FI110471B - Makkaranpäällysten kuitumaiset substraatit ja menetelmä niiden valmistamiseksi - Google Patents

Description

110471

Makkaranpäällysten kuitumaiset substraatit ja menetelmä niiden valmistamiseksi

Esillä oleva keksintö koskee pääasiallisesti päällystä, jota 5 käytetään elintarvikkeiden, kuten makkaroiden ja vastaavien, pakkaamiseen. Keksintö koskee erityisemmin uutta ja entistä parempaa päällyksen substraattia ja siitä tehtyä vahvistettua päällystä, samoin kuin uutta ja parannettua menetelmää mainittujen substraattien ja päällysten valmistamiseksi.

10 Tähän asti on ollut käytäntönä valmistaa vahvistettuja kalvoja, putkea, päällyksiä tai kuoria elintarvikkeille ja vastaaville kuitumaisten pohjapaperien tai rainojen perättäisellä ja toistetulla käsittelyllä käyttämällä selluloosapäällysma-teriaalia, kuten esimerkiksi selluloosaksantaattia, josta tä-15 män jälkeen käytetään nimitystä viskoosi. Käsittelyyn sisältyy sellaisen sidotun päällyssubstraatin valmistaminen, jolla on olennaista kaustista stabiiliutta, minkä jälkeen seuraavat lopulliset päällyksen muodostavat vaiheet. Kaustinen stabiili substraatti on valmistettu sitomalla esivalmistettu ja kui-20 vattu paperi- tai kuitumainen pohjaraina laimealla vis-koosiliuoksella, jota seuraavat kuivaus-, selluloosan re-generointi, pesu- ja uudelleenkuivausvaiheet. Tämä alkusito- • * ♦ · ;·. misoperaatio käyttämällä laimeaa viskoosiliuosta tarvitaan, • t · jotta saataisiin riittävä kaustinen resistanssi sidottuun 25 substraattiin, niin että se säilyttää rakenteellisen integri-teettinsä lopullisten päällyksenmuodostustoimintojen aikana, '···' jolloin suoritetaan voimakkaammalla viskoosiliuoksella käsit- • t · v * tely erittäin aikalisissä olosuhteissa. Sidotun substraatin täytyy myös säilyttää huokoiset imukykyiset ominaisuutensa 30 täydellisen impregnoitumisen ja päällystyksen saamiseksi tii- ·": vietetyllä viskoosiliuoksella. Sidottu substraatti joutuu

< 9 I

sitten päällystyksenmuodostukseen, johon kuuluvat substraatin ’ muodostaminen lieriömäiseksi putkeksi, impregnointi ja sub- ';·* straattiputken verhoilu erittäin kaustisella viskoosilla liu- 35 oksella, impregnaatin regenerointi hapolla, pesu liian hapon ja viskoosin poistamiseksi ja lopullisen kuituvahvistetun lä- 110471 2 pivuotamattoman selluloosakalvon kuivaus, josta seuraavassa käytetään nimitystä päällys tai kuori. Mainittu prosessi on esitetty yksityiskohtaisemmin Underwoodin US-patentissa 3 135 613 otsikolla "Impregnated Paper Webs and Method of Making 5 Sausage Casing Thereof" (Impregnoidut paperirainat ja menetelmä makkaran päällyksen valmistamiseksi niistä), jossa selvitetään pohjarainan perättäistä kehittämistä sidotuksi substraatiksi ja sitten vahvistetuksi päällykseksi.

Em. tavalla valmistetuilla putkimaisilla päällyksillä on 10 riittävä lujuus ja halkeamisresistanssi, niin että ne sopivat erityisen hyvin lihan tai muiden elintarvikkeiden päällystykseen, jotka ruiskutetaan sisään paineenalaisina putkien sisään. Siten ne muodostavat lujat tasaiset päällykset hyvin tunnetuille tuotteille, joita ovat makkara, meetvursti ja 15 vastaavat sekä muut elintarvikkeet. Nykyisillä prosessilait-teistoilla tällaiset tuotteet valmistetaan automaattisesti, mutta ne edellyttävät päällysmateriaalia, joka kestää korkeita täyttöpaineita halkeamatta ja joka voidaan täyttää tunnettuun ja tasaiseen halkaisijaan saakka. Tuotetta voidaan vii · 20 paloida ja kääriä automaattisesti ja sen täytyy täyttää säädetty lihasisältö, koska minkäänlainen lisäys päällyksen halkaisijassa välttämättömän minimin ylitse aiheuttaa väistämät-. tä tappiota lihan pakkaajalle. Vaikkakin tunnetuissa päällys- substraateissa on myötäävä, riittävän luja ja tasainen pääl-• ” 25 lys vastaamaan tähän asti käytössä olleiden laitteiden tar- '·'··' peitä, modernilla laitteistolla on tarvittavat, riittävät lu- :.*‘i juusominaisuudet omaavat päällykset.

Edellä mainitun US-patentin nro 3 135 613 jälkeen eri patenteissa on keskusteltu vaihtoehtoisten materiaalin käytöstä 30 sitomaan paperirainat sopivien päällyssubstraattien muodosta-miseksi. Valittaessa muita sidemateriaaleja kuin kaupallises-·;>' ti käytettyä happoregeneroitua viskoosia on tärkeää, että si- demateriaalit täyttävät niistä valmistettujen ravinto-ainepäällysten prosessi- ja suoritusvaatimukset. Erityisesti . 35 kuitumaisen pohjaverkon, johon sideaine on levitettävä, täy- tyy olla tarpeeksi lujaa, että se kestää päällystyksen aikana 110471 3 siihen kohdistuvat jännitykset. Sideaineen määrä ei saa vaikeuttaa senjälkeisen viskoosin tunkeutumista sisään päällyksen valmistusprosessin aikana, niin ettei päällys menetä lujuutta tai että sillä on haitallinen vaikutus päällyksen ul-5 konäköön. Sideaineen pitäisi olla myös sellainen, ettei se saa substraattia menettämään väriään, kun se joutuu päällyksen muodostusprosessiolosuhteisiin. US-patentissa 3 484 256 (Chiu at ai.) esitetään, että laimea viskoosikäsittely korvattaisiin käyttämällä jotain sideainetta tai kationisen ko-10 vettuvan hartsin ja polyakryyliamidihartsin seosta. Ka- tionialkalisen kovettuvan hartsin ja karboksyylimetyylisellu-loosan sidosseos on esitetty US-patentissa 3 468 696 (Conway) märkälujuuskäsittelysubstituuttina. US-patentit 3 640 734 ja 3 640 735 (Oppenheimer at ai.) esittävät substraattien muo-15 dostamista käyttämällä liukenemattomiksi valmistettuja po ly (vinyylialkoholi) - tai poly(vinyylialkoholi)/polyvinyyli-esteri)kopolymeerejä kuten esimerkiksi poly(vinyylialkoholi) /poly(vinyyliasetaatti).

Äskettäin US-patentit nro 4 762 564 ja 4 789 006 (Bridgeford 20 et ai.) ovat selittäneet, että viskoosipäällyskalvot voidaan korvata selluloosa-aminometanaatti- (tämän jälkeen käytetään nimitystä selluloosakarbamaatti) kalvoilla, jolloin eliminoi-daan myrkyllinen ja epäterveellinen rikkiä sisältävä kemial-linen laatu, joka liittyy viskoosin valmistukseen ja käyt- • * ' / 25 töön. US-patentissa 4 762 564 esitetään kuitenkin, että kar- ’·’·* bamaattikalvoilla on alempi vetolujuus kuin viskoosikalvoil- la. Koska vain karbamaatista tehdyillä vahvistetuilla pääl-lyksillä on olennaisesti vahvistetusta viskoosista tehtyihin » t :,· > päällyksiin nähden verrannolliset lujuusominaisuudet ja ko- 30 rostetaan vain sellaisia valmistusetuja, joissa vältetään myrkyllisiä materiaaleja. Ikävä kyllä Bridgeford ilmeisesti • · havaitsi, että viskoosikalvojen korvaamisessa karbamaatti-kalvoilla puuttui parantuneita tuloksia käytetystä sub- : ·* straatista huolimatta. Tämän tunnustaen US-patentissa 35 4 777 249 ja em. US-patentissa 4 789 006 kerrotaan, että tar- vittiin karbamaattipäällyksen ristiinsitominen glutaralde-: hydin tai melamiiniformaldehydin erittäin happoisten liuosten 110471 4 kanssa karbamaattikalvon lujuuden parantamiseksi. On myös havaittu, kuten tässä yhteydessä on selostettu, että milloin substraatti on karbamaattisidottu, tulokseksi saatava karba-maattipäällys on merkittävästi heikompi kuin vastaavasti si-5 dottu viskoosipäällys. Vahvistettujen kalvojen ristiinsitomi-nen ristiinsitovien aineiden suurilla pitoisuuksilla ei ole ollut tehokasta mainittujen kalvojen ominaisuuksien parantamiseksi .

Nyt on havaittu edullisesti, että voidaan saada merkittäviä 10 parannuksia jopa käyttämällä karbamaattipäällyksiä parantamalla niiden substraattien lujuusominaisuuksia, joita käytetään vahvistamaan päällystä. Tämä parannus voidaan saada samalla säilyttäen karbamaattikalvon käytön myrkyttömyysedut viskoosin valmistukseen ja käyttöön nähden.

15 Keksinnön oleelliset tunnusmerkit on esitetty oheisissa patenttivaatimuksissa.

Muut edut ovat osittain ilmeisiä ja osittain osoitetaan yksityiskohtaisemmin seuraavassa.

Nämä ja niihin liittyvät edut saavutetaan muodostamalla huo-20 koinen sidottu kuitumainen substraatti, jossa on kuitumainen pohjaraina, joka sisältää korkeintaan n. 10 paino-% jotain tiettyä sitovaa ainetta. Sideaine on muodosteltu liuottamalla • « * selluloosakarbamaattia ja alkalista kovettuvaa hartsia lai- meassa kaustisessa liuoksessa siten, että karbamaatin suhde s· ’· 25 hartsiin on yli 1 : 1 painosta. Sidotulla substraatilla on sellainen huokoisuus, joka ei ole merkittävästi pienempi kuin : pohjarainan, siis ainakin n. 300 litraa/min huokoisuus määri tettynä TAPPI-testimenetelmällä T251-pm-75, kaustinen vetolu-juus on yli 300 grammaa 25 millimetriä kohden ja sitä voidaan 30 soveltaa vaivatta muodostamaan vahvistettuja päällyskalvoja, joilla on parantunut halkeamislujuus. Substraatista valmiste-: ·’ tut päällykset voivat käyttää tätä ennen käytettyjä päällys- kalvoja tai esillä olevan keksinnön karbamaatti-hartsikalvo-muodostelmaa.

110471 5

Keksinnön muodostavat siis useat vaiheet ja yhden tai useamman tällaisen vaiheen suhde jokaiseen muuhun ja tuote, jolla on seuraavassa yksityiskohtaisessa selostuksessa esimerkein mainitut piirteet, ominaisuudet ja elementtien suhteet.

5 Kuvioiden 1 ja 2 piirustuksissa on käyrät, jotka kuvaavat sidottujen substraattien vaikutusta märkä- ja kaustiseen vetolujuuteen, kun hartsipitoisuutta vaihdellaan joko karbamaat-ti- tai viskoosisidosliuoksessa.

Nyt on havaittu esillä olevan keksinnön mukaisesti, että 10 edellä olevat ja niihin liittyvät edut voidaan saavuttaa sitomalla kuitumainen pohjaraina sitovalla aineella, joka koostuu karbamaatin ja neutraalista alkaliseen kuumakovetetun hartsin yhdistelmästä. Mainittu yhdistelmä antaa pohja-rainalle olennaista vastustuskykyä hajoamiseen nähden erit-15 täin kaustisissa päällystä muodostavissa liuoksissa, sallien kuitenkin mainitun liuoksen nopean tunkeutumisen sidottuun substraattirakenteeseen. Lisäksi tähän liittyviä päällyksen valmistustoimintoja suoritetaan helpolla ja tehokkaammalla tavalla edellyttämättä olennaisia muutoksia käytetyssä lait-20 teistossa tai tekniikoissa. On samaten merkittävää, että tällöin saadaan vahvistettuja päällyskalvoja, joilla on parantuneet halkeamislujuudet kalvoa muodostavista materiaaleista, joilla on olennaisesti alempi vetolujuus.

Lyhyesti sanottuna, prosessiin kuuluvat vaiheet, jolloin muo-‘ 25 dostetaan laimea suspensio selluloosamaisista kuiduista kuten ; manillahamppukuiduista ja sen jälkeen suspensiosta muodoste- taan pohjaraina. Sitten pohjaraina sidotaan käyttämällä sel-luloosakarbamaattien ja tiettyjen neutraalista aikalisiin kovettuvien hartsimateriaalien liuosta, kuten esimerkiksi epi-• 30 kloorihydriinin ja jonkin polyamidin polymeeristä reaktiotuo- : tetta. Tässä yhteydessä pitäisi havaita, että useasti itse pohjarainamateriaalit on tehty käyttämällä samaa alkalista . 1 kovettuvaa hartsia kuin hollanteriin lisätty materiaali, ku- ten selostetaan täydellisemmin em. US-patentissa 3 468 696; 35 esillä olevan keksinnön sidontakäsittelyllä saadaan kuitenkin 110471 6 parempia tuloksia viskoosi-sidottuihin substraatteihin nähden käyttämällä tällaisia pohjarainoja.

Päällyssubstraattia varten tarkoitettu pohjaraina koostuu yleensä puhtaista selluloosan luonnonkuiduista ja edullisesti 5 siinä on Musa textilis -lajin pitkiä, kevyitä ja hydroimattornia kuituja, joista tyypillisiä ovat hamppukuidut. Tästä materiaalista tehdyt rainat ovat yleensä pehmeitä, huokoisia paperilaatuja, joiden tekstuuri ja paksuus on tasainen ja joiden venytyssuhde on lähellä yksikköarvoa, eli olennaisesti 10 yhtä suuri vetolujuus sekä koneen että poikittaisuuntaan. On kuitenkin arvokasta, että venytyssuhde voi vaihdella n. 0,5 -n. 1,0, milloin tällaista halutaan.

On ehdottoman tärkeää, että käytetty sideaine, nimittäin hartsin ja karbamaatin yhdistelmä, ei vain anna rainalle vas-15 tustuskykyä erittäin kaustisia liuoksia varten, vaan se ei muodosta merkittävää häiriötä pohjarainan absorptio-ominaisuuksille. Sideaineen tulisi edullisesti parantaa päällyksen muodostavan verhouksen varmaa pysyvyyttä vahvistettuun substraattiin, koska uskotaan, että näiden välisellä lujalla 20 liitoksella saadaan olennainen parannus tulokseksi saatavan päällysmateriaalin halkeamislujuuteen. Koska esillä olevan keksinnön mekanismia ei ymmärretä täysin, uskotaan, että on mahdollista, että sideaineessa oleva hartsi toimii siltana | '·· karbamaatin ja pohjarainassa olevien kuitujen välillä. Saman- . : : 25 aikaisesti täytyisi pitää mielessä, että rainassa ei saisi olla, ainakin niin paljolti kuin mahdollista, impregnoivia aineita, jotka voivat häiritä sekä absorptiota että sidosme-kanismia. Sen takia on välttämätöntä, että käytetty sideaine aiheuttaa niin vähän vastusta kuin mahdollista verhouksen 30 muodostavan päällyksen tunkeutumiselle sisään substraat-timateriaaliin.

Kuten on mainittu, sideaine on yhdistelmä tai seos sel-luloosakarbamaattia ja alkalista kovettuvaa hartsia, eli ; hartsia, joka voidaan kovettaa neutraalilla tai emäsakti- 35 voinnilla. Karbamaatti voidaan valmistaa käyttämällä tunnet-

• I

: tuja menetelmiä, kuten esimerkiksi selluloosan reaktiolla 110471 7 urean kanssa korkeissa lämpötiloissa US-patentin 2 134 825 (Hill et ai.) esittämällä tekniikalla ja US - patentilla 4 404 369 (Huttunen et ai.) ja tulokseksi saatavan karbamaatti-materiaalin ominaisuudet ovat olennaisesti samat kuin niissä 5 esitetyt. Noiden patenttien sisältämät selostukset sisältyvät siten tässä yhteydessä viitteenä. Karbamaatti on pysyvä sen kuivassa tilassa ja sitä voidaan varastoida ja kuljettaa. Se voidaan liuottaa vaivatta sopivaan kaustiseen liuokseen kuten esimerkiksi natriumhydroksidiliuokseen aina 15 paino-% karba-10 maattipitoisuuden saamiseksi, mutta tyypillisesti sideliuok-sessa käytetään n. 0,5 - 5 paino-% pitoisuutta ja edullisesti 1-3 paino-%.

Alkaliset kuumakovetetut hartsit ovat osoittautuneet tyydyttäviksi kaustisen resistanssin kannalta ja niistä on saatu 15 halkeamissuhteita, joita voidaan verrata niihin tai jotka ylittävät ne, joita on saatu aiemmin käytetyillä laimeilla viskoosisidoskäsittelyillä. Edullisia hartsimateriaaleja ovat kovettamattomat kovettuvat hartsit, jotka ovat neutraalisti tai emäsaktivoituja ja erityisesti epikloorihydriinin ja po-20 lyamidia sisältävien sekundaariamiiniryhmien polymeerireak- tiotuotteet. Edullisesti käytetään epikloorihydriiniä mää rinä, jotka riittävät muuttamaan niissä olevat sekundaari· , amiiniryhmät tertiaariamiineiksi. Pääasiallisesti polyamidit, ;;·· jotka on saatu polyalkyleenipolyamiineista ja tyydytetyistä • " 25 ja tyydyttämättömistä alifaattisista tai aromaattisista poly- karboksyylihapoista saatavat n. 3 - 10 hiiliatomin polyami-:.'i dit, ovat edullisia. Tyypillisenä esimerkkinä tällaisesta ma- : teriaalista on vesiliukoinen lämpökovettuva kationinen epi- : : : kloorihydriini-polyamidireaktiotuote, jota myy Hercules In- 30 corporated, Wilmington, Delaware, kauppanimellä "Kymene- ,·, : 557H", "Kymene 2064", "Kymene D45" ja vastaavat. Muihin alka- ,··. lisiin kovettuviin hartseihin kuuluvat styreenimaleiini- Γ anhydridikopolymeeri "Seripset" (Monsanto) ja polyamidi, myy- : jänä Borden, kauppanimellä "C12".

.* , 35 Sidosliuoksessa käytetyn alkalisen kovettuvan hartsin määrä • “ vaihtelee riippuen halutuista ominaisuuksista. On kuitenkin 110471 8 havaittu, että saadaan hyviä tuloksia, kun hartsin suhde kar-bamaattiin on pienempi kuin 1:1 ja edullisesti n. 1:10...4:5. Tyypillisesti edullinen hartsipainomäärä suhteessa karbamaat-tiin on alueella 1:5...1:2. Esimerkiksi edullinen hart-5 si/karbamaattisuhde sideaineliuoksessa on n. 1:3.

Yleensä on edullista lisätä sideainelluokseen erittäin pieniä määriä pinta-aktiivista ainetta absorption avuksi. Tässä yhteydessä voidaan käyttää sellaisia materiaaleja kuten esimerkiksi ionittomia alkyyliaryylipolyeetterialkoholeja. Esimer-10 kiksi oktyylifenoksipolyetoksietanolia, kauppanimellä Triton X114 (Rohm & Haas) on käytetty tehokkaasti. Muihin pinta-ak-tiivisiin aineisiin kuuluvat nonyylifenoksipoly(etyleeni-oksi)etanolit, etyleenioksidin ja propyleenioksidin lohko-kopolymeerit, trimetyylipolyetyleeniglykolieetterit, etoksy-15 loidut alkyylifenolit ja alkoholit ja alkyyliaryylipoly- eetterialkoholit. Pinta-aktiivisia aineita käytetään kausti-sessa sideaineliuoksessa alle 2,0 paino-% pitoisuuksina ja itse asiassa alle 0,5 paino-% pitoisuuksina ja edullisesti alle 0,1 paino-% pitoisuuksina märkälujuushävikin välttä-20 miseksi sidotussa substraatissa. Tyypillisesti käytetään n. 0,01 - 0,05 paino-% pitoisuuksia. Tämän tason alapuolella vaikutetaan haitallisesti substraatin vedennousuominaisuuk-siin.

• '·· Sitovan liuoksen valmistamiseksi karbamaatti liuotetaan alka- . \ 25 liseen liuokseen, kuten esimerkiksi 8-prosenttiseen natri- umhydroksidilluokseen suurena pitoisuutena, esimerkiksi n. 6 • · paino-% karbamaattia. Liuosta laimennetaan sen jälkeen, jota seuraa aikai isen kovettuvan hartsin ja pinta-aktiivisen aineen lisäys. Seos on mielellään laimeana vesiliuoksena, jonka . 30 alkalipitoisuus on n. 1-8 paino- %. Tyypillisesti kompone- nttien pitoisuuksia säädellään halutun muodostelman saamisek-·;·’ si. Liuoksen pH on yleensä korkealla alkalialueella, nimit- : 1 : täin yli n. 10,0 toiminta-pH:n ollessa n. 12 - 13.

Esivalmistettuja kuitumaisia rainoja osittaisen tai täydelli-35 sen kuivumisen jälkeen käsitellään laimealla aikaiisella si- !,'*· deaineliuoksella käyttämällä tavanomaisia käsittelytekniik- 110471 9 koja. On saatu erinomaisia tuloksia käyttämällä upotus- tai kastamispäällystysprosessia halutun impregnaation saamiseksi rainaan sideaineliuoksella. Käsitelty raina kuivataan sen jälkeen ja esillä olevan keksinnön mukaisesti alistetaan sitä 5 seuraavaan happamoittamis-, pesu- ja kuivausvaiheisiin, jotka antavat levymateriaalille halutut parannetut märkälujuusomi-naisuudet samalla alentaen paperin pH-arvoa arvoon n. 7,0 tai alle.

Päällystetty ja kuivattu substraatti on ottanut itseensä si-10 deainetta n. 10 paino-% tai alle, tyypillisen sideainemäärän ollessa 0,5 - 6 paino-%. Parhaat tulokset saadaan, kun sideaineen otto on n. 2,0 - 4,5 paino-%. Kuten on jo mainittu, sidotussa substraatissa ei ole ainoastaan parantunut märkäve· to- ja kaustinen vetolujuus, esimerkiksi yli 300 gramman 15 kaustinen vetolujuus, vaan se säilyttää myös suuren osan sen huokoisesta, imukykyisestä luonteesta, niin että saadaan im-pregnointi ja kotelointi lopullisen päällyksenmuodostuksen aikana. Yleensä sidotun substraatin huokoisuus voidaan mitata TAPPI-testausmenetelmän T251-pm-75 mukaisesti ja sen Gurley-20 huokoisuus on yli 300 1/min. Huokoisuus vaihtelee pohjarainan painon mukaan ja on tyypillisesti n. 500 - 1 500 1/min. Keve-ämmissä levyissä huokoisuus on tietenkin suurempaa, sen si-jaan painavammat materiaalit eivät ole yhtä huokoisia. Esi-merkiksi esillä olevan keksinnön mukaisesti sidotun susbtraa-' , 25 tin huokoisuus voi olla n. 600 - 1 200 1/min.

Lopullinen päällys valmistetaan käyttämällä tavanomaisia päällystystekniikkoja. Esillä olevan keksinnön mukaisesti on kuitenkin havaittu, että karbamaatti/alkali-kovettuvaa hart-sikoostumusta voidaan käyttää myös voimakkaampana pitoi-. . 30 suutena lopullisen päällyksen saamiseksi. Kun käytetään tätä muodostelmaa, karbamaatti sekoitetaan alkaliseen liuokseen ·;* olennaisesti samalla tavalla kuin silloin, kun valmistetaan : ‘ : sideaineliuosta. Laimennusvaiheet poistetaan kuitenkin niin, että karbamaatin ja alkalisen kovettuvan hartsin pitoisuudet . 35 ovat suunnilleen 2-6 kertaa suuremmat kuin mainittujen ai- ; ! neiden sideaineliuoksessa oleva konsentraatio. Esimerkiksi 10 1 10471 päällyksen muodostavassa liuoksessa karbamaattipitoisuus voi olla n. 6 paino-% pikemminkin kuin edullinen sideaine-liuospitoisuus 1,5 paino-%. Karbamaatin suhdetta alkaliseen kovettuvaan hartsiin pidetään tyypillisesti olennaisesti sa-5 maila tasolla päällyksen muodostavassa muodostelmassa kuin mikä on sideaineliuoksessa. Pinta-aktiivisen aineen kokonaispitoisuus pysyy olennaisesti samansa kuin sideaineliuoksessa eikä kasva vastaavasti päällyskalvon muodostavassa muodostelmassa.

10 Vastakohtana pohjarainamateriaalin 10 % ottoon sideainetta päällyksen muodostuksessa saadaan ei vain substraattiin tapahtuva päällyksen muodostavan liuoksen imeytyminen vaan myös substraatin täydellinen päällystys kalvoa muodostavalla aineella. Siten päällyskalvon suhteellinen osuus substraatista 15 laskettuna painosta on n. 1 : 1 tai suurempi ja edullisesti n. 2 : 1, kun päällystetään vain yhdeltä puolelta. Kaksipuo linen päällystys aiheuttaa tietenkin suuremman suhteen. Näin ollen tulokseksi saatava tuote on itse asiassa päällyksen muodostavaa materiaalia oleva kalvo, joka on vahvistettu sii-20 hen kokonaan upotetulla sidotulla kuitumaisella substraatilla.

Kun keksintöä on selostettu yleisesti, seuraavat esimerkit on sisällytetty kuvaamaan niin, että keksintöä on helpompi ym-! '·· märtää, eikä niitä ole millään tavalla tarkoitettu rajoitta- .:/· 25 maan keksinnön piiriä, ellei toisin erityisesti esitetä.

Kaikki määrät perustuvat painoon, ellei toisin mainita.

;;; Esimerkki 1

Kaupallisesti esivalmistettu kuitumainen levy, jonka riisi-paino on n. 24 gm/m2 ja joka on valmistettu 100 % hamppukui-3 0 dusta, päällystettiin kastamalla se laimeaan 12,0 pH alkali-vesiliuokseen. Liuoksen selluloosakarbamaattipitoisuus oli n.

' * 1,5 paino-%, epikloorihydriinin ja polyamidin (Kymene 557H) polymeerisen reaktiotuotteen 0,5 paino-% ja pinta-aktiivisen aineen Triton X114 0,015 %. Käsitelty substraatti kuivattiin 35 ja karbamaatti regeneroitiin kuivaamalla, minkä jälkeen seu- 110471 11 rasi 1 % rikkihappopesu arkin neutraloimiseksi, sitten vesi-pesua n. 10 min ja kuivaus. Näin saatu substraatti on merkitty taulukkoon 1 kirjaimella A.

Valmistettiin toinen substraattisarja käyttämällä samaa poh-5 jarainamateriaalia, mutta sitomalla pohjaraina laimealla ai-kalisella, 1,2 % viskoosia sisältävällä liuoksella, jonka jälkeen seurasi kuivaus, regenerointi, pesu ja uudelleen kuivaus. Substraattia merkitään kirjaimella B.

Substraattien A ja B näytteitä vietiin päällykseen käyttä-10 mällä pelkästään viskoosia, pelkästään karbamaattia tai kar-bamaatti/Kymene 557/Triton-liuosta, jossa karbamaatti- ja Ky-mene-pitoisuudet ovat 6 paino-% ja 2 paino-% vastaavasti. Näin saatujen päällysten koneen suuntaiset märkävetojännitys-ominaisuudet on esitetty taulukossa 1.

15 Kuten voidaan havaita, substraatti A, joka on sidottu keksinnön mukaisella karbamaatti/hartsisidontajärjestelmällä, osoitti huomattavaa venytysjännityksen parantumista viskoosi-sidottuun materiaaliin nähden huolimatta lopullisen päällys teen muodostamiseen käytetystä päällyskalvosta. Lisäksi mai-20 nittakoon, että karbamaattipäällyksen jännitysmittaus on olennaisesti sama kuin se, joka saatiin viskoosipäällyksessä, jossa substraatti on viskoosi-sidottu. Parhaat tulokset saa-; *·. tiin silloin, kun käytettiin esillä olevan keksinnön mukaista , karbamaatti/Kymene-yhdistelmää sekä sitovana aineena että 25 päällyksen muodostavana kalvomateriaalina.

• · *

Suoritettiin erillinen koe, jossa kaupallisesti saatava kui-*’ * tumainen rainamateriaali oli joko sidottu karbamaatilla pel kästään (substraatti C) tai se oli jätetty sitomatta (sub-straatti D) . Kun koetettiin muodostaa päällystä käyttämällä * : 30 mainittuja substraatteja, substraatti hajosi. Siksi sub- straatteja oli tuettava lasilevyjen päällä pääl- lyksenmuodostuksen aikana. Näin tuettuna substraatit muo dostettiin päällykseksi käyttämällä päällyskalvona joko vis· • · koosia yksinään, karbamaattia yksinään tai esillä olevan kek-: 35 sinnön mukaista karbamaatti/Kymene 557 -liuosta. Kuten ilme- 110471 12 nee taulukosta I, substraatin C märkävetojännitys oli huomattavasti alempi kuin substraatin A tai B käytettäessä karba-maattia tai karbamaatti/Kymene-päällyksiä. Taulukosta nähdään myös vain pieni ero substraatin C ja sitomattoman substraatin 5 D välillä käytettäessä mainittuja päällyksiä.

Taulukossa I esitetään edelleen eri materiaalien valukalvojen vetojännitys. Kuten niistä ilmenee, esillä olevan keksinnön mukainen karbamaatti/Kymene 557 -muodostelma muodostaa merkittävästi heikomman kalvon, jolloin substraatin A antamat 10 tulokset ovat erityisen yllättäviä.

Substraateista A ja B tehtyjen viskoosipäällysten halkeamis·· lujuudet mitattiin näin saatujen päällysten ominaisuuksien vertaamiseksi. Tämä suoritettiin siten, että sijoitettiin päistään avoin päällysputki laitteeseen, jossa oli kaksi il-15 masyöttöistä kupin muotoista karaa, toinen paikoilleen kiinnitettynä, toinen asennettuna liukusysteemille. Päällysputki asetettiin nin, että putkikappaleen päät osuivat karojen avointen päiden päälle ja ne kiinnitettiin vahvoilla sää-tönipistimillä, jolloin saatiin ilmatiivis suljenta putken ja 20 karan väliin. Kahta kevyttä mittapäätä, yksi putken kummallekin puolelle, liikutettiin niiden 1lukujärjestelmissä niin, että ne koskettavat kevyesti putken sivuja sen jälkeen, kun putki on puhallettu täyteen testausilmanpaineella 0,0138 MPa.

• ’* Sitten ilmaa syötettiin jatkuvasti putkeen yhden karan kautta 25 0,0138 MPa nopeudella minuutissa. Putken pituuden lisäys kom- • t ·. ‘1 pensoitiin liikkuvalla karalla. Paineen kasvu ja mittapäiden välisen etäisyyden kasvu, kun putki laajenee paineenalaisena, : : : merkitään piirturikorttiin X-Y-painekäyrä vs. suureneva hal kaisija. Testi päättyy, kun putki menee rikki paineessa.

i * I

30 Tällaista testimenetelmää käyttämällä putken halkeamislujuudeksi saatiin 0,086 PMa substraatin B päällykselle ja 0,099 : · : MPa substraatin A päällykselle olennaisesti identtisillä put- ken painoilla 5,38 g ja 5,34 g vastaavasti. Täten esillä ole-, van keksinnön mukaisen substraattia käyttävä päällys osoitti ; ; 35 yli 15 % halkeamislujuuden paranemista.

I « * 110471 13

Taulukko I

Substraatti Sideaine Märkävetojännitys (g/mm2), päällyskalvo

Viskoosi Karbamaatti Karbam.- kymene A Karbamaatti/ 2717 2608 2880

Kymene B Viskoosi 2540 2591 2793 C Karbamaatti 2565 1974 2106 D Sitomaton 1910 1925 2292

Muottikalvo 1270 1069 855 (ei substraatti)

Esimerkki 2

Esivalmistettu kuitulevy, jonka riisipaino oli n. 7,7 kg ja joka oli tehty 100 % hamppukuidusta sisältäen n. 0,1 % Kymene 5 557:ää, jota lisättiin hollanteriin ennen levyn muodostamis ta, sidottiin laboratoriossa käyttämällä karbamaatti/Kymene-sideaineliuosta ja esimerkin l karbamaattisideaineliuosta. Esillä olevan keksinnön mukaisesti käsitellyn substraatin ; '· märkävetolujuus oli 1 700 g/25 mm, kun vain karbamaatilla si- . [/· 10 dotun materiaalin märkävetolujuus oli 916/25 mm. Mainittujen substraattien vetolujuus oli 917 g ja 159 g vastaavasti.

i *

f I

;;; Esimerkki 3 » * · I I »

Esimerkin 2 menetelmää toistettiin paitsi, että kuitumainen pohjaraina ei sisältänyt hollanterilisättyä Kymeneä. Esillä 15 olevan keksinnön mukaisesti käsitelty märkävetolujuus oli 1 762 g/25 mm, kun sen sijaan vain karbamaatilla sidotun mate-‘ ·' riaalin märkävetolujuus oli 54 g/25 mm. Mainittujen sub- straattien kaustinen vetolujuus oli 1 240 g ja 0, vastaavasti 110471 14

Esimerkki 4

Esimerkin 3 menetelmä toistettiin muutoin, paitsi että sidos -toimintoon kuului kastaminen käsittelemällä kuitumaista pohjamateriaalia koelaitteella. Tässä esimerkissä viskoosisido-5 tun levyn koneensuuntainen märkävetolujuus oli 1685 g/25 mm, kun sen sijaan karbamaatti/Kymene-käsitellyn substraatin koneen suuntainen märkävetolujuus oli 1943 g/25 mm.

Esimerkki 5

Suoritettiin sarja laboratoriokokeita määrittämään erilaisten 10 määrien 557 lisäämisen vaikutusta joko viskoosin tai karba-maatin sideaineliuokseen.

Hamppukuitupaperin, jonka neliöpaino oli n. 7,6 kg, paperi-näytteitä käsiteltiin sideaineliuoksella sellaisen oton saamiseksi, joka on kuivana 1,5 % karbamaattia sekä suurenevia 15 määriä Kymene 557:ää. Vastaavia näytteitä käsiteltiin normaalilla viskoosisideaineella, joka sisälsi n. 1,2 % viskoosia ja samoin suurenevia määriä Kymene 557tää. Näin saatujen sub-straattimateriaalien keskimääräistä märkävetolujuutta ja keskimääräistä kaustista vetolujuutta testattiin. Tuloksista on 20 esitetty käyrät kuvioissa 1 ja 2. Kuten niistä näkyy selvästi, karbamaattia sisältävässä sideaineliuoksessa oli alempi märkävedon ja kaustisen vedon alkulujuus, mutta lujuus kasvoi nopeasti Kymenen lisäyksen tuloksena, kun sen sijaan vis-koosisideainemateriaalin lujuus osoitti hyvin vähäistä muut- » * » ' 25 tumista Kymenen lisäyksen seurauksena.

Kuten alan asiantuntijalle on selvää, edellä kuvatun prosessin ja tuotteen erilaiset muunnelmat ja sovellukset käyvät ,·. : helposti ilmi poikkeamatta keksinnön hengestä ja laajuudesta.

» »

t · I

» > i # » » » » X * · • »

Claims (22)

1. I I t

1. Sidottu huokoinen kuitumainen substraatti, joka sopii käytettäväksi elintarvikkeiden päällysten valmistukseen ja vastaavaan, tunnettu siitä, että siihen kuuluu kuitumainen 5 pohjaraina, joka sisältää korkeintaan n. 10 pai-no-% sideainetta valmistettuna selluloosakarbamaatista ja alkali-sesta kovettuvasta hartsista, karbamaatti/hartsisuhteen ollessa yli 1:1 painosta, jossa mainitun substraatin huokoisuus on ainakin 300 litraa/min määritettynä TAPPI-testimenetelmäl-10 lä T251-pm-75, ja kaustinen vetolujuus on yli 300 g / 25 mm, ja joka on sovitettu muodostamaan vahvistettuja päällyskalvo-ja, joiden halkeamislujuus on erinomainen.

2. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sidottu substraatti, tunnettu siitä, että alkalinen kovettuva hartsi on epikloorihyd- 15 riinin ja polyamidin polymeerireaktiotuote.

3. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sidottu substraatti, tunnettu siitä, että se sisältää pienen määrän pinta-aktiivista ainetta.

4. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sidottu substraatti, tun-20 nettu siitä, että pinta-aktiivinen aine on ionitonta alkyy- • · liaryylipolyeetterialkoholia. M i t I * I * • ·

5. Patenttivaatimuksen 3 mukainen sidottu substraatti, tun- nettu siitä, että pinta-aktiivista ainetta on alle 0,1 paino- V·! %. i ·

6. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sidottu substraatti, tun- i · nettu siitä, että mainittu karbamaatti/hartsi-suhde on alu- , . eella 10:1...5:4 painosta. • * 'tjl:

7. Patenttivaatimuksen 6 mukainen sidottu substraatti, tun- nettu siitä, että mainittu suhde on n. 5:1...2:1.

8. Patenttivaatimuksen l mukainen sidottu substraatti, tun- nettu siitä, että sideaine muodostaa substraatista n. 0,5-6,0 t » paino- %. » * 1Ί 047 Ί

9. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sidottu substraatti, tunnettu siitä, että alkalinen kovettuva hartsi on epikloorihyd-riinin ja polyamidin polymeerireaktiotuote, sitova aine muodostaa n. 2,0-4,5 paino-% substraatista ja karbamaatti/hart- 5 si-suhde on alueella 2:1...5:1 painosta.

10. Patenttivaatimuksen 1 mukainen sidottu substraatti, tunnettu siitä, että huokoisuus on alueella 600-1200 1/min.

11. Kuituvahvisteinen päällysmateriaali elintarvikkeita ja vastaavia varten, tunnettu siitä, että siihen kuuluu sellu- 10 loosakalvo, jolla päällystetään sidottu huokoinen kuitumainen substraatti, mainittuun substraattiin kuuluessa kuitumaista pohjarainaa, joka sisältää korkeintaan n. 10 paino-% sideainetta koostuen selluloosakarbamaatista ja alkalista kovettuvasta hartsista, jolloin karbamaatin ja hartsin suhde on 15 suurempi kuin 1:1 painosta, mainitun substraatin huokoisuuden ollessa ainakin 300 1/min, joka on määritetty TAPPI-testausmenetelmällä T251-pm-75, kaustinen vetolujuus on yli 300 g / 25 imi ja se sovitetaan muodostamaan vahvistettuja päällyskalvoja, joilla on erinomainen halkeamislujuus.

12. Patenttivaatimuksen 11 mukainen päällys, tunnettu siitä, että alkalinen kovettuva hartsi on epikloorihydriinin ja po-lyamidin polymeerinen reaktiotuote ja karbamaatti/hartsi- i * • '*· suhde sideaineessa on 10:1...5:4 painosta. e * t I »

13. Patenttivaatimuksen 11 mukainen päällyssubstraatti, tun- !, ' 25 nettu siitä, että siihen kuuluu alle 0,1 paino-% pinta- i » aktiivista ainetta substraatissa. i j i

14. Patenttivaatimuksen 11 mukainen päällys, tunnettu siitä, : että sideaine muodostaa n. 2,0-4,5 paino-% substraatista ja sideaineen karbamaatti/hartsi-suhde on alueella 2:1...5:1 t '* 3 0 painosta. I *

15. Patenttivaatimuksen 11 mukainen päällys, tunnettu siitä, ί I > . että selluloosapäällyksen muodostava kalvo koostuu selluloo- ( i I j sakarbamaatista ja alkalisesta kovettuvasta hartsista yli 1:1 ' '· suhteessa painosta. 17 110471

16. Patenttivaatimuksen 15 mukainen päällys, tunnettu siitä, että hartsi on epikloorihydriinin ja polyamidin polymeerinen reaktiotuote ja mainittu suhde on alueella 2:1... 51 painosta.

17. Patenttivaatimuksen 11 mukainen päällys, tunnettu siitä, että selluloosaa oleva päällyksen muodostava kalvo on sellu-loosaviskoosia.

18. Kuituvahvisteinen päällysmateriaali elintarvikkeita ja vastaavia varten, tunnettu siitä, että sen muodostaa kuitu- 10 mainen pohjaraina, joka sisältää korkeintaan n. 10 paino-% selluloosasideainetta; jossa on selluloosakarbamaattia ja alkalista kovettuvaa hartsia, karbamaatin ja hartsin suhteen ollessa yli 1:1 painosta, substraatin ollessa käärittynä sei-luloosakalvon sisään, joka kalvo on valmistettu selluloosa-15 karbamaatista ja alkalisesta kovettuvasta hartsista yli 1:1 suhteessa painosta.

19. Prosessi sidotun huokoisen kuitumaisen substraatin valmistamiseksi, joka sopii käytettäväksi elintarvikkeiden ja vastaavien päällysten valmistukseen, tunnettu siitä, että 20 prosessiin kuuluu vaiheet, joissa muodostetaan sideaineliuos kuitumaista pohjarainaa varten, jossa on laimeaa alkalista vesiliuosta alle 6 paino-% selluloosakarbamaattia ja al- • '· kalista kovettuvaa hartsia, karbamaatti/hartsisuhteen ollessa . : : yli 1:1 painosta, kuitumainen pohjaraina käsitellään si- 25 deaineliuoksella korkeintaan n. 10 paino-% sideaineen imeyty- misen saamiseksi perustuen kuivapainoon, ja sidotussa sub· .·;·. straatissa on ainakin 300 1/min huokoisuus määritettynä » » » TAPPI-testausmenetelmällä T251-pm-75 ja kaustinen vetolujuus . . yli 300 g / 25 mm.

20. Patenttivaatimuksen 19 mukainen prosessi, tunnettu siitä, että alkalinen kovettuva hartsi on epikloorihydriinin ja po-lyamidin polymeerireaktiotuote ja karbamaatti/hartsi-suhde on • · alueella 10:1...5:4 painosta. 110471

21. Patenttivaatimuksen 19 mukainen prosessi, tunnettu siitä että siihen kuuluu vaiheet, joissa sidottu substraatti upotetaan selluloosapäällyskalvoon, jolloin kalvoon sisällytetty substraatti muodostaa alle puolet vahvistetun päällyksen ko- 5 konaispainosta.

22. Patenttivaatimuksen 21 prosessi, tunnettu siitä, että selluloosaa oleva päällyskalvo sisältää selluloosakarbamaat-tia ja alkalista kovettuvaa hartsia yli 1:1-suhteessa painosta.

10 Patentkrav