CN111936700A - 改善的滤纸 - Google Patents
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Abstract
显示了用于制备水性提取物的滤纸,其包含针叶木纸浆,所述滤纸具有以下性质:大于9.0g/m2且小于13.5g/m2的基重,大于280kg/m3且小于350kg/m3的密度,大于700ml/min且小于1300ml/min的粗糙度,大于50mN且小于75mN的在纵向上的抗弯曲性,以及大于17000cm/(min·kPa)且小于26000cm/(min·kPa)的透气性,其中所述滤纸不含蕉麻纤维和剑麻纤维,或者如果存在蕉麻纤维和/或剑麻纤维,则它们合计构成小于纸质量的20%。
Description
发明领域
本发明涉及用于制备水性提取物的滤纸,特别是用于制备茶、咖啡或其它沏泡饮料的滤纸,以及由该滤纸制造的袋,特别是茶袋。根据本发明的滤纸的特征在于小比例或完全不存在常用的蕉麻(Abacá)纤维或剑麻纤维,以及不同于现有技术的性质分布。尽管如此,根据本发明的滤纸在使用时提供至少与现有技术中已知的滤纸相同的功效。
背景和现有技术
为了制备水性提取物,特别是制备茶、咖啡或其它沏泡饮料,通常将待提取的材料,例如磨碎的茶叶,以限定的份数填充到特殊滤纸的袋中。将该袋封闭并且浸没在通常为热的水中持续限定的时间来制备沏泡饮料,然后再次从水中取出。还已知这样的方法,其中袋没有封闭并且刚好悬挂在热水中而不是浸没在热水中。使用这些袋的主要优点在于易于处理、待提取的材料的预分配以及从水中容易去除待提取的材料。
然而,尽管这种应用看上去简单,却对滤纸提出了相当高的要求。滤纸不应在水中崩解,从而待提取的材料保留在袋中。它应该具有高孔隙率,使得水可以通过自然或强制对流围绕待提取的材料流动,并且制备提取物不花费太多时间。此外,滤纸中的孔不应太大,使得待提取的材料的小颗粒不会通过滤纸掉落,并保留在提取物中。通过所谓的砂掉落(Sandausfalls)的测量来测定这种性质。
另外,滤纸本身不应将不希望的物质、特别是不希望的调味物质或芳香物质释放到水中。最后,滤纸应具有允许以高速工业制备袋的机械性质。这包括例如机械强度、伸长率、粗糙度或可热封性。
在现有技术中,通常由来源于蕉麻植物(蕉麻(musa textilis))、香蕉植物的纤维产生用于这些应用的滤纸。这些纤维也被称为马尼拉麻、香蕉麻或蕉麻大麻(Musahanf),但它们与大麻植物(大麻属(cannabis))没有任何植物学上的关系。根据现有技术,只有这些纤维能够产生具有高且均匀的孔隙率、低基重和高强度的滤纸。这些植物的替代是来自剑麻植物(剑麻(agave sisalana))、龙舌兰属的纤维,其也以同样误导的方式被称为剑麻大麻。
对于两种类型的纤维,特别是对于蕉麻纤维,由于需求低和应用特殊,仅有很少的供应商并且纤维的品质变化很大。这使得滤纸的生产相对困难且昂贵。然而,在过去,在不使用蕉麻纤维或剑麻纤维的情况下制造滤纸的尝试在商业上是不成功的,因为在大多数情况下,不能实现包含此类纤维的滤纸的技术性质。
根据现有技术的滤纸中的蕉麻纤维或剑麻纤维的比例通常大于纸质量的25%。
除了蕉麻纤维或剑麻纤维之外,此类滤纸还通常包含合成纤维,特别是热塑性纤维,其为滤纸提供了热封性,使得通过将滤纸自身封闭可以相对容易地由滤纸制造封闭的袋,并且不需要其它用于封闭袋的材料。
滤纸通常还含有增加湿强度的物质,使得它们在水性提取物的制备期间具有足够的机械强度。
在由滤纸制造袋时使用了将两个滤纸层彼此接合的技术。这些技术包括在升高的温度下封闭,因为通过使用热塑性纤维而成为可能,或滚花,其中通过高压和压花图案实现接合。也可以使用这些方法的组合。
因此,需要尽可能减少滤纸中的蕉麻纤维或剑麻纤维的比例,以及用更稳定品质的其它更便宜、更容易获得的纤维代替它们,而不会使这种滤纸用于制备水性提取物的适用性由此受到影响。
发明内容
本发明的目的是提供滤纸,所述滤纸可用于制备水性提取物,特别是沏泡饮料,例如茶或咖啡,并且所述滤纸含有明显更少的或不含蕉麻纤维或剑麻纤维。在此,滤纸应提供与常规滤纸相同的用于制备水性提取物的功效。
该目的通过权利要求1的滤纸、权利要求24的其制造方法以及权利要求30的由根据本发明的滤纸制造的袋来实现。
本发明人已经出乎意料地发现,该目的可以通过包含针叶木纸浆并且具有以下性质的滤纸来实现:
-大于9.0g/m2且小于13.5g/m2的基重,
-大于280kg/m2且小于350kg/m2的密度,
-大于700ml/min且小于1300ml/min的粗糙度,
-大于50mN且小于75mN的在纵向上的抗弯曲性,
-大于17000cm/(min·kPa)且小于26000cm/(min·kPa)的透气性,
其中滤纸不含蕉麻纤维和剑麻纤维,或者如果存在蕉麻纤维和/或剑麻纤维,则它们合计构成小于纸质量的20%。
该目的的实现是令人惊讶的,因为根据本发明的滤纸的性质分布在若干方面不同于现有技术中已知的滤纸。已公开先前尝试的方法,即获得与具有此类纤维而不使用蕉麻纤维和剑麻纤维的滤纸中相同的纸性质,是不成功的。显然错误地认为用于制备水性提取物的所需性能只能通过这些纸性质来实现。
与此相反,本发明人开发了一种滤纸,所述滤纸的性质不同于现有技术中已知的滤纸,但在其用于制备水性提取物的功效方面,所述滤纸在任何情况下均不比现有技术中已知的滤纸差。特别地,本发明人已经发现,该结果可以实现各自均低于现有技术中已知的滤纸的粗糙度、抗弯曲性和透气性。这种性质的组合可以通过如以下进一步描述的特殊的机械处理来实现。
根据本发明的滤纸包含针叶木纸浆。针叶木纸浆可以来源于针叶树,例如云杉、松木或冷杉。它为滤纸提供了高强度和透气性,但不能完全达到如由蕉麻纤维或剑麻纤维相同的值。
相对于滤纸的质量,滤纸中的针叶木纸浆的比例分别为优选至少70%、特别优选至少80%,并且非常特别优选至少90%。在特别优选的实施方案中,根据本发明的滤纸中的全部纸浆由针叶木纸浆形成。
或者,针叶木纸浆可以部分或全部由来自除了蕉麻或剑麻的一年生植物(例如大麻、亚麻、洋麻或黄麻)的纸浆代替。然而,来自一年生植物的纸浆不是优选的,因为它们相当昂贵、在造纸期间脱水严重,并且类似于蕉麻纤维和剑麻纤维,遭受品质变化。
蕉麻纤维和剑麻纤维合计的比例小于滤纸质量的20%、优选小于滤纸质量的10%、特别优选小于滤纸质量的5%。在特别优选的实施方案中,根据本发明的滤纸基本上不含蕉麻纤维和剑麻纤维,即,除了工艺有关的杂质之外,不含蕉麻纤维和剑麻纤维。
根据本发明的滤纸可以含有阔叶木纸浆。阔叶木纸浆可以来源于落叶树,例如桦树、山毛榉或桉树。阔叶木纸浆增加了滤纸的体积并且减少了砂掉落,但也降低了强度,为此,根据本发明的滤纸中的比例应相对低。优选地,根据本发明的滤纸中的阔叶木纸浆的比例为纸质量的至多20%、特别优选纸质量的至多10%并且优选纸质量的至少2%、特别优选纸质量的至少5%。
根据本发明的滤纸可以含有热塑性纤维。这些纤维可以包括选自聚乙烯、聚丙烯、聚酯(例如聚对苯二甲酸乙二醇酯)、聚酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和聚乳酸,或其混合物的热塑性材料。此外,可以优选使用双组分纤维。热塑性纤维为滤纸提供热封性,或在其它性质方面改善滤纸,例如其多孔结构或吸收率。优选地,相对于滤纸的质量,根据本发明的滤纸中的热塑性纤维的比例分别为至少5%、特别优选至少10%并且优选至多30%、特别优选至多20%。
在许多纸中,使用填料以增加纸的不透明度或白度,或者用更便宜的材料代替纸浆。根据本发明的滤纸中的填料可以选自碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、氢氧化铝、硅酸镁、硅酸铝、高岭土和滑石或它们的混合物。然而,因为填料降低了滤纸的强度,所以它们在根据本发明的滤纸中是不期望的。因此,优选地,根据本发明的滤纸中的填料的比例为小于纸质量的10%、特别优选小于纸质量的5%,并且非常特别优选地,根据本发明的滤纸不包含填料。
技术人员可以根据他的经验选择根据本发明的滤纸的其它组分,例如湿强度添加剂或增加强度的添加剂,例如淀粉、瓜尔胶或羧甲基纤维素。此外,技术人员根据他的经验可以在根据本发明的滤纸中使用加工助剂,例如助留剂。
根据本发明的滤纸具有至少9.0g/m2、优选至少10.0g/m2、特别优选至少11.0g/m2并且至多13.5g/m2、优选至多13.2g/m2、特别优选至多13.0g/m2的基重。滤纸的基重越高,其强度越高,但材料用量也越高。可以例如根据ISO 536:2012测量基重。
除了透气性之外,滤纸的密度是影响通过使用该滤纸可以制备水性提取物的速度的重要因素。通常,现有技术的滤纸具有小于280kg/m3的尽可能低的密度。然而,借助于特殊的机械处理,根据本发明的滤纸具有至少280kg/m3、优选至少290kg/m3以及特别优选至少300kg/m3并且至多350kg/m3、优选至多340kg/m3以及特别优选至多330kg/m3的较高的密度。本发明人的实验表明,这些较高的密度不会在制备水性提取物时带来缺点。
基重、密度和厚度是紧密关联的参数,并且根据本发明的滤纸优选地具有至少38μm、特别优选地至少40μm、非常特别优选地至少41μm并且优选地至多48μm、特别优选地至多46μm、非常特别优选地至多45μm的厚度。通过这种特殊的机械处理,根据本发明的滤纸的厚度低于常规滤纸的厚度。小厚度可以有助于水更快的输送通过滤纸,从而增加了制备水性提取物的速度。此外,小厚度允许相对于面积更多的滤纸存在于给定外径的滤纸的卷轴上。当加工滤纸时,由于加工机器上的结构环境,滤纸卷轴的最大外径受限,使得例如每次更换卷轴时,可以由根据本发明的滤纸制造更多的袋,因为可以制造的袋的数量仅取决于滤纸的面积。因此,卷轴更换的数量减少,并且可以增加生产率。
可以例如根据ISO 534:2011在单个纸层上测量密度和厚度。
另外,根据本发明的滤纸的粗糙度对于滤纸的加工具有技术重要性;特别地,低粗糙度降低了加工期间粉尘的释放。然而,消费者也认为低粗糙度是品质的标志。根据本发明的滤纸具有至少700ml/min、优选至少800ml/min、特别优选至少850ml/min并且至多1300ml/min、优选至多1200ml/min以及特别优选至多1100ml/min的粗糙度。可以例如根据ISO 8791-2:2013测定粗糙度。
对于使用根据本发明的滤纸制备水性提取物而言特别重要的是滤纸的透气性。高渗透性使得在制备提取物期间水相对更容易地通过自然或强制对流流过滤纸以置换空气,因此可以在短时间内制备提取物。根据本发明的滤纸具有至少17000cm/(min·kPa)、优选至少18000cm/(min·kPa)、特别优选至少19000cm/(min·kPa)并且至多26000cm/(min·kPa)、优选至多25000cm/(min·kPa)、特别优选至多24000cm/(min·kPa)的透气性。在此,根据本发明的滤纸的透气性低于常规滤纸的透气性。然而,实验表明这不是缺点。透气性的测量可以根据ISO2965:2009进行。
根据本发明的滤纸可以许多机械参数如抗弯曲性、断裂伸长率、拉伸强度和拉伸能量吸收表征。为了测量这些性质,从滤纸切割出测试条,其中结果取决于截取测试条的方向。因此,对于这些参数,在纵向(即,其中滤纸在其制造期间经过造纸机的方向)与横向(即,在滤纸平面上与纵向正交的方向)之间进行区分。
滤纸的抗弯曲性对由滤纸制造袋是重要的,并且通常对于在机器上加工滤纸是重要的。它不应太高,在太高时会使得滤纸在制造袋期间不能产生回复力。根据本发明的滤纸在纵向上的抗弯曲性为至少50mN、优选至少55mN、特别优选至少58mN并且至多75mN、优选至多73mN、特别优选至多72mN。在这点上,根据本发明的滤纸在纵向上的抗弯曲性低于现有技术中已知的滤纸的抗弯曲性,现有技术中已知的滤纸在纵向上的抗弯曲性通常大于80mN。因此,在滤纸的自动化加工期间产生了额外的优点。这种低抗弯曲性是通过根据本发明的滤纸中的低含量的蕉麻纤维和剑麻纤维来实现的。
在横向上,根据本发明的滤纸的抗弯曲性应相当低。横向上的抗弯曲性应优选为至少15mN、特别优选至少18mN、非常特别优选至少20mN并且至多28mN、特别优选至多26mN、非常特别优选至多25mN。因此,根据本发明的滤纸在横向上的抗弯曲性也低于常规滤纸在横向上的抗弯曲性,常规滤纸在横向上的抗弯曲性通常为至少约30mN。
可以根据ISO 2493-1:2010测量滤纸在纵向以及横向上的抗弯曲性,其中测量实现限定变形的力并且将其作为抗弯曲性给出。
滤纸的断裂伸长率与滤纸的机械加工有关。通常,高断裂伸长率是有利的,因为滤纸可以补偿制造机器中的小的速度差;但它不应太高,因为即使在低负荷下也很难将滤纸切割成规定尺寸的片。根据本发明的滤纸在纵向上的断裂伸长率为优选至少1.0%、优选至少1.2%并且优选至多2.0%、特别优选至多1.8%。根据本发明的滤纸在横向上的断裂伸长率为优选至少1.8%、特别优选至少2.4%并且优选至多3.8%、特别优选至多3.4%。事实(抗弯曲性在纵向和横向上相对类似)是其中纸结构被压实的特殊机械处理的结果。因此,它代表了根据本发明的滤纸的额外的优点。
滤纸的拉伸强度应首先在纵向上足够高,使得滤纸在其制造和加工期间不会撕裂。根据本发明的滤纸在纵向上的拉伸强度为优选至少11.5N/15mm、特别优选至少12.0N/15mm并且优选至多15.0N/15mm、特别优选至多14.0N/15mm。
在横向上,根据本发明的滤纸的拉伸强度为优选至少2.5N/15mm、特别优选至少3.0N/15mm并且优选至多5.0N/15mm、特别优选至多4.5N/15mm。可以根据ISO1924-2:2008分别测量在纵向和横向上的断裂伸长率和拉伸强度。
此外,拉伸能量吸收对于加工根据本发明的滤纸是重要的;这也可以根据ISO1924-2:2008测定。例如由滤纸在恒定伸长率下的力-伸长率曲线产生拉伸能量吸收。高拉伸能量吸收有助于滤纸的机械加工,因为滤纸在加工期间可以更容易地吸收荷载而不会撕裂或永久变形。根据本发明的滤纸具有优选至少6.0J/m2、特别优选至少7.0J/m2并且优选至多11.0J/m2、特别优选至多10.0J/m2的拉伸能量吸收。
滤纸的制造主要遵循常规造纸的方法。在第一步骤中,将针叶木纸浆悬浮在水中并且在精磨机中精磨。在该精磨步骤期间,纸浆纤维中的原纤维暴露并且纤维的表面增加,由此由其制造的滤纸的强度增加,但同时其透气性降低。此外,通过更强烈的精磨缩短了纸浆纤维,这降低了滤纸的强度。技术人员能够通过经验或通过一些实验来确定作为强度与透气性之间的折衷的合适的精磨程度。
阔叶木纸浆、合成纤维或其它纤维材料——如果存在——同样悬浮在水中并且可以精磨,但是其中阔叶木纸浆和合成纤维优选不精磨。针叶木纸浆以及任选的阔叶木纸浆、其它纤维、任选的填料、添加剂和加工助剂的悬浮液可以混合并且到达造纸机的流浆箱。优选地,造纸机是斜网机,其中特别优选地,网相对于水平方向倾斜15°至25°。斜网机提供的优点是,与使用长网造纸机相比,可以加工具有约0.02%的非常低的固含量的悬浮液并且可以由此产生更多的多孔纸。
纤维、水和其它组分的悬浮液从流浆箱流到造纸机的运行的网上,并且它可以在通过网时部分地通过低压脱水。因此,滤纸形成在网上。然后,滤纸优选地通过压榨部,其中滤纸通过机械压力脱水,并且优选地再通过干燥部,优选地进行加湿,其中滤纸在升高的温度下干燥,例如通过热空气、红外辐射或与加热滚筒接触。可以将施胶机或膜压机集成到干燥部中。在造纸机的末端,滤纸可以卷绕,然后切割成规定宽度和长度的卷轴,然后包装。
在根据本发明的滤纸的制造过程中,一个特别的且不同于现有技术的特征在于以足够的压力进行压榨,从而提供上述性质。这可以例如在造纸机上制造期间在压榨部中实现,通过使滤纸通过在滤纸上施加机械压力的两个辊,优选两个钢辊。特别优选地,钢辊涂覆有塑料涂层。优选地,其中的线负荷为至少30kN/m且至多100kN/m。通过这样机械压榨滤纸,减少厚度、粗糙度和透气性并且增加密度,这产生了根据本发明的滤纸的非常特殊的性质分布。同样地,该过程对诸如抗弯曲性、强度、断裂伸长率和拉伸能量吸收的机械参数有影响。根据现有技术,用于制备水性提取物的滤纸的机械压榨被认为是不期望的,因为认为这将使透气性降低太多并且将使密度增加太多,并且因此不能在短时间内制备水性提取物。本发明人令人惊讶地发现,尽管较高的密度和较低的透气性造成的损失确实存在,但不是太大,以致当使用根据本发明的滤纸时,其不会对水性提取物的制备具有相当大的影响。但正是这种滤纸的机械压榨实现了蕉麻纤维和剑麻纤维被大部分或全部地弃用,因为滤纸的结构确实被轻微地压实,但其强度也显著增加。因此,即使当仅使用针叶木纸浆时,也可以将高的透气性与足够的强度相结合。
在平衡状态下,在ISO 1871990中规定的50%相对湿度和23℃的条件下,常规滤纸的水分含量为纸质量的约7%。可以通过根据ISO287:2009在干燥限定量的滤纸之前和之后测定的纸质量来测量滤纸的水分含量。对于常规的由滤纸制造袋,已经证明将滤纸的水分含量调节到7%至8%的值是有利的。在该水分含量下,滤纸可以被很好地加工,因为纤维是足够柔韧的。特别地,有助于滚花以便将滤纸的两个层接合。根据现有技术,水分含量应基本上不超过8%,因为纤维将太柔韧,并且在滚花期间不能获得所需的接合强度。
通常,在茶袋的制造期间,可以通过加湿来调节水分含量,但这意味着额外的机器费用。
然而,本发明人已经发现,对于滤纸,甚至更高的水分含量提供了其它优点,所述水分含量为优选至少9%、特别优选至少10%、非常特别优选至少11%并且优选至多20%、特别优选至多18%、非常特别优选至多15%。与预期相反,这种高水分含量增加了通过滚花制造的纸层之间的接合强度。
因为该水分含量不对应于在普通环境条件下储存期间达到的平衡状态,并且因为在袋的制造期间加湿意味着额外的费用,所以本发明的其它实施方案在于:具有大于平衡状态的水分含量的滤纸以基本上不透水蒸气的方式包装,并且例如以基本上不透水蒸气的方式包装的卷轴的形式提供。
因此,本发明还包括基本上不透水蒸气的滤纸,其中滤纸具有至少9%、优选至少10%、特别优选至少11%并且至多20%、优选至多18%以及特别优选至多15%的水分含量。可以根据ISO 287:2009测量水分含量。
优选地,经包装的卷轴中的滤纸包含针叶木纸浆,其中滤纸不含蕉麻纤维和剑麻纤维,或者如果存在蕉麻纤维和/或剑麻纤维,则它们合计构成小于滤纸质量的20%、特别优选小于滤纸质量的10%、非常特别优选小于滤纸质量的5%。
特别优选地,以基本上不透水蒸气的方式包装的卷轴中的滤纸是根据一个前述实施方案的滤纸。
通过在造纸机的末端处将滤纸干燥至所需的水分含量,将滤纸卷绕在卷轴上以及将卷轴包装在基本上不透水蒸气的材料中,可以制造这种卷轴。
在这点上,基本上不透水蒸气的材料优选是塑料膜,特别优选由聚乙烯或聚丙烯制成的膜。还优选地,合适的包装纸可以用作基本上不透水蒸气的材料。在这点上,“基本上不透水蒸气”是指在将包装的卷轴在ISO 187:1990中规定的50%相对湿度和23℃的条件下储存至少3天之后,根据ISO 287:2009测量的包装的卷轴中的滤纸的水分含量不小于纸质量的8%。
或者,对于本发明的目的,如果根据ISO 2528:2017在37℃和90%相对湿度下测量的包装材料的水蒸气透过率(WVTR)小于600g/(m2·d)、优选小于400g/(m2·d)并且特别优选小于350g/(m2·d),则认为包装材料为“基本上不透水蒸气”。
根据本发明的经包装的卷轴和根据本发明的滤纸可以使用现有技术中已知的机器进行加工,其中优选地,在滤纸的加工期间不需要进一步的加湿。特别地,封闭袋可以由滤纸形成,其中填充待提取的材料。优选地,这些袋是茶袋。
因此,本发明还包括填充有可提取材料的袋,所述袋由根据本发明的滤纸制造,其中可提取材料优选为茶。
具体实施方式
现在将使用根据本发明的几个实施方案更精确地描述本发明,并且将本发明与不是根据本发明的滤纸进行比较。
标为A、B和C的根据本发明的三种滤纸由100%针叶木纸浆在斜网机上制造。将针叶木纸浆精磨至根据ISO5267-1:1999测量的20°SR的精磨程度,并且作为固含量为0.016%的悬浮液施加到斜网机的相对于水平方向倾斜20°运行的网上。然后,滤纸通过压榨部,其中将滤纸在两个涂覆有塑料的钢辊之间用65kN/m的线负荷压榨以压实纸结构。这降低了厚度和透气性。接着,滤纸通过干燥部,其中将滤纸干燥至水分含量为9.7%。最后,滤纸在造纸机的末端处卷绕并且基本上以不透水蒸气的方式包装在聚乙烯膜中。在这点上,造纸机的设置稍微变化,使得导致滤纸A、B和C的稍微不同性质。
标为D的根据本发明的第四滤纸由82%的针叶木纸浆和18%的蕉麻纤维制成。将针叶木纸浆和蕉麻纤维精磨至根据ISO5267-1:1999测量的23°SR的精磨程度,并且作为固含量为0.016%的悬浮液施加到斜网机的相对于水平方向倾斜20°运行的网上。然后,滤纸通过压榨部,其中将滤纸在两个涂覆有塑料的钢辊之间用60kN/m的线负荷压榨以压实纸结构。这降低了厚度和透气性。接着,滤纸通过干燥部,其中将滤纸干燥至水分含量为10.3%。最后,滤纸在造纸机的末端处卷绕并且以基本上不透水蒸气的方式包装在聚乙烯膜中。
测定所有根据本发明的滤纸的基重、密度、厚度、粗糙度、在纵向上的抗弯曲性、和透气性。
此外,对标记为X、Y、Z的不是根据本发明的三种典型的可商购滤纸进行了关于其蕉麻纤维和剑麻纤维的含量的显微分析,同样地还测定了基重、密度、厚度、粗糙度、在纵向上的抗弯曲性、和透气性。
结果汇总于表1中并且显示了蕉麻纤维和剑麻纤维的含量(AS)、基重(BW)、密度(ρ)、厚度(d)、粗糙度(R)、在纵向上的抗弯曲性(BR-MD)、和透气性(AP)。
纸 | AS | BW | ρ | d | R | BR-MD | AP |
% | g/m<sup>2</sup> | kg/m<sup>3</sup> | μm | ml/min | mN | cm/(min·kPa) | |
A | 0 | 13.0 | 284 | 42.3 | 1141 | 71 | 20685 |
B | 0 | 12.7 | 306 | 42.1 | 1050 | 67 | 23040 |
C | 0 | 12.8 | 301 | 40.4 | 872 | 60 | 21549 |
D | 18 | 12.9 | 316 | 45.4 | 1088 | 53 | 24332 |
X | 44 | 12.7 | 245 | 51.6 | 1549 | 99 | 33127 |
Y | 49 | 12.5 | 257 | 48.6 | 1283 | 70 | 25854 |
Z | 57 | 12.7 | 255 | 49.8 | 1509 | 77 | 36761 |
表1
结果表明,与所有不是根据本发明的滤纸相比,根据本发明的滤纸在厚度和粗糙度方面更低,并且在密度方面更高。这种差异是由压榨滤纸引起的,其降低了粗糙度和厚度并且在相同的基重下增加了密度。不希望的副作用是透气性也由此降低,并且所有根据本发明的滤纸均低于不是根据本发明的滤纸。如进一步的实验显示,这种稍微较低的透气性实际上对使用根据本发明的滤纸制备水性提取物没有影响。
根据本发明的滤纸的抗弯曲性低于不是根据本发明的滤纸的抗弯曲性,除了一个例外:滤纸A与滤纸Y相比。这种差异一方面是由蕉麻纤维和剑麻纤维的较低含量引起的,另一方面是由机械压榨引起的厚度减小引起的。
测定了根据本发明的滤纸的基本机械性质,其汇总于表2中。表2包含在横向上的抗弯曲性(BR-CD)、在纵向上的拉伸强度(F-MD)和在横向上的拉伸强度(F-CD)、在纵向上的断裂伸长率(E-MD)和在横向上的断裂伸长率(E-CD)以及在纵向上的拉伸能量吸收(TEA-MD)。
纸 | A | B | C | D | |
BR-CD | mN | 22 | 22 | 20 | 23 |
F-MD | N/15mm | 12.8 | 14.0 | 14.4 | 15.0 |
F-CD | N/15mm | 3.5 | 3.1 | 2.9 | 4.4 |
E-MD | % | 1.2 | 1.3 | 1.3 | 1.6 |
E-CD | % | 2.6 | 2.7 | 2.2 | 3.5 |
TEA-MD | J/m<sup>2</sup> | 7.1 | 7.9 | 8.3 | 10.1 |
表2
测试通过滚花制造的滤纸的两层之间的接合强度,其中得到1.5N至2.0N的值,而常规滤纸在相同的测试条件下仅达到1.0N至1.7N的值。在这点上,显示滤纸的高水分含量可以对滚花接合强度具有积极的影响。
在各种常规的茶袋机,例如IMA C24、IMA C27和Teepack Perfecta上,毫无问题地由根据本发明的四种滤纸A、B、C和D制造填充有茶的根据本发明的茶袋。将由根据本发明的四种滤纸制造的茶袋与在相同机器上制造的具有相同几何形状和填充物的三个商购的茶袋进行比较。为此,提供将具有温度为90℃的0.5升饮用水的容器,并且将每个茶袋浸没在单独的容器中。在几秒钟后,就在容器中的饮用水的变色速度对茶进行光学判断,因为这种变色速度也是消费者在泡茶期间观察的标准。关于根据本发明的茶袋和不是根据本发明的茶袋,没有发现可察觉的差异,这通过UV-VIS测量得到证实。评估茶袋的砂掉落。为此,将粒度为106μm至150μm的砂填充到茶袋中,然后将茶袋在设备中摇振,并且称量通过滤纸的孔落下的砂的量。同样在这点上,在根据本发明的滤纸与不是根据本发明的滤纸之间没有发现显著的差异。
因此显示出,茶袋可以由在很大程度上放弃或完全地放弃蕉麻纤维和剑麻纤维的根据本发明的滤纸制造,其功效与常规茶袋相比没有不同,尽管可以由于滤纸的技术性质而预期到这一点。此外,与常规滤纸相比,由于低10%的密度可以由相同外径的卷轴制造多约10%的茶袋,这允许生产率的额外增加。
Claims (30)
1.用于制备水性提取物的滤纸,所述滤纸包含针叶木纸浆,所述滤纸具有以下性质:
-大于9.0g/m2且小于13.5g/m2的基重,
-大于280kg/m3且小于350kg/m3的密度,
-大于700ml/min且小于1300ml/min的粗糙度,
-大于50mN且小于75mN的在纵向上的抗弯曲性,和
-大于17000cm/(min·kPa)且小于26000cm/(min·kPa)的透气性,
-其中所述滤纸不含蕉麻纤维和剑麻纤维,或者如果存在蕉麻纤维和/或剑麻纤维,则它们合计构成小于纸质量的20%。
2.根据权利要求1所述的滤纸,其中所述针叶木纸浆来源于针叶树,特别是云杉、松木或冷杉。
3.根据权利要求1或2所述的滤纸,其中相对于所述滤纸的质量,所述滤纸中的针叶木纸浆的含量分别为至少70%,优选至少80%,特别优选至少90%,其中特别地,所述滤纸中的所有纸浆均由针叶木纸浆形成。
4.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其中蕉麻纤维和剑麻纤维的含量合计小于所述滤纸质量的10%,优选小于所述滤纸质量的5%。
5.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其还包含阔叶木纸浆,其中所述阔叶木纸浆优选来源于落叶树,特别是桦木、山毛榉或桉树,并且其中所述阔叶木纸浆的含量为所述纸质量的至多20%、优选至多10%,并且优选为所述纸质量的至少2%、特别优选至少5%。
6.根据权利要求1至4中任一项所述的滤纸,其不含阔叶木纸浆。
7.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其还包含热塑性纤维。
8.根据权利要求7所述的滤纸,其中所述热塑性材料选自聚乙烯、聚丙烯、聚酯,特别是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚酰胺、聚甲基丙烯酸酯、聚丙烯酸酯、聚乙酸乙烯酯、聚乙烯醇和聚乳酸,或其混合物,其中所述热塑性纤维优选至少部分地由双组分纤维形成。
9.根据权利要求7或8所述的滤纸,其中相对于所述滤纸的质量,所述热塑性纤维的含量分别为至少5%、优选至少10%和/或至多30%、优选至多20%。
10.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其含有一种或多种填料,特别是选自碳酸钙、碳酸镁、氢氧化镁、氢氧化铝、硅酸镁、硅酸铝、高岭土和滑石或它们的混合物的填料。
11.根据权利要求10所述的滤纸,其中所述填料的含量小于所述纸质量的10%,优选小于所述纸质量的5%。
12.根据权利要求1至10中任一项所述的滤纸,其不含填料。
13.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其具有至少10.0g/m2、优选至少11.0g/m2的基重和/或至多13.2g/m2、优选至多13.0g/m2的基重。
14.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其具有至少290kg/m3以及优选至少300kg/m3的密度和/或至多340kg/m3、优选至多330kg/m3的密度。
15.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其具有至少38μm、特别优选至少40μm、非常特别优选至少41μm的厚度和/或至多48μm、优选至多46μm、并且特别优选至多45μm的厚度。
16.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其具有至少800ml/min、优选至少850ml/min和/或至多1200ml/min、优选至多1100ml/min的根据ISO 8791-2:2013的粗糙度。
17.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其具有至少18000cm/(min·kPa)、优选至少19000cm/(min·kPa)和/或至多25000cm/(min·kPa)、优选至多24000cm/(min·kPa)的根据ISO 2965:2009的透气性。
18.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其在纵向上的根据ISO 2493-1:2010的抗弯曲性为至少55mN、优选至少58mN和/或至多73mN并且优选至多72mN。
19.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其在横向上的根据ISO 2493-1:2010的抗弯曲性为至少15mN、优选至少18mN并且特别优选至少20mN和/或至多28mN、优选至多26mN并且特别优选至多25mN。
20.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其在纵向上的断裂伸长率为至少1.0%、优选至少1.2%和/或至多2.0%、优选至多1.8%,和/或
其在横向上的断裂伸长率为至少1.8%、优选至少2.4%和/或至多3.8%、优选至多3.4%。
21.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其在纵向上的拉伸强度为至少11.5N/15mm、优选至少12.0N/15mm和/或至多15.0N/15mm、优选至多14.0N/15mm,和/或
其在横向上的拉伸强度为至少2.5N/15mm、优选至少3.0N/15mm和/或至多5.0N/15mm、优选至多4.5N/15mm。
22.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其在纵向上的根据ISO 1924-2:2008的拉伸能量吸收为至少6.0J/m2、优选至少7.0J/m2和/或至多11.0J/m2、优选至多10.0J/m2。
23.根据前述权利要求中任一项所述的滤纸,其以基本上不透水蒸气的方式包装并且具有至少9%、优选至少10%、特别优选至少11%并且至多20%、优选至多18%、特别优选至多15%的水分含量。
24.用于制备滤纸的方法,所述滤纸不含蕉麻纤维和剑麻纤维,或者如果存在蕉麻纤维和/或剑麻纤维,则它们合计构成小于纸质量的20%,其中所述方法包括以下步骤:
-将针叶木纸浆悬浮在水中并且在精磨机中精磨至少所述针叶木纸浆,
-将至少含有所述经精磨的针叶木纸浆的悬浮液输送到造纸机的网上,
-将所述悬浮液通过所述造纸机的网脱水以形成纸,以及
-以足够的压力压榨所述纸以提供具有以下性质的纸:
·大于9.0g/m2且小于13.5g/m2的基重,
·大于280kg/m3且小于350kg/m3的密度,
·大于700ml/min且小于1300ml/min的粗糙度,
·大于50mN且小于75mN的在纵向上的抗弯曲性,以及
·大于17000cm/(min·kPa)且小于26000cm/(min·kPa)的透气性。
25.根据权利要求24所述的方法,其中所述滤纸是根据权利要求1至22中任一项所述的滤纸。
26.根据权利要求24或25所述的方法,其中所述造纸机是斜网机,其中所述网优选相对于水平方向倾斜15°至25°。
27.根据权利要求24至26中任一项所述的方法,其中,所述滤纸在所述网部之后经过压榨部,在所述压榨部中所述滤纸被进一步脱水,其中所述压榨部优选包括两个辊,所述两个辊形成辊隙,所述纸经过所述辊隙并且经受30kN/m且至多100kN/m的线负荷,其中所述辊优选是钢辊,并且特别是涂覆有塑料涂层的钢辊。
28.根据权利要求24至27中任一项所述的方法,其中所述滤纸在压榨之后通过升高的温度特别是热空气、红外辐射或与加热滚筒接触来干燥,其中所述干燥步骤优选包括加湿。
29.根据权利要求24至28中任一项所述的方法,其中所述滤纸在水分含量为至少9%、优选至少10%、特别优选至少11%且至多20%、优选至多18%、特别优选至多15%的状态下被以基本上不透水蒸气的方式包装,特别是采用聚乙烯或聚丙烯制成的膜进行包装。
30.由根据权利要求1至23中任一项所述的滤纸形成的袋,其含有待提取的材料,其中所述待提取的材料优选为茶。
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