AT523915A4

AT523915A4 - Verfahren zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Trinkhalmen

Info

Publication number: AT523915A4
Application number: ATA50604/2020A
Authority: AT
Inventors: Goran Berglund Lars; Jindra Petr; Schwaiger Dipl Ing Dr Elisabeth
Original assignee: Mondi Ag
Priority date: 2020-07-10
Filing date: 2020-07-10
Publication date: 2022-01-15
Also published as: CN115867706A; EP4179144A1; US20240018724A1; AT523915B1; WO2022006608A1

Abstract

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Trinkhalmen (1) und einen Cellulosefaser-basierten Trinkhalm (1). Das Verfahren umfasst dabei die Schritte: - Bereitstellung eines Zellstoffmaterials (2), - Herstellung zumindest einer das Zellstoffmaterial (2) umfassenden, wässrigen Suspension (3) und optional Beimengung von Additiven (4) zu der Suspension (3), - Vergleichmäßigung der zumindest einen wässrigen Suspension (3) und Vortrocknung zu zumindest einer wasserhaltigen Vliesbahn (5) mit einer ersten Seite (6) und einer zweiten Seite (7), - Trocknung der zumindest einen wasserhaltigen Vliesbahn (5) in mehreren Trocknungsschritten zu zumindest einer Papierbahn (8) mit einer ersten Seite (6) und einer zweiten Seite (7), - Weiterverarbeitung der zumindest einen Papierbahn (8) oder mehreren der Papierbahnen (8) zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm (1). Dabei ist vorgesehen, dass zumindest die erste Seite (6) der zumindest einen Vliesbahn (5) vor, während oder nach einem der Trocknungsschritte und vor der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm (1) mit einer Linienlast von 80 kN/m bis 500 kN/m verdichtet wird.

Description

Trinkhalmen, sowie einen Cellulosefaser-basierten Trinkhalm.

Die Nachfrage an recyclebaren Produkten wächst infolge eines gesteigerten Umweltbewusstseins der Konsumenten und nicht zuletzt auch bedingt durch gesetzliche und normative Bestimmungen in Bezug auf Einweg-Produkte in der Verpa-

ckungs- und Lebensmittelindustrie.

Dabei hat sich in vielen Bereichen der Verpackungs- und Lebensmittelindustrie der Ersatz von Kunststoff-basierten Produkten durch Cellulosefaser-basierte Alternativen etabliert. Der Einsatz von Cellulosefaser-basierten Trinkhalmen anstelle von Kunststoff-basierten Trinkhalmen bzw. Strohhalmen konfrontiert die Hersteller jedoch mit einer Reihe spezifischer Problemstellungen. Eine der größten Herausforderungen für Cellulosefaser-basierte Trinkhalme ist es, gleichzeitig eine — zumindest während deren Nutzungsdauer gewährleistete - Wasserdichtheit bzw. Wasserfestigkeit zu bieten, während gleichzeitig eine möglichst vollständige bzw.

technisch wenig aufwendige Recyclingfähigkeit erforderlich ist.

Gemäß dem Stand der Technik werden Papiere mit Beschichtungen versehen, sodass die erforderliche Wasserbeständigkeit gewährleistet ist. Naturgemäß sind derartige Beschichtungen jedoch problematisch im Hinblick auf deren Recyclingfähigkeit. Exemplarisch sei hier die WO 2019175470 A1 genannt, welche einen Trinkhalm vorstellt, bei welchem das Trinkhalmmaterial zwar grundsätzlich ein recycelbarer und biologisch abbaubarer, jedoch beschichteter Karton ist. Der Trink-

halm besteht dabei aus einem im wesentlichen rechteckigen blattartigen Stück des

N2020/11200-AT-00

Auch der Einsatz von Papieren mit zumindest teilweiser Vernetzung der Cellulosefasern ist dem Fachmann bekannt. Damit die Papiere für Cellulosefaser-basierte Trinkhalme bei Feuchtigkeit oder Nässe zumindest temporär mechanisch beständig bleiben, werden in der Papierherstellung sogenannte Nassfestmittel zugesetzt. Nassfestmittel sind im Verarbeitungszustand wassermischbare Polymerlösungen, die vorrangig aus Polyaminen und Epichlorhydrinderivaten hergestellt werden. Ferner sind als Nassfestmittel noch Produkte auf Harnstoff-Formaldehyd bzw. Melamin-Formaldehyd-Basis denkbar, welche jedoch aus Gründen der Vermeidung von Gesundheitsrisiken nicht mehr bevorzugt eingesetzt werden. Bei Reaktion mit Cellulosefasern bilden sich Quervernetzungen zwischen den Fasern, welche zu erhöhter Wasserresistenz des entsprechenden Papieres führen. Diese hydrophobe Verkettung verhindert jedoch ein einfaches bzw. erfolgreiches Recyc-

ling. Eine Rückführung gebrauchter Trinkhalme in einen Zellstoff-Kreislauf ist daher nicht oder nur bedingt durch Einsatz hoher Temperaturen und/oder zusätzli-

cher Chemikalien und Additive realisierbar.

Für Cellulosefaser-basierte Trinkhalme sind gebleichte und/oder ungebleichte Cel-

lulose-Fasern sowie Mischungen daraus als Ausgangsmaterial denkbar.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung war es, ein in technischer, ökonomischer und ökologischer Hinsicht möglichst effizientes Verfahren zur Herstellung Cellulosefaser-basierter Trinkhalme zur Verfügung zu stellen. Außerdem war es Aufgabe der Erfindung, einen Cellulosefaser-basierten Trinkhalm bereitzustellen, welcher den Anforderungen der Konsumenten — wie beispielsweise Geschmacksneutralität — und der Verpackungs- und Lebensmittelindustrie sowie Aspekten der Nachhaltigkeit, wie z.B. Recyclingfähigkeit, Kompostierfähigkeit und biologische Abbaubar-

keit gleichermaßen genügt.

Diese Aufgabe wird durch ein Herstellungsverfahren und einen Cellulosefaser-ba-

sierten Trinkhalm gemäß den Ansprüchen gelöst.

N2020/11200-AT-00

- Bereitstellung eines Zellstoffmaterials,

- Herstellung zumindest einer das Zellstoffmaterial umfassenden, wässrigen Suspension und optional Beimengung von Additiven zu der Suspension,

- Vergleichmäßigung der zumindest einen wässrigen Suspension und Vortrocknung zu zumindest einer wasserhaltigen Vliesbahn mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite,

- Trocknung der zumindest einen wasserhaltigen Vliesbahn in mehreren Trocknungsschritten zu zumindest einer Papierbahn mit einer ersten Seite und einer zweiten Seite,

- Weiterverarbeitung der zumindest einen Papierbahn oder mehreren der Papier-

bahnen zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm.

Dabei ist vorgesehen, dass zumindest die erste Seite der zumindest einen Vliesbahn vor, während oder nach einem der Trocknungsschritte und vor der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm mit einer Linienlast von 80 kN/m bis 500 kN/m verdichtet wird.

Durch die zumindest einseitige Verdichtung der Vliesbahn wird bewirkt, dass ein aus einer erfindungsgemäßen Vliesbahn, respektive einer erfindungsgemäß hergestellten Papierbahn gefertigter Cellulosefaser-basierter Trinkhalm zumindest für die Dauer seines Einsatzes wasserbeständig bzw. wasserresistent ist. Es hat sich herausgestellt, dass die Verdichtung der Oberfläche der Vliesbahn eine Glättung der Cellulosefasern im Nahbereich der Oberfläche bewirkt. Die dadurch erzielte Verdichtung kommt einer Art Versiegelung gleich, welche jedoch völlig ohne Lacke, Beschichtungen oder ähnlichen Hilfsstoffen wirkt. Durch diese Art Versiegelung wird ein unerwünschtes bzw. ein zu rasches Eindringen von Flüssigkeiten in den Wandaufbau des Trinkhalms vermindert oder sogar verhindert. Ein vorzeitiges Aufweichen kann somit effektiv hintan gehalten werden oder zumindest ausreichend lange hinausgezögert werden, sodass Funktion und Formbeständigkeit des

Trinkhalms während dessen Einsatzdauer gewährleistet werden können. Es hat

N2020/1 11200-A T-00

fischen Anwendungsfall ab.

Dadurch, dass zur Bewirkung dieser Eigenschaften keinerlei nicht recycelbare Additive oder dergleichen zugesetzt werden müssen, ist ein erfindungsgemäß hergestellter Cellulosefaser-basierter Trinkhalm zudem auch auf einfache Art und Weise einem Recycling, respektive einem „Repulping“, also einem Rückführen in eine wässrige Zellstoffsuspension zugänglich. Bei jeglichen Additiven, welche zu der wässrigen Suspension zugegeben werden, ist darauf zu achten, dass nur derartige Zuschlagsstoffe enthalten sind, welche im Hinblick auf eine wässrige Extraktionsanwendung, wie sie die Benutzung von Trinkhalmen jedenfalls darstellt, für einen Benutzer und die Umwelt unschädlich sind. Dies kann sowohl für Kalt- als

auch für Heißextraktionsanwendungen gelten.

Ein erfindungsgemäß hergestellter Celluslosefaser-basierter Trinkhalm kann ohne einen Mehraufwand bzw. ohne zusätzliche aufwendige Verfahrensschritte einem Recycling zugeführt werden. Insbesondere, wenn durch den erfindungsgemäßen Prozess keine Zugabe von Additiven in der Form von Nassfestmitteln erforderlich

ist, kann ein effizientes „Repulping“ erleichtert werden.

Des Weiteren kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest die erste Seite der zumindest einen Vliesbahn im Zuge der Verdichtung thermisch behandelt wird. Bevorzugt kann dies in einem oder mehreren Schritten bei einer Temperatur von 90°C bis 97°C und/oder bei einer Temperatur von 200°C bis 295°C erfolgen. Eine zusätzlich zur Druckbeaufschlagung erfolgende thermische Behandlung kann sich auf vorteilhafte Art und Weise auf die Wasserbeständigkeit des erfindungsgemäß hergestellten Cellulosefaser-basierten Trinkhalmes auswirken. Dies kann dadurch erreicht werden, dass ein Wärmeeinfluss ein zusätzliches Glätten, respektive ein

weiteres Verdichten der Oberfläche der Vlies- oder Papierbahn bewirken kann.

N2020/11200-AT-00

weise am Ende einer Trockenpartie erfolgen.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass zumindest eine Vliesbahn mittels einer oder mehrerer Anpresswalzen mit ihrer ersten Seite an die Oberfläche eines beheizten Trocknungszylinders gedrückt wird, wobei die zumindest eine Vliesbahn über einen Großteil des Umfangs des Trocknungszylinders geführt und zusätzlich mittels einer den Trocknungszylinder zumindest teilweise umgebenden Trockenhaube von außen beheizt wird. Sogenannte „MG-Papiere“ („machine-glazed“ Papiere) oder auch satinierte Papiere sind auch mit niedrigen Grammaturen herstell-

bar und in der Regel gut bedruckbar.

Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass als Zellstoffmaterial eine Zellstoff-Mischung bestehend aus Langfaser-Sulfat-Zell-

stoff und Kurzfaser-Zellstoff, bevorzugt Kurzfaser-Sulfat-Zellstoff, mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 1,05 mm bis

2,50 mm bereitgestellt wird. Sulfat-Zellstoff ist dem Fachmann auch unter dem Begriff Kraft-Zellstoff bekannt.

Dabei kann es von Vorteil sein, wenn die Zellstoff-Mischung aus 20 Gew.% bis

80 Gew. % Langfaser-Sulfat-Zeillstoff und aus 20 Gew.% bis 80 Gew.% KurzfaserZellstoff, bevorzugt Kurzfaser-Sulfat-Zellstoff, bereitgestellt wird. Eine Mischung in den angegebenen Grenzen hat sich in der Praxis als besonders vorteilhaft zur Er-

zielung einer guten Verdichtbarkeit erwiesen.

Gemäß einer Weiterbildung ist es möglich, dass der zumindest einen Suspension als Additiv wenigstens ein Leimungsmittel bezogen auf die Aktivsubstanz des Leimungsmittels in einer Menge von 0,07 Gew.% bis 1,0 Gew.% bezogen auf

100 Gew.% Gesamttrockenmasse der zumindest einen Suspension beigemengt

N2020/11200-AT-00

pension wird auch als Masseleimung bezeichnet.

Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn der zumindest einen Suspension wenigstens ein Leimungsmittel ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Alkenylbernsteinsäureanhydrid (ASA), Alkylketendimer (AKD), Harzleimen oder natürlichen Leimungsmitteln, oder eine Mischung aus Leimungsmitteln ausgewählt aus dieser Gruppe beigemengt wird. Die genannten Leimungsmittel können sich insbesondere vorteilhaft auf verschiedene Eigenschaften der Papierbahn, respektive des Cellulosefaser-basierten Trinkhalms auswirken. So kann die Beimengung dieser Leimungsmittel einen positiven Effekt auf den Kontaktwinkel der Papierbahn ha-

ben.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Suspension mit einer Konsistenz von 0,15% bis 0,70% hergestellt wird. Je nachdem, mittels welches speziellen Verfahrens der Verdichtungsschritt erfolgen wird, kann es vorteilhaft sein, wenn die wässrige Suspension als niedrigkonsistente Suspension mit einer Konsistenz von 0,15% bis 0,30% oder als hochkonsistente Suspension mit einer Konsistenz von bis zu 0,70% hergestellt wird. Die jeweils gewählte Konsistenz kann vom Maschinentyp, der Faserstoffmischung, Trocknungsleistung der Ma-

schine und anderen weiteren Parametern abhängen.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass im Zuge der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm eine oder mehrere der Papierbahnen übereinandergeschichtet und verbunden werden. Der spezifische Aufbau einer derartigen Schichtung kann an die speziellen Anforderungen der konkreten An-

wendung angepasst werden.

Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass jeweils die verdichtete erste Seite einer Papierbahn mit der unverdichteten zweiten Seite der darüber ge-

schichteten weiteren Papierbahn kontaktiert wird.

N2020/11200-AT-00

gen wird.

Ferner kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Papierbahn oder mehrere geschichtete und verbundene Papierbahnen im Zuge der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm zu Papierstreifen konfektioniert werden, wobei ein Papierstreifen jeweils durch zwei Längskanten und zwei Querkanten begrenzt wird und wobei im Bereich der zwei Längskanten jeweils ein Überlappungsbereich ausgebildet ist, und dass durch Biegung eines Papierstreifens um eine Trinkhalmachse ein beidseitig offener, vorzugsweise zylindrischer Hohlkörper gebildet wird, wobei der Papierstreifen derart geformt wird, dass durch Überlappung der zwei Überlappungsbereiche ein Überlappungsabschnitt gebildet wird, und dass die zwei Überlappungsbereiche im Überlappungsabschnitt miteinander ver-

klebt werden.

Darüber hinaus kann vorgesehen sein, dass der Papierstreifen derart geformt wird, dass seine zwei Längskanten im Wesentlichen parallel zur Trinkhalmachse

verlaufen.

Vorteilhaft ist auch eine Ausprägung, gemäß welcher vorgesehen sein kann, dass der Papierstreifen derart geformt wird, dass die zwei Längskanten im Wesentli-

chen spiral- oder wendelförmig um die Trinkhalmachse verlaufen.

Ferner kann es zweckmäßig sein, wenn die erste Seite der zumindest einen Pa-

pierbahn vor der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm

N2020/11200-AT-00

aufgebracht werden.

Erfindungsgemäß ist auch ein Cellulosefaser-basierter Trinkhalm vorgesehen, welcher insbesondere nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16 hergestellt ist und einen beidseitig offenen, vorzugsweise zylindrischen Hohlkörper mit einer Mantelaußenfläche und einer Mantelinnenfläche umfasst. Dabei ist vorgesehen, dass der Hohlkörper durch zumindest einen geformten Papierstreifen gebildet ist, wobei der zumindest eine Papierstreifen aus zumindest einer Pa-

pierbahn mit zumindest einer verdichteten ersten Seite konfektioniert ist.

Durch die Verwendung einer zumindest einseitig verdichteten Papierbahn wird bewirkt, dass ein daraus hergestellter Cellulosefaser-basierter Trinkhalm zumindest für die Dauer seines Einsatzes wasserbeständig bzw. wasserresistent ist. Es hat sich herausgestellt, dass die Verdichtung der Oberfläche der zumindest einen Papierbahn eine Glättung der Cellulosefasern im Nahbereich der Oberfläche bewirkt. Die dadurch erzielte Verdichtung kommt einer Art Versiegelung gleich, welche jedoch völlig ohne Lacke, Beschichtungen oder ähnlichen Hilfsstoffen wirkt. Durch diese Art Versiegelung wird ein unerwünschtes bzw. ein zu rasches Eindringen von Flüssigkeiten in den Wandaufbau des Trinkhalms vermindert oder sogar verhindert. Ein vorzeitiges Aufweichen kann somit effektiv hintangehalten werden oder zumindest ausreichend lange hinausgezögert werden, sodass Funktion und Formbeständigkeit des Trinkhalms während dessen Einsatzdauer gewährleistet werden können. Es hat sich überraschenderweise gezeigt, dass zur Erzielung dieses „Versiegelungs-Effektes“ eine einseitige Verdichtung und eine damit gegebenenfalls einhergehende Glättung der Vliesbahn, respektive der Papierbahn grundsätzlich ausreichend ist. Ob eine beidseitige Verdichtung zweckmäßig ist, hängt

unter anderem vom spezifischen Anwendungsfall ab.

Dadurch, dass zur Bewirkung dieser Eigenschaften keinerlei nicht recycelbare Additive oder dergleichen zugesetzt werden müssen, ist ein erfindungsgemäßer Cellulosefaser-basierter Trinkhalm zudem auch auf einfache Art und Weise einem

Recycling, respektive einem „Repulping“, also einem Rückführen in eine wässrige

N2020/11200-AT-00

Heißextraktionsanwendungen gelten.

Ein erfindungsgemäßer Celluslosefaser-basierter Trinkhalm kann ohne einen Mehraufwand bzw. ohne zusätzliche aufwendige Verfahrensschritte einem Recycling zugeführt werden. Insbesondere, wenn durch den erfindungsgemäßen Prozess keine Zugabe von Additiven in der Form von Nassfestmitteln erforderlich ist,

kann ein effizientes „Repulping“ erleichtert werden.

Des Weiteren kann vorgesehen sein, dass die verdichtete erste Seite der zumindest einen Papierbahn einen Cobb 1800s Wert gemäß ISO 535:2014 von 24 g/m?

bis 62 g/m? aufweist.

Aufgrund der Tatsache, dass der Cobb 1800s Wert gemäß ISO 535:2014 einen Absolutwert an Wasseraufnahmevermögen eines Papiers darstellt, und die Grammatur des Papiers dabei eine wesentliche Rolle spielen kann bzw. einen wesentlichen Einfluss auf diesen Absolutwert haben kann, kann für eine bessere Vergleichbarkeit zwischen verschiedenen Papieren auch ein prozentueller Wassergehalt über den gesamten Grammaturbereich aussagekräftig für eine Charakterisierung der Papiereigenschaften sein. Ein solcher prozentueller Wassergehalt kann aus dem Verhältnis zwischen einem gemessenen Cobb 1800s Wert gemäß ISO 535:2014 und der Grammatur des Papiers rechnerisch ermittelt werden. So kann insbesondere ein prozentueller Wassergehalt von 35% bis 48% für eine Papierbahn vorteilhaft sein —- dies unter der Annahme, dass 7% Wasser im Papier als Ausgleichsfeuchte bei einer Lagerung im Klima bei 23°C + 1°C und 50% + 2% relativer Luftfeuchte gemäß ISO 187:1990 vorhanden sind. Zur beispielhaften Erläuterung sind nachfolgend drei Rechenbeispiele für verschiedene Papierbahnen angeführt:

N2020/11200-AT-00

Beispiel 1:

Grammatur bei Lagerung im Normklima bei 23°C + 1°C und 50% + 2% relativer Luftfeuchte gemäß ISO 187:1990 = 40,0 g/m?

Cobb 1800s Wert gemäß ISO 535:2014 = 26,2 g/m? Grammatur des Papiers nach dem Cobb 1800s Test = 66,2 g/m?

Gesamtwassergehalt im Papier nach dem Cobb 1800s Test = ((40,0/100*7)+26,2)/66,2 *100 = 43,8%

Beispiel 2:

Grammatur bei Lagerung im Normklima bei 23°C + 1°C und 50% + 2% relativer Luftfeuchte gemäß ISO 187:1990 = 60,0 g/m?

Cobb 1800s Wert gemäß ISO 535:2014 = 33,3 g/m?

Grammatur des Papiers nach dem Cobb 1800s Test = 93,3 g/m? Gesamtwassergehalt im Papier nach dem Cobb 1800s Test = 40,2% Beispiel 3:

Grammatur bei Lagerung im Normklima bei 23°C + 1°C und 50% + 2% relativer Luftfeuchte gemäß ISO 187:1990 = 120,0 g/m?

Cobb 1800s Wert gemäß ISO 535:2014 = 59,7 g/m? Grammatur des Papiers nach dem Cobb 1800s Test = 179,7 g/m? Gesamtwassergehalt im Papier nach dem Cobb 1800s Test = 37,9%

Zudem kann es zweckmäßig sein, wenn ein Differenzbetrag eines Cobb 1800s Werts gemäß ISO 535:2014 zwischen der verdichteten ersten Seite und der nicht oder weniger stark verdichteten zweiten Seite maximal 3 g/m? beträgt. Mit weniger

stark verdichtet ist gemeint, dass die zweite Seite im Vergleich zur ersten Seite

N2020/11200-AT-00

weniger stark verdichtet ist, da diese beispielsweise nicht gegen eine glatte Oberfläche gedrückt wird. Entsprechend der Herstellungsverfahren und Maschinenkonzepte können erfindungsgemäße Papiere mit Grammaturen vorzugsweise von 22 g/m? bis 200 g/m? nach ISO 536:2012 für die Herstellung von Cellulosefaser-basierten Trinkhalmen herangezogen werden. Grundsätzlich ist jedoch selbstverständlich auch die Verwendung von Papieren mit geringeren, aber auch mit auch

höheren Grammaturen denkbar und gegebenenfalls zweckmäßig.

Gemäß einer besonderen Ausprägung ist es möglich, dass die verdichtete erste Seite der zumindest einen Papierbahn eine Bendtsen-Rauigkeit gemäß ISO 8791-2:2013 von 30 ml/min bis 250 ml/min aufweist.

Entsprechend einer vorteilhaften Weiterbildung kann vorgesehen sein, dass die zumindest eine Papierbahn einen Glanz-Wert gemäß TAPPI T 480:2015 von 20% bis 35% aufweist. Dabei kann es insbesondere bei einem Fertigungsverfahren mit Schuhkalandern von Vorteil sein, wenn ein Glanz-Wert gemäß TAPPI T 480:2015 von 21% bis 25% beträgt. Bei der Fertigung von MG-Papieren kann es zweckmäBig sein, wenn ein Glanz-Wert gemäß TAPPI T 480:2015 von 24% bis 33% beträgt.

Insbesondere kann es vorteilhaft sein, wenn die verdichtete erste Seite der zumindest einen Papierbahn einen statischen Kontaktwinkel gemäß ISO 19403-2:2020

mit Wasser als verwendete Prüfflüssigkeit von 100° bis 120° aufweist.

Es kann auch von Vorteil sein, wenn ein Differenzbetrag eines statischen Kontaktwinkels gemäß ISO 19403-2:2020 unter Verwendung von Wasser als Prüfflüssigkeit zwischen der verdichteten ersten Seite und der nicht oder weniger stark verdichteten zweiten Seite maximal 6° beträgt. Mit weniger stark verdichtet ist gemeint, dass die zweite Seite im Vergleich zur ersten Seite weniger stark verdichtet

ist, da diese beispielsweise nicht gegen eine glatte Oberfläche gedrückt wird.

Ferner kann vorgesehen sein, dass zumindest zwei Papierbahnen derart angeord-

net sind, dass die erste Seite der ersten Papierbahn die Mantelaußenfläche des

N2020/11200-AT-00

Hohlkörpers bildet und dass die erste Seite der zweiten Papierbahn die Mantelin-

nenfläche des Hohlkörpers bildet.

Zum besseren Verständnis der Erfindung wird diese anhand der nachfolgenden

Figuren näher erläutert. Es zeigen jeweils in stark vereinfachter, schematischer Darstellung:

Fig. 1 ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschemas zur Herstellung ei-

ner Vliesbahn und deren Trocknung zu einer Papierbahn;

Fig. 2 ein weiteres Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschemas zur Her-

stellung einer Vliesbahn und deren Trocknung zu einer Papierbahn;

Fig. 3 drei übereinander geschichtete Papierbahnen in dreidimensionaler Ex-

plosionsansicht;

Fig. 4 eine zu einem Papierstreifen konfektionierte weitere Papierbahn;

Fig. 5 einen Cellulosefaser-basierten Trinkhalm in dreidimensionaler Darstellung;

Fig. 6 einen weiteren Cellulosefaser-basierten Trinkhalm in dreidimensionaler Darstellung;

Fig. 7 eine übereinander geschichtete bzw. gefaltete Papierbahn in dreidimen-

sionaler Ansicht.

Einführend sei festgehalten, dass in den unterschiedlich beschriebenen Ausführungsformen gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen versehen werden, wobei die in der gesamten Beschreibung enthaltenen Offenbarungen sinngemäß auf gleiche Teile mit gleichen Bezugszeichen bzw. gleichen Bauteilbezeichnungen übertragen werden können. Auch sind die in der Beschreibung gewählten Lageangaben, wie z.B. oben, unten, seitlich usw. auf die unmittelbar beschriebene sowie dargestellte Figur bezogen und sind diese Lage-

angaben bei einer Lageänderung sinngemäß auf die neue Lage zu übertragen.

N2020/11200-AT-00

Das Verfahren zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Trinkhalmen 1 beginnt wie an sich bekannt mit der Herstellung einer ein Zellstoffmaterial 2 umfassenden,

wässrigen Suspension 3 unter optionaler Beimengung von Additiven 4.

Dem Fachmann ist hinlänglich bekannt, wie eine Herstellung des Zellstoffmaterials 2 erfolgen kann, weshalb die entsprechenden möglichen Verfahrensschritte nicht im Detail beschrieben werden, respektive auch nicht figürlich dargestellt sind. Ein möglicher Prozessauflauf sei der Vollständigkeit halber an dieser Stelle lediglich kurz umrissen. Als Zellstoffmaterial 2 kann dabei vorteilhafterweise eine ZellstoffMischung bestehend aus Langfaser-Sulfat-Zellstoff und Kurzfaser-Zellstoff, bevorzugt Kurzfaser-Sulfat-Zellstoff, mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014 von 1,05 mm bis 2,5 mm bereitgestellt werden. Die Zellstoff-Mischung kann aus 20 bis 80 Gew.% Langfaser-Sulfat-Zellstoff und aus 20 bis 80 Gew. % Kurzfaser-Zellstoff, bevorzugt Kurzfaser-Sulfat-Zellstoff, zusammengesetzt sein. Als Ausgangsstoff zur Herstellung des Zellstoffmaterials 2 kann zum Beispiel eine Zellstoff-Mischung aus zerkleinertem Hartholz als Sulfat-Zellstoff und aus zerkleinertem Weichholz als Sulfat-Zellstoff eingesetzt werden. Natürlich kann es sich auch um eine Mischung aus unterschiedlichen, zerkleinerten Harthölzern und Weichhölzern handeln. Diese Zellstoff-Mischung wird durch einen Prozess umfassend chemisches Behandeln des zerkleinerten ersten und zweiten Zellstoffs in einem Zellstoffkocher aufbereitet. Je nach Anforderung kann es zweckmäßig sein, wenn nach der chemischen Behandlung eine mechanische Bearbeitung und Zerfaserung einer wässrigen Feststoffsuspension der Zellstoff-Mischung in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer durchgeführt wird. Eine Konsistenz der Feststoffsuspension vor der mechanischen Bearbeitung und Zerfaserung in dem Hochkonsistenz-Zerfaserer kann zum Beispiel auf 25% bis 40% eingestellt werden. Eine derartige Zerfaserung in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer dient unter anderem einer Absenkung des sogenannten Splitteranteils der Zellstoff-Mischung, also der Auflösung von noch holzähnlichen Zellstoff-Agglomeraten. Zudem kann es auch zweckmäßig sein, wenn nach der ersten mechanischen Bearbeitung und Zerfaserung in dem Hochkonsistenz-Zerfaserer eine mechanische Bearbeitung und Mahlung der Zellstoff-Mischung bzw. einer wässrigen Feststoffsuspension der Zellstoff-Mi-

schung in einem Niedrigkonsistenz-Refiner durchgeführt wird. Eine Konsistenz der

N2020/11200-AT-00

Feststoffsuspension vor der mechanischen Bearbeitung und Mahlung in dem Niedrigkonsistenz-Refiner kann zweckmäßigerweise auf 2% bis 6% eingestellt werden. Es kann durchaus auch vorgesehen sein, dass lediglich eine mechanische Bearbeitung der Zellstoff-Mischung in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer durchgeführt wird. Genauso kann es in anderen Fällen aber auch sinnvoll sein, dass eine Zerfaserung in einem Hochkonsistenz-Zerfaserer erübrigt wird und lediglich eine mechanische Bearbeitung der Zellstoff-Mischung in einem Niedrigkonsistenz-Refiner durchgeführt wird. Die spezifischen Mahlleistungen der einzelnen Mahlstufen sind an die gewählte Zellstoffmischung der gewünschten Papierpara-

meter anzupassen.

Die Beschreibung der Figuren 1 und 2 erfolgt nachfolgend soweit als sinnvoll und möglich in einer Zusammenschau, um unnötige Wiederholungen zu vermeiden, wobei für gleiche Teile gleiche Bezugszeichen verwendet werden. Die Figuren 1 und 2 zeigen dabei jeweils ein Ausführungsbeispiel eines Verfahrensschemas zur

Herstellung einer Vliesbahn 5 und deren Trocknung zu einer Papierbahn 8.

Unabhängig davon, wie eine Aufbereitung der Zellstoff-Mischung zur Bereitstellung eines Zellstoffmaterials 2 durchgeführt wird, erfolgt zur weiteren Verarbeitung des Zellstoffmaterials 2 eine Herstellung zumindest einer das Zellstoffmaterial 2 umfassenden, wässrigen Suspension 3. Dieser Verfahrensschritt ist zum Beispiel in Figur 1 und 2 mittels eines Tanks 28 mit Rührwerk veranschaulicht. Insbesondere können dieser zumindest einen wässrigen Suspension 3 verschiedene in der Papiertechnologie übliche Additive 4 bzw. Zuschlagstoffe und Hilfsstoffe, wie etwa Füllstoffe, Stärke etc. beigemengt werden. Es kann der zumindest einen Suspension 3 als Additiv 4 wenigstens ein Leimungsmittel bezogen auf die Aktivsubstanz des Leimungsmittels in einer Menge von 0,07 Gew.% bis 1,0 Gew.% bezogen auf 100 Gew.% Gesamttrockenmasse der zumindest einen Suspension 3 beigemengt werden. Leimungsmittel können dabei ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Alkenylbernsteinsäureanhydrid (ASA), Alkylketendimer (AKD), Harzleimen oder natürlichen Leimungsmitteln, oder eine Mischung aus Leimungsmitteln ausge-

wählt aus dieser Gruppe sein.

N2020/11200-AT-00

Unabhängig davon kann eine Konsistenz der zumindest einen wässrigen Suspension 3 vor der Vergleichmäßigung und Vortrocknung zu zumindest einer wasserhaltigen Vliesbahn 5 mit einer ersten Seite 6 und einer zweiten Seite 7 auf einen Wert von 0,15% bis 0,8%, vorzugsweise von 0,3% bis 0,7% eingestellt werden. Die Weiterverarbeitung dieser zumindest einen wässrigen Suspension 3 kann sodann wie an sich bekannt mittels einer Papiermaschine 29 erfolgen, wie dies im Folgenden anhand der Figuren 1 und 2 grob schematisch beschrieben wird. Üblicherweise können Papiermaschinen 29 eine Siebpartie 30, eine Pressenpartie 31 und eine Trockenpartie 32 umfassen, wobei es sich bei jedem dieser Prozessschritte um Trocknungs- bzw. Entwässerungsvorgänge handelt. Erfindungsgemäß ist vorgesehen, dass zumindest die erste Seite 6 der zumindest einen Vliesbahn 5 vor, während oder nach einem der Trocknungsschritte und vor der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm 1 mit einer Linienlast von

80 kN/m bis 500 kN/m verdichtet wird. Dieser Verdichtungsschritt kann entweder in einem einzigen Nip, also Verdichtungsschritt, oder in mehreren hintereinander angeordneten Nips jeweils mit den angegebenen Linienlasten erzeugt werden. Zudem kann es zweckmäßig sein, wenn zumindest die erste Seite 6 der zumindest einen Vliesbahn 5 im Zuge dieser Verdichtung thermisch behandelt wird. Mit anderen Worten ist damit gemeint, dass im selben Prozessschritte gleichzeitig mit der

Druckbeaufschlagung eine thermische Beeinflussung erfolgen kann.

Wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt ist, kann die zumindest eine wässrige Suspension 3 umfassend das Zellstoffmaterial 2 wie an sich bekannt auf ein umlaufendes Endlossieb 33 einer Siebpartie 30 aufgebracht werden. In einer solchen Siebpartie 30 erfolgt eine Vergleichmäßigung der zumindest einen wässrigen Suspension 3 und deren Vortrocknung zu zumindest einer wasserhaltigen Vliesbahn 5. Das Endlossieb 33 kann hierbei über Entwässerungsmittel 34 der Siebpartie 30 geführt werden, welche Entwässerungsmittel 34 zum Beispiel durch Saugleisten gebildet sein können. Grundsätzlich kann eine Entwässerung in einer Siebpartie 30 auch lediglich mittels Schwerkraft erfolgen. Zusätzlich kann aber zum Beispiel je nach Ausführung einer Siebpartie 30 die Entwässerung bzw. Vortrocknung der zumindest einen Vliesbahn 5 durch Erzeugung eines Unterdrucks unterstützt wer-

den. Die zumindest eine erste Vliesbahn 5 umfassend das Zellstoffmaterial 2 kann

N2020/11200-AT-00

mittels der Siebpartie 30 zum Beispiel auf einen Wassergehalt von 75 Gew.% bis

85 Gew. % vorgetrocknet werden.

Nachfolgend kann die zumindest eine Vliesbahn 5 wie in den Figuren 1 und 2 dargestellt mittels einer Pressenpartie 31 weiter entwässert, respektive weiter getrocknet werden. Die Vliesbahn 5 kann gemäß Figur 1 zwischen Walzen 35 der Pressenpartie 31 hindurchgeführt werden und dadurch unter Druck weiter entwässert werden. Zusätzlich kann die weitere Trocknung mittels saugfähigem Stützmaterial 36 unterstützt werden. Hierzu können, wie an sich bekannt ist, zum Beispiel Filzmatten eingesetzt werden. Eine Pressenpartie 31 gemäß Figur 1 kann wie an sich bekannt mehr als nur zwei Walzen 35 umfassen, insbesondere können mehrere durch Walzen 35 gebildete Walzenpaare nacheinander angeordnet sein. Ein Wassergehalt der Vliesbahn 5 nach Hindurchführung durch eine Pressenpartie 31 kann zum Beispiel ca. 45 Gew.% bis 65 Gew.% bezogen auf die Gesamtmasse

der Vliesbahn 5 betragen.

Nach der Pressenpartie 31 kann gemäß Figur 1 als Trockenpartie 32 oder als Teil einer Trockenpartie 32 ein sogenannter Slalomtrockner 37 angeordnet sein. Ein Slalomtrockner 37 kann wie in der Figur 1 dargestellt zahlreiche rotierende Trocknungszylinder 15 umfassen, über welche die zumindest eine Vliesbahn 5 geführt werden kann. Die Trocknungszylinder 15 können direkt beheizt sein. Zum Beispiel können nicht näher dargestellte Heizkanäle zur Durchleitung von HeiRdampf in den Trocknungszylinder 15 ausgebildet sein. Alternativ ist zum Beispiel auch eine Beheizung der Trocknungszylinder 15 mittels einer elektrischen Widerstandsheizung möglich. Eine Temperatur der Trocknungszylinder 15 einer Trockenpartie 32 kann zum Beispiel in Hindurchführungsrichtung der zumindest einen Vliesbahn 5 sukzessive steigen. Die Vliesbahn 5 kann mittels des Slalomtrockners 37 beispielsweise auf einen Wassergehalt von 1 Gew.% bis 10 Gew.% getrocknet

werden.

Zur erfindungsgemäßen Verdichtung mit einer Linienlast von bevorzugt 210 kN/m bis 370 kN/m kann in der Trockenpartie 32 im Anschluss an einen Slalomtrockner 37 ein sogenannter Breitnipkalander 9 oder auch Schuhkalander mit einer Schuh-

länge von beispielsweise 50 mm und einer Schuhkippung von 24% zur weiteren

N2020/11200-AT-00

Trocknung und Verdichtung der Vliesbahn 5 vorgesehen sein. Zur erfindungsgemäßen Verdichtung mit einer Linienlast von bevorzugt 380 kN/m bis 490 kN/m kann in einem Schuhkalander beispielsweise auch eine Schuhlänge von 75 mm

und einer Schuhkippung von 24% vorgesehen sein.

Ein Breitnipkalander 9 kann im Wesentlichen durch eine Heizwalze 10 und durch eine mit der Heizwalze 10 zusammenwirkende Schuhwalze 12 gebildet sein. Die Schuhwalze 12 kann als ein flexibles Gegendruckelement zur Heizwalze 10 wirken und einen umlaufenden Mantel 38 aufweisen. Dieser umlaufende Mantel 38 wirkt mit der Heizwalze 10 zusammen und bildet einen Breitnip 11. Die der Heizwalze 10 zugewandte erste Seite 6 der zumindest einen Vliesbahn 5 wird durch das Durchführen zwischen Heizwalze 10 und Schuhwalze 12 satiniert. Das bedeutet, die Vliesbahn 5 wird zugleich mit erhöhtem Druck verdichtet und mit einer erhöhten Temperatur beaufschlagt. Temperaturen an der Oberfläche der Heizwalze können beispielsweise von ca. 250°C bis 295°C betragen. Die Temperatur kann beispielsweise mittels eines Thermoöls mit einer entsprechend höheren Ölvorlauftemperatur erzielt werden. Zur weiteren Stabilisierung der Oberflächentemperaturen können auch andere Heizelemente wie beispielsweise eine Induktionsheizung vorgesehen sein. Grundsätzlich ist auch denkbar, jedoch nicht figürlich dargestellt, dass ein zweiter, vorteilhafterweise baugleicher Breitnipkalander 9 vorgesehen ist, welcher derart in der Papiermaschine 29 angeordnet ist, dass eine sogenannte Satinierung der zweiten Seite 7 zusätzlich zur Satinierung der ersten Seite 6 der

zumindest einen Vliesbahn 5 erfolgen kann.

Es ist auch denkbar, dass nach der Siebpartie 30 eine verfahrenstechnische Kombination aus Pressenpartie 31 und Trockenpartie 32 vorgesehen ist, mittels welcher die erfindungsgemäße Verdichtung mit einem Liniendruck von ca. 80 kN/m in einer ersten Schuhpresse, in einer zweiten Glättpresse mit ca. 90 kN/m und in einer dritten Glättpresse mit ca. 100 kN/m erfolgen kann. Die Oberflächentemperatur des Glättzylinders kann beispielsweise etwa 94°C betragen. Diese denkbare Ausführung ist durch Figur 2 grob schematisch dargestellt. Alternativ zur Ausfüh-

rungsvariante gemäß Figur 1 ist durch die Figur 2 eine Entwässerung, Verdichtung

N2020/11200-AT-00

bzw. Druckbeaufschlagung mittels eines sogenannten Yankee-Zylinders 39 gezeigt. Papiere, welche mittels einer derartigen oder einer vergleichbaren Anordnung hergestellt werden, werden in der Fachwelt üblicherweise als „machine-glazed“ oder „MG-Papiere“ bezeichnet. Als Bestandteil einer Papiermaschine 29 zeigt Figur 2 somit eine kombinierte Pressenpartie 31 und Trockenpartie 32 in der Ausbildung eines Yankee-Zylinders 39 mit aufgesetzter Trockenhaube 16 bzw. Gastrockenhaube. Die an einem Abnahmefilz haftende zumindest eine Vliesbahn 5 wird mit deren ersten Seite 6 durch zwei Anpresswalzen 13 an die Oberfläche 14 des dampfbeheizten Yankee-Zylinders 39 angedrückt und durch zusätzliches Auf-

blasen von Heißluft mittels der Trockenhaube 16 weiter oder fertig getrocknet.

Den Abschluss der exemplarisch gezeigten Papiermaschinen 29 gemäß den Figuren 1 und 2 stellt dabei jeweils ein Aufwickler 40 dar, mittels welchem die fertige zumindest eine Papierbahn 8 auf eine Rolle aufgewickelt werden kann. Es ist jedoch alternativ auch denkbar und gegebenenfalls auch zweckmäßig, wenn die zumindest eine Papierbahn 8 direkt einer weiteren Verarbeitung oder Konfektionie-

rung zugeführt wird.

Je nachdem, wie eine Papiermaschine 29 aufgebaut ist, kann die zumindest eine Suspension 3 mit einer Konsistenz von 0,15% bis 0,70% hergestellt sein. Dabei sind für Anordnungen in Anlehnung an Figur 1 mit einem Breitnipkalander 9 sowohl hochkonsistente, als auch niederkonsistente Suspensionen 3 einsetzbar, während für eine Anordnung in Anlehnung an die Figur 2 mit einem Yankee-Zylinder 39 eine niederkonsistente Suspension 3 mit einer Konsistenz von 0,15% bis

0,30% zweckmäß iger sein kann.

Zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Trinkhalmen 1 aus zumindest einer Papierbahn 8 sind dem Fachmann eine Vielzahl verschiedener Verfahren hinlänglich bekannt, weshalb auf die möglichen Verfahrensschritte nicht im Detail einge-

gangen wird.

Vorteilhafterweise können eine, aber auch mehrere, vorzugsweise drei oder auch vier der erfindungsgemäß hergestellten Papierbahnen 8 zu einem Cellulosefaser-

basierten Trinkhalm 1 weiterverarbeitet werden. Im Zuge der Weiterverarbeitung

N2020/11200-AT-00

können dabei eine oder mehrere aus demselben Zellstoffmaterial 2 hergestellte Papierbahnen 8, also mehrere idente Papierbahnen 8 übereinander geschichtet werden. Es ist aber auch denkbar und hat sich als besonders vorteilhaft erwiesen, wenn mehrere aus unterschiedlichen Zellstoffmaterialien 2 hergestellte und damit hinsichtlich ihrer technischen Eigenschaften verschiedene Papierbahnen 8 überei-

nander geschichtet und verbunden werden.

Eine einzelne Papierbahn 8 kann beispielsweise auch durch eine entsprechende einfache oder auch mehrfache Faltung weiterverarbeitet werden. So kann eine einzelne Papierbahn 8 beispielsweise mehrfach zickzackförmig bzw. mäanderförmig verlaufend gefaltet werden, sodass eine quasi mehrlagige bzw. übereinander geschichtete Papierbahn 8 gebildet wird. Diese denkbare Ausführungsform ist durch die Figur 7 in einer schematischen dreidimensionalen Ansicht gezeigt. Bei einer derartigen Faltung kontaktieren jeweils die verdichtete erste Seite 6 miteinander und die unverdichtete zweite Seite 7 miteinander. Auch aus diesem Ausführungsbeispiel kann in weiterer Folge ein ähnlicher Papierstreifen 18, wie durch die Figur 4 exemplarisch skizziert und nachfolgend beschrieben, gefertigt werden. Ein derartig gefalteter Papierstreifen bestehend aus dem erfindungsgemäßen Papier kann mittels entsprechend gewählter Klebestellen mit Hilfe eines Klebers 17 in seiner Lage fixiert werden. Ein Kleber 17 — welcher in der Figur 7 nicht explizit dargestellt ist - kann dazu beispielsweise vollflächig, punktförmig, oder auch strei-

fenförmig zwischen den gefalteten Lagen aufgebracht werden.

Die Figur 3 zeigt drei übereinander geschichtete Papierbahnen 8 in dreidimensionaler Explosionsansicht. Selbstverständlich kann auch eine geringere oder höhere Anzahl an Papierbahnen 8 vorgesehen sein. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn die oberste dargestellte der drei Papierbahnen 8 auf einer Papiermaschine 29 mit einem Breitnipkalander 9 verdichtet wurde und wenn die mittlere und die untere Papierbahn 8 auf einer MG-Maschine mittels eines Yankee-Zylinders 39 verdichtet wurden. Auch eine Anordnung von drei geschichteten Papierbahnen 8 mit einer mittels eines Yankee-Zylinders 39 verdichteten, obersten Papierbahn 8 und mit jeweils einer mittels eines Breitnipkalanders 9 verdichteten mittleren und

unteren Papierbahn 8 kann zweckmäßig sein. Dabei können die Papierbahnen 8

N2020/11200-AT-00

wie in Figur 3 dargestellt derart übereinander geschichtet werden, dass jeweils die verdichtete erste Seite 6 einer Papierbahn 8 die unverdichtete zweite Seite 7 der darüber geschichteten weiteren Papierbahn 8 kontaktiert. Alternativ, jedoch nicht figürlich gezeigt kann es aber auch von Vorteil sein, wenn die Papierbahnen 8 derart übereinander geschichtet werden, dass jeweils die verdichtete erste Seite 6 der beiden äußeren Papierbahnen 8 außen liegen. An dieser Stelle sei angemerkt, dass eine unverdichtete zweite Seite 7 auch eine im Vergleich zur verdichteten

ersten Seite 6 weniger stark verdichtete Seite sein kann.

Alternativ, jedoch ebenfalls nicht figürlich dargestellt, kann es auch von Vorteil sein, wenn in einer Anordnung aus mehreren Papierbahnen 8 zumindest eine Lage aus dem erfindungsgemäß hergestellten Papier gefertigt ist. Insbesondere kann es auch zweckmäßig sein, wenn vor allem eine der beiden außenliegenden, d.h. eine der beiden direkt mit einer Trinkflüssigkeit kontaktierenden, Papierbahnen 8 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt ist. Es kann aber auch vorteilhaft sein, dass beide der fertigen Cellulosefaser-basierten Trinkhalm 1 außenliegenden Papierbahnen 8 gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren hergestellt sind. Dabei kann es zweckmäßig sein, wenn jeweils die verdichtete erste Seite 6 im direkten Kontakt mit einer Flüssigkeit steht. Durch eine gezielte Anordnung der Papierbahnen 8 können auf vorteilhafte Art und Weise verschiedene Parameter bzw. Produkteigenschaften, wie beispielsweise optische Eigenschaften wie Glanz, Bedruckbarkeit, Haptik und dergleichen, entsprechend eingestellt wer-

den.

Die Papierbahnen 8 können miteinander verklebt werden, wobei ein Kleber 17 vollflächig oder abschnittsweise auf die kontaktierenden Seiten 6, 7 der Papierbahnen 8 aufgetragen werden kann. In der Figur 3 ist gezeigt, dass der Kleber 17 streifenförmig und annähernd symmetrisch auf jeweils eine Seite 6, 7 einer Papierbahn 8 aufgetragen werden kann. Natürlich ist es, je nach Anforderungen und Klebekraft, auch denkbar, dass der Kleber 17 vollflächig und auf jede kontaktierende Seite 6, 7 aufgetragen werden kann oder auch nur punktuell oder entlang der Blattränder. Insbesondere zur Erreichung einer Lebensmittelzulassung für den

Cellulosefaser-basierten Trinkhalm 1 und im Hinblick auf etwaige Auslaugung von

N2020/11200-AT-00

Inhaltstoffen aus dem Cellolosefaser-basierten Trinkhalm bei Kontaktierung mit kalten und/oder heißen Flüssigkeiten kann es wichtig sein, wenn als Kleber 17 ein lebensmittelechter, biologisch abbaubarer Leim tierischen und/oder pflanzlichen Ursprungs eingesetzt wird. Für eine unbedenkliche Verwendung für Papiere, Kartone und Pappen, welche für den direkten Lebensmittelkontakt vorgesehen sind, gelten unterschiedliche gesetzliche Anforderungen und Empfehlungen. Um nur einige relevante zu nennen, sind hierbei beispielsweise die Empfehlung XXXVI des Bundesinstituts für Risikobewertung, und weiters die Empfehlungen XXXVI/1 für Koch- und Heißfilterpapiere heranzuziehen. Die Verordnung (EG) Nr. 1935/2004 sowie das Lebensmittel-, Bedarfsgegenstände- und Futtermittelgesetzbuch seien an dieser Stelle auch beispielsweise genannt. Als nationale Regularien seien weiters Decreto Ministeriale 21 marzo 1973, Code of Federal Regulations, Food and Drugs (FDA), 21 CFR Ch. I (Ausgabe 1. April 2019), 88 176.170 und 176.180, Regeling von de Minister von Volksgezondheid, Welzijn von 14 maart 2014, kenmerk 328583-117560-VGP, Warenwetregeling, Mercosure und chinesische Regularien

genannt.

Eine einzelne Papierbahn 8, aber auch im Sinne der Figur 3 geschichtete Papierbahnen 8 können im Zuge der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm 1 zu Papierstreifen 18 konfektioniert werden. Zur Veranschaulichung ist hierzu in der Figur 4 eine zu einem Papierstreifen 18 konfektionierte weitere Papierbahn 8 gezeigt. Ein Papierstreifen 18 kann jeweils durch zwei Längskanten 19 und zwei Querkanten 20 begrenzt werden, wobei im Bereich der zwei Längskanten 19 jeweils ein Überlappungsbereich 21 ausgebildet sein kann. Die Länge 41 eines derartigen Papierstreifens 18 kann dabei einem Vielfachen der Länge 25 eines fertigen Cellolosefaser-basierten Trinkhalmes 1 entsprechen. Mögliche Positionen für spätere Schnittbereiche sind in der Figur 3 durch strichlierte Linien dargestellt. Es kann auch sein, dass die erste Seite 6 der zumindest einen Papierbahn 8 vor der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm 1 mit lebensmittelechten und biologisch abbaubaren Farben bedruckt

wird.

N2020/11200-AT-00

Die Figuren 5 und 6 zeigen weiters zwei denkbare Ausführungsformen Cellulosefaser-basierter Trinkhalme 1 in dreidimensionaler Darstellung, wobei die Cellulosefaser-basierten Trinkhalme 1 einen beidseitig offenen, vorzugsweise zylindrischen Hohlkörper 23 mit einer Mantelaußenfläche 26 und einer Mantelinnenfläche 27 umfassen. Dabei ist vorgesehen, dass der Hohlkörper 23 durch zumindest einen geformten Papierstreifen 18 gebildet ist, wobei der zumindest eine Papierstreifen 18 aus zumindest einer Papierbahn 8 mit zumindest einer verdichteten ersten Seite 6 konfektioniert ist. Alternativ zu zylindrischen Hohlkörpern 23 sind beispielsweise auch Trinkhalme 1 mit einem gekanteten bzw. vieleckigen Querschnitt denkbar.

Durch Biegung eines Papierstreifens 18 um eine Trinkhalmachse 22 kann ein beidseitig offener, vorzugsweise zylindrischer Hohlkörper 23 gebildet werden, wobei der zumindest eine Papierstreifen 18 derart geformt werden kann, dass durch Überlappung der zwei Überlappungsbereiche 21 ein Überlappungsabschnitt 24 gebildet wird. Der zylindrische Hohlkörper 23 kann nachfolgend annähernd bzw. weitgehend radial zur Trinkhalmachse 22 in eine fertige Länge 25 von beispielsweise 5 cm bis 50 cm geschnitten werden. Dabei kann der zumindest eine Papierstreifen 18 derart geformt werden, dass seine zwei Längskanten 19 im Wesentlichen parallel zur Trinkhalmachse 22 verlaufen, so wie dies durch die Figur 5 schematisch gezeigt ist. Alternativ ist in Figur 6 gezeigt, dass es auch denkbar ist, dass die zwei Längskanten 19 im Wesentlichen spiral- oder wendelförmig um die Trinkhalmachse 22 verlaufen. Vorteilhafterweise können die zwei Überlappungsberei-

che 21 im Überlappungsabschnitt 24 miteinander verklebt werden.

Zumindest zwei Papierbahnen 8 können derart angeordnet sein, dass die erste Seite 6 der ersten Papierbahn 8 die Mantelaußenfläche 26 des Hohlkörpers 23 bildet und dass die erste Seite 6 der zweiten Papierbahn 8 die Mantelinnenfläche 27 des Hohlkörpers 23 bildet. Es kann hierbei sein, dass eine oder mehrere weitere Papierbahnen 8 zwischen den beiden äußeren, d.h. zwischen der ersten und der zweiten Papierbahn 8 ausgebildet sind. Bei diesen innenliegenden bzw. zwischen-

geschichteten Papierbahnen 8 kann es sich sowohl um erfindungsgemäße Papier-

N2020/11200-AT-00

bahnen 8, als auch um verschiedenartige, weitere Papiere mit gegebenenfalls zusätzlichen, vorteilhaften Eigenschaften, handeln. Es kann auch sein, dass zumindest zwei Papierbahnen 8 derart angeordnet sind, dass die unverdichtete oder im Vergleich zur ersten Seite 6 weniger stark verdichtete zweite Seite 7 der ersten Papierbahn 8 die Mantelaußenfläche 26 des Hohlkörpers 23 bildet und dass die unverdichtete oder im Vergleich zur ersten Seite 6 weniger stark verdichtete zweite Seite 7 der zweiten Papierbahn 8 die Mantelinnenfläche 27 des Hohlkörpers 23 bildet.

Die verdichtete erste Seite 6 der zumindest einen Papierbahn 8, respektive der Papierbahnen 8 kann einen Cobb 1800s Wert gemäß ISO 535:2014 von 24 bis 62 g/m? aufweisen. Ein Differenzbetrag eines Cobb 1800s Werts gemäß

ISO 535:2014 kann zwischen der verdichteten ersten Seite 6 und der nicht oder weniger stark verdichteten zweiten Seite 7 vorteilhafterweise maximal 4 g/m? betragen. Zudem kann die verdichtete erste Seite 6 der Papierbahn(en) 8 eine Bendtsen-Rauigkeit gemäß ISO 8791-2:2013 von 30 bis 250 ml/min aufweisen. Es kann auch von Vorteil sein, wenn die Papierbahn(en) 8 einen Glanz-Wert gemäß TAPPI 480 von 20 bis 35% aufweisen. Des Weiteren kann die verdichtete erste Seite 6 der Papierbahn(en) 8 einen statischen Kontaktwinkel gemäß ISO 194032:2020 mit Wasser als Prüfflüssigkeit von 100° bis 120° aufweisen. Ein Differenzbetrag eines statischen Kontaktwinkels gemäß ISO 19403-2:2020 unter Verwendung von Wasser als Prüfflüssigkeit kann zwischen der verdichteten ersten Seite 6 und der nicht oder weniger stark verdichteten zweiten Seite 7 maximal 6° betra-

gen.

Die Ausführungsbeispiele zeigen mögliche Ausführungsvarianten, wobei an dieser Stelle bemerkt sei, dass die Erfindung nicht auf die speziell dargestellten Ausführungsvarianten derselben eingeschränkt ist, sondern vielmehr auch diverse Kombinationen der einzelnen Ausführungsvarianten untereinander möglich sind und diese Variationsmöglichkeit aufgrund der Lehre zum technischen Handeln durch gegenständliche Erfindung im Können des auf diesem technischen Gebiet tätigen

Fachmannes liegt.

N2020/11200-AT-00

Der Schutzbereich ist durch die Ansprüche bestimmt. Die Beschreibung und die Zeichnungen sind jedoch zur Auslegung der Ansprüche heranzuziehen. Einzelmerkmale oder Merkmalskombinationen aus den gezeigten und beschriebenen unterschiedlichen Ausführungsbeispielen können für sich eigenständige erfinderische Lösungen darstellen. Die den eigenständigen erfinderischen Lösungen zu-

grundeliegende Aufgabe kann der Beschreibung entnommen werden.

Sämtliche Angaben zu Wertebereichen in gegenständlicher Beschreibung sind so zu verstehen, dass diese beliebige und alle Teilbereiche daraus mitumfassen, z.B. ist die Angabe 1 bis 10 so zu verstehen, dass sämtliche Teilbereiche, ausgehend von der unteren Grenze 1 und der oberen Grenze 10 mit umfasst sind, d.h. sämtliche Teilbereiche beginnen mit einer unteren Grenze von 1 oder größer und enden bei einer oberen Grenze von 10 oder weniger, z.B. 1 bis 1,7, oder 3,2 bis 8,1, oder 5,5 bis 10.

Der Ordnung halber sei abschließend darauf hingewiesen, dass zum besseren Verständnis des Aufbaus Elemente teilweise unmaßstäblich und/oder vergrößert

und/oder verkleinert dargestellt wurden.

N2020/11200-AT-00

25

Bezugszeichenliste

Cellulosefaser-basierter Trinkhalm

Zellstoffmaterial Suspension

Additiv

Vliesbahn

erste Seite

zweite Seite Papierbahn Breitnipkalander Heizwalze

Breitnip

Schuhwalze Anpresswalze Oberfläche Trocknungszylinder Trockenhaube Kleber

Papierstreifen Längskante Querkante Überlappungsbereich Trinkhalmachse Hohlkörper Überlappungsabschnitt Länge Mantelaußenfläche Mantelinnenfläche Tank

Papiermaschine

30 31 32 33 34 35 36 37 38 39 40 41

Siebpartie Pressenpartie Trockenpartie Endlossieb Entwässerungsmitte| Walze Stützmaterial Slalomtrockner Mantel Yankee-Zylinder Aufwickler

Länge

N2020/11200-AT-00

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Herstellung von Cellulosefaser-basierten Trinkhalmen (1) umfassend die Schritte:

- Bereitstellung eines Zellstoffmaterials (2),

- Herstellung zumindest einer das Zellstoffmaterial (2) umfassenden, wässrigen Suspension (3) und optional Beimengung von Additiven (4) zu der Suspension (3), - Vergleichmäßigung der zumindest einen wässrigen Suspension (3) und Vortrocknung zu zumindest einer wasserhaltigen Vliesbahn (5) mit einer ersten Seite (6) und einer zweiten Seite (7),

- Trocknung der zumindest einen wasserhaltigen Vliesbahn (5) in mehreren Trocknungsschritten zu zumindest einer Papierbahn (8) mit einer ersten Seite (6) und einer zweiten Seite (7),

- Weiterverarbeitung der zumindest einen Papierbahn (8) oder mehreren der Papierbahnen (8) zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm (1),

dadurch gekennzeichnet, dass

zumindest die erste Seite (6) der zumindest einen Vliesbahn (5) vor, während oder nach einem der Trocknungsschritte und vor der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm (1) mit einer Linienlast von 80 kN/m bis 500 kN/m

verdichtet wird.

2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest die erste Seite (6) der zumindest einen Vliesbahn (5) im Zuge der Verdichtung thermisch behandelt wird, bevorzugt bei einer Temperatur von 90°C bis 97°C

und/oder bei einer Temperatur von 200°C bis 295°C thermisch behandelt wird.

3. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Vliesbahn (5) mittels eines Breitnipkalanders (9), aufweisend eine Heizwalze (10) und eine mit der Heizwalze (10) zusammenwirkende und einen Breitnip (11) bildende Schuhwalze (12) verdichtet wird, wobei die zumindest eine Vliesbahn (5) mit ihrer der Heizwalze (10) zugewandten ersten Seite (6) durch den Breitnipkalander (9) geführt wird.

N2020/11200-AT-00

4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest eine Vliesbahn (5) mittels einer oder mehrerer Anpresswalzen (13) mit ihrer ersten Seite (6) an die Oberfläche (14) eines beheizten Trocknungszylinders (15) gedrückt wird, wobei die zumindest eine Vliesbahn (5) über einen Großteil des Umfangs des Trocknungszylinders (15) geführt und zusätzlich mittels einer den Trocknungszylinder (15) zumindest teilweise umgebenden Trocken-

haube (16) von außen beheizt wird.

5. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass als Zellstoffmaterial (2) eine Zellstoff-Mischung bestehend aus Langfaser-Sulfat-Zellstoff und Kurzfaser-Zellstoff, bevorzugt Kurzfaser-Sulfat-Zellstoff, mit einer längengewichteten, mittleren Faserlänge nach ISO 16065-2:2014

von 1,05 mm bis 2,50 mm bereitgestellt wird.

6. Verfahren nach Anspruch 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Zellstoff-Mischung aus 20 Gew.% bis 80 Gew. % Langfaser-Sulfat-Zellstoff und aus 20 Gew. % bis 80 Gew. % Kurzfaser-Zellstoff, bevorzugt Kurzfaser-Sulfat-Zellstoff, be-

reitgestellt wird.

7. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einen Suspension (3) als Additiv (4) wenigstens ein Leimungsmittel bezogen auf die Aktivsubstanz des Leimungsmittels in einer Menge von 0,07 Gew.% bis 1,0 Gew.% bezogen auf 100 Gew.% Gesamttrocken-

masse der zumindest einen Suspension (3) beigemengt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass der zumindest einen Suspension (3) wenigstens ein Leimungsmittel ausgewählt aus einer Gruppe bestehend aus Alkenylbernsteinsäureanhydrid (ASA), Alkylketendimer (AKD), Harzleimen oder natürlichen Leimungsmitteln, oder eine Mischung aus Lei-

mungsmitteln ausgewählt aus dieser Gruppe beigemengt wird.

N2020/11200-AT-00

9. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Suspension (3) mit einer Konsistenz von 0,15% bis 0,70% hergestellt wird.

10. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass im Zuge der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm (1) eine oder mehrere der Papierbahnen (8) übereinander ge-

schichtet und verbunden werden.

11. Verfahren nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass jeweils die verdichtete erste Seite (6) einer Papierbahn (8) mit der unverdichteten zweiten

Seite (7) der darüber geschichteten weiteren Papierbahn (8) kontaktiert wird.

12. Verfahren nach einem der Ansprüche 10 oder 11, dadurch gekennzeichnet, dass die Papierbahnen (8) miteinander verklebt werden, wobei ein Kleber (17) vollflächig oder abschnittsweise auf die kontaktierenden Seiten (6, 7) der

Papierbahnen (8) aufgetragen wird.

13. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Papierbahn (8) oder mehrere geschichtete und verbundene Papierbahnen (8) im Zuge der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm (1) zu Papierstreifen (18) konfektioniert werden, wobei ein Papierstreifen (18) jeweils durch zwei Längskanten (19) und zwei Querkanten (20) begrenzt wird und wobei im Bereich der zwei Längskanten (19) jeweils ein Überlappungsbereich (21) ausgebildet ist, und dass durch Biegung eines Papierstreifens (18) um eine Trinkhalmachse (22) ein beidseitig offener, vorzugsweise zylindrischer Hohlkörper (23) gebildet wird, wobei der Papierstreifen (18) derart geformt wird, dass durch Überlappung der zwei Überlappungsbereiche (21) ein Überlappungsabschnitt (24) gebildet wird, und dass die zwei Überlappungsbe-

reiche (21) im Überlappungsabschnitt (24) miteinander verklebt werden.

N2020/11200-AT-00

14. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Papierstreifen (18) derart geformt wird, dass seine zwei Längskanten (19) im We-

sentlichen parallel zur Trinkhalmachse (22) verlaufen.

15. Verfahren nach Anspruch 13, dadurch gekennzeichnet, dass der Papierstreifen (18) derart geformt wird, dass die zwei Längskanten (19) im Wesentli-

chen spiral- oder wendelförmig um die Trinkhalmachse (22) verlaufen.

16. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass die erste Seite (6) der zumindest einen Papierbahn (8) vor der Weiterverarbeitung zu einem Cellulosefaser-basierten Trinkhalm (1) mit lebensmit-

telechten und biologisch abbaubaren Farben bedruckt wird.

17. Cellulosefaser-basierter Trinkhalm (1), insbesondere hergestellt nach einem Verfahren gemäß einem der Ansprüche 1 bis 16, umfassend einen beidseitig offenen, vorzugsweise zylindrischen Hohlkörper (23) mit einer Mantelaußenfläche (26) und einer Mantelinnenfläche (27), dadurch gekennzeichnet, dass der Hohlkörper (23) durch zumindest einen geformten Papierstreifen (18) gebildet ist, wobei der zumindest eine Papierstreifen (18) aus zumindest einer Papierbahn (8)

mit zumindest einer verdichteten ersten Seite (6) konfektioniert ist.

18. Cellulosefaser-basierter Trinkhalm (1) nach Anspruch 17, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichtete erste Seite (6) der zumindest einen Papierbahn (8) einen Cobb 1800s Wert gemäß ISO 535:2014 von 24 g/m? bis 62 g/m? auf-

weist.

19. Cellulosefaser-basierter Trinkhalm (1) nach einem der Ansprüche 17 oder 18, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzbetrag eines Cobb 1800s Werts gemäß ISO 535:2014 zwischen der verdichteten ersten Seite (6) und der

nicht oder weniger stark verdichteten zweiten Seite (7) maximal 3 g/m? beträgt.

N2020/11200-AT-00

20. Cellulosefaser-basierter Trinkhalm (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichtete erste Seite (6) der zumindest einen Papierbahn (8) eine Bendtsen-Rauigkeit gemäß ISO 8791-2:2013 von

30 ml/min bis 250 ml/min aufweist.

21. Cellulosefaser-basierter Trinkhalm (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die zumindest eine Papierbahn (8) einen Glanz-Wert gemäß TAPPI T 480:2015 von 20 bis 35% aufweist.

22. Cellulosefaser-basierter Trinkhalm (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass die verdichtete erste Seite (6) der zumindest einen Papierbahn (8) einen statischen Kontaktwinkel gemäß

ISO 19403-2:2020 unter Verwendung von Wasser als Prüfflüssigkeit von 100° bis

120° aufweist.

23. Cellulosefaser-basierter Trinkhalm (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 22, dadurch gekennzeichnet, dass ein Differenzbetrag eines statischen Kontaktwinkels gemäß ISO 19403-2:2020 unter Verwendung von Wasser als Prüfflüssigkeit zwischen der verdichteten ersten Seite (6) und der nicht oder weniger stark

verdichteten zweiten Seite (7) maximal 6° beträgt.

24. Cellulosefaser-basierter Trinkhalm (1) nach einem der Ansprüche 17 bis 23, dadurch gekennzeichnet, dass zumindest zwei Papierbahnen (8) derart angeordnet sind, dass die erste Seite (6) der ersten Papierbahn (8) die MantelaußBenfläche (26) des Hohlkörpers (23) bildet und dass die erste Seite (6) der zweiten Papierbahn (8) die Mantelinnenfläche (27) des Hohlkörpers (23) bildet.

N2020/11200-AT-00