CN115867706A - 生产基于纤维素纤维饮管的方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种制造基于纤维素纤维的饮管(1)的方法和基于纤维素纤维的饮管(1)。该方法包括以下步骤。‑提供一种纸浆材料(2)。‑制备至少一种包含纸浆材料(2)的水悬浮液(3)，并任选地将添加剂(4)加入悬浮液(3)中。‑将至少一种水悬浮液(3)均化，并进行预干燥，以形成至少一种具有第一面(6)和第二面(7)的含水非织造布幅(5)。‑在多个干燥步骤中干燥至少一个含水非织造布幅(5)，以形成至少一个具有第一面(6)和第二面(7)的纸幅(8)。‑对至少一个纸幅(8)或多个纸幅(8)进行进一步加工，以形成基于纤维素纤维的饮管(1)。设计为，在其中一个干燥步骤之前、期间或之后，以及在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管(1)之前，将至少一个非织造布幅(5)的至少第一面(6)以80kN/m至500kN/m的线负荷压制。

Description

生产基于纤维素纤维饮管的方法
本发明涉及一种制造基于纤维素纤维的饮管的方法，以及一种基于纤维素纤维的饮管。
由于消费者环境意识的提高，同时也由于包装和食品行业中有关一次性产品的法律和规范性规定，对可回收产品的需求正在增长。
在包装和食品行业的许多领域，已经确立基于纤维素纤维的替代品取代塑料产品。然而，使用基于纤维素纤维的饮管而不是基于塑料的饮管或吸管，使制造商面临一些具体问题。基于纤维素纤维的饮管的最大挑战之一是同时提供防水性或耐水性(至少在其使用期限内确保)，同时要求尽可能的完整或技术上低耗费的可回收性。
根据现有技术，纸张设置有涂层，从而确保了所需的耐水性。然而，这种涂层在可回收性方面自然存在问题。示例性的，WO 2019175470 A1提出了一种饮管，其中饮管材料原则上是可回收和可生物降解的，但是被涂覆的纸板。饮管由基本上矩形的片状被涂覆纸板块组成。然而，WO2019175470A1中仅非常少地公开了所使用的纸张或纸板的特性。
使用纤维素纤维至少部分交联的纸张也是技术人员已知的。为了使基于纤维素纤维的饮管用纸至少暂时保持对水分或湿气的机械抵抗力，在纸张的制造过程中加入了所谓的湿强剂。湿强剂是在加工状态下可水混溶的聚合物溶液，主要由聚胺和环氧氯丙烷衍生物制成。此外，基于尿素-甲醛或三聚氰胺-甲醛的产品也是可考虑的湿强剂，尽管由于避免健康风险的原因，这些产品已不再是优选使用的。当与纤维素纤维反应时，在纤维之间形成交联，从而导致相应纸张的耐水性增加。然而，这种疏水结合阻碍了简单或成功的回收。因此，通过使用高温和/或额外的化学品和添加剂，将使用过的饮管返回到纤维素循环中是不可行的，或者只有条件地可行。
对于基于纤维素纤维的饮管，可以考虑漂白和/或未经漂白的纤维素纤维以及它们的混合物作为起始材料。
本发明的任务是提供一种从技术、经济和生态角度看都尽可能有效地制造基于纤维素纤维的饮管的方法。此外，本发明的任务是提供一种基于纤维素纤维的饮管，它同样满足消费者的要求--如口味中性--和包装及食品工业的要求，以及可持续性方面的要求，如可回收性、可堆肥性和可生物降解性。
根据权利要求，该任务由一种制造方法和一种基于纤维素纤维的饮管来解决。
根据本发明的制造基于纤维素纤维的饮管的方法包括以下步骤：
-提供一种纸浆材料，
-制备至少一种包含纸浆材料的水悬浮液，并任选地向该悬浮液添加添加剂，
-将至少一种水悬浮液均化，并进行预干燥，以形成至少一种具有第一面和第二面的含水非织造布幅，
-在多个干燥步骤中干燥至少一个含水非织造布幅，以形成至少一个具有第一面和第二面的纸幅，
-将至少一个纸幅或多个纸幅进一步加工成基于纤维素纤维的饮管。
由此设计为，在其中一个干燥步骤之前、期间或之后，以及在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管之前，将至少一个非织造布幅的至少第一面以80kN/m至500kN/m的线负荷压制。
非织造布幅在至少一面的压制确保由根据本发明的非织造布幅或根据本发明制造的纸幅制成的基于纤维素纤维的饮管至少在其使用期间是耐水的或抗水的。结果表明，非织造布幅表面的压制导致表面附近的纤维素纤维平滑。由此产生的压制类似于密封，然而，它完全不需要清漆、涂层等辅助材料。这种密封减少或甚至防止液体不希望或过快地渗入饮管的壁结构。因此，可以有效地防止过早软化，或至少推迟足够长的时间，以便在使用期间可以保证饮管的功能和形状稳定性。令人惊讶的是，为了达到这种"密封效果"，单面压制以及必要时对非织造布幅或纸幅的相关平滑处理基本上足够。两面压制是否合适，尤其是取决于具体的应用情况。
由于不需要添加不可回收的添加剂等来实现这些特性，根据本发明生产的基于纤维素纤维的饮管也可以简单的方式和方法被回收或“再制浆”，即返回到水浆悬浮液中。对于添加到水悬浮液中的任何添加剂，必须注意确保只包括对用户和环境无害的水提取应用的这类添加剂，例如在任何情况下使用饮管的那些。这可以既适用于冷提取也适用于热提取应用。
根据本发明生产的基于纤维素纤维的饮管可以在不需要额外耗费或不需要额外的复杂方法步骤的情况下被回收。特别是，如果根据本发明的方法不需要添加湿强剂形式的添加剂，就可以促进有效的"再制浆"。
此外，可以适合的是，在压制过程中，对至少一个非织造布幅的至少第一面进行热处理。优选可以在90℃至97℃的温度和/或200℃至295℃的温度下一步或多步完成。除了加压之外，热处理可以对根据本发明生产的基于纤维素纤维的饮管的耐水性产生有利的影响。这可以通过以下事实来实现：热效应可以导致非织造布幅或纸幅表面的额外平滑或进一步压制。
此外可以设计为，至少一个非织造布幅借助宽压区压光机(Breitnipkalander)压制，所述宽压区压光机包括一个加热辊和一个与加热辊配合并形成宽压区的靴辊，其中至少一个非织造布幅被引导通过宽压区压光机，其第一面面向加热辊。借助宽压区压光机(也被称为靴式压光机)进行的这种加工，通常可以在干燥部分的末端进行。
此外，可以设计为，至少一个非织造布幅借助一个或多个压辊将其第一面压在加热的干燥筒的表面上，其中使至少一个非织造布幅被引导通过干燥筒的大部分圆周上，并通过至少部分包围干燥筒的干燥罩从外部进行加热。所谓的"MG纸"("机制蜡光"的纸)或压光纸也可以用低克重生产，而且一般可以很好地印刷。
同样有利的是这样的实施方案，根据该方案可以设计为，纸浆材料是由长纤维硫酸盐纸浆和短纤维纸浆组成的纸浆混合物，优选短纤维硫酸盐纸浆，根据ISO 16065-2:2014，其长度加权平均纤维长度为1.05毫米至2.50毫米。硫酸盐纸浆也被技术人员称为牛皮纸浆。
在这种情况下，可以有利的是，纸浆混合物提供20％至80％(重量)的长纤维硫酸盐纸浆和20％至80％(重量)的短纤维纸浆，优选短纤维硫酸盐纸浆。实践证明，在规定范围内的混合物对实现良好的可压制性特别有利。
根据进一步的实施方案，可以将至少一种施胶剂作为添加剂加入到至少一种悬浮液中，其用量为0.07重量％至1.0重量％，基于至少一种悬浮液的总干物质100重量％。在至少一种水悬浮液中加入施胶剂也被称为批量施胶。
此外，可以有利的是，将至少一种选自烯基琥珀酸酐(ASA)、烷基酮二聚体(AKD)、树脂施胶剂或天然施胶剂或选自该组的施胶剂混合物的施胶剂掺入到至少一种悬浮液中。所提及的施胶剂可以对纸幅或基于纤维素纤维的的饮管的各种性能产生特别有利的影响。例如，添加这些施胶剂可以对纸幅的接触角产生积极影响。
此外，可以设计为，生产浓度(Konsistenz)为0.15％至0.70％的至少一种悬浮液。根据压制步骤所用的具体方法，可能有利的是，生产浓度为0.15％至0.30％的水悬浮液作为低浓度悬浮液或浓度最高0.70％的水悬浮液作为高浓度悬浮液。在每种情况下选择的浓度可以取决于机器的类型、纤维混合物、机器的干燥能力和其他进一步的参数。
此外，可以设计为，在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管的过程中，将一个或多个纸幅互相层叠并结合。这种层叠的具体结构可以适应具体应用的特定要求。
根据一个特别的实施方案，每种情况下可以将纸幅的压制的第一面与层叠于其上的另外的纸幅的未压制的第二面接触。
根据有利的进一步实施方案，可以设计为，将纸幅相互粘合，其中将粘合剂整面地或者逐段地施涂在纸幅的接触面上。根据粘合剂的类型，逐段施涂就可以足以在使用基于纤维素纤维的饮管期间提供持久的内聚力。然而，对于热应用或反复使用的饮管的情况下，也可能有利的是，将粘合剂整面地或至少施涂在接触面的大部分。
此外，可以设计为，在进一步加工过程中，将至少一个纸幅或多个层叠和结合的纸幅构造成纸带，以形成基于纤维素纤维的饮管，其中纸带在每种情况下由两个纵边和两个横边限定，并且在每种情况下在两个纵边的区域形成重叠区，并且，通过将纸带围绕饮管轴弯曲，形成一个两边开放且优选圆柱形的中空体，其中将纸带这样成型，通过两个重叠区的重叠形成重叠区段，并且两个重叠区在重叠段相互粘合。
此外，可以设计为，将纸带这样成型，使其两个纵边基本平行于饮管轴。
也有利的是，提供如下实施方案，根据该实施方案可以设计为，将纸带如下成型，两个纵边基本上以螺旋形或缠绕形围绕饮管轴延伸。
此外，可以合适的是，在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管之前，将至少一个纸幅的第一面用食品安全和可生物降解的油墨印刷。由此可以将个人设计、品牌等施加于基于纤维素纤维的的饮管。
根据本发明，还提供了一种基于纤维素纤维的饮管，该饮管特别是通过根据权利要求1至16中任一项的方法生产，并包括一个在两边开放，优选圆柱形的中空体，该中空体具有一个护套外表面和一个护套内表面。在此设计为，该中空体由至少一个成型的纸带形成，其中该至少一个纸带由至少一个具有至少一个压制的第一面的纸幅构造而成。
通过使用至少一面压制的纸幅，使由其制成的基于纤维素纤维的饮管至少在使用期间具有防水性或抗水性。已经发现，至少一个纸幅表面的压制导致表面附近的纤维素纤维平滑。由此产生的压制相当于一种密封，但完全不需要清漆、涂层等辅助材料。这种类型的密封减少或甚至防止液体不希望或过快地渗入饮管的壁结构。因此，可以有效地防止过早软化，或至少推迟足够长的时间，以便在使用期间可以保证饮管的功能和尺寸稳定性。令人惊讶的是，为了达到该"密封效果"，单面压制以及必要时对非织造布幅或纸幅的相关平滑处理基本上就足够了。两面压制是否合适，尤其是取决于具体的应用。
由于不需要添加不可回收的添加剂等来实现这些特性，根据本发明的基于纤维素纤维的饮管也可以很容易地被回收或"再制浆"，即返回到纤维素的水悬浮液。对于添加到水悬浮液中的任何添加剂，必须注意确保只包括那些对用户和环境无害的水萃取应用的添加剂，例如在任何情况下使用饮管那样。这可以同时适用于冷萃取应用和热萃取应用。
根据本发明基于纤维素纤维的饮管可以在不需要额外耗费或不需要额外的复杂方法步骤的情况下进行回收。特别是，如果根据本发明的方法不需要添加湿固体形式的添加剂，那么就可以简化有效的"再制浆"。
此外，可以设计为，至少一个纸幅的压制第一面具有根据ISO535:2014为24g/m2至62g/m2的Cobb 1800s值。
由于下述事实，即根据ISO 535:2014，Cobb 1800s值代表了纸张吸水能力的绝对值，且纸张的克重对该绝对值有重要作用或影响，因此整个克重范围内的含水量百分比对纸张特性的描述也是有意义的，可以使不同纸张之间有更好的可比性。这样的含水量百分比可以根据ISO535:2014规定的Cobb 1800s测量值和纸张的克重之间的比率来计算出来。特别是，35％至48％的百分含水量对纸幅来说可以是有利的--这是假设根据ISO 187:1990，在23℃±1℃和50％±2％相对湿度的气候条件下储存时，纸张中存在7％的水分作为补偿性水分。为了进行示范性的解释，下面给出了不同纸幅的三个计算实施例。
实施例1:
根据ISO 187:1990，在23℃±1℃和50％±2％相对湿度的标准气候下，储存期间的克重＝40.0g/m2。
根据ISO 535:2014，Cobb 1800s值＝26.2g/m2
根据Cobb 1800s测试，纸张的克重＝66.2g/m2
根据Cobb 1800s测试，纸张的总含水量＝((40.0/100*7)+26.2)/66.2*100＝43.8％。
实施例2:
根据ISO 187:1990，在23℃±1℃和50％±2％相对湿度的标准气候下，储存期间的克重＝60.0g/m2。
根据ISO 535:2014，Cobb 1800s值＝33.3g/m2
根据Cobb 1800s测试，纸张的克重＝93.3g/m2
根据Cobb 1800s测试，纸张中的总水含量＝40.2％。
实施例3:
根据ISO 187:1990，在23℃±1℃和50％±2％的相对湿度的标准气候下储存时的克重＝120.0g/m2
根据ISO 535:2014，Cobb 1800s值＝59.7g/m2
根据Cobb 1800s测试，纸张的克重＝179.7g/m2
根据Cobb 1800s测试，纸张中的总水含量＝37.9％。
此外，合适的是，根据ISO 535:2014，压制的第一面和未压制或较弱压制的第二面之间的Cobb 1800s值的差异量最多为3g/m2。所谓较弱压制是指第二面与第一面相比压制较弱，例如因为它没有被压在光滑的表面上。根据制造方法和机械方面，根据ISO 536:2012，克重优选为22克/平方米至200克/平方米的根据本发明的纸张，可用于生产基于纤维素纤维的饮管。然而，原则上，使用较低克重的纸张，也使用较高克重的纸张，是可以考虑的并任选地合适的。
根据一个特别的实施方案，有可能使至少一个纸幅的压制第一面具有的根据ISO87912:2013的Bendtsen粗糙度为30ml/min至250ml/min。
根据一个有利的进一步的实施方案，可以设计为，根据TAPPI T480:2015，至少一个纸幅的光泽值为20％至35％。特别是，如果在使用靴式压光机的制造过程中可以有利的是，根据TAPPI T 480:2015的光泽度值为21％至25％。在MG纸的生产中，可以有利的是，根据TAPPI T480:2015的光泽值在24％至33％之间。
特别是，可以有利的是，至少一个纸幅的压制的第一面具有根据ISO19403-2:2020以水作为测试液体的100°至120°的静态接触角。
也可以有利的是，根据ISO 19403-2:2020，在压制的第一面和未压制或较弱压制的第二面之间以水作为测试液体的静态接触角的差异量最多为6°，所谓较弱压制是指第二面与第一面相比压制较弱，因为例如它没有被压在光滑的表面上。
此外可以设计为，至少两个纸幅这样布置：第一个纸幅的第一面形成中空体的护套外表面，第二个纸幅的第一面形成中空体的护套内表面。
为了更好地理解本发明，将参照以下附图对其进行更详细地解释。
每种情况下以高度简化的示意图表示。
图1一个生产非织造布幅并将其干燥以形成纸幅的方法方案的实施例。
图2是生产非织造布幅并将其干燥以形成纸幅的方法方案的进一步的实施例。
图3三个上下相互层叠的纸三维爆炸图。
图4做成纸带的另一个纸幅。
图5基于纤维素纤维的饮管的三维图。
图6是另一个基于纤维素纤维的饮管的三维图。
图7上下相互层叠或折叠在一起的纸幅的立体图。
作为介绍，应该指出，在不同的描述的实施例中，相同的部件提供以相同的参考符号或相同的部件名称，据此，整个描述中包含的公开内容可以比照转移到具有相同参考符号或相同部件名称的相同部件。另外，描述中选择的位置指示，如顶部、底部、侧面等，与直接描述和说明的图有关，这些位置指示在位置改变的情况下，要比照转移到新位置。
生产基于纤维素纤维的饮管1的方法，正如本身已知的那样，首先是生产包含纸浆材料2的水悬浮液3，并任选地加入添加剂4。
技术人员充分了解，如何实现生产纸浆材料2，因此没有详细描述或说明相应的可能的方法步骤。为完整起见，这里只简要介绍了可能的流程。有利的是，作为纸浆材料2，可以提供由长纤维硫酸盐纸浆和短纤维纸浆，优选短纤维硫酸盐纸浆组成的纸浆混合物，根据ISO16065-2:2014，其长度加权平均纤维长度为1.05mm至2.50mm。纸浆混合物可以由20至80wt％的长纤维硫酸盐浆和20至80wt％的短纤维浆组成，优选短纤维硫酸盐浆。例如，可使用硬木硫酸盐碎纸浆和软木硫酸盐碎纸浆的纸浆混合物作为生产纸浆材料2的起始材料。当然，也可以是不同的粉碎是硬木和软木的混合物。该纸浆混合物通过如下过程制备：包括在纸浆消化器中对粉碎的第一和第二纸浆进行化学处理。根据要求，可以合适的是，在化学处理后，在高浓度除渣器中对纸浆混合物的水基固体悬浮液进行机械加工和除渣。在高浓度除渣器中进行机械加工和除渣之前，固体悬浮液的浓度可以调整为，例如，25％至40％。在高浓度除渣器中的这种除渣作用，尤其是，还可以减少纸浆混合物中所谓的碎片含量，即溶解仍为木质的纸浆团块。此外，也有利的是，在高浓度除渣器中进行第一次机械加工和除渣后，在低浓度磨浆机中对纸浆混合物或纸浆混合物的水基固体悬浮液进行机械加工和研磨。在低浓度磨浆机中进行机械加工和研磨之前，固体悬浮液的浓度可以适当地调整为2％至6％。也可以考虑，在高浓度磨浆机中只对纸浆混合物进行机械加工。然而，在其他情况下，优选在高浓度磨浆机中不进行振动，只在低浓度磨浆机中对纸浆混合物进行机械加工。各个研磨阶段的具体研磨能力必须与所需纸张参数的选定纸浆混合物相适应。
为了避免不必要的重复，图1和图2的描述在下文中，在合理和可能的情况下，以提要的形式给出，其中相同的参考标记被用于相同的部分。图1和图2分别显示了生产非织造布幅5并将其干燥以形成纸幅8的方法方案的一个实施例。
独立于此，制备纸浆混合物以提供纸浆材料2，都要生产至少一种包含纸浆材料2的水悬浮液3，以便进一步加工纸浆材料2。该加工步骤例如在图1和图2中借助带有搅拌器的罐28来说明。特别是，各种添加剂4或造纸技术中常用的添加剂和辅助材料，如填料、淀粉等，可以被添加到该至少一种水悬浮液3中。基于施胶剂的活性物质，至少一种施胶剂可以作为添加剂4添加到至少一种悬浮液3中，添加量为0.07％至1.0％(基于至少一种悬浮液3的总干物质的100％重量)。施胶剂可选自由烯基琥珀酸酐(ASA)、烷基酮二聚体(AKD)、树脂施胶剂或天然施胶剂或选自该组的施胶剂混合物组成的组。
独立于此，所述至少一种水悬浮液3的浓度可以调整到0.15％至0.8％，优选0.3％至0.7％的值，然后再均化并预干燥到至少一个具有第一面6和第二面7的含水非织造布幅5。该至少一种水悬浮液3的进一步加工可以通过造纸机29进行，这本身就是已知的，下面参照图1和图2大致示意地描述。通常情况下，造纸机29可以包括一个筛网部分30、一个压制部分31和一个干燥部分32，这些方法步骤中的每一个都是干燥或脱水操作。根据本发明设计为，在其中一个干燥步骤之前、期间或之后以及在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管1之前，至少一个非织造布幅5的第一面6以80kN/m至500kN/m的线负荷压制。该压制步骤既可以在单个压区(Nip)中生产，即压制步骤，也可以在多个相继排列的压区中，每个压区都具有规定的线负荷。此外，可以合适的是，在压制过程中，将至少一个非织造布幅5的第一面6热处理。换句话说，这意味着在同一方法步骤中，热影响可以与加压同时发生。
如图1和图2所示，包括纸浆材料2的至少一种水悬浮液3可以被应用于一个筛网部分30的循环无端筛网33，这本身是已知的。在这样的筛网部分30中，该至少一种水悬浮液3被均化并预干燥，以形成至少一种含水非织造布幅5。在这种情况下，无端筛网33可以被引导到筛网30的脱水装置34上，该脱水装置34可以由例如挤压器形成。原则上，在筛网部分30中的脱水也可以只借助重力进行。此外，然而，根据筛网部分30的设计，至少一个非织造布幅5的脱水或预干燥可以通过产生一个负压来支持。由纸浆材料2组成的至少一个第一非织造布幅5可以通过筛网部分30进行预干燥，例如，使其含水量达到75wt.％至85wt.％。
随后，如图1和图2所示，至少一个非织造布幅5可以通过一个压制部分31进一步脱水，分别进一步干燥。根据图1，非织造布幅5可以在压制部分31的辊35之间通过，从而在压力下进一步脱水。此外，可以通过吸收性支撑材料36来支持进一步的干燥。众所周知，例如毡垫可以用于这一目的。正如本身所知，根据图1的压制部分31可以包括多于两个辊35，特别是由辊35形成的几对辊可以相继排列。例如，在通过压制部分31后，非织造布幅5的含水量相对于非织造布幅5的总质量可以是大约45重量％至65重量％。
根据图1，一个所谓的回旋式干燥机(Slalomtrockner)37可以作为干燥部分32或作为干燥部分32的一部分布置在压制部分31之后。如图1所示，回旋式干燥机37可以包括许多旋转的干燥筒15，在其上可以引导通过所述至少一个非织造布幅5。干燥筒15可以直接加热。例如，可以形成加热通道，这些通道没有更详细地显示，用于将过热蒸汽传入干燥筒15。另外，例如，借助电阻加热器对干燥筒15进行加热也是可能的。例如，干燥部分32的干燥筒15的温度可以沿着至少一个非织造布5的通过方向依次增加。非织造布5可以借助回旋式干燥机37进行干燥，例如，干燥到含水量为1重量％至10重量％。
对于根据本发明的压制，线负荷优选为210kN/m至370kN/m，可以在回旋式干燥机37下游的干燥部分32中提供一个所谓的宽压区压光机9或也是靴式压光机，靴长例如为50毫米，靴倾斜度为24％，以进一步干燥和压制非织造布幅5。对于根据本发明的压制，线负荷优选为380kN/m至490kN/m，也可以提供一个靴式压光机，例如，靴长为75毫米，靴倾斜度为24％。
宽压区压光机9可以基本上由一个加热辊10和一个与加热辊10配合的靴辊12形成。靴辊12可以作为加热辊10的柔性反压元件，并有一个围绕的护套38。该围绕的护套38与加热辊10配合，形成宽压区11。至少一个非织造布幅5面向加热辊10的第一面6通过加热辊10和靴辊12之间进行压光。这意味着非织造布幅5同时被升高的压力压制，并加载升高的温度。加热辊表面的温度可以是，例如，从大约250℃到295℃。例如，可以通过具有相应较高油流温度的导热油来实现该温度。为了进一步稳定表面温度，还可以提供其他加热元件，如感应加热。原则上，还可以考虑，但没有图示，提供第二个有利的相同的宽压区压光机9，该压光机以这样的方式布置在造纸机29中，即除了对所述至少一个非织造布幅5的第一面6进行压光之外，还可以进行所谓的第二面7的压光。
还可以考虑，在筛网部分30之后，提供一个压制部分31和干燥部分32的工艺组合，借助该组合，根据本发明的压制可以在第一台靴式压机中以大约80kN/m的线压力进行，在第二台平滑压机中以大约90kN/m进行，在第三台平滑压机中以大约100kN/m进行。例如，扬克烘缸的表面温度可以是约94℃。该可考虑的方案由图2进行了大致的示意。作为根据图1的方案变体的替代方案，图2显示了借助所谓的扬克烘缸39进行脱水、压制或加压的情况。借助这种布置或类似布置生产的纸张，在行业中通常被称为"机制蜡光"或"MG纸"。作为造纸机29的一部分，图2显示了一个组合的压制部分31和干燥部分32，其形式为扬克烘缸39，并附有一个干燥帽16或气体干燥帽。粘附在脱模毡上的至少一个非织造布幅5以其第一面6被两个压辊13压在蒸汽加热的扬克烘缸39的表面14上，并借助干燥帽16额外吹入热空气进一步或完全干燥。
图1和图2中所示的示例性造纸机29的末端在每种情况下都由复卷机40表示，借助该复卷机，成品的至少一个纸幅8可以被卷绕到一个卷上。然而，可替代地，也可考虑并且在必要时合适的是，将至少一个纸幅8直接送入进一步的加工或整理。
根据造纸机29的构造，可以制备浓度为0.15％至0.70％的至少有一种悬浮液3。对于类似于图1的宽压区压光机9的布置，高浓度和低浓度的悬浮液3都可以使用，而对于类似于图2的扬克烘缸39的布置，浓度为0.15％至0.30％的低浓度悬浮液3可能更合适。
对于由至少一个纸幅8生产基于纤维素纤维的的吸管1，大量不同的方法对技术人员来说是充分了解的，因此没有详细讨论可能的方法步骤。
有利的是，可以进一步加工根据本发明生产的纸幅8中的一个，但也可以多个，优选三个或甚至四个，以形成基于纤维素纤维的饮管1。在进一步的加工过程中，可以将由相同的纸浆材料2生产的一个或多个纸幅8，即多个相同的纸幅8，相互层叠在一起。然而，也可以考虑，并被证明特别有利的是，将多个由不同纸浆材料2成品、因而在工艺性能方面不同的纸幅8相互层叠在一起并结合起来。
也可以进一步加工单个纸幅8，例如，通过相应的单一或也是多重折叠。例如，单个纸幅8可以以之字形或弯曲形折叠数次，从而形成一个准多层或相互层叠的纸幅8。该可考虑的实施方案在图7中以示意性的三维视图显示。在这样的折叠的情况下，压制的第一面6相互接触，未压制的第二面7相互接触。类似的纸带18，如图4的示例性草图和随后的描述，也可以随后根据该实施方案制造。这种由根据本发明的纸组成的折叠纸带可以借助于粘合剂17，通过相应选择的粘合点固定在其位置上。粘合剂17--在图7中没有明确显示--例如，可以在折叠层之间以整面，点状或条状形式涂抹。
图3显示了在三维爆炸视图中，三个相互层叠的纸幅8。当然，也可以提供更少或更多数量的纸幅8。在这种情况下，可以合适的是，所示的三个纸幅8中最上面的纸幅已经在带有宽压区压光机9的造纸机29上被压制，且中间和下面的纸幅8已经在MG机上通过扬克烘缸39被压制。也可以合适的是，三个层叠纸幅8的布置，其中上层纸幅8通过扬克烘缸39压制，中层和下层纸幅8通过宽压区压光机9压制。在此，如图3所示，可以将纸幅8这样相互层叠，即在每种情况下，使一个纸幅8的压制的第一面6与其上层叠的另一个纸幅8的未压制的第二面7接触。另外，但没有图示，也有利的是，纸幅8以这样的方式相互层叠，即两个外面的纸幅8中的每一个的压制第一面6都位于外部。此时应注意，未压制的第二面7与压制的第一面6相比，也可以是较弱压制的一面。
另外，但也没有图示，也可以有利的是，在由多个纸幅8组成的布置中，至少一层是由根据本发明生产的纸成品。特别是，也可以合适的是，特别是两个外侧纸幅8中的一个，即与饮用液体直接接触的两个纸幅8中的一个，按照根据本发明的方法制造。然而，也可能有利的是，成品基于纤维素纤维的饮管1的两个外附纸幅8都是按照根据本发明的方法生产的。在这种情况下，可以合适的是，压制的第一面6与液体直接接触。通过纸幅8的针对性布置，可以以有利的方式相应调整各种参数或产品特性，如光泽度、可印刷性、触觉等光学特性。
纸幅8可以彼此粘合，即可以在纸幅8的接触面6、7上整面或分段施涂粘合剂17。图3中显示，粘合剂17可以条状并大致对称地施涂在每个纸幅8的一侧6、7上。当然，根据要求和粘合强度，也可以考虑，可以将粘合剂17整面施涂，并且也可以只选择性地或沿着片材的边缘施涂在每个接触面6、7上。特别是，为了使基于纤维素纤维的饮管1获得食品认证，并考虑到基于纤维素纤维的饮管在与冷和/或热液体接触时可能会浸出成分，可能重要的是，使用动物和/或植物来源的食品安全、可生物降解的胶水作为粘合剂17。不同的法律要求和建议适用于安全使用用于直接接触食品的纸张、纸箱和纸板。仅举多个相关的实施例，例如，应参考联邦风险评估研究所的第XXXVI号建议，还有关于烹饪和热过滤纸的第XXXVI/1号建议。在这一点上，还应该提到第1935/2004号条例(EG)和食品、商品和饲料法。更多的国家法规是Decreto Ministeriale 21marzo 1973,Code of Federal Regulations,Food andDrugs(FDA),21CFR Ch.I(2019年4月1日版),§§176.170and 176.180,Regeling von deMinister von Volksgezondheid,Welzijn von 14maart 2014,kenmerk 328583-117560-VGP,Warenwetregeling,Mercosure和中国法规。
在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管1的过程中，可以将单个纸幅8，也可以将图3所示的层叠纸幅8制成纸带18。为了说明问题，图4显示了进一步制成纸带18的另外的纸幅8。每种情况下，一个纸带18可以由两个纵边19和两个横边20限定，其中，在两个纵边19的每个区域可以形成一个重叠区21。这种纸带18的长41可以对应于成品的基于纤维素纤维的饮管1的长25的倍数。图3中的虚线显示了后续切割区域的可能位置。也可以在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管1之前，用食品安全和可生物降解的油墨印刷至少一个纸幅8的第一面6。
图5和图6以三维图进一步显示了基于纤维素纤维的饮管1的两个可考虑的实施方案，其中基于纤维素纤维的饮管1包括一个两边开放的、优选圆柱形的中空体23，该中空体具有一个护套外表面26和一个护套内表面27。在此设计为，中空体23由至少一个成型的纸带18形成，其中所述至少一个纸带18是由至少一个具有至少一个压制的第一面6的纸幅8构成的。例如，作为圆柱形中空体23的替代方案，也可以考虑具有滚边或多边形横截面的饮管1。
通过围绕饮管轴22弯曲纸带18，可以形成一个两边开放的、优选圆柱形的中空体23，其中至少一个纸带18可以这样成形，即通过两个重叠区21的重叠形成一个重叠段24。圆柱形中空体23随后可大致或基本沿饮管轴22的径向切割成成品长25，例如5厘米至50厘米。其中，至少一个纸带18可以以这样的方式形成，即它的两个纵边19基本上平行于饮管轴22延伸，如图5所示意的那样。可替代地，如图6所示，也可考虑，两个纵边19基本上以螺旋形或缠绕状围绕饮管轴22延伸。有利的是，两个重叠区21可以在重叠段24中彼此粘合。
可以这样布置至少两个纸幅8：第一纸幅8的第一面6形成中空体23的护套外表面26，且第二纸幅8的第一面6形成中空体23的护套内表面27。在此，可能的是，在两个外部的纸幅之间，即在第一和第二纸幅8之间形成一个或多个另外的纸幅8。这些内附或插层的纸幅8可以是根据本发明的纸幅8，也可以是不同类型的、具有任选额外有利特性的另外的纸。还可能的是，至少两个纸幅8以这样的方式布置，即第一纸幅8的未压制的或与第一面6相比较弱压制的第二面7形成中空体23的护套外表面26，第二纸幅8的未压制的或与第一面6相比较弱压制的第二面7形成中空体23的护套内表面27。
根据ISO 535:2014，所述至少一个纸幅8或所述纸幅8的压制的第一面6，具有24至62克/平方米的Cobb 1800s值。根据ISO 535:2014，压制的第一面6和未压制或较弱压制的第二面7之间的Cobb 1800s值之差，优选最多为4g/m2。此外，根据ISO 8791-2:2013，纸幅8的压制的第一面6可以具有30至250ml/min的本德森粗糙度(Bendtsen-Rauigkeit)。也可以有利的是，纸幅8根据TAPPI 480的光泽度值为20-35％。此外，根据ISO 19403-2:2020，纸幅8的压制第一面6与水作为测试液体的静态接触角可以是100°至120°。根据ISO19403-2:2020，在压制的第一面6和未压制或较弱压制的第二面7之间以水作为测试液体的静态接触角的差异量最多为6°。
实施例显示了可能的实施变体，据此应该指出，本发明并不限于其具体描绘的实施变体，而是各个实施变体相互之间的各种组合也是可能的，由于本发明对技术动作的教导，这种变化的可能性在于活跃在该技术领域的技术人员的能力范围之内。
保护的范围由权利要求书决定。然而，在解释权利要求时，应参考说明书和附图。所示和所描述的各种实施例中的单个特征或特征的组合本身就可以构成独立的发明方案。独立的创造性解决方案所依据的任务可以从说明书中获得。
本说明中所有的数值范围示意应理解为包括其任何和所有子范围，例如，示意1至10应理解为包括所有子范围，从下限1和上限10开始，即所有子范围以下限1或更大开始，以上限10或更小结束，例如，1至1.7，或3.2至8.1，或5.5至10。
最后，为了有序起见，应该指出，为了更好地理解结构，部分元素没有按比例显示和/或放大和/或缩小尺寸。
参考标记清单
1 基于纤维素纤维的饮管
2 纸浆材料
3 悬浮液
4 添加剂
5 非织造布幅
6 窄面(rste Seite)
7 宽面
8 纸幅
9 宽压区压光机
10 加热辊
11 宽压区(Breitnip)
12 靴辊
13 压辊
14 表面
15 干燥筒
16 干燥罩
17 粘合剂
18 纸带
19 纵边
20 横边
21 重叠区
22 饮管轴
23 中空体
24 重叠段
25 长
26 护套外表面
27 护套内表面
28 罐
29 造纸机
30 筛网部分
31 压制部分
32 干燥部分
33 无端筛网
34 脱水装置
35 辊
36 支持材料
37 回旋式干燥机
38 护套
39 扬克烘缸
40 复卷机
41 长

Claims (24)

1.一种制造基于纤维素纤维的饮管(1)的方法，包括以下步骤：
-提供一种纸浆材料(2)，
-制备至少一种包含纸浆材料(2)的水悬浮液(3)，并任选地将添加剂(4)添加到悬浮液(3)中，
-将至少一种水悬浮液(3)均化，并进行预干燥，以形成至少一种具有第一面(6)和第二面(7)的含水非织造布幅(5)，
-在多个干燥步骤中干燥至少一个含水非织造布幅(5)，以形成至少一个具有第一面(6)和第二面(7)的纸幅(8)，
-对至少一个纸幅(8)或多个纸幅(8)进行进一步加工，以形成基于纤维素纤维的饮管(1)，
其特征在于，在其中一个干燥步骤之前、期间或之后，以及在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管(1)之前，将至少一个非织造布幅(5)的至少第一面(6)以80kN/m至500kN/m的线负荷压制。
2.根据权利要求1的方法，其特征在于，在压制过程中，至少一个非织造布幅(5)的至少第一面(6)被热处理，优选在90℃至97℃的温度和/或200℃至295℃的温度下进行热处理。
3.根据权利要求1或2之一的方法，其特征在于，借助宽压区压光机(9)压制至少一个非织造布幅(5)，该宽压区压光机(9)包括一个加热辊(10)和一个与加热辊(10)配合并形成宽压区(11)的靴辊(12)，其中至少一个非织造布幅(5)被引导通过宽压区压光机(9)，同时所述非织造布幅的第一面(6)面向加热辊(10)。
4.根据权利要求1或2之一的方法，其特征在于，借助一个或多个压辊(13)将至少一个非织造布幅(5)的第一面(6)压在加热的干燥筒(15)的表面(14)上，其中引导该至少一个非织造布幅(5)经过干燥筒(15)的圆周的大部分，另外借助至少部分围绕干燥筒(15)的干燥罩(16)从外部对其加热。
5.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，作为纸浆材料(2)提供的纸浆混合物由长纤维硫酸盐纸浆和短纤维纸浆，优选短纤维硫酸盐纸浆组成，根据ISO16065-2:2014，其具有1.05mm至2.50mm的加权平均纤维长度。
6.根据权利要求5的方法，其特征在于，提供由20重量％至80重量％的长纤维硫酸盐纸浆和20重量％至80重量％的短纤维纸浆，优选短纤维硫酸盐纸浆构成的纸浆混合物。
7.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，将至少一种施胶剂作为添加剂(4)添加到至少一种悬浮液(3)中，基于至少一种悬浮液(3)的100重量％的总干物质，基于施胶剂的活性物质计的施胶剂用量为0.07重量％至1.0重量％。
8.根据权利要求6的方法，其特征在于，在至少一种悬浮液(3)中加入至少一种选自下组的施胶剂：烯基琥珀酸酐(ASA)、烷基酮二聚体(AKD)、树脂施胶剂或天然施胶剂，或选自该组的施胶剂混合物。
9.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，制备浓度为0.15％至0.70％的至少一种悬浮液(3)。
10.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在进一步加工形成基于纤维素纤维的饮管(1)的过程中，将一个或多个纸幅(8)彼此上下相互层叠并结合。
11.根据权利要求10所述的方法，其特征在于，在每种情况下，纸幅(8)的压制第一面(6)与上下相互层叠的另外的纸幅(8)的未压制第二面(7)接触。
12.根据权利要求10或11之一的方法，其特征在于，将纸幅(8)相互粘合，其中将粘合剂(17)整面或部分地施涂在纸幅(8)的接触面(6，7)上。
13.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管(1)的过程中，将至少一个纸幅(8)或多个分层并粘合的纸幅(8)组成纸带(18)，其中一个纸带(18)在每种情况下由两个纵边(19)和两个横边(20)限定并且其中在每种情况下在两个纵边(19)的区域形成一个重叠区(21)，并且通过将纸带(18)围绕饮管轴(22)弯曲而形成一个两面开放且优选为圆柱形的中空体(23)，其中所述纸带(18)如此成形，使得通过重叠两个重叠区(21)而形成重叠段(24)，并且两个重叠区(21)在重叠段(24)相互粘合。
14.根据权利要求13的方法，其特征在于，如下方式形成纸带(18)，使得其两个纵边(19)基本平行于饮管轴(22)延伸。
15.根据权利要求13的方法，其特征在于，如下方式形成纸带(18)，使得两个纵边(19)基本上以螺旋形或缠绕形围绕饮管轴(22)延伸。
16.根据前述权利要求之一的方法，其特征在于，在进一步加工成基于纤维素纤维的饮管(1)之前，将至少一个纸幅(8)的第一面(6)用食品安全和可生物降解的油墨印刷。
17.一种基于纤维素纤维的饮管(1)，特别是由根据权利要求1至16之一的方法生产，包括一个具有一个护套外表面(26)和一个护套内表面(27)的两面开放的，优选圆柱形的中空体(23)，其特征在于，所述中空体(23)由至少一个成型的纸带(18)形成，其中至少一个纸带(18)由至少一个具有至少一个压制的第一面(6)的纸幅(8)构成。
18.根据权利要求17所述的基于纤维素纤维的饮管(1)，其特征在于，根据ISO 535:2014，至少一个纸带(8)压制的第一面(6)具有24g/m2至62g/m2的Cobb 1800s值。
19.根据权利要求17或18之一所述的基于纤维素纤维的饮管(1)，其特征在于，根据ISO535:2014，压制的第一面(6)与未压制或较弱压制的第二面(7)之间的Cobb 1800s值的差最多为3g/m2。
20.根据权利要求17至19之一所述的基于纤维素纤维的饮管(1)，其特征在于，根据ISO8791-2:2013，所述至少一个纸幅(8)的压制的第一面(6)的Bendtsen粗糙度为30ml/min至250ml/min。
21.根据权利要求17至20之一所述的基于纤维素纤维的饮管(1)，其特征在于，根据TAPPI T 480:2015，所述至少一个纸幅(8)具有20至35％的光泽值。
22.根据权利要求17至21之一所述的基于纤维素纤维的饮管(1)，其特征在于，至少一个纸幅(8)的压制的第一面(6)根据ISO194032:2020，以水为测试液体的静态接触角为100°至120°。
23.根据权利要求17至22之一所述的基于纤维素纤维的饮管(1)，其特征在于，根据ISO19403-2:2020，在压制的第一面(6)和未压制或较弱压制的第二面(7)之间以水作为测试液体的静态接触角的差最多为6°。
24.根据权利要求17至23之一所述的基于纤维素纤维的饮管(1)，其特征在于，至少两个纸幅(8)以这样的方式布置，使得第一纸幅(8)的第一面(6)形成中空体(23)的护套外表面(26)，第二纸幅(8)的第一面(6)形成中空体(23)的护套内表面(27)。
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