflüssigkeit 30 wird nun vollständig durch die Pulpe 40 verdrängt und strömt in Richtung des Pfeiles P3. Der Aufbau der Wandung 101 des Rohlings 100 ist nun fertig .

Im Anschluss wird ein Ventil an der Einlassöffnung 25 geschlossen, sodass keine weitere Pulpe mehr nachströmen kann. Die noch in der Giessform 20 verbliebene Flüssigkeit wird vollständig abgelassen und der entstandene Rohling 100 entformt. Die Giessform 20 ist nunmehr leer wobei jedoch an der Kavität 22 noch Faserreste aus der Pulpe 40 haften können. Diese Faserreste können rückgespült werden. Dabei wird Prozessflüssigkeit 30 durch die Ablassöffnungen 21 in die Giessform 20 eingebracht. Dies ist in der Figur 2E durch die Pfeile P4 dargestellt. Durch das Einströmen der Prozessflüssigkeit werden Faserreste von der Kavität 22 gelöst und durch den Abzweiger 26 ausgetragen, was durch den Pfeil P5 dargestellt ist. Dazu ist die Einlassöffnung 25 geschlossen und der Abzweiger 26 geöffnet. Dadurch ist verhindert, dass die Prozessflüssigkeit in das Reservoir der Pulpe gespült wird. Nach einer gewissen Zeit werden die Ablassöffnungen 21 geschlossen und der Spülvorgang ist beendet . Zu diesem Zeitpunkt ist das Innere der Giess form, also der Hohlraum 24 und die Kavität 22 , wiederum mit Prozess flüssigkeit 30 gefüllt , wie in der Figur 2A gezeigt . Der Abzweiger 26 kann geschlossen werden und durch Öf fnen des Einlassventiles 25 neue Pulpe auf den Flüssigkeitsvorrat aufgebracht werden .

Die Figur 3 zeigt beispielhaft weitere typische faserbasierte Behälter, die mittels des vorliegend beschriebenen Verfahrens 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 hergestellt werden kann .