DE202018104408U1

DE202018104408U1 - Transparentes Filtermaterial für Lebensmittelverpackungen

Info

Publication number: DE202018104408U1
Application number: DE202018104408.7U
Authority: DE
Original assignee: Glatfelter Gernsbach GmbH and Co KG
Current assignee: Glatfelter Gernsbach GmbH and Co KG
Priority date: 2018-07-31
Filing date: 2018-07-31
Publication date: 2018-08-08
Anticipated expiration: 2028-08-01

Abstract

Transparentes Filtermaterial, umfassend:(a) ungemahlene cellulosehaltige Fasern oder cellulosehaltige Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler; und(b) mindestens ein synthetisches Polymer.

Description

Gebiet der Erfindung
Die vorliegende Erfindung betrifft ein transparentes Filtermaterial mit verbesserter Transparenz und ausreichenden mechanischen Eigenschaften sowie Lebensmittelverpackungen, insbesondere Teebeutel, Kaffeepads, Kaffeepods oder Kapseldeckel, die aus dem Filtermaterial gemacht sind.
Hintergrund der Erfindung
Die meisten der gegenwärtigen Aufgussbeutel, wie zum Beispiel Teebeutel oder Kaffeepads oder -pods, sind nur wenig transparent, so dass Verbraucher üblicherweise nicht die Qualität des in dem Aufgussbeutel enthaltenen aufgießbaren Materials visuell untersuchen können. Insbesondere im Fall von Tee aber auch von Kaffee, wo Verbraucher mit losem Tee, Kaffeebohnen oder Kaffeepulver vertraut sind, kann der Mangel an Transparenz der Aufgussbeutel insofern nachteilig sein, als die Verbraucher glauben könnten, der enthaltene Tee oder Kaffee sei von minderer Qualität, schlechter als loser Tee oder Kaffeebohnen.
Demzufolge gibt es einen starken Bedarf daran, transparentes Filtermaterial - sowohl heißsiegelfähige Materialien als auch nicht-heißsiegelfähige Materialien - für Aufgussbeutel, wie zum Beispiel Teebeutel oder Kaffeepads oder -pods, oder für andere Lebensmittelverpackungen zur Verfügung zu stellen, die es Verbrauchern erlauben, das enthaltene aufgießbare Material oder Lebensmittel visuell zu prüfen.
Andererseits sind Aufgussbeutel, wie zum Beispiel Teebeutel oder Kaffeepads oder -pods, Massenartikel, die eine einfache und kosteneffiziente Herstellung erfordern im Hinblick auf sowohl das Material des Filters als auch das Verpacken des Tees oder Kaffees in die Beutel oder Taschen, was vorzugsweise mittels herkömmlicher Verpackungsmaschinen durchgeführt wird.
WO 02/48443 beschreibt ein Vliesaufgussverpackungsmaterial mit verbesserter Transluzenz, das eine erste Netzschicht aus parallelen oder zufällig angeordneten thermoplastischen Bikomponentenfasern umfasst, das an eine zweite Netzschicht aus parallelen oder zufällig angeordneten thermoplastischen Bikomponentenfasern mittels durchströmender Luft gebunden ist. Jedoch hat sich dieses Vliesaufgussverpackungsmaterial als noch nicht zufriedenstellend erwiesen im Hinblick auf sowohl die Transparenz als auch die Einfachheit der Herstellung.
Vliesmaterialen bzw. Nonwovens (hergestellt von Ohki Co. Ltd, Japan) und Gewebematerialien (hergestellt von Yamanaka Industries Co. Ltd, Japan) mit hoher Transparenz sind bekannt. Jedoch sind diese Materialien nicht heißsiegelfähig, sondern können nur mittels Ultraschall verschweißt werden, was eine spezielle Ausrüstung erfordert, die nicht für die Herstellung bei hoher Geschwindigkeit geeignet ist.
EP 1553224 A1 beschreibt einen Vliesstoff, der Transparenz aufweist und für einen Teebeutel geeignet ist, wobei der Vliesstoff ein Laminat aus einem Spinnvliesstoff aus einer thermoplastischen synthetischen Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 7 bis 15 µm und einem Spinnvliesstoff aus einer thermoplastischen synthetischen Faser mit einem mittleren Faserdurchmesser von 15 bis 40 µm ist.
EP 2266791 A1 beschreibt eine Faserstoffbahn, die Transparenz aufweist und durch Laminieren eines Vliesstoffes auf einer Gaze erhalten wird.
Diese laminierten Materialien sind jedoch zu teuer für eine Massenproduktion von Teebeuteln.
EP 2712959 A1 beschreibt ein Filtermaterial mit erhöhter Transparenz, die durch die Verwendung von flachen Viscosefasern erreicht wird. Aufgrund einer ungünstigen supramolkeularen Struktur der Viscosefasern und ihrer relativ geringen textilmechanischen Eigenschaften ist jedoch das Vorhandensein einer beträchtlichen Menge an hoch ausgemahlenen cellulosehaltigen Fasern erforderlich zum Erreichen ausreichender textilmechanischer Eigenschaften, wie zum Beispiel Zug- bzw. Bruchfestigkeit und Bruchdehnung, insbesondere die Zug- bzw. Bruchfestigkeit im heißen und/oder nassen Zustand, was von besonderer Wichtigkeit für ein Filtermaterial für Aufgussgetränke, wie zum Beispiel Tee oder Kaffee, ist. Solche hoch ausgemahlenen cellulosehaltigen Fasern sowie die Anwendung von flachen Viscosefasern erhöhen jedoch die Materialkosten.
Somit wurde der Bedarf an einem transparenten Filtermaterial, das für einen Massenartikel, wie zum Beispiel Teebeutel oder Kaffeepads oder -pods, geeignet ist, aus kostengünstigen Materialien gemacht ist und das Verpacken von Tee oder Kaffee in Beutel mittels herkömmlicher Verpackungsmaschinen ermöglicht, immer noch nicht vollständig gedeckt.
Aufgaben der Erfindung
Die vorliegende Erfindung strebt an, die oben beschriebenen Probleme und Nachteile zu überwinden. Somit ist es die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein transparentes Filtermaterial zur Verfügung zu stellen, das einfach und kosteneffizient durch ein Papierfabrikations- oder ein Spun-Bond-Verfahren aus kostengünstigen Materialien hergestellt werden kann und das das Verpacken von Tee oder Kaffee in Beutel oder Taschen, die aus dem transparenten Filtermaterial gemacht sind, mittels herkömmlicher Verpackungsmaschinen ermöglicht. Sowohl heißsiegelfähige Materialien als auch nicht-heißsiegelfähige Filtermaterialien sind erwünscht. Zusätzlich ist es erwünscht, maßgeschneiderte Transparenzmuster zu ermöglichen, wie zum Beispiel das Erzeugen von unterschiedlichen Transparenzgraden und/oder vordefinierte transparente Flächen in dem Filtermaterial. Darüber hinaus ist es erwünscht, dass die Technologie zum Verbessern der Transparenz von Filtermaterial vielseitig anwendbar ist, zum Beispiel für nassgelegte bzw. wetlaid, spun-bond, air-laid und gewebte Materialien.
Zusammenfassung der Erfindung
Die vorliegenden Erfinder haben sorgfältige Studien zur Lösung dieser Aufgaben durchgeführt und haben herausgefunden, dass diese Aufgaben gelöst werden können durch die Applikation von synthetischen Polymeren an einem (faserigen) Filtermaterial. Insbesondere haben die vorliegenden Erfinder herausgefunden, dass durch die Applikation von synthetischen Polymeren die Transparenz eines Filtermaterials erheblich verbessert werden kann, ohne dessen mechanischen Eigenschaften zu beeinträchtigen. Somit ist weder das Vorhandensein von transparenten Fasern (wie zum Beispiel flache Viscosefasern) - wenn auch nicht ausgeschlossen - erforderlich zum Erreichen von Transparenz, noch ist das Vorhandensein einer beträchtlichen Menge an hoch ausgemahlenen cellulosehaltigen Fasern - wenn auch ebenfalls nicht ausgeschlossen - erforderlich zum Erreichen von ausreichenden mechanischen Eigenschaften. Ohne auf eine Theorie festgelegt sein zu wollen, gehen die vorliegenden Erfinder davon aus, dass die Applikation von solchen synthetischen Polymeren transparente oder transluzente Bereiche in dem Filtermaterial erzeugen auf Grund einer zumindest teilweisen, insbesondere mehr oder weniger vollständigen, Entfernung oder Auffüllung von Zwischenräumen zwischen den Fasern. Darüber hinaus können solche synthetische Polymere wie gewünscht in einer unabhängigen Art und Weise appliziert werden, was maßgeschneiderte Transparenzmuster ermöglicht, und sie sind vielseitig applizierbar an verschiedenartige Materialien, wie zum Beispiel an nassgelegte bzw. wet-laid, spun-bond, air-laid und gewebte, insbesondere nassgelegte bzw. wet-laid oder air-laid, Materialien.
Dementsprechend betrifft die vorliegende Erfindung ein transparentes (oder transluzentes bzw. lichtdurchlässiges) Filtermaterial, das (a) ungemahlene cellulosehaltige (cellulosische) Fasern oder cellulosehaltige (cellulosische) Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler und (b) mindestens ein synthetisches Polymer umfasst.
Die vorliegende Erfindung betrifft ferner eine Lebensmittelverpackung, insbesondere ein Teebeutel, ein Kaffeepad, ein Kaffeepod oder ein Kapseldeckel, die aus dem hierin beschriebenen Filtermaterial gemacht ist.
Zusätzlich wird die Verwendung eines synthetischen Polymers, um einem (faserigen) Filtermaterial Transparenz zu verleihen (oder zur Erhöhung der Transparenz eines Filtermaterials), beschrieben.
Darüber hinaus wird ein Verfahren zur Herstellung eines transparenten Filtermaterials beschrieben, wobei das Verfahren die Schritte des Bereitstellens eines (Vlies-, Nonwoven-) Netzes, das ungemahlene cellulosehaltige Fasern oder cellulosehaltige Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler umfasst, und des Applizierens mindestens eines synthetischen Polymers (zum Beispiel als eine Dispersion) an das Netz umfasst.
Weitere Aufgaben und viele der dazugehörigen Vorteile von Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung werden ohne weiteres erkannt und besser verstanden werden unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung von Ausführungsformen.
Detaillierte Beschreibung der Erfindung
Nachstehend werden Details der vorliegenden Erfindung und weitere Merkmale und Vorteile davon beschrieben. Die vorliegende Erfindung ist jedoch nicht auf die folgenden spezifischen Beschreibungen und Ausführungsformen beschränkt, sondern sie sollen lediglich der Veranschaulichung dienen.
Es sei darauf hingewiesen, dass Merkmale, die im Zusammenhang mit einer beispielhaften Ausführungsform oder einem beispielhaften Aspekt beschrieben sind, mit jeder anderen beispielhaften Ausführungsform oder jedem anderen beispielhaften Aspekt kombiniert werden können. Insbesondere können Merkmale, die für eine beispielhafte Ausführungsform eines transparenten Filtermaterials beschrieben sind, mit jeder beispielhaften Ausführungsform der Verwendung eines synthetischen Polymers, mit jeder beispielhaften Ausführungsform eines Verfahrens zur Herstellung eines transparenten Filtermaterials oder mit jeder beispielhaften Ausführungsform einer Lebensmittelverpackung kombiniert werden und umgekehrt, sofern nicht ausdrücklich anderes vermerkt ist.
Die Verwendung eines unbestimmten oder bestimmten Artikels im Singular, wie zum Beispiel „ein“, „eine“, „einer“ oder „eines“, bei der Bezugnahme auf einen Begriff schließt auch einen Plural dieses Begriffs mit ein und umgekehrt, sofern nicht ausdrücklich anderes vermerkt ist.
Der Ausdruck „umfasst“ bzw. „umfassend“, wie er hierin verwendet wird, beinhaltet nicht nur die Bedeutung von „umfassen“ im Sinne von „enthalten“ oder „ausweisen“, sondern schließt auch „im Wesentlichen bestehen aus“ und „bestehen aus“ ein.
In einem ersten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung ein transparentes Filtermaterial.
Der Begriff „transparent“, wie er hier verwendet wird, kann ausreichend lichtdurchlässig, so dass ein bloßes Auge die Gestalt und Farbe eines partikelförmigen aufgießbaren Materials, wie zum Beispiel Tee oder Kaffee, ermitteln kann, bedeuten. Der Begriff „transparent“ kann insbesondere nichtopak oder zumindest weniger opak als herkömmliches Filtermaterial bedeuten. Die Transparenz kann definiert werden als ein Prozentsatz an Licht, das durch das Material hindurchgeht. Sie kann mittels Reflexionsmessungen unter Verwendung eines Photospektrometers, wie zum Beispiel Elrepho 2000 (von Datacolor) gemessen werden. Die Transparenz bzw. ein charakteristischer Transparenzwert T kann zum Beispiel in Übereinstimmung mit DIN 53147 (insbesondere DIN 53147:1993-01) bestimmt werden.
Der Transparenzwert T errechnet sich gemäß der folgenden Formel: $T = \sqrt{(R w - R o) * (\frac{10000}{R (w)} - R o)} (%)$

Ro: Reflexion der Probe über schwarzem Standard (einlagige Messung)
Rw: Reflexion der Probe über weißem Standard (einlagige Messung)
R(w): Reflexion des weißen Standards

Herkömmliches Filtermaterial oder Papier, das natürlichen Zellstoff enthält, mit einem Flächengewicht 13 von g/m² hat Transparenzwerte von etwa 70 bis 75 %. Die Herstellung von Filterpapier mit niedrigerem Flächengewicht durch Nasslegeverfahren, wie zum Beispiel Schrägsiebtechnologie, führt nur zu einer begrenzten Transparenzerhöhung in der Größenordnung von wenigen Prozent. Darüber hinaus kommt es bei einer Abnahme des Papierflächengewichts zu einem empfindlichen Verlust bei den mechanischen Eigenschaften, wie zum Beispiel die Zugfestigkeit oder Steifheit.
Der Begriff „Filtermaterial“, wie er hier verwendet wird, kann auch als „Papier“ bezeichnet werden und kann insbesondere ein faseriges Produkt bedeuten, das zu einem bestimmten Grad Filtrations- oder Aufguss- (bzw. Infusions-) Eigenschaften besitzt. Das Filtermaterial kann ein Vliesstoff bzw. Nonwoven sein, wie zum Beispiel ein Netz aus individuellen Fasern, die miteinander verschlungen sind, aber nicht in einer regelmäßigen Weise wie in einem gestrickten oder gewebten Gebilde. Alternativ kann das Filtermaterial auch ein gewebtes Netz oder ein Gewebe sein.
Das transparente Filtermaterial umfasst (a) ungemahlene cellulosehaltige Fasern oder cellulosehaltige Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler und (b) mindestens ein synthetisches Polymer.
Das transparente Filtermaterial umfasst insbesondere ungemahlene cellulosehaltige Fasern oder cellulosehaltige Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler. Somit umfasst das transparente Filtermaterial cellulosehaltige Fasern, die keiner Mahlbehandlung unterzogen wurden oder die nur in solch einem geringen Maß gemahlen wurden, zum Beispiel mittels einem Holländer oder einem Refiner, dass ein niedriger Mahlgrad (oder Freenesswert) von nicht mehr als 30 Schopper Riegler (SR), wie zum Beispiel nicht mehr als 25 SR, insbesondere nicht mehr als 20 SR, insbesondere nicht mehr als 15 SR, erhalten wird. Der Mahlgrad gemäß Schopper Riegler kann zum Beispiel in Übereinstimmung mit DIN ISO 5267-1 bestimmt werden. Jedoch kann das transparente Filtermaterial zusätzlich auch cellulosehaltige Fasern mit einem Mahlgrad von mehr als 30 Schopper Riegler umfassen, falls gewünscht.
Die cellulosehaltigen Fasern, insbesondere die ungemahlenen cellulosehaltigen Fasern und die cellulosehaltigen Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler, können natürliche cellulosehaltigen Fasern sein, d.h. Cellulosefasern natürlichen Ursprungs, im Gegensatz zu synthetischen oder halbsynthetischen Fasern, wie zum Beispiel regenerierte Cellulose (z.B. Viscose oder Lyocell).
In einer Ausführungsform können die cellulosehaltigen Fasern aus der Gruppe, bestehend aus Holzfasern, Hanffasern, Manilafasern, Jutefasern, Sisalfasern, Abacafasern, Kraft-Zellstoff (Sulfat-Zellstoff, Kraft Pulp) oder Mischungen davon, ausgewählt sein. Kraft-Zellstoff kann insbesondere ein (lignocellulosisches) faseriges Material sein, das durch chemische oder mechanische Abtrennung von Cellulosefasern aus Holz oder dergleichen mittels eines Kraft-Aufschlusses (Sulfatverfahren) hergestellt wird. Kraft-Zellstoff kann Northern Bleached Softwood Kraft (NBSK) und Southern Bleached Softwood Kraft (SBSK) beinhalten.
Insbesondere können die cellulosehaltigen Fasern Abacafasern und/oder NBSK-Zellstoff umfassen. Diese Kombination hat sich insbesondere als geeignet zur Bereitstellung guter mechanischer Eigenschaften erwiesen.
Die cellulosehaltigen Fasern, insbesondere die ungemahlenen cellulosehaltigen Fasern und die cellulosehaltigen Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler, können in dem Filtermaterial in einer Menge von 5 bis 90 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Filtermaterial, enthalten sein, insbesondere von 10 bis 80 Gew.-%, wie zum Beispiel von 20 bis 70 Gew.-% oder von 30 bis 60 Gew.-%.
Das transparente Filtermaterial umfasst ferner mindestens ein synthetisches Polymer. Das transparente Filtermaterial kann insbesondere ein, zwei, drei oder mehr synthetische Polymere umfassen.
Der Begriff „synthetisches Polymer“, wie er hier verwendet wird, kann insbesondere bedeuten, dass das Polymer mittels chemischer Synthese erhältlich ist und üblicherweise nicht in der Natur vorkommt. Es umfasst insbesondere keine Kohlenhydratpolymere oder Proteine (oder Derivate davon).
In einer Ausführungsform kann das synthetische Polymer aus der Gruppe, bestehend aus Acrylpolymeren oder -copolymeren und Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren, ausgewählt sein. Die Acrylpolymere können Homopolymere sein, die sich aus einem Acrylmonomer gebildet sind. Die Acrylcopolymere können aus zwei, drei oder mehr Monomereinheiten gebildet sein, von denen mindestens eine ein Acrylmonomer ist. Die Copolymere können alternierende, zufällige bzw. statistische und/oder Block-Copolymere sein.
In einer Ausführungsform kann das synthetische Polymer ein Vinylaren/Acrylat-Copolymer, insbesondere ein Styrol/Acrylat-Copolymer oder ein Vinylaren/Alkylacrylat-Copolymer, insbesondere ein Styrol/Alkylacrylat-Copolymer, umfassen. Beispiele davon beinhalten Styrol/Methylacrylat-Copolymer, Styrol/Ethylacrylat-Copolymer, Styrol/Propylacrylat-Copolymer, Styrol/Butylacrylat-Copolymer, wie zum Beispiel Styrol/n-Butylacrylat-Copolymer oder Styrol/tert.-Butylacrylat-Copolymer.
Das synthetische Polymer kann linear, verzweigt oder aufgepfropft sein.
Das synthetische Polymer kann vernetzt sein, zum Beispiel durch ein Additiv, wie zum Beispiel ein Melamin- oder Isyocyanat-basiertes Harz. Hierdurch kann es möglich sein, die mechanische und/oder chemische Beständigkeit des Filtermaterials zu erhöhen.
Das synthetische Polymer kann thermoplastische Eigenschaften haben. In anderen Worten kann das synthetische Polymer ein thermoplastisches synthetisches Polymer sein. Hierdurch kann es ebenfalls möglich sein, die mechanische und/oder chemische Beständigkeit des Filtermaterials zu erhöhen und es kann möglich sein, das transparente Filtermaterial heißsiegelfähig zu machen.
Das synthetische Polymer kann einen Brechungsindex haben, der ähnlich zu oder (im Wesentlichen) der gleiche ist wie der der cellulosehaltigen Fasern oder anderen potentiellen (Haupt-)Komponenten des Filtermaterials. Dies kann vorteilhaft sein im Hinblick auf eine weitere Erhöhung der Transparenz des Filtermaterials.
Das synthetische Polymer kann bzw. die synthetischen Polymere können in einer Menge von 2 bis 90 Gew.-%, insbesondere von 3 bis 80 Gew.-%, insbesondere von 4 bis 70 Gew.-%, insbesondere von 5 bis 60 Gew.-%, insbesondere von 7,5 bis 50 Gew.-%, insbesondere von 10 bis 40 Gew.-%, insbesondere von 15 bis 35 Gew.-%, insbesondere von 20 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Filtermaterial, enthalten sein.
In einer Ausführungsform kann das transparente Filtermaterial ferner künstliche bzw. von Menschen gemachte (wie zum Beispiel synthetische oder halbsynthetische) cellulosehaltige Fasern und/oder thermoplastische (bzw. heißsiegelfähige) Fasern umfassen.
Geeignete Beispiele für künstliche bzw. von Menschen gemachte cellulosehaltige Fasern beinhalten regenerierte Cellulosefasern. Der Begriff „regenerierte Cellulosefasern“, wie er hier verwendet wird, kann insbesondere künstliche bzw. von Menschen gemachte cellulosehaltige Fasern, die durch ein Lösungsmittelspinnverfahren erhalten werden, bedeuten. Die regenerierten Cellulosefasern können aus der Gruppe, bestehend aus Viscose (Rayon) oder Lyocell, ausgewählt sein. Viscose ist eine Art an lösungsmittelgesponnener Faser, die gemäß dem Viscoseverfahren hergestellt wird, das typischerweise ein zwischenzeitliches Auflösen von Cellulose als Cellulosexanthat und anschließendes Spinnen zu Fasern beinhaltet. Lyocell ist eine Art an lösungsmittelgesponnener Faser, die gemäß dem Aminoxidverfahren hergestellt wird, das typischerweise ein zwischenzeitliches Auflösen von Cellulose in N-Methylmorpholin-N-oxid und anschließendes Spinnen zu Fasern beinhaltet.
Geeignete Beispiele für thermoplastische (bzw. heißsiegelfähige) Fasern beinhalten Polyethylenfasern, Polypropylenfasern, Polyesterfasern, Polyamidfasern und Bikomponentenfasern, wie zum Beispiel vom Typ Hülle-Kern. Der Begriff „thermoplastische Fasern“ oder „heißsiegelfähige Fasern“, wie er hier verwendet wird, kann insbesondere Fasern bezeichnen, die weich werden und/oder teilweise schmelzen, wenn sie Hitze ausgesetzt sind, und in der Lage sind, miteinander oder mit anderen (nicht-thermoplastischen) Fasern, wie zum Beispiel Cellulosefasern, zu binden beim Abkühlen und Wiederfestwerden.
Die künstlichen bzw. von Menschen gemachten cellulosehaltigen Fasern können eine multilobale Querschnittsform haben, zum Beispiel mit einem flachen oder Y-förmigen Querschnitt.
Weitere Komponenten oder Additive, die üblicherweise in einem Filtermaterial verwendet werden, können in dem Filtermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung enthalten sein, solange sie nicht signifikant die Transparenz oder andere wichtige Eigenschaften des Filtermaterials beeinträchtigen. Geeignete Beispiele dafür beinhalten Nassfestmittel. Ein Nassfestmittel ist ein Mittel, das die Zug- bzw. Bruchfestigkeit eines Filtermaterials im nassen Zustand verbessert. Geeignete Beispiele für das Nassfestmittel beinhalten ein MelaminFormaldehyd Harz oder ein Polyamin-Polyamid-Epichlorhydrin Harz.
In einer Ausführungsform kann das transparente Filtermaterial einen Transparenzwert T von mehr als 80%, insbesondere von mehr als 85%, wie zum Beispiel von mehr als 90%, haben. Wie oben näher im Detail erklärt ist, kann der Transparenzwert T gemäß DIN 53147 bestimmt werden.
Die Grammatur bzw. das Flächengewicht des Filtermaterials gemäß der vorliegenden Erfindung ist nicht besonders eingeschränkt. Üblicherweise hat das Filtermaterial eine Grammatur von 8 bis 120 g/m², insbesondere von 10 bis 40 g/m², wie zum Beispiel von 12 bis 30 g/m².
In einer Ausführungsform kann das transparente Filtermaterial für Anwendungen im Lebensmittelbereich bzw. Nahrungsmittelbereich, insbesondere für Speisen und Getränke, insbesondere für Aufgussgetränke, wie zum Beispiel Tee oder Kaffee, geeignet sein, aber das transparente Filtermaterial kann auch für andere aufgießbare Materialien verwendet werden.
In einer Ausführungsform kann das transparente Filtermaterial heißsiegelfähig sein. Heißsiegelfähigkeit des Filtermaterials kann zum Beispiel erzielt werden, indem heißsiegelfähige Fasern verwendet werden, insbesondere in einer Menge von 15 bis 35 Gew.-%, wie zum Beispiel von 20 bis 30 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Filtermaterial. Heißsiegelfähigkeit des Filtermaterials kann auch durch das synthetische Polymer erzielt werden, insbesondere wenn es thermoplastische Eigenschaften hat und zum Beispiel einen Schmelzpunkt (oder Erweichungspunkt) im Bereich von 50 bis 350 °C, wie zum Beispiel von 100 bis 200 °C, hat.
In einer alternativen Ausführungsform kann das transparente Filtermaterial nicht-heißsiegelfähig sein.
In einer Ausführungsform kann im Wesentlichen eine gesamte Oberfläche (oder beide Oberflächen) des Filtermaterials transparent sein. Zum Beispiel können mindestens 95 %, insbesondere mindestens 98 %, wie zum Beispiel 100 %, von einer oder beiden Oberflächen des Filtermaterials transparent sein. Hierdurch kann die visuelle Prüfung eines aufgießbaren Materials oder dergleichen durch das transparente Filtermaterial hindurch erleichtert sein.
In einer alternativen Ausführungsform kann nur ein Teil von einer oder beiden Oberflächen des Filtermaterials transparent sein. Zum Beispiel können mindestens 1 %, insbesondere mindestens 5 %, wie zum Beispiel mindestens 10 %, wie zum mindestens Beispiel 20 %, und nicht mehr als 95 %, insbesondere nicht mehr als 90 %, wie zum mindestens nicht mehr als 80 %, von einer oder beiden Oberflächen des Filtermaterials transparent sein. Hierdurch kann es möglich sein, das Filtermaterial (und schließlich ein Teebeutel, ein Kaffeepad oder dergleichen) mit einem (semi-)transparenten Muster oder mit transparenten Flächen zu versehen, die ein bestimmtes Logo oder eine Marke wiedergeben.
In einer Ausführungsform kann das transparente Filtermaterial durch ein Verfahren, wie hierin beschrieben, erhältlich sein.
Ein geeignetes Verfahren zur Herstellung eines transparenten Filtermaterials umfasst die Schritte:

des Bereitstellens eines (Vlies-, Nonwoven-) Netzes, das ungemahlene cellulosehaltige Fasern oder cellulosehaltige Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler umfasst, und
des Applizierens mindestens eines synthetischen Polymers (zum Beispiel als eine Dispersion) an das Netz.

Zusätzlich zu den ungemahlenen cellulosehaltigen Fasern oder cellulosehaltigen Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler kann das Netz bereitgestellt bzw. hergestellt werden mit zusätzlichen Komponenten, wie zum Beispiel cellulosehaltige Fasern mit einem Mahlgrad von mehr als 30 Schopper Riegler, künstliche bzw. von Menschen gemachte cellulosehaltige Fasern und/oder thermoplastische Fasern.
Ein (Vlies- bzw. Nonwoven-) Netz kann durch ein herkömmliches Papierfabrikationsverfahren unter Verwendung einer Papiermaschine, wie zum Beispiel eine Schrägsiebpapiermaschine, oder ein trockenformendes Airlaid-Vliesherstellungsverfahren bereitgestellt bzw. hergestellt werden. Ein herkömmliches Papierfabrikationsverfahren ist zum Beispiel in US 2004/0129632 A1 beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Ein geeignetes trockenformendes Airlaid-Vliesherstellungsverfahren ist zum Beispiel in US 3,905,864 beschrieben, deren Offenbarung hierin durch Bezugnahme aufgenommen ist. Somit kann das (Vlies- bzw. Nonwoven-) Netz zum Beispiel durch ein nassgelegtes bzw. Wetlaid- oder Airlaid-Verfahren gebildet werden.
Anschließend wird mindestens ein synthetisches Polymer an das Netz appliziert bzw. aufgetragen. Das synthetische Polymer kann insbesondere in Form einer Dispersion, zum Beispiel in Wasser, mit einem Feststoffgehalt (d.h. die Menge an dem getrockneten synthetischen Polymer in der Dispersion) von 50 Gew.-% oder mehr, insbesondere 60 Gew.-% oder mehr, appliziert werden.
Der Schritt des Applizierens des mindestens eines synthetischen Polymers an das Netz kann mindestens eine Technik, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Imprägnieren, Beschichten, Drucken, Sprühen und Schäumen, umfassen.
Das Netz kann mit dem synthetischen Polymer imprägniert werden zum Beispiel, indem das Netz durch ein Bad einer Dispersion, die das synthetische Polymer enthält, geführt wird.
Das Netz kann mit dem synthetischen Polymer beschichtet werden zum Beispiel mittels einer Auftragspresse bzw. einer Bestreichstation. Hierdurch kann es möglich sein, in einer sehr effizienten Weise (im Wesentlichen) eine gesamte Oberfläche (oder beide Oberflächen vollständig) des Filtermaterials mit Transparenz zu versehen.
Das synthetische Polymer kann auf eine oder beide Oberflächen des Netzes gedruckt werden, zum Beispiel mittels Siebdrucken. Hierdurch kann es möglich sein, in einer sehr effizienten Weise vordefinierte transparente Bereiche in dem Filtermaterial bereitzustellen, wodurch die Bildung von maßgeschneiderten Transparenzmustern ermöglicht wird. Zum Beispiel kann es möglich sein, das Filtermaterial (und schließlich ein Teebeutel, ein Kaffeepad oder dergleichen) mit einem (semi-)transparenten Muster oder mit einer transparenten Fläche zu versehen, die ein bestimmtes Logo oder eine Marke wiedergibt.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Kalandrierens oder Heißprägens des Filtermaterials umfassen. Dieser Schritt kann in der Produktionslinie (inline) oder außerhalb der Produktionslinie (off-line) durchgeführt werden und insbesondere nachdem das synthetische Polymer an das Netz appliziert wurde. Die vorliegenden Erfinder haben herausgefunden, dass hierdurch die Transparenz des Filtermaterials weiter erhöht werden kann, ohne dass seine mechanischen Eigenschaften beeinträchtigt werden. Ohne auf eine Theorie festgelegt sein zu wollen, gehen die vorliegenden Erfinder davon aus, dass durch die gleichzeitige Anwendung von Hitze und Druck bei dem Schritt des Kalandrierens oder Heißprägens das synthetische Polymer schmelzen kann und um die Fasern herum fließen kann, wodurch die Menge an Faser/Luft-Grenzflächen verringert wird, was zu einer weiteren Transparenzerhöhung des Filtermaterials führt. Darüber hinaus kann auch die Verringerung der Papierdicke nach dem Schritt des Kalandrierens oder Heißprägens zu einer weiteren Transparenzerhöhung führen.
Das Verfahren kann ferner einen Schritt des Erzeugens von kleinen Löchern, sogenannten Pinholes, in dem transparenten Filtermaterial umfassen. Dieser Schritt kann insbesondere durchgeführt werden, nachdem das synthetische Polymer an das Netz appliziert wurde und nach einem optionalen Schritt des Kalandrierens oder Heißprägens, zum Beispiel mittels anschließendem Nadellochen bzw. Vernadeln (needle punching), Laserbohren oder dergleichen. Pinholes können auch während des Herstellungsverfahrens auf der Papiermaschine erzeugt werden. Durch die Erzeugung von Pinholes in dem transparenten Filtermaterial kann es möglich sein, die Aufguss- bzw. Infusionseigenschaften des transparenten Filtermaterials zu verbessern, insbesondere das Aufguss- bzw. Infusionsverhältnis zu erhöhen.
Das Verfahren kann geeignet sein zur Herstellung eines transparenten Filtermaterials, wie es hierin beschrieben ist.
Das transparente Filtermaterial ist besonders gut geeignet für heiße und kalte Filtration sowie für Filtration unter einem gewissen Druck. Des Weiteren kann die Applikation von synthetischem Polymer die Zug- bzw. Bruchfestigkeit und die Bruchdehnungswerte des resultierenden Papiers erhöhen. Darüber hinaus kann es in einfacher Weise mit einem herkömmlichen Papierfabrikationsverfahren hergestellt werden und benötigt keine teuren Materialien, was seine Herstellung sehr kosteneffizient macht. Das Filtermaterial kann mittels herkömmlicher Verpackungsmaschinen verarbeitet und mit aufgießbarem Material, wie zum Beispiel Tee oder Kaffee, gefüllt werden, was es äußerst geeignet für Massenartikel, wie zum Beispiel Teebeutel oder Kaffeepads oder -pods oder Kapseldeckel, macht.
In einem zweiten Aspekt betrifft die vorliegende Erfindung Lebensmittelverpackungen (wie zum Beispiel Beutel), insbesondere Teebeutel, Kaffeepads, Kaffeepods oder Kapseldeckel (einer Tee- oder Kaffeekapsel), die aus dem Filtermaterial gemacht sind. Demzufolge sind die (Lebensmittel-)Beutel nicht nur transparent, wodurch sie eine visuelle Prüfung ihres Inhalts durch die Verbraucher sowohl in einem trockenen als auch in einem nassen Zustand der Beutel ermöglichen, sondern sie können auch vielseitig eingesetzt werden, wie herkömmliche nicht-transparente Beutel, ohne ein signifikantes Risiko des Zerreißens und Austritts des aufgießbaren Materials in das Aufgussgetränk oder dergleichen. Zusätzlich kann die Lebensmittelverpackung aus nachhaltigen Papiermaterialen gemacht sein und somit zusammen mit üblichem Papierabfall recycelt werden.
Die vorliegende Erfindung wird weiter beschrieben durch die folgenden Beispiele, die lediglich zum Veranschaulichen spezifischer Ausführungsformen gedacht sind und nicht den Umfang der Erfindung in irgendeiner Weise einschränken sollen.
Beispiele
Filtermaterialien mit einer Zusammensetzung, wie unten in den Beispielen angegeben und ferner umfassend ein Nassfestmittel in einer Menge von 0,8 Gew.-%, wurden mittels einer Laborblattbildungsvorrichtung (Rapid-Köthen) hergestellt.
Ein 13 gsm Filtermaterial (d.h. mit einem Flächengewicht von 13 g/m²), bestehend aus Abacafasern (S2-Qualität, bezogen von den Philippinen) und Northern Bleached Softwood Kraft Pulp (NBSK), die in einem Holländer auf einen Mahlgrad von etwa 20 SR gemahlen wurden.
Ein Teil des Filtermaterials wurde als solches untersucht („unbeschichtetes 13 gsm Filterpapier“).
Ein weiterer Teil des Filtermaterials wurde mit einer Wasser-basierten Styrol/n-Butylacrylat-Copolymer-Dispersion (trockene Bindemittelmenge 65%, bezogen auf das Papiergewicht) unter Verwendung einer Auftragspresse im Labormaßstab beschichtet, bei 150 °C getrocknet und anschließend untersucht („beschichtetes 13 gsm Filterpapier“).
Zusätzlich wurde ein mit Ultraschall versiegelbares, gewebtes Material aus PET als ein positives Referenzbeispiel im Hinblick auf Transparenz untersucht („PET gewebtes Material“) und ein spun-bond Material aus PLA wurde als ein negatives Referenzbeispiel im Hinblick auf Transparenz untersucht („PLA spun-bond Material“).

Die Transparenzwerte der einzelnen Materialien wurden mittels Reflexionsmessungen unter Verwendung eines Elrepho 2000 Geräts in Übereinstimmung mit DIN 53147 ermittelt. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt. Tabelle 1: Transparenzwerte von ausgewählten Standard- und beschichtete nicht-heißsiegelfähige Filterpapiermaterialien

Filterpapiermaterial	PET gewebtes Material	PLA spun-bond Material	unbeschichtetes 13 gsm Filterpapier	beschichtetes 13 gsm Filterpapier *
Transparenz [%]	93,8	15,0	71,0	91,0
* gemäß der vorliegenden Erfindung, Gesamtflächengewicht des Filtermaterials: 20 gsm

Wie aus den in Tabelle 1 gezeigten Ergebnissen ersichtlich ist, weist das Filtermaterial gemäß der vorliegenden Erfindung eine hohe Transparenz auf, die fast so hoch wie bei dem positiven Referenzbeispiel ist und deutlich höher als das unbeschichtete Material.
Auch wenn die vorliegende Erfindung detailliert an Hand spezifischer Ausführungsformen und Beispielen beschrieben wurde, ist die Erfindung nicht hierauf beschränkt und diverse Änderungen und Modifikationen sind möglich, ohne den Umfang der Erfindung zu verlassen.
ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG
Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.
Zitierte Patentliteratur

WO 0248443 [0005]
EP 1553224 A1 [0007]
EP 2266791 A1 [0008]
EP 2712959 A1 [0010]
US 2004/0129632 A1 [0058]
US 3905864 [0058]

Zitierte Nicht-Patentliteratur

DIN 53147 [0024]
DIN 53147:1993-01 [0024]

Claims

Transparentes Filtermaterial, umfassend: (a) ungemahlene cellulosehaltige Fasern oder cellulosehaltige Fasern mit einem Mahlgrad von nicht mehr als 30 Schopper Riegler; und (b) mindestens ein synthetisches Polymer.
Transparentes Filtermaterial nach Anspruch 1, wobei das mindestens eine synthetische Polymer aus der Gruppe, bestehend aus Acrylpolymeren oder -copolymeren und Ethylen/Vinylacetat-Copolymeren, ausgewählt ist.
Transparentes Filtermaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei das mindestens eine synthetische Polymer ein Vinylaren/Acrylat-Copolymer, insbesondere ein Styrol/Acrylat-Copolymer, insbesondere ein Styrol/Alkylacrylat-Copolymer, umfasst.
Transparentes Filtermaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das mindestens eine synthetische Polymer in einer Menge von 5 bis 60 Gew.-%, bezogen auf das gesamte Filtermaterial, enthalten ist.
Transparentes Filtermaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei die cellulosehaltige Fasern aus der Gruppe, bestehend aus Holzfasern, Hanffasern, Manilafasern, Jutefasern, Sisalfasern, Abacafasern, Kraft-Zellstoff oder Mischungen davon, ausgewählt sind.
Transparentes Filtermaterial nach Anspruch 5, wobei die cellulosehaltigen Fasern Abacafasern und/oder Kraft-Zellstoff aus Nadelholz, insbesondere Northern Bleached Softwood Kraft Pulp, umfassen.
Transparentes Filtermaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, ferner umfassend künstliche cellulosehaltige Fasern und/oder thermoplastische Fasern.
Transparentes Filtermaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, das einen Transparenzwert von mehr als 80%, bestimmt gemäß DIN 53147, hat.
Transparentes Filtermaterial nach einem der vorherigen Ansprüche, wobei das Filtermaterial für Anwendungen im Lebensmittelbereich, insbesondere für Speisen und Getränke, insbesondere für Aufgussgetränke, wie zum Beispiel Tee oder Kaffee, geeignet ist.
Lebensmittelverpackung, insbesondere Teebeutel, Kaffeepad, Kaffeepod oder Kapseldeckel, die aus dem Filtermaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9 gemacht ist.