可回收投配装置的制作方法

可回收投配装置
1.本发明整体涉及可回收投配装置领域。具体地，本发明涉及一种由模制纸浆纤维制成的投配装置。该投配装置包括容器构件，该容器构件具有对应于待投配的预定量的组合物的限定体积。投配装置可用于投配食品材料。本发明的实施方案涉及可生物降解和/或可堆肥的投配装置。本发明还涉及用于制造这种投配装置的方法。
2.用于食品和饮料粉末的投配装置通常是一次性的并且由塑料制成。这样做的优点是不增加显著的重量，可以轻松确保卫生并且可以进行精确的投配。虽然使用塑料可以带来巨大的好处，其对人们每天的生活有积极影响，但也有一些负面影响需要考虑。
3.塑料废物是当今巨大的环境挑战之一。尽管当今许多种类的塑料都是可回收的，但它们通常未被回收并最终在环境中长期存在，特别是在它们不能-或只能缓慢-生物降解的情况下。环境中的塑料，例如海洋中的塑料，对环境和野生动物构成威胁。
4.因此，欧洲议会最近已经批准了一项新法律，其中包括到2021年在欧盟禁止一次性使用的塑料物品，诸如盘子、餐具、吸管和棉签。
5.根据世界卫生组织的数据，塑料约占所有生成废物的10％。每年，至少有800万吨塑料最终进入海洋。在过去十年中，生产的塑料比上个世纪更多，其中我们使用的塑料中有50％是一次性使用或一次性的。
6.为了解决这个问题，该行业付出了巨大的努力来提高回收率，并用非塑料替代品来取代塑料解决方案。例如，木质勺子很容易买到，但是它们相对较重。此外，还可以使用纸质勺子替代品，但是它们通常不允许进行精确投配。
7.进一步地，当投配食品组合物诸如婴儿配方奶粉、成长奶粉或饮料改良剂时，消费者习惯于一定形状的投配装置，该投配装置包括细长的柄部构件和具有基本上圆柱形的容器构件。这种形状难以以纸质形式提供，因为纸质勺子通常会被折叠。如果用一块木头制造，则制造这样的投配装置将需要大量原材料。如果其由几块木头制成，则必须使用胶水将这些木头块连接起来，可能会留下间隙，这将导致投配不准确。此外，还必须解决卫生问题。
8.然而，精确的投配是必不可少的，例如对于粉状食品组合物。例如，要在液体(诸如牛奶或水)中重构的组合物需要进行精确投配以确保最佳味道，但同时也确保最终产品的最佳营养成分。这例如对于诸如粉状婴儿配方奶粉或粉状营养组合物(例如对于体弱或住院的人)之类的组合物是必不可少的。
9.模制纸浆纤维是本领域一种公知的材料。其通常用于制造蛋品包装纸盒、隔离材料或用于较大物品的储存或保护材料。模制纸浆纤维可从若干家制造商处获得，并且例如通常用于提供蜂窝型包装。其可以以多种形状或形式使用，但就发明人的最佳知识而言，它从未用于制造投配装置。发明人认为这可能是由于模制纸浆纤维生产的包装物品的典型粗糙表面。这种粗糙的表面使精确的投配变得困难，并导致投配装置的不完全清空，从而引起可能的卫生问题。
10.不能将本说明书中对现有技术文献中的任何参照视为承认此类现有技术为众所周知的技术或形成本领域普遍常识的一部分。
11.因此，希望向本领域提供一种投配装置、一种生产这种投配装置的方法以及该投
配装置的用途，以克服现有技术的投配装置的这些和/或其他缺点中的至少一些。
12.因此，本发明的目的是改进或丰富现有技术，特别是为现有技术提供一种由可回收的材料、理想地由回收材料制成、本身可回收的投配装置，并且允许精确和卫生地投配例如食品级材料；一种生产这种投配装置的方法和使用该投配装置来投配待投配的组合物的用途；或者至少提供有用的替代方案。
13.发明人出乎意料地发现，本发明的目的可通过独立权利要求的主题实现。从属权利要求进一步拓展本发明的构想。
14.因此，本发明提供了一种由模制纸浆纤维制成的投配装置，该投配装置包括容器构件和柄部构件，其中该容器构件具有对应于待投配的预定量的组合物的限定体积。本发明进一步提供了一种制造根据本发明的投配装置的方法，该方法包括以下步骤：将纸浆脱水，将脱水后的纸浆压制成投配装置的形式，以及干燥所形成的投配装置。本发明进一步提供了根据本发明的投配装置用于投配待投配的组合物的用途，其中待投配的组合物可以选自由粉末状或颗粒状组合物组成的组。
15.如本说明书中所用，词语
″
包括(comprises和comprising)
″
和类似词语不应理解为具有排他性或穷举性的含义。换句话讲，这些词语旨在意指
″
包括，但不限于
″
。
16.本发明人惊讶地发现他们可以使用模制纸浆纤维来生产实现本发明目的的投配装置。值得注意的是，虽然模制纸浆纤维在现有技术中通常用于较大包装材料以用于保护敏感设备和材料，但本发明人现在已经表明模制纸浆纤维也可用于生产投配装置，例如其中投配精度很重要的尺寸相对较小的投配装置。
17.因此，例如，本发明涉及一种由模制纸浆纤维制成的投配装置，该投配装置包括容器构件和柄部构件，其中容器构件具有对应于待投配的预定量的组合物的限定体积。
18.本发明的投配装置可以由回收材料制成。另选地和/或除此之外，本发明的投配装置可以是可回收的，例如，可与纸流一起回收。
19.本发明进一步涉及一种制造根据本发明的投配装置的方法，该方法包括以下步骤
[0020]-将纸浆脱水，
[0021]-将脱水后的纸浆压制成投配装置的形式，以及
[0022]-干燥所形成的投配装置。
[0023]
更进一步地，本发明进一步涉及根据本发明的投配装置用于投配待投配的组合物的用途，其中待投配的组合物可以选自由粉末状或颗粒状组合物组成的组，例如食品组合物。
[0024]
图1示出了可用于制造本发明的投配装置的模具。
[0025]
图2示出了如何将纸浆注入用于制造本发明的投配装置的模具中。
[0026]
图3示出了在制造本发明的投配装置过程中，在被压缩、加热和干燥之前填充了纸浆的闭合模具。
[0027]
图4示出了从模具腔中取出后的本发明的投配装置。
[0028]
因此，本发明部分地涉及一种由模制纸浆纤维制成的投配装置，该投配装置包括容器构件和柄部构件，其中该容器构件具有对应于待投配的预定量的组合物的限定体积。
[0029]
为了本发明的目的，如本文所用的术语
″
投配装置
″
是指可用于投配的装置。例如，它可以指旨在测量和递送一定量的待投配组合物的任何装置。为了本发明的目的，一定量
可以是组合物针对单次消耗场合而待投配的计量或其一部分。本发明的投配装置包括容器构件和柄部构件。该容器构件可以具有允许其容纳一定体积的待使用材料的任何形状。例如，可以调整容器构件的形状以使其对应于类似于待投配的组合物品牌的典型形状。容器构件的体积可以恰好对应于针对单次消耗场合而待投配的组合物的量或其一部分。通常，容器构件可以具有圆柱形、椭圆形、立方体或长方体形状。有利地，本发明的投配装置的容器构件的一个或多个上边缘形成平面。其结果是，在填充容器构件之后，可以用具有直边的装置刮掉任何多余的待投配组合物，从而使容器构件精确地填充到形成容器构件的一个或多个上边缘的平面。
[0030]
发明人惊讶地发现他们可以用模制纸浆纤维生产尺寸相对较小的投配装置。例如，可以生产在其最长维度上长度小于15cm、小于13cm、小于11cm、小于9cm、小于7cm或小于5cm的投配装置。如果最长维度被认为是投配装置的长度，则投配装置的宽度可以小于5cm、小于4cm、小于3cm、小于2cm或小于1cm。例如，本发明的投配装置可以具有小于15cm的长度和小于4cm的宽度。其还可以具有小于15cm的长度和小于3cm的宽度。其还可以具有小于13cm的长度和小于3cm的宽度。其还可以具有小于13cm的长度和小于2cm的宽度。其还可以具有小于11cm的长度和小于2cm的宽度。
[0031]
为了本发明的目的，术语
″
模制纸浆纤维
″
是包含木质纤维素纤维的纤维包装材料，通常由回收的纸板、纸和/或新闻纸通过制浆制成。另选地或除此之外，木质纤维素纤维材料也可以通过化学地或机械地从木材、纤维作物、废纸或碎布中分离纤维素纤维而获得。
[0032]
例如，在根据本发明的投配装置中，模制纤维可以由包含纤维素纤维材料的纸浆制成，该纤维素纤维材料通过化学地和/或机械地将纤维素纤维从含有纤维素纤维的材料中分离而制备。该含有纤维素纤维的材料可以选自由木材、纤维作物、废纸、碎布或它们的组合组成的组。如果含有纤维素纤维的材料包含不少于20体积％的软木长纤维、不少于15体积％的软木长纤维或不少于10体积％的软木长纤维，则发明人能够产生特别好的结果。剩余的纤维可以是硬木纤维、非木质短纤维或它们的组合。
[0033]
在根据本发明的投配装置的一个实施方案中，纸浆包含纤维素、半纤维素和木质素。不希望受理论的束缚，本发明人相信半纤维素在纤维素纳米纤丝之间提供了更好的粘附性，从而有助于提高所得投配装置的拉伸特性。因此，发明人发现，与由具有较低半纤维素含量的纸浆制成的投配装置相比，由具有较高半纤维素含量的纸浆制成的投配装置显示出更高的刚度和拉伸强度。纸浆中的木质素对最终投配装置的质地和柔韧性有影响。本领域技术人员将能够调节纤维素、半纤维素和木质素的比例，以使所得的投配装置具有适当的特性。发明人已经发现，为了本发明的目的，80∶19∶1的比例对于纤维素、半纤维素和木质素是优选的。
[0034]
纸浆可进一步包含选自由烷基烯酮二聚体蜡、含氟聚合物部分、硅酸钠或它们的组合组成的组中的化合物。
[0035]
烷基烯酮二聚体蜡可用于所得投配装置的表面改性。通常，在纸浆中使用烷基烯酮二聚体蜡可以为所得的投配装置提供更高和更持久的疏水性。在纸浆中使用含氟聚合物部分可以赋予投配装置改进的对低表面张力流体的耐受性，例如导致改进的油脂、油、蜡和溶剂排斥性。例如，含氟聚合物部分可以是被批准用于与食物产品接触的含氟聚合物部分。例如，含氟聚合物部分可以是包含碳和氟部分的共聚物、包含磷酸盐和氟部分的聚合物或
氟烷基聚合物。实施例可选自由以下组成的组：全氟烷基乙基磷酸二乙醇胺、二-[2-(n-乙基-十七氟磺酰胺)乙基]磷酸铵、聚(2-(n-甲基-十七氟磺酰胺)乙基丙烯酸酯)-共-(2，3-丙烯酸环氧丙酯)-共-(2-乙氧基乙基丙烯酸酯)-共-(2-(2-甲基丙烯酰氧基)乙基-三甲基氯化铵)或它们的组合。在纸浆中使用硅酸钠可导致投配装置的强度增加。其也可以在纸浆漂白过程中用作添加剂，例如与过氧化氢一起使用。其可以进一步用作纸浆中的粘合剂。
[0036]
投配装置可以涂有化合物或化合物的混合物。合适的涂层是本领域的技术人员众所周知的。涂层可用于赋予投配装置的表面某些品质，包括重量、表面光泽、光滑度或降低的油墨吸收性。例如，投配装置可以涂有蜡、高岭石、碳酸钙、膨润土、滑石、聚乙烯、聚烯烃、硅树脂和生物聚合物。
[0037]
本发明的投配装置可以是可回收的。
″
可回收
″
是指可以对材料进行处理或加工以使其适合重复使用或不同用途。这样做的好处是，例如，不仅避免了塑料废物，而且通过消除对传统废物处理的需要可以减少能源使用、可以减少温室气体排放、减少新鲜原材料的消耗，和/或减少空气污染和水污染(例如，来自土壤填埋)。
[0038]
本发明的投配装置可以由可回收和/或回收材料制成。例如，本发明的投配装置可以由可与纸流一起回收的材料制成。其也可以由与纸流一起回收的材料制成。这样做的好处是-由于纸张回收流广泛可用-这样的投配装置不仅可回收，而且在任何纸张回收可用的地方都可以很容易地回收。
[0039]
在本发明的另一个实施方案中，本发明的投配装置是可生物降解的和/或可堆肥的。可生物降解的材料分解并腐烂成天然元素。因此，生物降解有助于减少废物的堆积。可堆肥材料在处理后的相对较短的时间内也会分解并腐烂成天然元素，并在材料完全分解后为土地提供营养。通常，可以将此类材料添加到具有特定生物条件的堆肥场地。
[0040]
为了确保产品尽可能环境友好，可以考虑产品的整个生命周期。如果诸如本发明的投配装置的产品由可持续资源制造也是有益的。因此，例如，投配装置可以由可持续资源制造。
[0041]
因此，在本发明的一个实施方案中，投配装置是可回收的和/或可堆肥的。
[0042]
本发明的投配装置必须足够稳定，使其在运输或使用过程中不会破裂。这种稳定性，例如，取决于形成容器的材料的厚度和形成柄部构件的材料的厚度。本领域技术人员将能够设计合适的材料厚度。例如，在根据本发明的投配装置中，容器构件可以具有在300μm至3mm、500μm至2mm、600μm至1mm的范围内的材料厚度。进一步地，柄部构件可以具有在300μm至5mm、500μm至4mm或700μm至3mm的范围内的材料厚度。本发明的投配装置的柄部构件可以具有比投配装置的容器构件更大的材料厚度。这样做的好处是，较厚的柄部构件通常比较薄的柄部构件更易于把握。例如，柄部构件和容器构件的材料厚度比可以在1.5∶1至10∶1、2∶1至5∶1或3∶1至4∶1的范围内。
[0043]
可以调节投配装置的容器构件的体积，使得如果用待投配的组合物完全填充容器构件，则待投配的组合物的体积对应于单次消耗场合所需的组合物的量。例如，容器构件可以具有可容纳1、1/2、1/3、1/4、1/5、1/6、1/7、1/8、1/9或1/10的待投配的组合物的份量的体积。因此，容器构件可具有1cm3至20cm3、2cm3至15cm3或3cm3至8cm3的体积。
[0044]
柄部构件可以具有便于把握的长度。例如，柄部构件可以具有3cm至20cm、5cm至15cm或7cm至13cm的长度。
[0045]
调整投配装置的纸浆成分和材料厚度以使得投配装置表现出合适的抗弯刚度在本领域技术人员的技能范围内。一般来说，投配装置的预期尺寸越大，理想的抗弯刚度就越高。例如，投配装置可以具有在纵向(md)上10mnm至80mnm和/或在横向(cd)上5mnm至40mnm范围内的抗弯刚度。抗弯刚度可根据iso 5628确定。
[0046]
本发明人目前认为这适用于典型应用，诸如例如适用于剂量大小在为2-30g的粉状食品组合物。
[0047]
对于根据本发明的投配装置的许多应用，精确的投配和卫生是重要的。完全排空是必要的。例如，如果容器构件具有不平坦的内表面，则存在一定量的待投配的组合物将不会完全排空的风险。为了避免这种情况，根据本发明的由模制纸浆纤维制成的投配装置的容器构件的表面，特别是容器构件的内表面可以被平滑化。这种平滑可以通过几种方法来实现。例如，可以使用压制和加热来使表面变平。因此，在根据本发明的投配装置中，投配装置的表面通过压制和加热至少部分地进行平滑，例如以确保完全排空。例如，容器构件的表面，特别是内表面可以通过压制和加热来平滑。这将导致表面不再那么不平坦。除此之外或另选地，本发明的投配装置或其一部分，例如容器构件，可以涂有将得到光滑表面的材料。
[0048]
可能还需要增加投配装置对水分或吸水的抵抗力。发明人已经发现实现此目的的一种方式是压缩投配装置。这可以例如通过压制和加热来完成。因此，本发明的投配装置或其至少一部分，例如其边缘，可以通过压制和加热来压实。
[0049]
本发明的投配装置可以进一步进行定制，例如通过使其在视觉上更具吸引力。例如，纸浆可以是着色的。这可以通过向纸浆中添加颜料来实现。可以实现某些进一步的光学效果。例如，可以将闪光颗粒添加到纸浆中。可以进一步修饰投配装置，例如，通过使其浮凸和/或凹陷。以此方式，例如，可以将品牌名称添加到投配装置，例如添加到其柄部构件。这不仅对品牌传播有用，而且还具有安全作用。明确标记的投配装置将避免旨在用于一种待投配的组合物的投配装置意外地用于另一种待投配的组合物，这可能导致意外的投配过量或投配不足。进一步地，例如，可以将防滑表面图案添加到本发明的投配装置，例如添加到其柄部构件。这将有助于避免在操作中把握投配装置期间由于组合物的无意溢出而浪费待投配的组合物。
[0050]
本发明的主题进一步包括一种制造根据本发明的投配装置的方法，该方法包括以下步骤：将纸浆脱水，将脱水后的纸浆压制成投配装置的形式，以及干燥所形成的投配装置。
[0051]
本发明的另一个实施方案涉及本发明的投配装置用于投配待投配的组合物的用途。
[0052]
例如，待投配的组合物可以是任何粉末状或颗粒状的待投配组合物。待投配的组合物也可以是例如液体组合物。如果待投配的组合物是液体，则优选地投配装置或形成容器构件的投配装置的至少一部分被涂覆。这样做的好处是，可以避免容器构件被弄湿从而最终失去其形状。
[0053]
例如，待投配的组合物可以是粉末状或颗粒状的食品组合物。就本发明的目的而言，根据国际食品法典委员会，术语
″
食品
″
应意指旨在供人类消耗的任何物质，无论是经加工的、半加工的还是原始的，并且包括饮品、口香糖和在
″
食品
″
的制造、制备或处理中使用的任何物质，但不包括化妆品或烟草或仅用作药物的物质。这种粉末状或颗粒状的食品组
合物可以选自由以下组成的组：营养配方；婴儿配方奶粉；牛奶改良剂；可可基饮料粉；可可麦芽基饮料粉；咖啡；即食食品组合物；果味饮料粉；香料混合物；饮品增稠剂；以及宠物食品。
[0054]
理想地，通过在填充之后从容器构件刮掉任何多余的待投配组合物来确保正确的投配。因此，在本发明的一个实施方案中，用待投配的组合物填充投配装置的容器构件，并且使用具有直边的装置从已填充的容器构件中刮掉任何多余的材料，使得容器构件恰好容纳待投配的预定量的组合物。
[0055]
本领域的技术人员将理解，他们可自由地合并本文所公开的本发明的所有特征。特别地，针对本发明的坯件所描述的特征可与本发明的投配装置或本发明的用途组合，反之亦然。进一步地，可组合针对本发明的不同实施方案所描述的特征。
[0056]
尽管以举例的方式对本发明进行了描述，但应当理解，在不脱离权利要求书中所定义的本发明范围的前提下，可作出变型和修改。
[0057]
此外，对于具体的特征如果存在已知的等同物，则应如同在本说明书中明确提到的那样来并入此类等同物。参见附图和非限制性实施例后，本发明的另外的优点和特征将变得显而易见。
实施例：
[0058]
制造根据本发明的投配装置。
[0059]
例如，模具可以由塑料、钢或铝来制备。在这种情况下，使用塑料模具。该模具含有本发明的投配装置的负形。在制备好后，对模具进行清洁。图1示出了可用于制造根据本发明的投配装置的模制装置的示意图。
[0060]
通过将回收纸和硬纸板在60℃的温水中混合20分钟来制备纸浆。然后将该纸浆脱水至20％重量比(w/w)的含水量，然后将其注入模具的腔内，如图2所示。
[0061]
然后在3巴(bar)的压力、80℃的温度下将模具压缩、加热并干燥30分钟。图3显示了封闭的模具。
[0062]
然后，打开模具并从模具中取出投配装置。任何作为模具的负形的一部分的凹陷或浮凸设计元素现在都以其正形显露。所得的投配装置如图4所示。在这种情况下，容器构件的材料厚度为800μm，柄部构件的材料厚度为1.5mm，容器构件的体积为5cm3，并且柄部构件的长度为10cm。
[0063]
然后可以进一步处理所得的投配装置，例如，通过应用功能性表面涂层或艺术元素。