DE3216011C3 - - Google Patents

Description

Die Erfindung bezieht sich auf eine Nahrungsmittelhülle nach dem Oberbegrifff von Anspruch 1 und auf Verfahren zu deren Herstellung.

Künstliche Nahrungsmittelhüllen werden für die Vielzahl von Fleischprodukten und anderen Nahrungsmitteln verwendet, beispielsweise für unterschiedliche Wurstsorten, Käserollen, Geflügelpasteten und dergleichen. Sie bestehen üblicherweise aus regenerierter Cellulose oder anderen Materialien auf Cellulosebasis. Es gibt verschiedene unterschiedliche Typen von Hüllen und Größen um den Anforderungen unterschiedlicher Nahrungsmittel zu genügen, die hergestellt werden mit oder ohne Trägermaterial. Hüllen mit Trägermaterial werden auch als faserige Hüllen bezeichnet, denn sie enthalten Fasergewebe oder Gewirke als Trägermaterial eingebettet in die Hüllenwand.

Eine übliche Eigenschaft der zu verarbeitenden Nahrungsmittel, insbesondere von Fleischerzeugnissen ist, daß sie eine Mischung aus in Frage kommenden Bestandteilen ist, die üblicherweise auch als Emulsion bezeichnet wird. Diese Emulsion wird unter Druck in die Hüllen eingestopft und anschließend erfolgt die Weiterverarbeitung. Die Nahrungsmittel können in den Hüllen gelagert und versandt werden, es ist jedoch auch in einigen Fällen üblich, insbesondere bei Würstchen wie Frankfurtern, die Hüllen nach der Fertigstellung des Erzeugnisses wieder zu entfernen.

Die Bezeichnung Hüllen mit kleinen Durchmessern wird verwendet für Hüllen, die zur Herstellung von dünnen Würsten, wie Frankfurtern, dienen. Bereits der Name bringt zum Ausdruck, daß diese Nahrungsmittelhüllen in gestopftem Zustand einen geringen Durchmesser haben, der im aufgeblasenen Zustand im allgemeinen im Bereich von etwa 13 mm bis etwa 40 mm liegt. Die am häufigsten verwendete Handelsform sind dünnwandige nicht verstärkte Schläuche sehr großer Länge. Um derartige Hüllen, die beispielsweise 20 bis 50 m lang oder noch länger sein können, vernünftig handhaben zu können, werden diese gerafft und zusammengepreßt zu Produkten, die üblicherweise geraffte Hüllenstäbe oder -stöcke genannt werden und eine Länge von etwa 20 bis etwa 60 cm aufweisen. Raffvorrichtungen und geraffte Produkte dieser Art sind in den US-Patentschriften 29 83 949 und 29 84 574 beschrieben. Als großvolumige Nahrungsmittelhüllen werden üblicherweise Hüllen bezeichnet, die zur Herstellung größerer Nahrungsmitteleinheiten dienen, beispielsweise von Salami, Bologneser Würsten, Fleischpasteten, gekochten und geräucherten Schinkenteilen und dergleichen.

Derartige Produkte weisen Hüllendurchmesser von etwa 40 mm bis etwa 200 mm oder mehr auf. Im allgemeinen haben die dafür geeigneten Hüllen etwa die dreifache Wanddicke von Hüllen für schmale Produkte und sind mit in das Wandmaterial eingebetteten Fasern verstärkt, obwohl sie auch ohne solche Trägermaterialien hergestellt werden können. Lange Zeit wurden die Hüllen mit großen Durchmessern den Verarbeitern in flachgelegtem Zustand in vorgeschnittenen Längen von etwa 0,6 bis etwa 2,2 m geliefert. In jüngster Zeit wurden derartig großvolumige Hüllen, faserverstärkt oder auch nicht, in Form geraffter Stäbe geliefert, die bis zu etwa 65 m Hüllenlänge enthalten. In dieser Form ist ein Füllen auf Anlagen mit hoher Geschwindigkeit möglich.

Bei der Herstellung und Verwendung von künstlichen Nahrungsmittelhüllen ist die Steuerung des Feuchtigkeitsgehaltes der Hüllen wichtig. Die erfindungsgemäßen Cellulosehüllen in Stabform sollen einen Mindestfeuchtigkeitsgehalt von 13 Gew.-%, bezogen auf das Gesamthüllengewicht haben, der Feuchtigkeitsgehalt kann jedoch auch höher sein. Bei der Herstellung enger Cellulosehüllen aus regenerierter Cellulose wird der Feuchtigkeitsgehalt vorzugsweise auf den Bereich von etwa 14 bis etwa 18 Gew.-%, bezogen auf das Hüllengesamtgewicht eingestellt, um diese ohne Beschädigung füllen zu können. Dieser relativ enge Feuchtigkeitsgehaltsbereich ist wichtig, weil häufiges Reißen der Hüllen beim Stopfen festgestellt wurde, wenn der Feuchtigkeitsgehalt niedriger lag. Aus einem höheren Feuchtigkeitsgehalt resultiert eine sehr starke Plastizität des Hüllenmaterials mit der Folge von Überstopfen.

Die zuvor beschriebenen großvolumigen Hüllen wurden insoweit verbessert, daß geraffte und verdichtete Hüllenlängen in vorgefeuchtetem oder vorgetränktem Zustand erhältlich sind, so daß der lange Zeit übliche und problematische Schritt des Einweichens derartiger Hüllen unmittelbar vor dem Stopfen vermieden werden kann. Der Feuchtigkeitsgehalt derartiger großvolumiger Hüllen mit Faserverstärkung beträgt in gerafftem und vorgefeuchtetem Zustand üblicherweise etwa 16 bis etwa 35 Gew.-%, bezogen auf das Gesamthüllengewicht.

Der spezielle Feuchtigkeitsgehalt kann entsprechend den Anforderungen der Verwender ausgewählt werden. Wenn der Feuchtigkeitsgehalt hoch ist und lange Lagerzeiten vor dem Stopfen möglich sind, sind Vorkehrungen gegenüber Schimmel- und Bakterienwachstum empfehlenswert. Eine mit den Erfordernissen der Erfindung in Übereinstimmung stehende Möglichkeit der Begrenzung des Einflusses des vor oder während des Stopfens zugefügten Wassers besteht in der Verwendung von Lösungen von Propylenglykol oder Glycerin. Diese wirken in den zu raffenden und zu verdichtenden Hüllen auch als Weichmacher und Feuchtmittel.

Die Technik des Raffens von Hüllen, die in den bereits genannten Patentschriften sowie auch in anderen Veröffentlichungen beschrieben ist, umfaßt im allgemeinen das kontinuierliche Zuführen von Längen flacher Hüllen von einem Lagerstock, beispielsweise einer Rolle, in eine Raffvorrichtung, in der die Hülle mit Gas von geringem Druck, beispielsweise Luft, aufgeblasen wird. Die aufgeblasene Hülle wird dann durch eine Reihe von Raffrollen geführt, die die Hülle gegen einen Anschlag oder auf einem Raffdorn falten, bis eine vorgewählte geraffte Länge erreicht ist.

Bei einer Raffvorrichtung mit gleitendem Dorn, wie sie beispielsweise in der US-Patentschrift 37 66 603 beschrieben ist, wird die geraffte Hülle dann von dem Anschlag, gegen den sie beim Raffen gepreßt wurde, gleichmäßig abgeführt und auf einen überstehenden Dornteil geschoben, auf dem die Verdichtung durch Zusammenpressen auf eine gewünschte Stablänge erfolgt. Bei einer anderen Ausführungsform einer Raffvorrichtung, die in der US-PS 25 83 654 beschrieben ist, wird der Raffdorn mit der gerafften Hülle in eine andere Position geschwenkt, in der die Hülle durch Zusammenpressen auf die geforderte Stablänge verdichtet wird. Bei üblichem normalem Verdichten resultiert eine Stablänge, die zwischen etwa 1% bis etwa 1,2 oder 1,3% der ursprünglichen Hüllenlänge liegen kann. In der US-Patentschrift 20 01 461 ist beispielsweise beschrieben, daß eine 1006 cm lange Hülle in einen 10 cm langen Stab verkleinert wird. In dieser Patentschrift wird ferner vermutet, daß die niedrigste praktisch erreichbare Grenze des Packungsverhältnisses, d. h. des Verhältnisses von Stablänge zur ursprünglichen Länge der Hülle wahrscheinlich in der Nähe von 1 : 130 liegt. In der Patentschrift wird jedoch nicht auf die Probleme bei der Herstellung hochverdichteter geraffter Hüllstäbe handelsüblich einsetzbarer Länge hingewiesen, und auch die wesentliche Bedeutung des Durchmessers der Innenbohrung wurde nicht erkannt. Bei derartigen Überlegungen haben die Erfinder dieser Patentschrift jedoch die Probleme übersehen, die auftreten, wenn man derartig stark verdichtete geraffte Hüllenstäbe von handelsüblicher Länge herstellen will, und ebenfalls ist der wichtige Faktor der Größe der offenen Innenbohrung des gerafften und verdichteten Stabes unbeachtet geblieben.

Die Verhältnisse von Originalhüllenlänge zur Länge der gerafften Stäbe lagen in der Vergangenheit in der Größenordnung von 70 bis 100. Dieses Verhältnis wird als Packungsverhältnis bezeichnet und ist der Kehrwert des in der US-Patentschrift 20 01 461 angegebenen Verhältnisses.

Die Packungseffizienz ist eine andere Möglichkeit, quantitativ das Ausmaß, mit dem die ursprüngliche Hüllenlänge zu einem gerafften Stab verkürzt wird, auszudrücken. Die Packungseffizienz ist definiert als das Verhältnis vom Volumen der gerafften und verdichteten Hülle einer Einheitslänge dividiert durch das Volumen der gleichen Einheitslänge, das durch das feste Hüllenmaterial eingenommen wird, und es kann bestimmt werden durch die nachfolgende Formel:

in der bedeuten:
PE = Packungseffizienz
L_c = Hüllenlänge
L_s = Länge des gerafften Hüllenstabes
FW = Breite der flachliegenden Hülle
t_c = Wandstärke der Hülle
OD = Außendurchmesser des gerafften Hüllenstabes
ID = Durchmesser der Innenbohrung des gerafften Hüllenstabes

Diese Berechnung berücksichtigt automatisch das spezifische Gewicht und/oder die Dichte des Hüllenmaterials selbst. Die Formel zeigt, daß die Packungseffizienz das Verhältnis des Volumens der flachliegenden Hülle, das im gerafften Hüllenstab enthalten ist, dividiert durch das Volumen eines hohlen Zylinders der gleichen Größe des gerafften Hüllenstabes ist. Das Ausmaß, mit dem die Packungseffizienz ansteigt ergibt sich durch die Annäherung des Wertes gegen 1.

Nachdem das Packungsverhältnis das Verhältnis von L_c zu L_s ist, läßt sich die Packungseffizienz auch ausdrücken durch

Es ist ersichtlich, daß sich für eine gegebene Packungseffizienz das Packungsverhältnis des gerafften Stabes mit der Differenz zwischen Außendurchmesser und dem Durchmesser der Innenbohrung des Stabes für eine gegebene Hüllengröße ändert.

Die Formel zeigt, daß sich für eine vorgegebene Packungseffizienz das Packungsverhältnis in Abhängigkeit von der Differenz zwischen dem Außendurchmesser und dem Durchmesser der Innenbohrung des Hüllenstabes für eine vorgegebene Hüllengröße ändert. Weil der äußere Durchmesser zwangsläufig durch die Breite der flachliegenden Hülle (FW), die zur Stabbildung verwendet wird, begrenzt ist, bewirkt eine Vergrößerung der Differenz der Durchmesser, um das Packungsverhältnis zu erhöhen, zwangsläufig eine Verringerung des Durchmessers der Innenbohrung des Stabes. Aus dem gegenläufigen Einfluß der Vergrößerung des Packungsverhältnisses und der Maximalisierung des Durchmessers der Innenbohrung ergibt sich, daß eine maximale Packungseffizienz bei gegebenem Packungsverhältnis erreicht wird, wenn der Durchmesser der Innenbohrung des Stabes möglichst groß ist.

Es ist üblicherweise erwünscht, einen möglichst großen Stopftrichter oder Füllhorn (innere Querschnittsfläche) für eine vorgegebene Hüllengröße zu verwenden, um einen möglichst großen Durchgang mit möglichst geringem Stopfdruck zu erreichen. Ein weiterer Grund, den Fülltrichter möglichst groß auszuwählen, ist die Gefahr des sogenannten Ausfettens. Ausfetten ist eine Erscheinung, die auftritt, wenn die Fleischemulsion durch den Stopftrichter mit hohen Schergeschwindigkeiten bewegt wird, so daß die Emulsion zusammenbricht und Fett und Wasser sich trennen. Wasser und Fett reichern sich dann zwischen der Oberfläche des fertigen Wursterzeugnisses und der Cellulosehülle während der Weiterverarbeitung an und ergeben ein nicht zufriedenstellendes Erzeugnis, das ein unerwünschtes Aussehen aufweist. Die Schergeschwindigkeit fällt mit steigendem Innendurchmesser des Fülltrichters ab.

Die Fortschritte bei der Technik des Raffens wurden bisher darin gesehen, Hüllenstäbe herzustellen, die auf Stopfeinrichtungen kontinuierlich entrafft und gestopft werden können, ohne daß mechanische Beschädigungen oder Abrisse auftreten, um auf diese Weise eine kontinuierliche Verarbeitung zu sichern. Die Stäbe selbst haben eine ausreichende strukturelle und mechanische Festigkeit und einen Zusammenhalt, der den Beanspruchungen beim Packen, Lagern und Anbringen an den Stopfeinrichtungen genügt. Zusätzlich ist es jedoch wünschenswert, die Verdichtung von Hüllen bei gegebener Stablänge technisch so auszuführen, daß die Verwendung von Stopftrichtern mit dem maximal möglichen Durchmesser möglich ist. Ein solch idealer Hüllenstab ist ein solcher mit einem hohen Zusammenhalt, der bei gleichzeitig großem Durchmesser der Innenbohrung des Stabes (hohe Packungseffizienz) eine möglichst große Hüllenlänge pro Gradlängeneinheit aufweist (hohes Packungsverhältnis).

Bekannte Packungsverhältnisse und Packungseffizienz kann man aus der US-PS 35 28 825 berechnen. Es ist angegeben, daß ein geraffter Hüllenstab von 30 m Hüllenlänge mit einem Durchmesser im aufgeblasenen Zustand von 1,75 cm und einer Wanddicke von 0,0254 mm zu einem Stab mit einem Außendurchmesser von 2,22 cm und einem Innenbohrungsdurchmesser von 1,27 cm gerafft wird, wobei der Stab eine Länge von 41,28 cm aufweist. Unter Verwendung der vorstehenden Daten und der angegebenen Formel für die Packungseffizienz beträgt diese für den bekannten Stab 0,374. Das Packungsverhältnis dieses bekannten Stabes betrug 70 (30 m Hülle gerafft und zu einem Stab von 41,28 cm verdichtet). Der Zusammenhalt des Stabes wurde bestimmt durch Messung des Biegemoments oder der Biegesteifigkeit in N×m bei dem der Stab bricht. Der Hüllenstab wird auf zwei mit V-förmigen Kerben versehene Trägerbacken, die auf einer Grundplatte in einem Abstand D, der etwa 80 bis 90% der Stablänge des zu prüfenden Stabes ausmacht, befestigt sind, aufgelegt. Ein Druckteil mit einem V-förmigen Stempel in einem Abstand von weniger als 10,16 cm wird zentrisch auf die Oberseite des Hüllenstabes gesenkt. Ein nach unten gerichteter Druck wird durch das Druckglied ausgeübt das gleichzeitig mit einem Druckmeßinstrument verbunden ist. Der Druck wird langsam gesteigert, bis der Stab bricht. Die dafür erforderliche Kraft P in Newton wird aufgezeichnet. Das Biegemoment in Newton×cm bei Bruch ist gleich P/ 2×5,08 cm. Das ist die erforderliche Kraft P, die ein Biegemoment ausübt, das zum Brechen des Stabes ausreicht. Ein Zusammenhalt von mindestens 0,135 N×m ist erforderlich und ein Zusammenhalt von mindestens 0,282 N×m ist besonders geeignet und bevorzugt.

Weil das Verhältnis des Durchmessers der Innenbohrung von Hüllenstäben zum Durchmesser des Stopftrichters für die Brauchbarkeit eines Hüllenstabes von Bedeutung ist, wurde für die Prüfung von gerafften Hüllenstäben zur Messung ein sogenannter Freifalltest (drop fit Test) entwickelt. Um das Aufbringen eines gerafften Hüllenstabes auf einen Stopftrichter zu simulieren und dabei den effektiven Durchmesser der Innenbohrung des gerafften Stabes zu messen, wird bei der Prüfung der geraffte Hüllenstab oberhalb des Endes eines senkrechten Stabes aus rostfreiem Stahl angeordnet, wobei der Stab länger ist als die Länge des Hüllenstabes, und anschließend der Stab in freiem Fall unter seinem eigenen Gewicht über den Metallstab gleiten lassen, bis er vollständig an das untere Ende des Stabes gelangt. Der Prüfstab kann senkrecht auf einer Platte angeordnet sein. Der zu prüfende Stab wird über das obere Ende gehalten und dann losgelassen. Wenn der Stab bis auf die Halteplatte fällt, ist der Test positiv.

Verschiedene Stäbe sind vorhanden mit einer Abstufung des Durchmessers von 0,25 mm und für verschiedene Hüllengrößen werden auch Stäbe mit einer Abstufung von 0,05 mm verwendet. Der zu prüfende Hüllenstab wird mit jedem Teststab, beginnend mit dem kleinsten Durchmesser, geprüft, bis der Stab nicht mehr frei über die gesamte Länge des Prüfstabes gleitet. Der größte Stabdurchmesser der noch einen freien Fall über seine gesamte Länge ermöglicht, ist der effektive Durchmesser der Innenbohrung des gerafften Stabes, auch der Anbringdurchmesser genannt.

Bei der Herstellung geraffter Stäbe aus Cellulosehüllen variiert der Durchmesser der Innenbohrung der einzelnen Stäbe geringfügig wegen der Unregelmäßigkeiten der Falten. Aus diesem Grunde ist es notwendig, eine Vielzahl von gerafften Stäben, beispielsweise mindestens jeweils zehn, auszuprüfen und den arithmetrischen Mittelwert für die Gruppe zu bestimmen, um den Anbringbarkeitsdurchmesser des Fülltrichters festzulegen. Wie zuvor beschrieben, kann dieser Durchmesserwert mit einer Genauigkeit von 0,025 mm bestimmt werden. Wenn beispielsweise ein Mindestdurchmesser von 1,245 cm erforderlich ist, der Mittelwert der geprüften Stäbe jedoch 1,242 cm beträgt, ist diese Stabgruppe nicht brauchbar, denn eine erhebliche Anzahl von Stäben dieser Gruppe mit einem Mittelwert von 1,242 cm würde sich bei einem Fülltrichterdurchmesser von 1,245 cm als unbrauchbar erweisen.

Einer der wichtigsten Faktoren beim Raffen von Hüllen mit kleinen Durchmessern ist der Zusammenhalt, d. h. die Stabilität des gerafften Stabes als selbststabilisierter Gegenstand (self sustaining article). Der Zusammenhalt des Stabes ist besonders wichtig für die Brauchbarkeit derartiger Stäbe für automatische Stopfanlagen, wie sie beispielsweise zur Herstellung von Frankfurtern und vergleichbaren Nahrungsmitteln verwendet werden. Eine Beschädigung oder ein Riß in der gerafften Hülle vor dem Aufbringen auf den Stopftrichter macht den Stab für automatische Stopfeinrichtungen unbrauchbar. Jede Behandlung der schlauchförmigen Nahrungsmittelhülle beim Raffen zu Stäben darf den Stabzusammenhalt und seine Stabilität nicht gegenteilig beeinflussen, sondern sollte den Zusammenhalt verstärken.

Es wurden in der Vergangenheit erhebliche Anstrengungen der einschlägigen Industrie zur Herstellung von schlauchförmigen Hüllen mit engen Durchmessern unternommen, insbesondere zur Entwicklung von Systemen zur Herstellung von Hüllenstäben hohen Zusammenhalts. Eine chemische Behandlung ist beispielsweise in der US-Patentschrift 41 37 947 beschrieben.

Beim üblichen Raffen auf modernen Raffeinrichtungen werden geraffte Hüllenstäbe mit einer erkennbaren Abweichung des Winkels zwischen einer Ebene senkrecht zur Stabachse und einer Ebene durch die Raffalten hergestellt. Dieser Winkel wird der Faltenwinkel genannt. Ein auf bekannte Weise ohne das erfindungsgemäße Kernteil geraffter Stab weist einen Faltenwinkel und einen Zusammenhalt sowie eine strukturelle Festigkeit auf, die erheblich größer ist als die eines Stabes der gleichen Größe, bei dem beim Raffen die Falten senkrecht zur Längsachse des Stabes stehen, weil die gesamte Stablänge sich wie ineinander gesteckte Konen verhält.

Es wurde gefunden, insbesondere bei Hüllen mit engen Durchmessern, die zur Herstellung von Frankfurter Würstchen dienen, daß beim üblichen Raffen ohne Kern, beim Versuch, das Packungsverhältnis durch Verdichten zu maximieren, der Zusammenhalt und die strukturelle Festigkeit des verdichteten Stabes zurückgehen, bis zu einem Punkt, an dem der Stab unbrauchbar wird. Dies ist dann der Fall, wenn der Stab leicht zerbrechlich wird und deshalb nicht auf Fülltrichtern angebracht werden kann. Es wird angenommen, daß diese Wirkung auftritt, wenn hohe längsgerichtete Verdichtungskräfte dazu tendieren, die Geometrie ineinandersteckender Konen, die beim Raffprozeß hergestellt wurde, auszuweiten.

Es wurde ebenso gefunden, daß beim Raffen schlauchförmiger Hüllen aus flachliegenden Schläuchen zu einem gefalteten und verdichteten Stab, wie zuvor beschrieben innerhalb des Stabes starke radial nach innen wirkende Kräfte auftreten, wenn eine hohe Packungseffizienz erreicht wird. Die Größe dieser starken Kräfte wurde nicht beachtet, bis geraffte Hüllstäbe erfindungsgemäß auf Kernen hochverdichtet wurden. Es wurde gefunden, daß sich selbst bei im wesentlichen festen Kernen der Durchmesser der Innenbohrung mit der Zeit etwas verringert. Es war bekannt, daß sich der Durchmesser der Innenbohrung von üblicherweise gerafften Hüllenstäben (ohne rohrförmigen Kern) nach dem Abziehen vom Raffdorn unmittelbar nach dem Verdichten stark verringert und eine zusätzliche graduellere Verringerung im Laufe von ein oder mehrerer Wochen nach dem Abziehen auftritt. Die Größe dieser Kräfte, die den Durchmesserverlust hervorruft, war bis zum Zeitpunkt der vorliegenden Anmeldung unbeachtet geblieben. Es wurde ferner gefunden, daß die Größe der radial nach innen wirkenden Kräfte proportional ist den längsgerichteten Verdichtungskräften, mit denen der Stab unmittelbar vor dem Abziehen verdichtet wurde. Die Abhängigkeit ist so, daß die radialen nach innen wirkenden Kräfte mit steigenden Längsverdichtungskräften größer werden.

In der britischen Patentschrift 11 67 377 ist ein geraffter Hüllenstab aus einer schlauchförmigen Hülle beschrieben, der von einem Stab getragen wird, der so geformt und dimensioniert ist, daß er auf einen Stopftrichter paßt.

In der Patentschrift ist angegeben, daß der Stab durch Reibungskräfte auf dem Kern festsitzt, um ein Abgleiten und Auseinanderfallen zu vermeiden. Es ist weiterhin angegeben, daß der Kern aus jedem gewünschten Material hergestellt werden kann, beispielsweise aus Kunststoffen oder dünner Pappe. Eine speziell beschriebene Ausführungsform besteht aus einem extrudierten Zylinder aus Polyvinylchlorid mit einer Wanddicke von 0,25 mm. Die in dem Patent beschriebenen Gegenstände wurden in Form von Schlauchfolien aus Polyvinylidenchlorid, gerafft auf Kernen aus Celluloseacetat mit einem Innendurchmesser von 2,50 cm und einer Wanddicke von 0,29 mm, in den Handel gebracht.

Die Lehre des britischen Patentes wurde jedoch nie für geraffte schlauchförmige Cellulosehüllen verwendet. Unabhängig von der Lehre der britischen Patentschrift ist die Verwendung von hohlen Kernen oder Innenrohren als Träger für geraffte Hüllen mit großen Durchmessern seit vielen Jahren bekannt. Alle die bekannten Fälle der Anwendung eines Kernes bei gerafften Cellulosehüllen dienten jedoch dazu, die Integrität und das Wachstum während des Einweichens zu verringern. Für Hüllen mit kleinen Durchmessern wurden zu einer Zeit vor dem Herstellen von zusammenhängenden Hüllenstäben zum Versenden und Handhaben Stäbe verwendet. Die gerafften Hüllen werden zur Verwendung von den Stäben auf Fülltrichter übergeschoben oder überführt.

In den zurückliegenden Jahren wurde bei mittelgroßen und großen Nahrungsmittelhüllen aus Cellulose die Verwendung von Innenrohren zum Stützen und Tragen der Hüllen nicht mehr angewandt, sondern äußere Stütz- und Trägereinrichtungen wie Netze und Schrumpffolien verwendet. Enge Hüllen werden als zusammenhängende Stäbe ohne Trägermaterial verwendet.

Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, einen gerafften Hüllenstab hohen Zusammenhalts zu schaffen bei dem eine geraffte Nahrungsmittelhülle auf ein höheres Packungsverhältnis als bisher bekannt verdichtet ist, wobei ein so großer Durchmesser der Innenbohrung des Stabes aufrechterhalten werden soll, der das Erzielen einer hohen Packungseffizienz sicherstellt.

Diese Aufgabe wird durch die geraffte Nahrungsmittelhülle und das Verfahren zu ihrer Herstellung gemäß den Patentansprüchen gelöst.

Ein besonderer Vorteil der gerafften Nahrungsmittelhüllenstäbe ist ihre hohe Dichte und die strukturelle Ausbildung, die einen guten Zusammenhalt ergibt und die einen breiten Einsatz für Hüllen aller Größen und Sorten in der Nahrungsmittelindustrie ermöglicht. Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäßen Nahrungsmittelhüllen ist ihr hohes Packungsverhältnis in Kombination mit einer Packungseffizienz, die beide wesentlich höher sind, als sie bis zum Prioritätstage der vorliegenden Anmeldung erreichbar waren, wobei gleichzeitig ein hoher Grad strukturellen Zusammenhalts und Festigkeit vorhanden ist.

Ein anderer wichtiger Gesichtspunkt der Erfindung liegt darin, daß die gerafften Hüllenstäbe hoher Dichte einen Kern aufweisen, dessen physikalische Eigenschaften derart sind, daß sie den hohen radial nach innen wirkenden Hüllenausdehnungskräften standhalten, wenn die schlauchförmige Hülle nach dem Raffen zu einem hohen Packungsverhältnis verdichtet wird. Die Erfindung schließt auch ein Verfahren zur Herstellung der mit Kernen versehenen gerafften Nahrungsmittelhüllen in Stabform ein, bei dem die bekannten Raffvorrichtungen mit geringen Anpassungen verwendet werden können.

Die erfindungsgemäßen, mit Kernen versehenen, gerafften Hüllen hoher Dichte in Stabform können in jeweiligen Standardgrößen für alle Hüllendurchmesser hergestellt werden und sind auf Stopftrichter mit größeren Durchmessern, als bisher bekannt, aufsetzbar. Durch die Erfindung wird die Stopftechnik von Nahrungsmitteln in Hüllenform für alle erhältlichen Hüllen verbessert.

Ein wichtiger Punkt der Erfindung liegt darin, daß bei einer Ausführungsform der Kern der kerngestützten hochverdichteten Hüllenstäbe selbst bei der Montage zu einem Teil der Stopfvorrichtung wird.

Die Erfindung schafft hochverdichtete geraffte Nahrungsmittelhüllen in Stabform mit Kernen, bei denen der Kern wahlweise als Trägerrohr zum Aufschieben auf den Fülltrichter einer Stopfvorrichtung oder alternativ als Fülltrichter oder Stopfhorn selbst dienen kann, je nach Größe und Ausbildung des Kernteils. Bei Verwendung des rohrförmigen Kerns als Stopftrichter werden zusätzliche Teile auf dem Kern an passender Stelle innerhalb eines entrafften Hüllenteils aufgebracht. Ein besonderer Vorteil der Erfindung besteht darin, daß die gerafften Hüllenstäbe eine größere Innenbohrung und ein höheres Packungsverhältnis aufweisen als die bisher bekannten Produkte ohne Kern.

Zu den Vorteilen ist ferner zu rechnen, daß der Kern der stark verdichteten gerafften Nahrungsmittelhüllenstäbe in bestimmten Fällen der Fülltrichter der Stopfmaschine ersetzen kann und so zu einem Teil der Stopfmaschine wird.

Im Gegensatz zu der bisherigen Verwendung von Kernen wurde nunmehr gefunden, daß bei der Erfindung die Kerne so ausgebildet sind, daß sie der Wirkung der radial nach innen gerichteten Hüllenausdehnungskräfte in einem solchen Ausmaß widerstehen, daß nicht nur Packungsverhältnisse erreicht werden, die wesentlich höher sind als bisher bei gerafften und verdichteten Hüllenstäben, die unter gleichen Bedingungen ohne Stab gerafft und verdichtet wurden, sondern daß diese höheren Packungsverhältnisse auch erreicht werden mit Hüllenstäben, die eine gleiche oder sogar größere Innenbohrung aufweisen als es unter vergleichbaren Bedingungen mit gerafften Hüllenstäben ohne Kerne überhaupt möglich ist. Dies steht im Gegensatz zu den Erwartungen der Fachwelt, denn diese erwartete, daß durch den Platzbedarf der Kerne die effektive Größe der Innenbohrung des Hüllenstabes verringert sein würde.

Es wurde ferner erwartet, daß die Verwendung eines Kerns das Packungsverhältnis negativ beeinflußt. Im Gegensatz zu diesen Erwartungen wurde überraschend gefunden, daß bei den erfindungsgemäßen Nahrungsmittelhüllen ein wesentlich höheres Packungsverhältnis erreicht werden kann, ohne daß die Größe der verwendbaren Innenbohrung verringert ist. Gleichzeitig resultiert aus der erfindungsgemäßen Ausführung ein geraffter Nahrungsmittelhüllenstab, der eine höhere Packungseffizienz aufweist als die Packungseffizienz von gerafften Stäben ohne Kern. Ein zusätzliches Merkmal der erfindungsgemäßen Gegenstände ist ihre verbesserte strukturelle Festigkeit und ihr höherer Zusammenhalt.

Bei einer weiteren Ausführungsform der Erfindung, die besonders zur Verwendung in Stopfvorrichtungen zum Verpacken von grobstückigen Fleischartikeln wie ausgebeinten Schinken dergleichen geeignet ist, dient der Kern des erfindungsgemäßen Gegenstandes selbst als Stopftrichter. Bei einer anderen Ausführungsform der Erfindung kann der rohrförmige Kern wahlweise als Trägerrohr zum Überstreifen über den Fülltrichter einer Stopfvorrichtung oder alternativ als Stopftrichter selbst verwendet werden, wobei Aufweiteinrichtungen (casing means) der einen oder anderen Art auf den Kern im Inneren eines entrafften Teils der Hülle angeordnet werden.

Gegenstand der Erfindung ist die Kombination eines rohrförmigen Kerns mit einer gesteuert befeuchteten Nahrungsmittelhülle aus Cellulose mit einem Mindestfeuchtigkeitsgehalt von etwa 13 Gew.-%, bezogen auf das Gesamtgewicht der Hülle, wobei die Hüllenlänge auf dem Kern zu einem hohen Packungsverhältnis und einer Packungseffizienz nicht kleiner als etwa 0,5 gerafft und hochverdichtet ist, und wobei das Packungsverhältnis und die Packungseffizienz größer sind als die einer gerafften Hülle gleicher Länge, die unter gleichen Raff- und Verdichtungsbedingungen ohne Kern hergestellt wurde. Die nach innen wirkenden Hüllenausdehnungskräfte werden durch den Kern aufgefangen. Der rohrförmige Kern hat einen Außenumfang der größer ist als der Umfang der Innenbohrung, den die gleiche Hülle haben würde, wenn sie ohne den Kern gerafft und hochverdichtet wird. Ein anderer Gesichtspunkt der erfindungsgemäßen Kombination ist der, daß der Kern ausreichend fest ist, um Verformungen und Verringerungen seiner Innenbohrung infolge der nach innen wirkenden Hüllenausdehnungskräfte zu widerstehen. Beim Vergleich zwischen gerafften und verdichteten Hüllen mit und ohne Kern haben die Hüllen ohne Kern keine äußeren Begrenzungen in Längsrichtung.

Wenn bei der Beschreibung der Ausdruck "gleiche Raff- und Verdichtungsbedingungen" verwendet wird, so bedeutet dies, daß im wesentlichen die gleichen Raffeinrichtungen und Raffverfahren sowie Verdichtungsbedingungen verwendet werden und auch die Länge des Stabes nach dem Verdichten bzw. die zum Verdichten aufgewandte Kraft gleich sind. Erfindungsgemäß wird eine Packungseffizienz von 0,6 und höher erreicht.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung weist die zusammenhängende geraffte Nahrungsmittelhülle nach dem Freifalltest oder der Anbringungsprüfung im Kern einen Innenbohrungsdurchmesser auf, der mindestens so groß ist wie der Durchmesser der Innenbohrung, den die gleiche Hülle ohne Kern haben wurde, wenn sie unter gleichen Raff- und Verdichtungsbedingungen, jedoch ohne den Kern in Stabform gebracht würde.

Die Verdichtung erfolgt auf ein Packungsverhältnis von mindestens 100.

Die Erfindung schließt auch die in den Ansprüchen 24 bis 36 beschriebenen Verfahren zum Herstellen zusammenhängender geraffter Nahrungsmittelhüllenstäbe, die hoch verdichtet sind und einen Kern aufweisen, ein.

Der Feuchtigkeitsgehalt kann für unterschiedliche Hüllengrößen variieren. Vorzugsweise wird der Feuchtigkeitsgehalt geraffter faseriger Nahrungsmittelhüllen von großem Durchmesser auf etwa 16 bis etwa 35 Gew.-%, bezogen auf Hüllengesamtgewicht eingestellt. Der Feuchtigkeitsgehalt für mittelgroße Hüllen wird vorzugsweise ebenfalls auf etwa 16 bis etwa 35 Gew.-% Feuchtigkeit, bezogen auf Hüllengesamtgewicht eingestellt. Enge Nahrungsmittelhüllen zur Verwendung bei Frankfurter Würsten und dergleichen werden vorzugsweise auf einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 14 bis etwa 18 Gew.-% eingestellt.

Der rohrförmige Kern des erfindungsgemäßen Nahrungsmittelhüllenstabes muß ausreichend fest sein, um einer Verformung und Verringerung der Größe seiner Innenbohrung durch nach innen gerichtete Hüllenausdehnungskräfte zu widerstehen. Geringfügige Verformung und Verringerung des Bohrungsdurchmessers können auftreten und sind akzeptabel, wenn sie nur gering sind.

Der Durchmesser der Innenbohrung des Kerns kann in Abhängigkeit von der Hüllengröße und der erwünschten Größe der Innenbohrung von etwa 0,95 cm bis 12,7 cm oder größer variieren. Die Wanddicke des Kerns kann ebenfalls unterschiedlich sein und ermöglicht die Anpassung an die speziellen Verwendungszwecke und das verwendete Kernmaterial, jedoch beträgt die Wanddicke der rohrförmigen Kerne im allgemeinen etwa 0,051 cm bis etwa 0,254 cm.

Ein sichtbarer Vorteil der erfindungsgemäßen Gegenstände besteht darin, daß die Ebene der Raffalten der gerafften Hülle auch so gewählt werden kann, daß die Falten im wesentlichen senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Kerns verlaufen. Im allgemeinen beträgt der Faltenwinkel 0° bis etwa 15°. Ein besonderer Vorteil der vorliegenden Erfindung besteht darin, daß auch ein Faltenwinkel von etwa 15 bis etwa 60° eingestellt werden kann.

Der rohrförmige Kern für die erfindungsgemäße Kombination muß ausreichend fest sein, um Verformungen und Verringerungen seiner Innenbohrung durch die nach innen gerichteten Hüllenausdehnungskräfte zu widerstehen. Die Wanddicke kann den einzelnen Erfordernissen bei unterschiedlichen Hüllen und Verwendungen und Kernmaterialien angepaßt werden, im allgemeinen liegt die Wanddicke der rohrförmigen Kerne jedoch im Bereich von 0,051 cm bis etwa 0,254 cm.

Die Erfindung wird nun anhand der Zeichnungen noch näher beschrieben.

Fig. 1 ist eine Ansicht einer Vorrichtung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Produktes unter Verwendung des erfindungsgemäßen Verfahrens und zeigt das Raffverfahren im Verhältnis zur kontinuierlich zugeführten Länge des Hüllenmaterials.

Fig. 2 zeigt den beendeten Raffvorgang und die Überführung des gerafften Hüllenstückes zur Verdichtungsstation der Vorrichtung gemäß Fig. 1.

Fig. 3 zeigt die Einwirkung der Verdichtungskraft, um die erfindungsgemäße Stablänge auf dem Kernteil des überstehenden Stückes der Raffvorrichtung zu bilden.

Fig. 4 zeigt eine perspektivische Ansicht des erfindungsgemäßen Gegenstandes in Form der gerafften verdichteten Hülle auf dem hohlen rohrförmigen Kern.

Fig. 5 ist eine Darstellung einer weiteren Ausbildungsform der Erfindung unter Verwendung eines Fülltrichters an einer Stopfvorrichtung für das Einfüllen von grobstückigen Fleischmassen.

Fig. 6 ist eine perspektivische Ansicht eines erfindungsgemäßen Gegenstandes, insbesondere geeignet zum Stopfen von Produkten mit Durchmessern in einem mittleren Bereich, wobei das Kernteil als ein über den Fülltrichter oder das Füllhorn geschobener Träger dient oder alternativ selbst zum Füllhornteil der Vorrichtung wird.

Fig. 7 ist eine Abbildung eines erfindungsgemäßen Gegenstandes zum Stopfen von Wurstprodukten in Hüllen mit geringem Durchmesser, bei dem das Kernteil den Fülltrichter der Stopfvorrichtung ersetzt.

Fig. 8 ist eine graphische Darstellung der Ergebnisse des Freifalltests in Abhängigkeit vom Packungsverhältnis für geraffte Hüllenstäbe mit und ohne Kern für enge Hüllen oder Faserverstärkung der Größe 25, wobei die Hüllen 48,8 m lang sind.

Fig. 9 zeigt graphisch die Größe des Zusammenhalts in Abhängigkeit vom Packungsverhältnis für geraffte Hüllenstäbe ohne Kern aus 48,8 m langen engen nichtverstärkten Hüllen der Größe 25.

Fig. 10 ist eine graphische Auswertung des Freifalltestes in Abhängigkeit vom Packungsverhältnis für geraffte Hüllenstäbe ohne Kern der Größen 17, 21 und 25 von engen Cellulosehüllen ohne Faserverstärkung, wobei alle Stäbe gleicher Größe gleich lang sind.

Fig. 11 ist eine graphische Darstellung der Festigkeit in Abhängigkeit vom Packungsverhältnis der gerafften Hüllenstäbe ohne Kern gemäß Fig. 10.

Fig. 12 ist eine graphische Darstellung, die das maximal erreichbare Packungsverhältnis für geraffte Hüllenstäbe mit und ohne Kern für mittelgroße faserige Hüllen der Größenklassen 43 bis 60 zeigt, die auf einen Fülltrichter mit 2,73 cm Durchmesser passen.

Fig. 13 zeigt das gleiche wie Fig. 12 für faserverstärkte Hüllen mittlerer Größe der Größenklassen 70 bis 100 für Fülltrichter mit 3,95 cm Durchmesser.

Die Fig. 1 und 2 zeigen eine typische Raffvorrichtung mit gleitendem Dorn, die allgemein mit Nr. 11 gekennzeichnet ist. Die Vorrichtung weist einen Raffdorn 13 auf, der sich durch den Raffkopf 15 erstreckt. Eine aufgeblasene Hülle 17 wird durch ein Paar von Zuführrollen 19, die mit einem Paar von Zuführbändern 21 zusammenwirken auf den Raffdorn 13 aufgeschoben. Der Raffkopf 15 weist eine Vielzahl von Raffrollen 23 auf, üblicherweise drei, durch die die aufgeblasene Hülle 17 hindurchgeführt wird und wobei die Hülle in bekannter Weise an den Haltebändern 25 gerafft wird. Die Raffrollen sind in der US-Patentschrift 34 61 484 beschrieben.

Der Vorschub der lose gerafften Hülle 17 auf dem Raffdorn 13 wird durch eine Reihe von Rückhaltebändern 25 verringert, um eine im wesentlichen gleichmäßige Faltenbildung in der gerafften Hülle zu erzeugen und diese teilweise zu verdichten. Nach dem ersten Raffen und der Faltenbildung wird die Hülle durch die Rückhaltebänder auf dem Raffdorn gegen die erste Rückhalteklammer 27 weitergeschoben, wobei ein weiteres Zusammenschieben erfolgt, um gegenüber der ersten Verdichtung der gerafften Hülle durch ein Aufschieben gegen die Rückhaltebänder 25 eine zweite Verdichtung zu bewirken.

Um den Übergang der gerafften Hülle auf den im wesentlichen festen hohlen rohrförmigen Kern vorzunehmen, um auf diesem die erfindungsgemäße endgültige Verdichtung der Hülle zu bewirken, wird die erste Rückhalteklammer 27 ausgeklappt und die geraffte Hüllenlänge von Hand oder durch eine der bekannten automatisch arbeitenden Vorrichtungen in die in Fig. 2 wiedergegebene Stellung geschoben, und zwar gegen die zweite Rückhalteklammer oder den Rückhaltebügel 29. In dieser Stellung wird der geraffte Hüllenstab auf dem hohlen rohrförmigen Kern 31 angeordnet, der sich über das eingeschnürte oder im Durchmesser reduzierte Teilstück des Raffdorns 13 erstreckt, wie es in Fig. 3 gezeigt ist. Diese Figur zeigt im Detail vergrößert die rechte Seite der Fig. 2. Die endgültige Verdichtung der Hülle 17 auf dem rohrförmigen Kern 31 wird durch das Verdichterteil 33 herbeigeführt, das sich gleichmäßig gegen den zweiten Rückhaltebügel 29 bewegt, bis die gewünschte Stablänge der gerafften Hülle erreicht ist. Eine Sperrscheibe 35 oder ein Ring kann vorteilhafterweise zwischen dem Hüllenende 17 und der zweiten Rückhalteklammer 29 eingeschoben werden, so daß beim Entfernen des gerafften Teilstückes die Hülle sicher auf dem rohrförmigen Kern gehalten wird und das Ende nicht abrutscht. Wenn im Innern der Hülle die endgültige Verdichtung mittels der zuvor beschriebenen Schritte erreicht ist, wird der Rückhaltebügel 29 aus seiner Festhaltestellung entfernt und der fertige Gegenstand abgezogen.

Der erfindungsgemäße Gegenstand kann beispielsweise dadurch entstehen, daß die geraffte und teilweise verdichtete Hülle in der zuvor beschriebenen Weise auf den rohrförmigen Kern 31 überführt wird.

Fig. 3 zeigt die geraffte und teilweise verdichtete Hüllenlänge während ihrer gleichmäßigen linearen Fortbewegung auf dem Kern, der koaxial um den Raffdorn 13 mit dem in diesem Teil verringerten Durchmesser angeordnet ist, und das Aufbringen der endgültigen Verdichtungskraft durch das Verdichterteil 33.

Es können auch andere Methoden zum Aufbringen der Hülle auf den Kern verwendet werden. Beispielsweise kann in einer Raffvorrichtung mit gleitendem Dorn die geraffte Hülle auf dem Raffdorn vollständig zusammengepreßt und anschließend auf den rohrförmigen Kern überführt werden. Es ist aber auch möglich, das geraffte und nur teilweise verdichtete Hüllenstück vollständig von der Raffvorrichtung 11 abzunehmen und auf einem Transportstab oder Tragdorn das gesamte Stück einer getrennten Verdichtervorrichtung zuzuführen, wo der geraffte Hüllenstab auf einen Kern aufgeschoben und zusammengepreßt wird.

Es ist auch möglich, den Kern auf einem gleitenden Dorn so anzuordnen, daß die Hülle auf dem Kern gerafft werden kann. Die geraffte Hülle wird dann vollständig auf dem Kern verdichtet und der verdichtete Hüllenstab mit dem Kern von dem Dorn abgezogen. Ein anderes Raffsystem, das eine Raffvorrichtung mit abziehbarem Dorn aufweist, ist in der US-Patentschrift 25 83 654 beschrieben. Diese Raffvorrichtung kann zur Herstellung der erfindungsgemäßen Nahrungsmittelhüllenstäbe verwendet werden und ermöglicht das direkte Raffen auf dem Kern für die anschließende Verdichtung. Bei einer Ausführungsform wird der Kern auf dem abziehbaren Raffdorn angeordnet, so daß die Hülle auf den Kern gerafft wird. Die mit Kern versehene geraffte Hülle wird dann endgültig auf dem Kern verdichtet und das Endprodukt vom Dorn abgezogen. Bei einer anderen Ausführungsform kann die Hülle in üblicher Weise auf dem abziehbaren Dorn gerafft und verdichtet werden und in gerafftem und verdichtetem Zustand dann von dem Dorn auf den Kern überführt werden. Bei einer weiteren Ausführungsform kann die Hülle auf dem abziehbaren Dorn gerafft und teilweise verdichtet werden. Der Dorn wird dann in eine zweite Stellung koaxial zum Kern geschoben und der teilweise verdichtete Hüllstab wird vom Dorn auf den Kern geschoben und dort endgültig verdichtet. Es ist ebenso möglich, die geraffte und teilweise verdichtete Hülle vollständig vom abziehbaren Dorn der Raffeinrichtung auf einen Transportstab oder mit dem Dorn abzunehmen und dann auf einen Kern zu überführen, der in einer getrennten Vorrichtung zum Verdichten angeordnet ist, um den Hüllenstab endgültig auf dem Kern zu verdichten.

Das Erreichen eines maximalen Packungsverhältnisses beim erfindungsgemäßen Gegenstand erfordert hohe Verdichtungskräfte, die dadurch starke radial nach innen gerichtete Kräfte in dem gerafften Hüllenstab erzeugen. Weil das bevorzugte Verfahren zur Herstellung des erfindungsgemäßen Gegenstandes das Verdichten der gerafften Hülle auf einem Kern vorsieht, ist zu erwarten, daß ein niedriger Reibungskoeffizient zwischen der Hülle und dem Kern wünschenswert ist. Das später wiedergegebene Beispiel 7 zeigt, daß mit Kernmaterialien wie hochdichtem Polyäthylen, das im Vergleich zu Polypropylen oder Poylstyrol, die einen höheren Reibungskoeffizienten aufweisen relativ niedrige Reibungskoeffizienten aufweist, eine höhere Packungsdichte erreicht werden kann.

Fig. 4 zeigt den erfindungsgemäßen Gegenstand, insbesondere ein Stück 17 einer nassen Nahrungsmittelhülle aus Cellulose, das auf einem im wesentlichen festen rohrförmigen Kern 31 bis zu einem Packungsverhältnis und einer Packungsdichte gerafft und verdichtet wurde, die höher sind als sie bisher erreicht wurden. Das beruht darauf, daß der äußere Umfang des Kerns größer ist als der Umfang im Hülleninneren, den die gleiche Hülle bei Raffen und Verdichten ohne Kern haben würde. Wie in Fig. 4 gezeigt, können bei Bedarf auf jeder Seite des gerafften Hüllenstücks Sperrscheiben 35 vorgesehen und angeordnet werden, um es in der zusammengeschobenen und verdichteten Stellung auf dem Kern festzuhalten.

In Fig. 4 sind weiterhin Sperrscheiben 35 gezeigt, die wahlweise an jedem Ende des gerafften Hüllenstabes angeordnet werden können, um ihn auf dem Kern verdichtet zu halten.

Fig. 5 zeigt eine bevorzugte Ausführungsform des Raffens und starken Verdichtens im inneren Bereich unter Verwendung eines abnehmbaren Fülltrichters. Bei dieser Ausführungsform ist ein schrägstellbares Rückhalteteil 37 auf dem hohlen rohrförmigen Kern 31 im Inneren eines entrafften Hüllenteils 17 angeordnet, das von dem gerafften und verdichteten Hüllenstab über das schwenkbare Halteteil 37 und das Ende des rohrförmigen Kern/Stopftrichters abgezogen wurde, wo es mittels eines Clips verschlossen werden kann, um ein geschlossenes Ende für das einzubringende Material zu schaffen. An der anderen Seite ist ein Flansch 39 vorhanden, um das Aufbringen des Gegenstandes auf die Stopfvorrichtung zu erleichtern.

Fig. 6 zeigt den erfindungsgemäß im Innenkern hoch verdichteten Gegenstand auf einem Hüllenträger oder Stutzen, aufgeschoben auf den Stopftrichter einer Füllvorrichtung. Bei einer derartigen Verwendungsweise kann ein Flansch 39 mit der Stopfeinrichtung verbunden sein, wobei der Flansch so ausgebildet ist, daß eine Hin- und Herbewegung über die gesamte Länge des Stutzens möglich ist, um das für das Stopfen erforderliche Auflockern zu bewirken.

Bei einer Ausführungsform, die sehr ähnlich der in Fig. 6 gezeigten Form ist, wird eine Hülse mit einem Schlicht- oder Rückhalteteil verwendet und der entraffte Teil der Hülle wird über dieses Schlichtelement und das Ende des rohrförmigen Kerns gezogen und mittels Clip verschlossen, um den einzustopfenden Inhalt aufzustauen.

Fig. 7 zeigt den erfindungsgemäßen Gegenstand in einer Ausführungsform zur Verwendung beim Stopfen von Würsten mit geringem Durchmesser. Bei dieser Ausführungsform ist ein Befestigungsteil 41 vorhanden, das ein direktes Anbringen des rohrförmigen Kerns 31 an die Stopfvorrichtung ermöglicht und damit den üblichen Stopftrichter ersetzt. In diesem Falle wird die Hülle 17 teilweise entrafft, über das Schlichtelement 43 und das Ende des Rohrtrichters gezogen und dann verschlossen, um ein Austreten des Inhalts während des Stopfvorgangs zu vermeiden. Es ist besonders vorteilhaft, eine große Hüllenlänge mit einer vorgegebenen Stablänge zum Stopfen von Wurstprodukten mit geringem Durchmesser zu verwenden, weil die Herstellung derartiger Produkte mit hoher Geschwindigkeit auf den automatischen Füll- und Stopfvorrichtungen erfolgt. Die Verwendung des erfindungsgemäß im Inneren der Hülle verdichteten Gegenstandes erlaubt es, wesentlich längere Hüllen zu einer vorgegebenen Stablänge zu verdichten, so daß eine effektivere Arbeitsweise der Vorrichtung bei gleichem Zeitaufwand und größerer Genauigkeit erreicht wird. Beispielsweise ist eine hohe Gradlinigkeit und hoher struktureller Zusammenhalt derartiger Hüllen erforderlich, um auf derartigen Einrichtungen verarbeitbar zu sein.

Fig. 7 zeigt den Faltenwinkel R der Hülle im erfindungsgemäß gerafften Stab. Übliches Raffen auf modernen Raffvorrichtungen erzeugt geraffte Hüllenstäbe mit einer unterscheidbaren Winkelverschiebung zwischen der Ebene senkrecht zur Längsachse des Stabes und einer Ebene in der die gerafften Falten liegen. Ein Stab ohne Kern mit einem solchen Faltenwinkel hat einen wesentlich größeren Zusammenhalt und strukturelle Festigkeit als ein Stab gleichen Typs haben würde, wenn der Faltwinkel rechtwinklig zur Längsachse des Stabes wäre, weil sein Verhalten demjenigen eines Stabes aus ineinandersteckenden Konen (nesting cones) ähnlich ist. Der Kern erzeugt ausreichend strukturelle Festigkeit und Härte, so daß der Faltenwinkel für den Zusammenhalt ohne Bedeutung ist.

Die Anwesenheit des Kernteils ergibt dem erfindungsgemäßen Gegenstand eine ausreichende strukturelle Festigkeit und Härte und erlaubt einen größeren Spielraum bei der Auswahl des Faltenwinkels R. Weil das Faltenlegen unter einem Winkel die auf eine vorgegebene Stablänge verringerbare Hüllenlänge verringert, insbesondere wenn der Winkel sehr groß ist, ermöglicht die größere Packungsdichte die Auswahl eines optimalen Faltenwinkels und Anpassung an andere Parameter, die bei der Herstellung des erfindungsgemäßen Gegenstandes zu beachten sind.

Wenn es aus einem Grund, beispielsweise der Leistungsbegrenzung der Raffvorrichtung, wünschenswert oder notwendig ist, den Raffaltenwinkel R für den erfindungsgemäßen Gegenstand festzulegen, soll der Winkel 60° nicht überschreiten und vorzugsweise im Bereich zwischen etwa 15 und etwa 60° liegen.

Ein anderer Grund, in den erfindungsgemäßen Hüllenstäben einen Faltenwinkel R vorzusehen, liegt darin, das Längswachstum der Stäbe zu verzögern. Geraffte Hüllenstäbe weisen unmittelbar nachdem sie von dem Raff- und/oder Verdichtungsdorn abgezogen sind, die Neigung zum Wachstum auf; das ist die Tendenz eines ungehinderten gerafften und verdichteten Stabes zu seiner Verlängerung. Im Falle eines gerafften und verdichteten Stabes ohne Kern ist ferner ein Wachstum der gefalteten Hülle radial nach innen auf die Bohrung des Stabes vorhanden. Das ist ein Phänomen, das mit dem ungehinderten Stabwachstum in Längsrichtung direkt proportional ansteigt.

Die Tendenz des gerafften und verdichteten Hüllenstabes, sich radial nach innen gegen den Kern auszudehnen, erzeugt eine zusätzliche Sperrwirkung der Hüllenfalten an der Außenseite des Kerns. Diese besonders vorteilhafte Wirkung verringert die Neigung des gerafften Hüllenstabes, sich in Längsrichtung auszudehnen, weil die Friktion der Falten untereinander sich zu der Reibungskraft der Falten auf dem Kern addiert und so nur geringe zusätzliche in Längsrichtung wirkende Begrenzungskräfte zur Dimensionsstabilisierung des erfindungsgemäßen Hüllenstabes erforderlich sind.

Durch die vorliegende Erfindung wird die Verringerung der lichten Weite innerhalb des Stabes stark reduziert. Die Tendenz einer gerafften und verdichteten Hülle, sich nach innen radial auszudehnen, die auch bei dem erfindungsgemäßen Gegenstand sehr groß ist, erzeugt eine zusätzliche Versiegelungswirkung bei den Hüllenfalten gegenüber der Außenoberfläche des Kerns. Wenn diese besonders vorteilhafte Wirkung mit einem optimal ausgewählten Faltenwinkel kombiniert ist, können geraffte Hüllenstäbe hergestellt werden, deren Tendenz zum Längenwachstum durch die Faltenfaltenreibung in Verbindung mit Reibungskräften zwischen den Falten und dem Kern wesentlich reduziert ist, so daß nur eine minimale Längenbegrenzung erforderlich ist, um eine Dimensionsstabilität der Hüllenstäbe zu ermöglichen.

Beispiel I

Eine großvolumige faserige Hülle mit der Handelsgrößenbezeichnung 10 ist 76,22 m lang und weist im flachen Zustand eine mittlere Breite von 19,18 cm und eine Wandstärke von 0,10 mm auf. Diese Hülle wurde unter Verwendung einer in der US-Patentschrift 34 61 484 beschriebenen Raffvorrichtung gerafft. Die Hülle wies einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 Gew.-% bezogen auf das Gesamtgewicht der Hülle auf und ein Gleitmittel auf der Basis eines Mineralöls wurde innen in einer Menge von etwa 180 mg Öl pro 645 cm² Hüllenoberfläche und außen in einer Menge von etwa 97 mg Öl pro 645 cm² Hüllenoberfläche benutzt. Diese Gleitmittelmengen beeinflussen die Eigenschaften des fertigen Gutes nicht negativ. Die Hülle war von einem Ende her auf einem rohrförmigen Kern aus hochdichtem Polyäthylen mit einem Innendurchmesser von 9,53 cm und einer Wandstärke von 0,16 cm auf eine geraffte Stablänge von 58,42 cm verdichtet. Der geraffte Gegenstand wurde auf einer Raffvorrichtung mit gleitendem Dorn in der zuvor beschriebenen Weise hergestellt, bei der die geraffte Hülle nach dem Raffen und leichtem Zusammenpressen auf einen Kern überführt wurde, der den Raffdorn mit einem im Durchmesser reduzierten Teilstück koaxial umgibt, und dort endgültig verdichtet und ausgewechselt. Das erhaltene Produkt, ein eine Innenbohrung aufweisender hochverdichteter geraffter Hüllenstab gemäß vorliegender Erfindung, weist ein Packungsverhältnis von 130,4 und eine Packungseffizienz von etwa 0,757 auf. Zum Vergleich wurde ein Kontrollmuster einer kommerziell erhältlichen Standardhülle der gleichen Größe und des gleichen Hüllentyps mit einer Länge von 45,72 m auf eine geraffte Stablänge von 58,4 cm, jedoch ohne Kern gerafft und verdichtet. Dabei wurde ein Packungsverhältnis von 78 und eine Packungseffizienz von 0,390 erreicht mit einem Innenbohrungsdurchmesser von 9,21 cm. Andere Kontrollproben ohne Kern mit hohem Packungsverhältnis und hoher Packungseffizienz ergeben unbrauchbare Stäbe, weil durch die radial nach innen wirkenden Hüllenausdehnungskräfte die Innenbohrung zu stark verringert wird.

Beispiel II

Die Tatsache, daß sehr hohe nach innen auf die Innenbohrung des Hüllenstabes wirkende Kräfte aus dem Raffverfahren resultieren, wird durch Versuche zum Raffen und Verdichten belegt bei hohen Packungsverhältnissen und hoher Packungseffizienz. Muster der Größe 25 (21 mm aufgeblasener Durchmesser) einer Cellulosehülle kleiner Größe ohne Faserverstärkung weisen eine Wanddicke von etwa 0,0254 mm auf. Bei den Versuchen wurden Längen von 25,61 m der Hüllengröße 25 verwendet, wobei jeweils etwa 5 Proben unter Verwendung einer der in der US-Patentschrift 34 61 484 beschriebenen sehr nahekommenden Raffeinrichtung gerafft wurden. In der US-Patentschrift 33 97 069 ist beschrieben, auf den gerafften Hüllenstab einen Drall aufzubringen. Die gerafften Stäbe wurden dann mit Druckkräften von 1810 N auf rohrförmigen Kernen mit einer Wanddicke von 0,254 mm, 0,0508 mm, 0,762 mm, 1,016 mm und 1,270 mm verdichtet. Die eine Innenbohrung aufweisenden Stäbe wurden auf einer Raffvorrichtung mit gleitendem Dorn, wie sie bereits beschrieben wurde hergestellt, mit der Ausnahme, daß während der Endverdichtung auf dem Kern der rohrförmige Kern 31 frei durch die Rückhalteklammer 29 (Fig. 3) gleiten konnte, so daß die Hülle gleichzeitig von beiden Enden her verdichtet wurde. Alle rohrförmigen Kerne haben einen Innendurchmesser von 1,30 cm und die Verdichtung nach dem Raffen wurde auf einem Verdichtungsdornteil mit einem Durchmesser von 1,27 cm ausgeführt, wobei die Kernteile darauf glitten. Bei allen Proben betrug der Feuchtigkeitsgehalt beim Raffen etwa 16,5 Gew.-% und als innen wirkendes Schmiermittel wurde Mineralöl in einer Menge von 14 bis 20 mg/ 645 cm² und Außengleitmittel in einer Menge bis zu 70 mg/645 cm² Hüllenfläche verwendet. Die Gleitmittelmengen sind nicht kritisch, es handelt sich um die üblichen Mengen für derartige Hüllengrößen und Raffvorrichtungen.

Der obere Teil der Tabelle 1 zeigt die Größe der Durchmesser der Innenbohrungen der Kerne unmittelbar nach dem Abziehen vom Dorn und nach mindestens einem bis zu zwanzig Tagen später. Die Verringerung des Innenbohrungsdurchmessers des Kerns durch die hohen nach innen gerichteten Hüllenausdehnungskräfte ist durch das hohe Packungsverhältnis und die hohe Packungseffizienz bedingt. Es ist festzuhalten, daß der Grad der Verringerung des Innendurchmessers des Kerns sowohl vom Kerndurchmesser als auch von der Größe der nach innen wirkenden Kräfte und der Kriechfestigkeit des Kerns abhängt (beispielsweise erfordern größere Hüllen dickwandigere Kerne als enge Hüllen, um den gleichen Druckkräften zu widerstehen). Es ist darauf hinzuweisen, daß die relativ niedrige Kriechfestigkeit von hochverdichtetem Polyäthylen es erlaubt, Kerne von 0,254 mm Dicke bis auf einen Innendurchmesser von 1,22 cm zu verdichten, das ist ein geringerer Wert als die Öffnung eines Musters ohne Kern. Die Bohrung des Hüllenstabes war in jedem Falle größer (1,22 cm+2×0,025=1,27 cm).

Tabelle 1

Wirkung der nach innen gerichteten Kräfte

Fortsetzung Tabelle 1

Der untere Teil der Tabelle 1 zeigt die Daten von Hüllen der gleichen Größe 25 gerafft und verdichtet auf einem Dorn von 1,46 cm Durchmesser, jedoch ohne Kern. Obwohl mit konischen Falten hohe Packungsverhältnisse und Packungseffizienz erreicht wurden (114,7 und 0,63), ergab der Freifall- oder Anbringungstest, daß eine außerordentlich starke Verringerung des Durchmessers der Innenbohrung vorhanden ist, so daß diese Gegenstände praktisch nicht verwendbar sind. Ein direkter Vergleich dieser Werte mit Tabelle 1 für Stäbe mit Kern führt zu falschen Ergebnissen, weil die Proben mit Kern jeweils auf einem Kern verdichtet wurden, dessen Außendurchmesser in Abhängigkeit von der Wandstärke unterschiedlich war.

Bei den in Tabelle 1 wiedergegebenen Raffversuchen wurden zwei Faltenwinkel verwendet. Die Bezeichnung, einen Raffaltenwinkel bis zu etwa 15°, und die Bezeichnung konisch gilt für einen Raffaltenwinkel von etwa 45°. Die mit aufstehend bezeichneten Proben wurden mit Raffeinrichtungen oder Rollen gerafft wie sie in der US-Patentschrift 39 84 574 beschrieben sind. Das Packungsverhältnis im verdichteten Zustand der mit konischem Faltwinkel bezeichneten Muster ohne Kern entspricht der 64 m langen Probe von Tabelle 2, wobei der Stab wegen des Verlustes an Zusammenhalt unbrauchbar ist.

Das Kernmaterial für die Versuche von Tabelle 1 war hochverdichtetes Polyäthylen. Üblicherweise werden die Kerne aus dickwandigen Rohren hergestellt und die resultierende Oberflächenrauhigkeit der äußeren Oberfläche bedingt eine geringfügige Verringerung des erreichbaren Packungsverhältnisses. Aus Tabelle 1 ergibt sich, daß für Kerne aus hochdichtem Polyäthylen eine signifikante Formänderung der Bohrung der Hülle auftritt, auch wenn die Kerndicke nur 1,27 mm beträgt. Aus Tabelle 1 ergibt sich ferner, daß bei konstanter Verdichtungskraft (in den Beispielen 1814 N) das erreichbare Endpackungsverhältnis proportional dem Anstieg des Kerndurchmessers (z. B. dem Anstieg des Kernaußendurchmessers) abfällt, wobei auch die Packungseffektivität ansteigt. Um ein maximales Packungsverhältnis, einen maximalen Prüfstabdurchmesser und maximale Packungseffizienz zu erreichen, muß für die Ausbildung der Kernform

• a) das Kriechen des Kernmaterials infolge der starken nach innen wirkenden Hüllenkräfte ebenso wie die erforderliche Endgröße der Bohrung,
• b) Reduktion des Packungsverhältnisses die auftritt, wenn große Wanddicken der Kerne verwendet werden und
• c) die Kosten des Kernmaterials in Betracht gezogen werden.

Andere Kernmaterialien wurden geprüft und ergaben bezüglich der Kernverformung vergleichbare Ergebnisse. Die Kerne, aus Acrylnitril-Butadien-Styrolcopolymer- Rohren hergestellt, arbeiten bei etwas geringeren Wandstärken als die Kerne aus hochdichtem Polyäthylen zufriedenstellend, jedoch ist dieses Material teuer und deshalb weniger wirtschaftlich.

Beispiel III

Die Vorteile, die durch Cellulosehüllen mit Kernen hoher Dichte, ausgedrückt durch die Packungseffizienz und das Packungsverhältnis erreicht werden, ergeben sich aus den Versuchen des Raffens und Verdichtens mit hohen Packungsverhältnissen und hoher Packungseffizienz von Proben der Größe 25 (21 mm aufgeblasener Durchmesser) von Cellulosehüllen ohne Faserverstärkung, die eine Wanddicke von 0,0254 mm aufweisen. Der Feuchtigkeitsgehalt der Hüllen beträgt beim Raffen etwa 16,5 Gew.-% und es wird ein Mineralöl in Mengen wie in Beispiel 2 angegeben als Gleitmittel verwendet. Die Raffvorrichtungen sind handelsübliche Ausführungen und sind in der US-PS 34 61 484 beschrieben. Entsprechend den Angaben in US-PS 33 97 069 wurde auch ein Drall aufgedrückt. Das anschließende Verdichten erfolgte auf Polypropylenrohrkernen (Polypropylen verstärkt mit 20% Talk), und zum Vergleich mit Hüllen, die in gleicher Weise gerafft, jedoch ohne Kerne verdichtet wurden. Die Hüllenstäbe mit hoher Dichte wurden auf einer Vorrichtung mit gleitendem Dorn hergestellt, wie sie im Detail beschrieben wurde, ausgenommen, daß während der Endverdichtung auf dem Kern der Kern 31, wie in Fig. 3 gezeigt, frei durch die Rückhalteklammer 29 gleiten konnte, um ein gleichzeitiges effektives Verdichten der Hülle von beiden Enden zu bewirken. Zusätzlich wurde versucht, eine gleichmäßige Verdichtung durch den gerafften Hüllenstab zu erreichen. Annähernd 24,4 m Hüllenlänge wurden schrittweise verdichtet. Die Proben ohne Kern und verschiedene Proben mit Kern sind so ausgebildet, daß sie bei 1,25 cm Prüfstabdurchmesser den Freifalltest bestehen, d. h. diese Innenbohrung aufweisen. Andere Kernproben werden so gestaltet, daß die rohrförmigen Kerne als Stopftrichter verwendbar sind. In diesen Fällen ist der Innendurchmesser des Kerns effektiv äquivalent dem Innendurchmesser eines 12,7 mm Außendurchmesser aufweisenden Stopftrichters, und der geraffte Artikel benötigt keine Anpassung des Durchmessers für das Aufsetzen auf den Stopftrichter. Alle Muster an gerafften Hüllen wurden auf eine Endstablänge von etwa 50,8 cm verdichtet. Annähernd 10 Muster wurden für jede Kernausbildung und für jedes Muster ohne Kern mit Hüllenlängen von 48,8 bis 68,9 m hergestellt.

Die Ergebnisse dieser Versuche sind in Tabelle 2 zusammengefaßt. Für Produkte ohne Kerne mit Hüllenlängen von 64 m und mehr ergaben sich ein schlechter Zusammenhalt sowie zerbrochene Stäbe, und Anpassungsmessungen nach einer Woche waren auch nicht möglich. Muster ohne Kerne enthielten Hüllenlängen von 57,2 m bis 61,7 m. Das infolge der radial nach innen wirkenden Kräfte nach einer Woche resultierende Hüllenwachstum reduziert die Bohrung des Stabes auf einen Punkt, bei dem er den Anforderungen eines 1,25 cm Prüfstabes nicht genügt. Zum Vergleich wurden dann die besten erhältlichen Raffverfahren an Stäben ohne Kerne aus gerafften 48,8 m langen Hüllen mit einem mittleren Packungsverhältnis (10 Proben) von 94,6 und einer mittleren Packungseffizienz von etwa 0,491 erprobt. Eine geraffte und verdichtete Cellulosehülle mit einem hochdichten Kern gemäß der vorliegenden Erfindung, die den Anforderungen eines 1,25 cm Prüfstabes entspricht, wurde durch das gleiche Raffverfahren hergestellt. Dies führte zu einem Produkt, bei dem die Innenbohrung etwa 59% des aufgeblasenen Hüllendurchmessers betrug. Dieses Muster enthielt 61 m Hülle und wies ein mittleres Packungsverhältnis (10 Proben) von 116,46 und eine mittlere Packungseffizienz von 0,653 auf.

Durch den Vergleich der beim Freifalltest erhaltenen Daten ergibt sich, daß bei einer Ausführungsform der Erfindung der Innendurchmesser des Kerns mindestens so groß ist wie der Innendurchmesser von Hüllen, die unter gleichen Bedingungen ohne Kern bei gleichem Packungsverhältnis hergestellt wurden. Genauer gesagt betrug der durch den Test ermittelte Innenbohrungsdurchmesser des Kerns 1,26 cm bei einem mittleren Packungsverhältnis von 116,46. Im Gegensatz dazu war der Durchmesser bei gerafften Hüllenstäben ohne Kern und Packungsverhältnissen von 113,1 und 120,0 1,20 cm und 1,18 cm, d. h. wesentlich kleiner als bei den vergleichbaren Gegenständen mit Kern.

Eine zweite Reihe von Proben mit hochdichten Kernen wurden hergestellt, wobei der Kern der gerafften Hülle als aufsetzbarer Fülltrichter fungiert mit einer Ausstoßkapazität, die effektiv äquivalent ist einem Standardfülltrichter mit einem Außendurchmesser von 1,27 cm und einem Innendurchmesser von 1,11 cm. Bei diesem Produkt betrug die Innenbohrung des Kerns etwa 51% des Durchmessers der aufgeblasenen Hülle. Dieses Muster enthielt 70,1 m Hülle und wies ein mittleres Packungsverhältnis (10 Proben) von 133,4 und eine mittlere Packungseffizienz von 0,617 auf.

Weitere Prüfungen wurden ausgeführt zum Bestimmen der Qualität der gerafften und verdichteten Hüllen gemäß Beispiel 3 (mit Kern und ohne Kern) durch die Zahl der Löcher in der gerafften Hülle. Fünf Stäbe von jeder Probe wurden bezüglich der Löcher durch Füllen mit Wasser und Abdrücken untersucht. Die Resultate sind in Tabelle 2 angegeben und zeigen die allgemeine Tendenz des Anstiegs der Zahl der Löcher mit steigender Gesamtlänge der Hülle bei der Ausführung ohne Kern. Im Gegensatz dazu wurden bei allen der mit Kern gearbeiteten Proben keine Löcher gefunden. Zusammenfassend zeigt Beispiel 3, daß es nicht möglich war, ohne Kerne geraffte und verdichtete enge Cellulosehüllen mit einer Packungseffektivität von 0,5 herzustellen, ohne daß der Durchmesser in einer nicht vertretbaren Weise reduziert wurde. Im Gegensatz dazu ist es erfindungsgemäß möglich, eine Packungseffizienz von mindestens 0,6 zu überschreiten.

Beispiel IV

Ein weiterer Vorteil der erfindungsgemäß hochverdichteten gerafften Hüllenstäbe liegt darin, daß eine verringerte Neigung zu Beschädigungen, d. h. der Zahl der Löcher, vorhanden ist, im Vergleich mit unter gleichen Bedingungen ohne Kern gerafften und verdichteten Hüllen. Dies beruht darauf, daß der Kern des Längenwachstum der Stäbe durch die Reibungskräfte seiner Oberfläche begrenzt und geringere Begrenzungskräfte zur Erhaltung der Stablänge erforderlich sind als bei gerafften Stäben ohne Kern. Weil die Zahl der Löcher mit steigender Verdichtung ansteigt, wird durch die erfindungsgemäße Ausführung das Problem der Beschädigung von Hüllen verringert oder sogar völlig beseitigt. Der Kern erlaubt ferner die Erhaltung des Packungsverhältnisses nach endgültiger Verdichtung und ermöglicht auch größere Packungsverhältnisse, ohne daß dabei Hüllenbeschädigungen und Löcher auftreten.

Diese Abhängigkeit der Verdichtung bei mit Kernen und ohne Kerne gerafften Hüllenstäben wird in einer Testreihe mit 48,8 m langen Nahrungsmittelhüllen der Größe 25 aus nicht faseriger Zellulose gezeigt, die mit und ohne Kern zu einer Stablänge von 38,1 cm und einem Anfangspackungsverhältnis von 128 gerafft und vergleichbar verdichtet wurden. Nach dem Abziehen bekamen die mit Kernen und ohne Kerne versehenen gerafften Stäbe die Möglichkeit sich während 7 Tagen auszudehnen, ohne zusätzliche Begrenzungsmittel in Längsrichtung. Nach dieser Zeit wiesen die erfindungsgemäßen mit Kern versehenen Stäbe nur ein Längenwachstum von 1,01 cm auf und das Packungsverhältnis stieg auf etwa 125 an, während die Hüllenstäbe ohne Kern 3,56 cm wuchsen und das Packungsverhältnis nach dem Wachsen etwa 117 betrug. Um ein Endpackungsverhältnis von 125 zu erreichen, ist also für die ohne Kern gerafften Stäbe eine höhere Anfangsverdichtung notwendig.

Der Vorteil der geringeren Tendenz zur Hüllenbeschädigung kann auch in anderer Weise benutzt werden. Wenn aus praktischen Gründen eine bestimmte maximale Verdichtungskraft zur Verfügung steht, bei der ohne Hüllenbeschädigung verdichtet werden kann, weisen die mit Kernen versehenen Hüllenstäbe ein höheres Packungsverhältnis und eine höhere Packungseffizienz auf, als die gerafften verdichteten Hüllenstäbe ohne Kern.

Beispiel V

Eine Versuchsreihe wurde unter Verwendung der Lehre der britischen Patentschrift 11 67 377 im Vergleich zu den erfindungsgemäßen Cellulosehüllenstäben mit hoher Verdichtung ausgeführt.

Nach der Lehre der britischen Patentschrift wurde ein rohrförmiger Kern aus Polyvinylchlorid mit einem Innendurchmesser von 4,1 cm und einer Wanddicke von 0,254 mm für faserverstärkte Cellulosehüllen der Größe 2,5 mit einem Durchmesser von 6,1 cm in aufgeblasenem Zustand verwendet. Die Hüllen wurden durch die in US-PS 34 61 484 beschriebene Raffvorrichtung gerafft und auf eine Länge von 30,5 cm verdichtet. Der Rohrinnendurchmesser betrug 4,1 cm und es wurde eine Hülle der Größe 2,5 für diesen Test ausgewählt, weil der Kern das engste zum Prüfungszeitpunkt erhältliche Rohr aus Polyvinylchlorid war. Die Muster wurden auf einer Raffvorrichtung mit gleitendem Dorn hergestellt, wie sie bereits beschrieben wurde, wobei die geraffte Hülle nach dem Raffen auf einen koaxial auf dem Raffdornteil mit verringertem Durchmesser angeordneten Kern überführt und auf diesem endgültig verdichtet und dann abgezogen wurde, wie in Beispiel I beschrieben. Die Proben wiesen einen Feuchtigkeitsgehalt von etwa 20 Gew.-% auf und als Gleitmittel wurde Mineralöl verwendet, im Inneren in einer Menge von etwa 200 mg/645 cm² und außen bis zu 107 mg/645 cm².

Es wurden Hüllen dreier unterschiedlicher Längen, 22,9 m, 30,5 m und 38,1 m verwendet. Nach dem Verdichten wurden unterschiedliche Packungsverhältnisse erreicht. An den verdichteten Stäben wurde dann der Durchmesser der Innenbohrung mit dem bereits beschriebenen Freifall- oder Anbringungstest ermittelt. Bei den 22,9 m langen Proben wurde im Test ein Innendurchmesser von 4,04 cm ermittelt, d. h. der Innendurchmesser hatte sich um 0,58 mm verringert. Bei den 30,5 m Proben ergab die Testprüfung einen freien Fall bei 3,91 cm Stabdurchmesser, d. h. die Verringerung des Innendurchmessers betrug 1,85 mm. Für die 38,1 m langen Proben ergab sich ein Prüfdurchmesser der Innenbohrung von 3,81 cm. In diesem Falle war jedoch der Kern an einem Ende unmittelbar nach dem Verdichten und Abziehen vom Dorn verbogen. Dies zeigt, daß es unter Verwendung der Lehre der britischen Patentschrift nicht möglich ist, stark verdichtete geraffte Cellulosehüllenstäbe mit den erfindungsgemäßen Eigenschaften herzustellen. Die 22,9 m langen Prüfmuster ließen sich auf einen Fülltrichter mit einem Außendurchmesser von 3,95 cm aufbringen, jedoch betrug die Packungseffizienz nur 0,43. Die 30,5 m langen Proben wiesen ein so starkes Schrumpfen der Innenbohrung auf, daß sie nicht auf den Stopftrichter paßten und die 38,1 m langen Proben mit Kern kollabierten vollständig.

Beispiel VI

Faserverstärkte Cellulosehüllen gleicher Größe, wie sie für das Nacharbeiten der Lehre der britischen Patentschrift gemäß Beispiel V benutzt wurden, werden für die Herstellung geraffter Stäbe unter Benutzung des erfindungsgemäßen Verfahrens verwendet. Sie werden verglichen mit Mustern ohne Kern, um die Grenzen der Kompressibilität zu zeigen, unter denen eine Beschädigung der Hülle auftritt. Hüllen der Größe 2,5 mit 6,1 cm Durchmesser in aufgeblasenem Zustand und der Größe 4 mit 7,1 cm Durchmesser im aufgeblasenen Zustand wurden gerafft mit einer Raffvorrichtung, die der in US-PS 34 61 484 beschriebenen gleicht. Der Feuchtigkeitsgehalt der Hüllengrößen 2,5 und Größe 4 beim Raffen betrug etwa 20%. Als Gleitmittel wurde Mineralöl in folgenden Mengen verwendet:

Größe 2,5
etwa 200 mg/645 cm² innen und
	etwa 100 mg/645 cm² außen
Größe 4	etwa 170 mg/645 cm² innen und
	etwa 90 mg/645 cm² außen

Die mit Kernen versehenen Gegenstände wurden auf den gleichen Polyvinylchloridkernen wie in Beispiel 5 verdichtet. Die Proben wurden auf eine Stablänge von 30,5 cm und auf ein Packungsverhältnis von 150 verdichtet. Dieses ist das höchste Packungsverhältnis, das ohne Beschädigung für Hüllen der Größe 2,5 erreicht werden kann. Alle Proben sollten den Anforderungen eines Fülltrichterdurchmessers von 3,95 cm genügen. Die verwendeten Kerne hatten einen Außendurchmesser von 4,35 cm und eine Wanddicke von 1,27 mm. Die mit Kernen versehenen Muster wurden gegen Längenwachstum durch einen Dorn gesichert und die Muster ohne Kern wurden in einem Pappkarton gelagert und dadurch in Form gehalten. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 wiedergegeben. Die Hüllen der Größe 2,5 mit Kern zeigen einen Enddurchmesser der Innenbohrung, der geringfügig zu klein ist für den Stopftrichter, der jedoch größer ist, als die Innenbohrungen der Hüllen ohne Kern, obwohl die mit Kern versehenen Hüllen ein Packungsverhältnis von etwa 138 hatten, während die Hüllen ohne Kern nur ein Packungsverhältnis von etwa 114 aufwiesen. Ein geringfügig niedrigeres Packungsverhältnis würde zur Folge haben, daß die Kerne noch auf den Fülltrichter passen würden. Die Hüllen der Größe 4 mit Kern waren (nach dem Packungsverhältnis) nach 15 Tagen bei einem Packungsverhältnis von 138,46 brauchbar. Die ohne Kern gerafften und verdichteten Hüllen der Größe 4 wiesen eine starke Verringerung der Innenbohrung auf und waren nach 15 Tagen nicht mehr brauchbar, wobei das Packungsverhältnis zu 128,48 bestimmt wurde.

Das Beispiel VI zeigt also, daß für faserverstärkte Hüllen nach einer Ausführungsform der Erfindung der Durchmesser der Innenbohrung mindestens so groß ist wie der Durchmesser der Innenbohrung, den die gleichen faserverstärkten Hüllen haben würden, wenn sie unter gleichen Raff- und Verdichtungsbedingungen ohne Kern auf das gleiche Packungsverhältnis gebracht würden. Beispielsweise weisen die Hüllen der Größe 2,5 ohne Kern im Mittel einen Innenbohrungsdurchmesser von 3,91 cm auf, das liegt geringfügig unter dem Mittel der mit Kernen versehenen Stäbe, deren Innenbohrung einen Durchmesser von 3,93 cm aufweist, bei gleichzeitig höherem Endpackungsverhältnis, das sogar wesentlich höher ist, nämlich 138 im Vergleich zu 114. In gleicher Weise war der Innendurchmesser der Hüllengröße 4 im Mittel 3,93 cm und damit etwas geringer als der Mittelwert der Hüllen mit Kernen, die ein Endpackungsverhältnis von 138 aufwiesen.

Der Vergleich der Prüfergebnisse mit denen des Beispiels V zeigt, daß die Lehre der britischen Patentschrift 11 67 377 keinesfalls Hinweise gibt oder gar vorschlägt, Kerne zu verwenden, die gleichzeitig die drei vorteilhaften Eigenschaften der mit Kernen versehenen erfindungsgemäßen Cellulosehüllen aufweisen, nämlich hohes Packungsverhältnis, hohe Packungseffizienz und begrenzte Verformung und Verringerung des Durchmessers der Innenbohrung.

Tabelle 3

Fasrige Hüllen für Fülltrichter mit 3,95 cm ⌀

Beispiel VII

Bei einer weiteren Prüfreihe unter Verwendung der Raffeinrichtung gemäß US-PS 34 61 484 wurde dem gerafften Hüllenstab ein Drall aufgegeben, wie es in US-PS 33 97 069 beschrieben ist. Für diese Prüfung wurden enge Hüllen aus Cellulose auf Kernen aus unterschiedlichen Materialien hergestellt. Die mit Kernen versehenen Gegenstände wurden auf einer Raffvorrichtung mit gleitendem Dorn hergestellt, wie sie bereits beschrieben wurde, mit der Ausnahme, daß die endgültige Verdichtung auf dem Kern vorgenommen wurde. Der Kern 31 konnte frei zwischen den Halteklammern 39 gleiten, wie es in Abb. 3 gezeigt ist, um dadurch eine gleichzeitige Verdichtung der Hülle von beiden Enden zu bewirken. Als Kernmaterial wurden mit 20% Talg als Füllstoff verstärktes Polypropylen, Polystyrol und hochdichtes Polyäthylen verwendet. Jeder der Kerne hatte einen Außendurchmesser von 1,27 cm und eine Wanddicke von 0,64 mm. Es wurden Cellulosehüllen ohne Faserverstärkung der Größe 25 mit einer jeweiligen Länge von 61 m verwendet. Alle Proben wiesen beim Raffen einen Feuchtigkeitsgehalt von 16,5%, bezogen auf das Gesamthüllengewicht auf und als Gleitmittel wurde Mineralöl in einer Menge von 14 bis 20 mg/645 cm² innen und in einer Menge bis zu etwa 70 mg/645 cm² außen verwendet.

Die Ergebnisse der Prüfung sind in Tabelle 4 zusammengefaßt und zeigen den relativ niedrigeren Reibungskoeffizienten der hochdichten Polyäthylenkerne, der es ermöglicht, die gerafften Hüllen zu einem wesentlich höheren Packungsverhältnis zu verdichten als bei den anderen Kernmaterialien. Aus den Beispielen II und VII ergibt sich, daß die Eignung der Kerne für die erfindungsgemäße Verwendung von den Kernmaterialeigenschaften, wie Dichtigkeit, Elastizitätsmodul und Kriechwiderstand abhängt. Diese Eigenschaften bestimmen die Wanddicke, die erforderlich ist, um den Kern den nach innen gerichteten Hüllenausdehnungskräften widerstehen zu lassen, die dazu tendieren, den Kern zu zerstören und den Durchmesser der Innenbohrung zu verringern. Der Reibungskoeffizient des Kernmaterials bestimmt die Größe der erforderlichen längsgerichteten Verdichtungskräfte, um die Hüllen auf extrem hohe Packungsverhältnisse zu verdichten.

Es zeigt sich, daß eine Vielzahl von Faktoren die Auswahl des Kernmaterials beeinflussen, dazu gehören Reibungskoeffizient, Kriechfestigkeit, Elastizitätsmodul, Verfügbarkeit in extrudierter Form, Kosten, Formbarkeit, Schweißbarkeit und Verfügbarkeit in verstärkter Form. Die Endauswahl kann für unterschiedliche Anwendungsfälle unterschiedlich sein. Hochdichtes Polyäthylen und Polyvinylchlorid (PVC) sind geeignet für Hüllen mit großen Durchmessern.

Tabelle 4

Enge Hüllen

Rohrförmiger Kern 1,27 cm Außen ⌀×1,14 cm Innen ⌀ (Verwendung als Fülltrichter)

Hüllengröße 25, Cellulosehüllen 61 m lang

Beispiel VIII

Eine weitere Prüfungsreihe wurde mit hochverdichteten Hüllen auf Kernen ausgeführt, die denen in Beispiel III beschriebenen gleich sind und deren Ergebnisse in Tabelle 2 zusammengefaßt wurden. Der einzige Unterschied besteht darin, daß anstelle einer Endverdichtung von beiden Enden her die Verdichtung nur von einer Seite her erfolgte, wie es in Tabelle 2 für die gerafften Hüllenstäbe ohne Kern angegeben ist, und erst die verdichteten Hüllenstäbe wurden auf den Kern überführt.

Die Ergebnisse von hochverdichteten gerafften Hüllenstäben mit Kern aus nicht-faserverstärkten Cellulosehüllen der Größe 25 sind in Tabelle 5 zusammengefaßt und sind mit den in Tabelle 2 angegebenen Daten für Stäbe ohne Kern zu vergleichen. Die mit Kernen versehenen hochverdichteten Hüllenstäbe weisen nach dem Freifalltest einen Innendurchmesser von 1,25 cm auf und das mittlere Packungsverhältnis von 15 Proben beträgt 129,2 und die mittlere Packungseffizienz ist 0,67. Die hergestellten Stäbe sollten auf einen Fülltrichter mit 1,27 cm Außendurchmesser passen und ein mittleres Packungsverhältnis (15 Proben) von 140,1 und eine mittlere Packungseffizienz von 0,64 aufweisen.

Zusammenfassend ist festzustellen, daß die Muster von Beispiel III zeigen, daß es nicht möglich war, durch Verdichtung von einem Ende her, ohne Kern geraffte Cellulosehüllen engen Durchmessers auf eine Packungseffizienz von mindestens 0,6 zu verdichten, ohne daß eine nicht akzeptable Verringerung des Innenbohrungsdurchmessers eintritt, während dies bei der erfindungsgemäßen Arbeitsweise leicht erreichbar ist.

Tatsächlich wird dabei eine Packungseffizienz von mindestens 0,6 überschritten. Dies war für Stäbe ohne Kern und Verdichten von beiden Enden her nicht möglich.

Tabelle 5

Enge Hüllen

Beispiel IX

Eine weitere Prüfreihe wurde ausgeführt mit Cellulosehüllen ohne Faserverstärkung der Größe 25 zur Herstellung von hochverdichteten gerafften Hüllenstäben mit und ohne Kern und verschiedenen Packungsverhältnissen. Die Muster wurden mittels des Freifalltestes (Fig. 8) und auf ihren Zusammenhalt (Fig. 9) geprüft. Die Hüllenlängen betrugen jeweils 48,8 m und diese wurden zu gerafften Stäben unterschiedlicher Länge verdichtet, abhängig vom Packungsverhältnis. Der Feuchtigkeitsgehalt der Hüllen beim Raffen betrug etwa 16,5 Gew.-% und als Gleitmittel wurde während des Raffens Mineralöl verwendet, außen in einer Menge von 70 mg/645 cm² und innen in einer Menge von 14 bis 20 mg/645 cm².

Als Raffvorrichtung wurde die in US-PS 34 61 484 beschriebene Vorrichtung verwendet und wie in US-PS 33 97 069 beschrieben, wurde während des Raffens auf den Stab ein Drall aufgegeben. Die Hüllen wurden in üblicher Weise von einem Ende her auf dem Verdichtungsteil eines gleitenden Dorns endgültig verdichtet, wie es in Fig. 3 wiedergegeben ist. Nach dem Verdichten wurde der geraffte Hüllenstab direkt auf den rohrförmigen Kern aufgeschoben. Der Kern bestand aus Polyvinylchlorid, wies einen Innendurchmesser von 1,29 cm und einen Außendurchmesser von 1,42 cm auf. Der Durchmesser des Kompressionsteils des Dorns betrug 1,46 cm für eine Prüfgruppe, und für eine andere Prüfgruppe wurde ein Dorn mit einem Durchmesser von 1,51 cm im Kompressionsteil verwendet. Der Freifalltest und der Zusammenhalt der Muster ohne und mit Kern wurde zusammen mit dem Packungsverhältnis 7 Tage nach Abziehen bestimmt.

Die Ergebnisse sind in Abhängigkeit von den Packungsverhältnissen in den Fig. 8 und 9 zusammengefaßt dargestellt.

Fig. 8 zeigt, daß der Teststabdurchmesser bei beiden Stabreihen ohne Kern (1,46 und 1,51 cm ⌀ des Kompressionsdorns) mit steigendem Packungsverhältnis im Packungsverhältnisbereich 95 bis 120 kontinuierlich abfällt. Weil der minimale noch akzeptable Innenbohrungsdurchmesser für Hüllen der Größe 25 (Durchmesser im aufgeblasenen Zustand 2,11 cm) 1,25 cm beträgt (horizontale gestrichelte Linie), beträgt das Maximum des brauchbaren Packungsverhältnisses beim 1,46 cm Dorn etwa 99. Es ist festzuhalten, daß bei Verwendung des größeren Dorns (1,51 cm) der kleinste noch brauchbare Bohrungsdurchmesser bei einem etwas höheren Packungsverhältnis (etwa 103) erreicht werden kann, aber dabei erhöht sich die Zahl der Beschädigungen in Form von Löchern. Raffdorndurchmesser über 1,46 cm für Hüllen der Größe 25 verwendet, erhöhen in starkem Maße das Klemmen auf dem Dorn und führen zu wiederholten Produktionsunterbrechungen und erhöhten Abfallmengen. Dem Fachmann ist, wie bereits angegeben, bekannt, daß das Optimum einer störungsfreien Raffbarkeit bei bestimmter Hüllengröße dann erreicht wird, wenn man die engsten Dorne verwendet, mit denen der gewünschte Innenbohrungsdurchmesser noch erreicht wird.

Im Gegensatz zu den zuvor beschriebenen Ergebnissen bei gerafften Hüllenstäben ohne Kern und der Begrenzung der Packungsverhältnisse durch die erforderliche Größe der Innenbohrung auf etwa 99, zeigt Fig. 8 für Hüllen der Größen 25 mit Kernen einen konstanten Innendurchmesser mit ansteigendem Packungsverhältnis bis zu einem Packungsverhältnis von etwa 124 bei Verwendung des gleichen Dorns mit 1,46 cm Durchmesser. Bei weiter steigenden Packungsverhältnissen beginnt eine Verringerung des Innendurchmessers infolge der außerordentlich starken Hüllenausdehnungskräfte des gerafften und verdichteten Stabes. Ein Packungsverhältnis von 124 stellt praktisch die obere Grenze für diese Hüllen mit einem Durchmesser in einem aufgeblasenen Zustand von 2,11 cm dar. Das Packungsverhältnis ist jedoch größer als 100 und der Innendurchmesser nach dem Freifalltest beträgt mindestens 1,25 cm. Völlig überraschend wurde gefunden, daß in den Fällen, in denen das Packungsverhältnis von gerafften Cellulosehüllenstäben (ohne Faserverstärkung) ohne Kern im Bereich der Packungsverhältnisse liegt, die mit den erfindungsgemäß zu verwendenden Kernen erreicht wird, sich der Zusammenhalt der Stäbe ohne Kern mit steigendem Packungsverhältnis stark verringert. Dies steht im Gegensatz zu den Erwartungen, weil es bekannt ist, daß bei den praktisch verwendeten niedrigen Packungsverhältnissen der Zusammenhalt der gleichen Stäbe ohne Kerne mit steigendem Packungsverhältnis stark ansteigt. Dieses völlig überraschend gefundene Ergebnis, daß der Zusammenhalt mit steigendem Packungsverhältnis bei gerafften Cellulosehüllenstäben ohne Kern abfällt, ist in Fig. 9 für Hüllen der Größe 25 wiedergegeben. Für den Raffdorndurchmesser von 1,46 cm fällt der Zusammenhalt nahezu konstant vom höchsten Wert 5 bei einem Packungsverhältnis von 100 auf wenigstens 1,5 bei einem Packungsverhältnis von 125 ab. Das letzte Packungsverhältnis liegt nur geringfügig über dem als Minimum in der Praxis akzeptablen Zusammenhalt von 1,2 und liegt wesentlich unterhalb des bevorzugten Wertes von 2,5 für den Zusammenhalt. Im Gegensatz dazu weisen die mit Kernen versehenen hochverdichteten Hüllenstäbe gemäß der Erfindung keine Grenze für den Zusammenhalt auf, weil die verdichteten Hüllen durch den Kern getragen werden und der Kontakt mit der Kernaußenseite beim Zusammenhalt wirksam wird (functional contact).

Es ist nicht vollständig e 26575 00070 552 001000280000000200012000285912646400040 0002003216011 00004 26456rklärbar und es wird deshalb angenommen, daß der zuvor beschriebene Zusammenhang zwischen dem Zusammenhalt und dem Packungsverhältnis bei gerafften Cellulosehüllestäben ohne Kern vom Grad der Verdichtung der Falten abhängt. Eine mögliche Erklärung ist, daß im Bereich kleiner Packungsverhältnisse die Verdichtung der Falten eine Wirkung erzeugt, die der ineinandersteckender Konen entspricht, wobei die steigenden Berührungsflächen zwischen benachbarten Konen zum Tragen kommen und dadurch der Zusammenhalt ansteigt. Wenn jedoch die Verdichtung zur Erzeugung noch höherer Packungsverhältnisse erhöht wird, kann die Verdichtung die ineinandersteckenden Konen sprengen und sich dadurch der Zusammenhalt des Stabes verringern. Diese möglicherweise richtige Erklärung deckt sich auch mit den experimentellen Beobachtungen, daß bei Erhöhung des Packungsverhältnisses von gerafften Cellulosehüllestäben ohne Kern der Zusammenhalt des Stabes zunächst auf einen Maximalwert ansteigt und dann bei weiterer Erhöhung stark abfällt. Diese Erklärung steht auch in Übereinstimmung mit den experimentellen Befunden, daß bei Hüllen mit großen Durchmessern bei höheren Packungsverhältnissen ein höherer Zusammenhalt als bei engen Hüllen erreicht wird (s. Fig. 11). Dies kann auf den größeren Oberflächen benachbarter sich berührender Konen bei den großvolumigen Hüllen beruhen.

Die Daten für 48,8 m lange Hüllen der Größe 25, die in den Fig. 8 und 9 wiedergegeben sind, zeigen, daß die erfindungsgemäßen Hüllenstäbe mit Kernen eine Packungseffizienz aufweisen, die nicht kleiner als 0,5 ist und daß Packungsverhältnis und Packungseffizienz größer sind als die Packungsverhältnisse und Packungseffizienz, die für gleiche Hüllenlängen unter gleichen Raff- und Verdichtungsbedingungen ohne Kern erhalten würden. Insbesondere die Ergebnisse nach 7tägiger Lagerung der Proben zeigen, (a) das höchste Packungsverhältnis eines Stabes mit Kern, das im Minimum 1,25 cm Teststabdurchmesser erfüllt, (b) daß Hüllenstäbe ohne Kern die unter den gleichen Bedingungen wie die Proben (a) und (c) gerafft und verdichtet wurden, ebenso den minimalen Teststabdurchmesser erfüllen.

Dies wird durch folgende Daten belegt:

Die Tabelle zeigt, daß der Teststabdurchmesser, Packungsverhältnis und Packungseffizienz der Probe (a) in jedem Falle höher ist als die der Proben (b). Die Probe (b) ist nicht brauchbar, weil das Stabwachstum nach innen unter Verringerung des Durchmessers der Innenbohrung so groß ist, daß die Mindestanforderung von 1,25 cm nicht mehr erfüllt ist.

Muster (c) zeigt für einen Stab ohne Kern, daß das beste erreichbare Ergebnis, bei dem die Funktionsfähigkeit des Stabes noch gegeben ist, niedrigere Packungsverhältnisse und eine geringere Packungseffizienz ergibt. Im Vergleich zu Probe (a) ist diese im Packungsverhältnis um 26% besser und in der Packungseffizienz um 50% besser als das Muster (c).

Beispiel X

Eine weitere Prüfreihe entsprechend der in Beispiel IX beschriebenen für Hüllen der Größe 25 wurde mit drei unterschiedlichen Größen von nichtfaserverstärkten Cellulosehüllen ausgeführt. Diese Hüllen hatten die Größe 17 (aufgeblasener Durchmesser 1,55 cm und Wanddicke 0,025 mm) Größe 21 (1,85 cm Durchmesser in aufgeblasenem Zustand und Wanddicke 0,025 mm) und Größe 27 (2,26 cm Durchmesser in aufgeblasenem Zustand und Wanddicke 0,025 mm). Im Unterschied zu Beispiel IX, bei dem jeweils gleiche Hüllenlängen verwendet und in Abhängigkeit vom Packungsverhältnis unterschiedliche Stablängen erzeugt wurden, wurde bei dieser Prüfreihe die Hüllenlänge variiert und die Stäbe wurden für jede Hüllengröße auf die gleiche Stablänge verdichtet. Die Messungen erfolgten 7 Tage nach Abziehen. Bei den Hüllen der Größe 17 betrug die Stablänge am Ende etwa 40,6 cm während bei den Größen 21 und 27 die Endlänge des Stabes etwa 51,1 cm betrug.

Ein weiterer Unterschied zwischen den Prüfreihen der Beispiele 9 und 10 besteht darin, daß aus den Hüllen der Größe 17, 21 und 27 keine erfindungsgemäßen Stäbe mit Kernen hergestellt wurden. Es wurden jedoch bei einer anderen gleichen Prüfung verdichtete Hüllenstäbe mit Kernen für Hüllen der Größe 21 hergestellt. Dabei wurden folgende Ergebnisse erreicht: Packungsverhältnis 119,8, Packungseffizienzen 0,66, Durchmesser der Innenbohrung des Kerns 1,07 cm. Dieser erfindungsgemäße Hüllenstab mit Kern war geeignet zur Verwendung auf einem Fülltrichter mit einem Außendurchmesser von 1,03 cm. Die Fig. 10 und 11 zeigen, daß die gerafften Hüllenstäbe für Hüllengröße 21 ohne Kern diesen Anforderungen nicht entsprechen und das gewünschte Ergebnis mit den bekannten gerafften Hüllen ohne Kern nicht erreichbar ist.

Mit Ausnahme der zuvor angegebenen Unterschiede wurden die stark verdichteten Hüllenstäbe ohne Kern für die Hüllengrößen 17, 21 und 27 in der gleichen Weise hergestellt, wie die Stäbe der Hüllengröße 25 ohne Kern. Nach dem Abziehen und Lagern ohne Längsbegrenzung wurden die erhaltenen Stäbe dem Freifalltest unterzogen und der Zusammenhalt gemessen. Die Daten sind in den Fig. 10 (Freifalltest) und Fig. 11 (Zusammenhalt) zusammengefaßt. Die Kurven zeigen die Werte in Abhängigkeit vom Packungsverhältnis.

Fig.10 zeigt, daß wie bei Hüllen der Größe 25 in Fig. 8, der Stabdurchmesser beim Freifalltest bei allen drei Größen mit ansteigendem Packungsverhältnis stark abfällt, wobei der Abfall im wesentlichen gleichmäßig ist. Bei Hüllengröße 17 beträgt der minimale noch brauchbare Stabdurchmesser 0,91 cm (s. gestrichelte waagerechte Linie), so daß unter diesem Gesichtspunkt das maximal erreichbare Packungsverhältnis der bekannten Hüllenstäbe ohne Kern etwa 80 beträgt. In gleicher Weise ist für Hüllen der Größe 21 der minimale noch brauchbare Stabdurchmesser 1,04 cm und das korrespondierende maximal erreichbare Packungsverhältnis etwa 98. Schließlich ist für Hüllen der Größe 27 der minimal noch brauchbare Teststabdurchmesser oder Durchmesser der Innenbohrung des gerafften Stabes 1,35 cm, so daß das maximal erreichbare Packungsverhältnis etwa 130 ist.

Die in Fig. 11 wiedergegebenen Kurven zeigen die Abhängigkeit des Zusammenhalts des Stabes vom Packungsverhältnis. Wie bereits zuvor beschrieben, ist auch hier der unerwartete Abfall des Zusammenhalts mit steigendem Packungsverhältnis im oberen Bereich des Packungsverhältnisses bei jeder Hüllengröße vorhanden. Für die Hüllengröße 17 ist der Zusammenhalt über den gesamten Bereich der geprüften Packungsverhältnisse 60 bis 125 niedrig, bei Beachtung des minimal brauchbaren Wertes von 1,2 (horizontale gestrichelte Linie). Für die Hüllengröße 17 und einen gerafften Stab ohne Kern liegt das maximal erreichbare Packungsverhältnis aus der Sicht des erforderlichen Zusammenhalts ebenso bei etwa 80. Für Hüllengröße 21 ist der Zusammenhalt über den gesamten Prüfbereich der Packungsverhältnisse 70 bis 120 ebenfalls niedrig, bezogen auf den Mindestzusammenhaltswert von 1,2. Das maximal erreichbare Packungsverhältnis aus der Sicht des Zusammenhaltwertes ist etwa 102.

Bei der Hüllengröße 27 ohne Kern ist die zuvor beschriebene Abhängigkeit des Zusammenhalts mit steigendem Packungsverhältnis gegeben. Das heißt, für Packungsverhältnisse bis zu etwa 120 steigt der Zusammenhalt mit steigendem Packungsverhältnis an. Bei Packungsverhältnissen oberhalb etwa 122 fällt der Zusammenhalt mit nahezu konstanter und großer Geschwindigkeit stark ab.

Aus den Fig. 10 und 11 ergibt sich, daß die Forderungen, große offene Innenbohrung und Stabzusammenhalt, die Anwendung hoher Packungsverhältnisse bei den bekannten gerafften Hüllenstäben aus Cellulosehüllen der Größen 17, 21 und 27 stark begrenzt. In jedem Falle wird durch die erfindungsgemäße Arbeitsweise ein wesentlich höheres Packungsverhältnis bei brauchbaren Innenbohrungsdurchmessern und höherem Zusammenhalt erreicht, wobei gleichzeitig auch noch tendenziell geringere Beschädigungen der Hülle in Form von Löchern auftreten.

Beispiel XI

Die vorteilhaften Packungsverhältnisse und Packungseffizienzen, die erfindungsgemäß bei mittelgroßen faserverstärkten Hüllen erreicht werden, wurden in weiteren Prüfreihen mit Proben ohne und mit Kern aufgezeigt. Hüllen der Größen 43, 47 und 60 haben flachliegend eine Breite zwischen 5,84 und 8,38 cm und wurden verwendet zur Herstellung geraffter und verdichteter Hüllenstäbe mit und ohne Kern für einen Stopftrichter mit einem Außendurchmesser von 2,725±0,013 cm. Hüllen der Größen 70, 80 und 100 haben flach liegend eine Breite von etwa 9,53 cm bis 13,97 cm und wurden ebenfalls zur Herstellung von gerafften und verdichteten Hüllenstäben mit und ohne Kern verwendet, jedoch für Trichterdurchmesser von 3,953±0,013 cm Außendurchmesser. Die Wanddicke der Proben war 0,008 cm. Der Feuchtigkeitsgehalt der gerafften Hüllen betrug etwa 20% und als Gleitmittel wurde Mineralöl verwendet, auf der Innenoberfläche etwa 44 mg/645 cm² und außen bis zu etwa 30 mg/645 cm² Außenoberfläche. Die Durchmesser der aufgeblasenen faserverstärkten Hüllen waren wie folgend:

Größe
Durchmesser in aufgeblasenem Zustand in cm
43
3,76
47	4,03
60	5,24
70	6,03
80	7,09
100	8,85

Bei diesen Prüfungen wurden unterschiedliche Hüllenlängen verdichtet, um im wesentlichen die gleiche Stablänge für alle Packungsverhältnisse der gleichen Hüllengröße zu erreichen. Die Stablänge betrug bei Größe 43 26,7 cm, bei Größe 47 25,4 cm, bei Größe 60 22,9 cm, bei Größe 70 30,5 cm, bei Größe 80 30,5 cm und bei Größe 100 ebenfalls 30,5 cm.

Alle Proben wurden hergestellt auf einer Raffvorrichtung mit gleitendem Dorn, wie in US-PS 34 61 484 beschrieben. Es wurden jeweils mehrere Muster unter gleichen Bedingungen hergestellt. Die Proben ohne Kern wurden gerafft und von einem Ende des Dorns auf ein maximales Packungsverhältnis ohne Hüllenbeschädigung und zu niedrigeren Packungsverhältnissen verdichtet. Das maximale Packungsverhältnis ohne Beschädigung wurde durch Ermittlung der Löcher nach Füllen der Hülle mit Wasser und Abdrücken bestimmt. Sobald Löcher gefunden wurden, wurden neue Muster mit geringfügig niedrigeren Packungsverhältnissen hergestellt und die Muster wurden in gleicher Weise auf Löcher geprüft. Die Schrittfolge wurde bis zu einem Packungsverhältnis, bei dem kleine Hüllenschäden eintreten, wiederholt und dieses stellt das maximale Packungsverhältnis ohne Hüllenbeschädigung dar.

Nach Verdichten auf dem Dorn wurden die Hüllengrößen 43, 47 und 60 der Muster ohne Kern von der Raffvorrichtung für die weitere Handhabung auf dünne Plastikrohre mit einem Durchmesser von 2,79 cm überführt und nach etwa 1 h von den Rohren abgenommen und in Netze eingehüllt. Die letzteren wurden an beiden Enden mittels Klippverschlüssen verschlossen und stellen in dieser Form handelsübliche Einheiten dar. Diese Anordnung gibt eine geringfügige Begrenzung des Längenwachstums. Die Muster ohne Kern der Hüllen der Größe 70, 80 und 100 wurden von der Raffvorrichtung direkt in Verpackungshüllen aus Polyvinylchloridfolie überführt, die nur eine sehr geringfügige Endbegrenzung ergeben. Auch diese Form ist die handelsübliche Packungseinheit. Für die Muster mit Kernen wurde Hart-PVC verwendet. Der Außendurchmesser der Kerne betrug 3,12 cm bei einer Wanddicke von 1,27 mm für die Hüllen der Größe 43, 47 und 60. Für die Hüllen der Größe 70, 80 und 100 wurden Kerne mit einem Außendurchmesser von 4,35 cm und einer Wanddicke von 1,27 mm verwendet.

Nach dem Raffen wurden die mit Kernen zu versehenden Muster in Längsrichtung von dem Dorn auf Kerne aufgeschoben, die koaxial auf dem Raffdornteil mit geringerem Durchmesser angeordnet waren, wie es in Fig. 3 wiedergegeben ist. Der geraffte Stab wurde dann auf dem Kern durch Zusammenpressen von einem Ende her zum gewünschten Packungsverhältnis verdichtet und anschließend abgezogen. Die Muster mit Kernen wurden auf die gleichen Packungsverhältnisse verdichtet, wie die Muster ohne Kern.

Nach dem Abziehen wurden die gerafften Hüllenstäbe auf den Kernen mit Befestigungsscheiben 35 und Flanschen 39, wie in Fig. 6 wiedergegeben, an beiden Enden fixiert, um die abgezogene Länge während der 7tägigen Lagerperiode aufrechtzuerhalten. Dieser Grad an Längeneinspannung wurde bei den Proben ohne Kern nicht vorgenommen, weil diese sich unter den angegebenen Bedingungen entweder verbiegen würden, oder sich nach innen so ausdehnen würden, daß sie nicht mehr auf den gewünschten Stopftrichter passen würden. Das Einhüllen in Netze oder Packungsfolien bei den Stäben ohne Kern hindert das Längenwachstum nicht wesentlich.

Die Länge der Stäbe wurde bei allen Mustern jeweils vor dem Abziehen und erneut nach 7tägiger Lagerung gemessen. Die Ergebnisse sind in Fig. 12 für die Hüllengrößen 43, 47 und 60 aus faserverstärkten Hüllen und in Fig. 13 für die Hüllengrößen 70, 80 und 100 aus faserigen Hüllen wiedergegeben, wobei die Packungsverhältnisse aufgetragen sind gegen die Breite der flachliegenden Hüllen.

In beiden Fig. 12 und 13 ist die niedrigste Kurve die der gerafften und verdichteten Stäbe ohne Kern nach 7tägiger Lagerung. Die mittlere Kurve stellt die gerafften verdichteten Stäbe mit Kernen nach 7tägiger Lagerung dar und die höchste Kurve (gestrichelte Linie) stellt die gerafften und verdichteten Stäbe unmittelbar nach der Verdichtung dar. Die letztere wurde aufgenommen, denn sie gibt etwas wieder, was erfindungsgemäß erreichbar ist, jedoch nicht mit den bekannten gerafften Stäben ohne Kern erreicht werden kann. Durch das Einspannen der mit Kernen versehenen Hüllen an den gegenüberliegenden Enden nach dem Verdichten, jedoch vor dem Abziehen, beispielsweise durch Endanschläge, kann das anfängliche und höchste Packungsverhältnis erhalten werden, ohne daß andere wesentliche Stabeigenschaften verlorengehen. Dies ist beispielsweise eine geringe Verringerung des Durchmessers der Innenbohrung, weil der verdichtete Stab durch den Kern dem radialen Wachstum nach innen widersteht. Wenn jedoch bei gerafften Hüllen auf Kernen unmittelbar nach dem Abziehen das Längenwachstum begrenzende Teile verwendet werden, wird zwar das anfängliche höchste Packungsverhältnis erhalten, aber gleichzeitig tritt eine zusätzliche Verengung der Innenbohrung auf, die größer ist, als wenn keine Längenbegrenzung vorgenommen wird. Weil in der Praxis die engst möglichen Raffdorne zum Erzielen optimaler Resultate verwendet werden, (der Grund wurde bereits genannt) bewirkt die zusätzliche radiale Ausdehnung nach innen aller Wahrscheinlichkeit nach einen solchen Innenbohrungsdurchmesser, der zu klein ist für den vorgesehenen Stopftrichter.

Deutlicher zeigt Fig. 12, daß bei Vergleich der Packungsverhältnisse nach sieben Tagen die Werte für die Hüllengrößen 43 bis 60 (faserverstärkte Hüllen) die Proben ohne und mit Kern (die zwei unteren Kurven) mindestens für Größe 43 verbessert sind, weil hier der Unterschied etwa 78 minus 60 beträgt oder anders ausgedrückt, das Packungsverhältnis mindestens um 30% verbessert ist, wenn Kerne verwendet werden. Die größte Verbesserung tritt bei Hüllengröße 60 ein, hier beträgt die Differenz der Packungsverhältnisse 129 minus 79, d. h. durch den Kern wird ein um 63% verbessertes Packungsverhältnis erreicht. Die maximale Verbesserung durch die Erfindung und des Vergleichs der Muster ohne Kern nach sieben Tagen Lagerung (unterste Kurve) mit den höchsten Anfangspackungsverhältnissen (oberste gestrichelte Linie) ist noch wesentlich größer. Beispielsweise beträgt bei Hüllengröße 43 der Unterschied 97 minus 60, oder das Packungsverhältnis beim erfindungsgemäßen Arbeiten ist um 62% höher und bei Hüllengröße 60 ist die Differenz 146 minus 79, das entspricht einer Verbesserung von 85%.

Zum Vergleich sind die Packungseffizienzen und die Packungsverhältnisse von Mustern ohne und mit Kern der Hüllengrößen 43, 47 und 60 wie zuvor im Beispiel beschrieben nochmals zusammengestellt:

Packungseffizienz und Packungsverhältnis

Fig. 13 zeigt zum Vergleich die Ergebnisse der Packungsverhältnisse nach sieben Tagen für faserverstärkte Hüllen der Größen 70 bis 100 und Hüllenstäben ohne und mit Kern. Die erfindungsgemäße Verbesserung des Packungsverhältnisses fällt geringer aus als bei den Hüllen der Größe 43 bis 60, ist jedoch trotzdem erheblich. Die Mindestverbesserung bei Hüllengröße 80, die Differenz beträgt 166 minus 154, liegt bei etwa 8%. Die maximale Verbesserung bei Vergleich der Packungsverhältnisse nach sieben Tagen mit und ohne Kern für das anfängliche höchste Packungsverhältnis bei Hüllengröße 80, (die Differenz ist 180 minus 154) beträgt etwa 17%.

Zum Vergleich werden die Packungseffizienzen und Packungsverhältnisse für geraffte Hüllenstäbe aus faserverstärkten Hüllen der Größen 70, 80 und 100 wie zuvor im Beispiel 11 beschrieben, für Stäbe mit und ohne Kern nochmals tabellarisch zusammengefaßt:

Packungseffizienz und Packungsverhältnis

Obwohl der Zusammenhalt auch für faserverstärkte Cellulosehüllen wichtig und bedeutend ist, resultieren daraus nicht die ernsthaften Probleme, wie bei nicht verstärkten engen Cellulosehüllen. Dies beruht darauf, daß die Hüllen durch die Faserverstärkung in sich fester sind und auch auf den Unterschieden der jeweils verwendeten Füll- und Stopfanlagen.

Die engen Cellulosehüllen werden üblicherweise mit hoher Geschwindigkeit auf vollständig automatisierten Anlagen gefüllt, bei denen der nächste Stab automatisch in die Füllstellung gebracht wird, wenn der erste Stab gefüllt ist. Geringer Zusammenhalt kann einen gebrochenen Stab zur Folge haben. Dies bedingt wiederum Hüllenbruch oder Reißen beim Einführen oder Drehen des automatischen Fülltrichters. Tritt dies auf, wird eine nicht akzeptierbare Menge von Nahrungsmittelemulsion in die Umgebung ausgestoßen, ehe die Anlage abgeschaltet werden kann. Es sind zum Reinigen der Anlage und Entfernen der gerissenen Hülle wesentliche Stillstandzeiten erforderlich.

Im Gegensatz dazu ist die Maschinengeschwindigkeit beim Füllen von Hüllen größeren Durchmessers üblicherweise geringer und der nächste Hüllenstab wird von Hand durch das Bedienungspersonal angebracht. Das Risiko des Hüllenbruchs ist wegen der Faserverstärkung der Hüllen geringer und außerdem kann die Anlage abgeschaltet werden, ehe eine große Menge an Nahrungsmittel ausgetreten ist, so daß die Ausfallzeiten kürzer sind.

Beispiel XII

Bis zum Zeitpunkt der Erfindung wurde von der Anmelderin eine Füll- und Stopfvorrichtung zum Füllen von ganzen ausgebeinten Schinken in faserverstärkte Hüllen mit großem Durchmesser angeboten. Es war erforderlich, die geraffte Hülle über eine Aufweitscheibe am entrafften Ende des Stabes ohne Kern zu führen und diese Scheibe innen anzuordnen. Der Maschinenanschluß und die erforderliche Größe des Fülltrichters waren begrenzt durch die maximal erreichbare Größe der Innenbohrung des gerafften Hüllenstabes. Um einen maximalen Durchmesser des Fülltrichters zu erreichen, wurde dessen Wandstärke auf die minimal mögliche Dicke reduziert und die raffbaren Hüllenlängen verringerten sich dadurch zwangsläufig von 61 m auf 45,7 m. Die Raffbedingungen wurden auf den größtmöglichsten erreichbaren Innenbohrungsdurchmesser optimiert. Ebenso waren die Wanddicken der Spannscheiben und der freie Raum um den Fülltrichter notwendigerweise auf die gerade noch akzeptablen Werte verringert.

Aus diesen Bemühungen ergab sich unter den bekannten Raffbedingungen die Möglichkeit der Verwendung eines Fülltrichters mit einem Innendurchmesser von 8,57 cm. Die Stopfvorrichtung des vorgenannten Typs ist die in der belgischen Patentschrift 8 88 526 beschriebene. Es wurden zwar eine Reihe derartiger Maschinen zur Fleischverpackung aufgestellt, aber in den meisten Fällen war das Ergebnis unbefriedigend. Es wurde eine extreme Verlängerung der Schinkenstücke beim Durchtritt durch den Fülltrichter mit anschließendem Durchmischen (jumbling) nach dem Einfüllen in die Hülle beobachtet, wodurch das Oberflächenfett in das Innere des Schinkens gelangt und reine Muskelfaserstücke entstehen. Die Funktionsfähigkeit des Systems wurde von den Fleischabpackern schlechter beurteilt als das Stopfen von Hand, so daß die Anlage zeitweilig nicht mehr angeboten werden konnte.

Bei den anschließenden Entwicklungsarbeiten in den Laboratorien der Anmelderin unter Verwendung größerer Fülltrichter und ungeraffter Hüllenlänge wurde festgestellt, daß sich die Beanstandungen bezüglich der Funktion der Vorrichtung beseitigen lassen, wenn größere Durchmesser des Fülltrichters verwendet werden. Die damit hergestellten Schinkenerzeugnisse sind in der Qualität der mit Hand gefüllten Produkten vergleichbar. Zu dieser Zeit begannen die Entwicklungsarbeiten für die vorliegende Erfindung. Durch die erfindungsgemäßen gerafften hochverdichteten Hüllenstäbe mit Kernen war es möglich, den Fülltrichterdurchmesser auf 9,53 cm zu vergrößern. Teilweise wurde dies durch Verzicht auf die Spannungmuttern in der Anlage erreicht. An ihre Stelle trat eine kippbare Rückhaltevorrichtung.

Durch diese konstruktive Veränderung der Fülleinrichtung konnte der Fülltrichterdurchmesser für faserverstärkte Hüllen der Größe 10 von 8,57 cm auf 9,53 cm (Innendurchmesser) vergrößert werden. Dies ist ein Zuwachs von 0,95 cm oder 11%. Dieser Durchmesserzuwachs bedeutet jedoch einen effektiv größeren Zuwachs des Querschnittes des Fülltrichters um 23,5%. Von dieser Vergrößerung um 23,5% beim Querschnitt des Fülltrichters entfallen 7,5% auf die Beseitigung der bekannten Spannungmutter und 16% auf die Verwendung der erfindungsgemäßen hochverdichteten gerafften Hüllenstäbe mit Kern.

Durch Modifizierung des Fülltrichters und Verwendung von Hüllenstäben mit Kern war es möglich das Packungsverhältnis von faserigen Hüllen der Größe 10 von 78 auf 130 zu erhöhen. Das ist ein Zuwachs um 67%. Ebenso war es möglich, die Packungseffizienz von 0,39 auf 0,76 zu steigern, so daß die Länge der Hülle von 45,7 auf 76,2 m vergrößert werden konnte. Beispiel I der Beschreibung zeigt die Verwendung einer faserigen Hülle mit Kern an einer Vorrichtung des verbesserten Typs.

Dieses Beispiel zeigt ebenso eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung, wobei der Stab mit Kern einen Innenbohrungsdurchmesser aufweist, der mindestens so groß ist, wie die Größe der Innenbohrung, den die Hülle unter gleichen Raff- und Verdichtungsbedingungen ohne Kern und gleichem Packungsverhältnis aufweisen würde. Die modernisierte Vorrichtung verlangt für faserige Hüllen der Größe 10 Innenbohrungsdurchmesser der Hüllenstäbe mit Kern von 9,53 cm, während bei Stäben ohne Kern bei Verdichtung auf ein Packungsverhältnis von 78 bisher maximal 9,21 cm erreicht wurden. Der in diesem Falle verwendete Kern besteht aus hochdichtem Polyäthylen und weist eine Wanddicke von 1,58 mm auf.

Nach Durchführung der Verbesserungen wurde die verbesserte Fülleinrichtung erneut den Fleischverpackern angeboten und wurde von diesen als brauchbar akzeptiert. Es handelt sich um eine erhebliche Verbesserung beim Verpacken und Füllen von Schinken.

Bereits zehn Monate nach Einführung des veränderten Modells waren 20 Anlagen in Gebrauch und weitere Anlagen sind in Montage. Der durchschlagende Erfolg der neuen Vorrichtung beruht größtenteils auf der vorliegenden Erfindung.

Die zuvor beschriebene Erfindung stellt einen erheblichen technischen Fortschritt dar. Die gerafften Hüllen in Stabform weisen ein längeres Hüllenstück auf und erlauben so eine längere Produktionszeit ohne Unterbrechung. Höhere Packungseffizienz in Verbindung mit dem verbesserten hohen Packungsverhältnis und großem Durchmesser der Innenbohrung ermöglichen die Aufrechterhaltung und Verbesserung der Stopfbedingungen und ergeben längere Produktionszeiten ohne Unterbrechung. Durch die Erfindung werden die Probleme des mangelhaften Zusammenhalts von gerafften Hüllenstäben vollständig beseitigt. Diese waren für die Hersteller und Verwender von engen Hüllen bisher ein echtes Problem. Die gesteuerte Befeuchtung, nicht das Quellen der erfindungsgemäßen Hüllenstäbe, ist besonders vorteilhaft, weil sich die charakteristischen hohen Packungsverhältnisse nicht mit Hüllen erreichen lassen, die vor dem Stopfen beim Verwender befeuchtet und gequollen werden. Dies beruht darauf, daß die dichten Falten den Eintritt des Wassers in die Hüllenwand und eine ausreichende Durchfeuchtung innerhalb vertretbarer Zeiten nicht zuläßt.

Es wird nochmals darauf hingewiesen, daß ein Vergleich der Durchmesser der Innenbohrung von Hüllenstäben mit und ohne Kern frühestens eine Woche nach Herstellung erfolgen sollte.

Claims (34)

1. Geraffte und verdichtete Nahrungsmittelhülle aus regene­ rierter Cellulose, die auf einem rohrförmigen Kern mit Reibschluß angeordnet ist, dadurch gekenn­ zeichnet, daß die Nahrungsmittelhülle (17) einen Feuchtigkeitsgehalt, bezogen auf das Hüllengesamtgewicht, von mindestens 13 Gewichtsprozent, ein Packungsverhältnis von mindestens 100 und eine Packungseffizienz über 0,6 aufweist, und daß der Kern (31) den hohen, radial nach innen wirkenden Hüllenausdehnungskräften standhält und einen Außenumfang aufweist, der größer ist als der Umfang der Innenbohrung, den eine geraffte Hülle aufwei­ sen würde, die unter gleichen Raff- und Verdichtungsbe­ dingungen ohne Kern (31) gerafft und verdichtet wurde.

2. Nahrungsmittelhülle nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Feuchtigkeitsgehalt der Hülle etwa 13 bis etwa 35 Gew.-%, bezogen auf das Hüllengesamtgewicht beträgt.

3. Nahrungsmittelhülle nach den Ansprüchen 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (17) verstärkende Fasern enthält und der Feuchtigkeitsgehalt der Hülle etwa 16 bis etwa 35 Gew.-%, bezogen auf das Hüllengesamtgewicht beträgt.

4. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des rohrförmigen Kerns (31) etwa 0,1 bis etwa 0,15 cm beträgt.

5. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der aufgeblasenen Hülle (17) etwa 3,8 bis etwa 9,9 cm, der Außendurchmesser des rohrförmigen Kerns (31) etwa 2,54 bis etwa 5,08 und das Packungsverhältnis etwa 100 bis etwa 360 betragen.

6. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der aufgeblasenen Hülle (17) kleiner ist als 3,6 cm und der Feuchtigkeitsgehalt der Hülle (17) etwa 14 bis etwa 18 Gew.-%, bezogen auf das Hüllengesamtgewicht, beträgt.

7. Nahrungsmittelhülle nach Anspruch 1 oder 2 und einem der Ansprüche 4 bis 6 ohne deren Rückbeziehung auf Anspruch 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle (17) eine enge nicht verstärkte Cellulosehülle ist, deren Durchmesser in aufgeblasenem Zustand kleiner als 40 mm ist.

8. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der aufgeblasenen Hülle etwa 10,2 bis 13,4 cm, der Außendurchmesser des rohrförmigen Kerns (31) etwa 7,6 bis 12,7 cm und das Packungsverhältnis etwa 100 bis etwa 190 betragen.

9. Nahrungsmittelhülle nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß der Außendurchmesser des rohrförmigen Kerns etwa 9,1 bis etwa 10,9 cm beträgt.

10. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 9 ohne deren Rückbeziehung auf Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des rohrförmigen Kerns (31) etwa 0,127 bis etwa 0,19 cm beträgt.

11. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des rohrförmigen Kerns (31) mindestens 0,05 cm beträgt.

12. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Kern (31) aus Polyäthylen hoher Dichte besteht.

13. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet, daß der rohrförmige Kern (31) aus Polyvinylchlorid besteht.

14. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 4 und 10 bis 13, ohne deren Rückbeziehung auf die Ansprüche 5 bis 9, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der aufgeblasenen Hülle (17) etwa 6,6 bis etwa 9,9 cm, der Außendurchmesser des rohrförmigen Kerns (31) etwa 5,1 bis 7,6 cm und das Packungsverhältnis etwa 100 bis etwa 200 betragen.

15. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 3 und 5 bis 9 sowie 11 bis 14 ohne deren Rückbeziehung auf die Ansprüche 4 und 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Wanddicke des rohrförmigen Kerns (31) 0,102 bis 0,191 cm beträgt.

17. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 4, 7 und 11 bis 13 ohne deren Rückbeziehung auf die Ansprüche 5, 6 und 8 bis 10, dadurch gekennzeichnet, daß die Hülle eine enge nicht verstärkte Cellulosehülle ist, deren Durchmesser im aufgeblasenen Zustand etwa 1,27 cm bis etwa 3,81 cm, der Durchmesser der Innenbohrung des Kerns (31) mindestens 40% des Durchmessers der aufgeblasenen Hülle (17) und die Wanddicke des Kerns (31) etwa 0,0254 cm bis etwa 0,127 cm betragen.

17. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 7 und 9 bis 13 sowie 15 und 16 ohne deren Rückbeziehung auf die Ansprüche 8 bzw. 14, dadurch gekennzeichnet, daß das Packungsverhältnis mindestens 120 beträgt.

18. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, daß der Durchmesser der Innenbohrung des Kerns mindestens 50% des Durchmessers der aufgeblasenen Hülle (17) beträgt.

19. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 18, dadurch gekennzeichnet, daß der Kern (31) so bemessen ist, daß er eine wenigstens ebenso große Innenbohrung aufweist, wie sie die gleiche Hülle nach dem Raffen und Verdichten unter gleichen Bedingungen ohne den Kern haben würde.

20. Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel zwischen einer senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Kerns (31) verlaufenden Ebene und einer Ebene durch die gerafften Falten der Hülle (17) nicht größer als 60° ist.

21. Nahrungsmittelhülle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Ebene durch die gerafften Falten und der Ebene senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Kerns (31) etwa 0 bis etwa 15° ist.

22. Nahrungsmittelhülle nach Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, daß der Winkel der Ebene durch die gerafften Falten zur Ebene senkrecht zur Längsachse des rohrförmigen Kerns etwa 15 bis etwa 60° ist.

23. Verfahren zum Herstellen einer Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch

• a) Einstellen des Feuchtigkeitsgehaltes eines Cellulosehüllenstückes auf mindestens 13 Gew.-% bezogen auf das Hüllengesamtgewicht,
• b) Aufschieben des Hülleninneren der Cellulosehülle über das erste Ende eines Dorns, dessen anderes Ende auf einem Teilstück einen geringeren Durchmesser als das erste Ende des Dorns aufweist,
• c) Raffen der Cellulosehülle auf dem Dorn,
• d) Anordnen eines hohlen Kerns koaxial und angrenzend an das Endstück des Dornteils mit verringertem Durchmesser, wobei der Kern ausreichend fest ist um einer Verformung und Verringerung der Größe seiner Innenbohrung durch nach innen gerichtete Hüllenausdehnungskräfte infolge des Verdichtens zu widerstehen,
• e) Weiterschieben der gerafften Hülle auf dem Dorn bis auf die Außenseite des koaxial auf dem Dorn angeordneten Kerns,
• f) Verdichten der gerafften Hülle auf ein Packungsver­ hältnis von mindestens 100 und zu einer Packungseffi­ zienz von nicht weniger als 0,60 unter Erzeugung von nach innen gerichteten Hüllenausdehnungskräften.

24. Verfahren nach Anspruch 23 dadurch gekennzeichnet, daß man auf eine Packungseffizienz von nicht kleiner als 0,70 verdichtet.

25. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß man eine enge, nicht mit Fasern verstärkte Cellulosehülle verdichtet unter Verwendung eines Kerns, dessen Innenbohrung einen Durchmesser von mindestens 50% des Durchmessers der aufgeblasenen Hülle aufweist.

26. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 oder 24, dadurch gekennzeichnet, daß man auf ein Packungsverhältnis von mindestens 120 verdichtet unter Verwendung eines Kerns, dessen Innenbohrung einen Durchmesser von mindestens 40% des Durchmessers der aufgeblasenen Hülle aufweist.

27. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß man die Cellulosehülle beim Schritt c) des Anspruchs 23 auf dem Dorn rafft und unter Erzeugen eines hohen Packungsverhältnisses, hoher Packungseffizienz und Verringerung des Innendurchmessers des gerafften Hüllenstabes infolge der nach innen wirkenden Hüllenausdehnungskräfte verdichtet, anschließend die geraffte und verdichtete Hülle vom anderen Ende des Dorns auf die Außenseite des angebrachten hohlen Kerns weiterschiebt.

28. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 26, dadurch gekennzeichnet, daß man die Cellulosehülle beim Schritt c) des Anspruchs 23 auf dem Dorn rafft und teilweise verdichtet und anschließend die geraffte und teilweise verdichtete Hülle vom anderen Ende des Dorns auf die Außenseite des angebrachten hohlen Kerns weiterschiebt und die Hülle auf dem Kern auf ein hohes Packungsverhältnis und zu einer hohen Packungseffizienz weiter verdichtet.

29. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 28, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kern auf einem zweiten Dorn anordnet.

30. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 29, dadurch gekennzeichnet, daß man die geraffte Hülle auf dem Dorn zunächst in eine zweite Stellung auf dem Dorn schiebt, ehe sie vom anderen Ende des Dorns auf den Kern weiter geschoben wird.

31. Verfahren zum Herstellen einer Nahrungsmittelhülle nach einem der Ansprüche 1 bis 22, gekennzeichnet durch

• a) Einstellen des Feuchtigkeitsgehaltes eines Cellulosehüllenstückes auf mindestens 13 Gew.-% bezogen auf das Hüllengesamtgewicht,
• b) Anordnen eines hohlen Kerns, der ausreichend fest ist, um einer Verformung und Verringerung der Größe seiner Innenbohrung durch nach innen gerichtete Hüllenausdehnungskräfte infolge des Verdichtens der Hülle zu widerstehen,
• c) Anordnen eines Dorns und Aufschieben des Kerns auf den Dorn,
• d) Aufschieben des Hülleninneren der Cellulosehülle über die Außenseite des Kerns,
• e) Raffen der Cellulosehülle auf dem Kern und dem Dorn,
• f) Verdichten der gerafften Hülle auf dem Kern auf ein Packungsverhältnis von mindestens 100 und zu einer Packungseffizienz von nicht weniger als 0,60 unter Erzeugung von nach innen gerichteten Hüllenausdeh­ nungskräften und
• g) Abnehmen der gerafften stark verdichteten Hülle vom Dorn durch Weiterschieben in Längsrichtung.

32. Verfahren nach Anspruch 31, dadurch gekennzeichnet, daß man den Kern auf einen zweiten Dorn aufschiebt und ihn koaxial und angrenzend an das andere Ende des ersten Dorns anordnet.

33. Verfahren nach Anspruch 31 oder 32, dadurch gekennzeichnet, daß man die Hülle auf dem ersten Dorn rafft und teilweise verdichtet und die bereits teilweise verdichtete Hülle auf den auf dem zweiten Dorn angeordneten Kern weiterschiebt.

34. Verfahren nach einem der Ansprüche 23 bis 33, dadurch gekennzeichnet, daß man den Feuchtigkeitsge­ halt der Cellulosehülle auf etwa 13 bis etwa 35 Gew.-%, bezogen auf das Hüllengesamtgewicht, einstellt.