NO122573B

NO122573B -

Info

Publication number: NO122573B
Application number: NO15773665A
Authority: NO
Inventors: J Fish; F Grogan; R Johnson
Original assignee: James R Crompton & Brothers Lt
Priority date: 1964-04-15
Filing date: 1965-04-14
Publication date: 1971-07-12
Also published as: GB1091073A; LU48409A1; IL23331A; DK126792B; NL6504767A; AT282336B; DE1546330A1; NL140021B; CH434959A; FI47211B; BE662582A; SE301265B; FI47211C; DE1546330B2

Description

Foreliggende oppfinnelse vedrører en fremgangsmåte for fremstilling av varmforseglbart papir av termoplastiske fibre og ikke-termoplastiske fibre på en papirmaskin for å danne et papir med høyere konsentrasjon av termoplastiske fibre på den ene siden enn på den andre. The present invention relates to a method for producing heat-sealable paper from thermoplastic fibers and non-thermoplastic fibers on a paper machine to form a paper with a higher concentration of thermoplastic fibers on one side than on the other.

Det har tidligere vært foreslått å fremstille varmforseglbart papir ved først å fremstille en vandig suspensjon av ikke-termoplastiske fibre og å utfelle en bane av slike fibre på en trådduk. Papiret kan gis høy våtstyrke ved å tilsette et egnet middel såsom melamin til suspensjonen. Ytterligere en vandig suspensjon av varmforseglbare termoplastiske fibre, nemlig "Vinyon", som er en sampolymer av vinylacetat og vinylklorid, fremstilles uavhengig av den ikke-termoplastiske suspensjon og pålegges der etter over banen av ikke-termoplastiske fibre, slik at de termoplastiske fibre trenger tilstrekkelig meget inn i de ikke-termoplastiske fibre til å forankre dem til banen/men slik at de hovedsakelig ligger lokalisert i overflaten på den ikke-termoplastiske bane. Banen blir deretter tørket og behandlet slik at det oppnås et varmforseglbart papir med egenskapene høy våtstyrke, høy porø-sitet og lav vekt, hvilket gjør det særlig egnet for fremstillingen av teposer. It has previously been proposed to produce heat-sealable paper by first preparing an aqueous suspension of non-thermoplastic fibers and depositing a web of such fibers on a wire cloth. The paper can be given high wet strength by adding a suitable agent such as melamine to the suspension. A further aqueous suspension of heat-sealable thermoplastic fibers, namely "Vinyon", which is a copolymer of vinyl acetate and vinyl chloride, is prepared independently of the non-thermoplastic suspension and is then applied over the web of non-thermoplastic fibers, so that the thermoplastic fibers need sufficient deeply into the non-thermoplastic fibers to anchor them to the web/but so that they are mainly located in the surface of the non-thermoplastic web. The web is then dried and treated so that a heat-sealable paper is obtained with the properties of high wet strength, high porosity and low weight, which makes it particularly suitable for the production of tea bags.

Et formål ved den foreliggende oppfinnelse er å skaffe en forbedret fremgangsmåte for fremstilling av varmforseglbart papir. An object of the present invention is to provide an improved method for the production of heat-sealable paper.

Ytterligere et formål ved oppfinnelsen er å skaffe et varmforseglbart papir med lav vekt og som har forbedret luftpermeabilitet og som når det brukes til teposer, har forbedrete uttrekkings-egenskaper og helt nøytral smak. A further object of the invention is to provide a low-weight, heat-sealable paper which has improved air permeability and which, when used for tea bags, has improved extraction properties and a completely neutral taste.

Ifølge foreliggende oppfinnelse er det fremskaffet en forbedret fremgangsmåte til fremstilling av varmforseglbart papir. Det spesielle ved denfle oppfinnelsen er I en kombinasjon av de trekk at' det dannes en sterkt fortynnet vandig dispersjon av blandingen av de med avpasset fiberlengde termoplastiske fibre og de ikke-termoplastiske fibre, hvorunder de termoplastiske fibre har et smeltepunkt som ligger over 100°C men ikke over 240°C og har en spesifikk vekt som er forskjellig fra den spesifikke vekt av de ikke-termoplastiske fibre hvorpå foretas en så langsom avvanning at de termoplastiske og ikke-termoplastiske fibre vesentlig grupperer i :seg inne i suspensjonsmediet på grunn av forskjellen i spesifikk vekt hvoretter de således grupperte fibre avvannes og forenes på i og for seg kjent måte. Fortrinnsvis er de termoplastiske fibre polypropylen. According to the present invention, an improved method for the production of heat-sealable paper has been provided. The special feature of this invention is, in a combination of the features, that a highly diluted aqueous dispersion is formed from the mixture of the thermoplastic fibers with adjusted fiber length and the non-thermoplastic fibers, under which the thermoplastic fibers have a melting point above 100°C but not above 240°C and having a specific gravity different from the specific gravity of the non-thermoplastic fibers whereupon such a slow dewatering is carried out that the thermoplastic and non-thermoplastic fibers substantially group together within the suspension medium due to the difference in specific weight, after which the thus grouped fibers are dewatered and combined in a manner known per se. Preferably, the thermoplastic fibers are polypropylene.

Videre foretrekkes det at suspenderingsmediet for dispersjo-, nen er vann. Furthermore, it is preferred that the suspending medium for the dispersion is water.

En utførelsesform for oppfinnelsen vil nå bli beskrevet rent eksempelvis under henvisning til den medfølgende tegning, hvor: Figuren viser et skjematisk riss av et apparat for gjennom-føring av deni foreliggende oppfinnelse. An embodiment of the invention will now be described purely by way of example with reference to the accompanying drawing, where: The figure shows a schematic view of an apparatus for carrying out the present invention.

Ehfremgangsmåte for fremstilling av et varmforseglbart papir som er egnet for anvendelse under fremstillingen av teposer består i at det dannes en vandig dispersjon av en blanding av polypropylenfibre og ikke-termoplastiske fibre. De ikke-termoplastiske fibre kan være lange, stort sett uraffinerte, uhydratiserte vege-tabilske fibre såsom manila, sisal, jute og cellulose, eller kan helt eller delvis bestå av rayon eller andre syntetiske fibre. A process for producing a heat-sealable paper suitable for use in the production of tea bags consists in forming an aqueous dispersion of a mixture of polypropylene fibers and non-thermoplastic fibers. The non-thermoplastic fibers can be long, largely unrefined, unhydrated vegetable fibers such as manila, sisal, jute and cellulose, or can consist wholly or partly of rayon or other synthetic fibres.

Den lengde på de ikke-termoplastiske fibre som er funnet egnet, er opptil 10 mm, og når det gjelder polypropylenfibrene, som fortrinnsvis er på 3 til 5 denier pr. filament, så har lengder på 5 til 10 mm vist seg tilfredsstillende. Når det brukes store mengder av ikke-celluloseholdige fibre, kan det tilsettes en andel av 2-10 vektsprosent høyt raffinert flokkulert cellulose for å øke den indre binding i den ferdige bane. The length of the non-thermoplastic fibers found suitable is up to 10 mm, and in the case of the polypropylene fibers, which are preferably 3 to 5 denier per filament, then lengths of 5 to 10 mm have proven satisfactory. When large amounts of non-cellulosic fibers are used, a proportion of 2-10% by weight of highly refined flocculated cellulose can be added to increase the internal bond in the finished web.

Sammenblandingen av fibre oppnås på enhver passende og kon-vensjonell måte, for eksempel i en hollender hvori konsistensen for dispersjonen er omtrent 4-5 vektsprosent fibre i vann. Etter ytterligere fortynning av dispersjonen til en meget lav konsistens, for eksempel 0,02 vektsprosent, blir dispersjonen som illustrert på tegningen matet fra et massekar 3>eventuelt om ønskes sammen med et middel for økning av våtstyrken såsom melaminformaldehyd-kondensasjonspolymer, som øker den i og for seg gode våtstyrke for dispersjonen, slik at det dannes en bane på trådduken 4 i en Pourdrinier papirmaskin for fremstilling av papir, idet overskud-det av vann hos dispersjonen passerer gjennom duken og opptas av et dreneringstrau 5- Siden polypropylenfibrene har en spesifikk vekt på 0,91, hvilket er^lavere enn den spesifikke vekt for sus-pendering sme diet , nemlig vann, for fiberdispersjonen, opptrer det en delvis klassifisering mellom polypropylenfibrene og de mere tette ikke-termoplastiske fibre. Polypropylenfibrene vil være tilbøyelig til å vandre henimot toppflaten i papirbanen på trådduken mens bunnflaten vil inneholde forholdsvis få varmforseglbare polypropylenfibre men vil ha en høyere konsentrasjon av ikke-termoplastiske celluloseholdige fibre. På grunn av deres forholdsvis store lengde, vil imidlertid polypropylenfibrene holde seg sammen-filtet med de ikke-termoplastiske fibre. Banen blir deretter tørket for å gi et varmforseglbart papir med en høyere konsentrasjon av varmforseglende polypropylenfibre på den ene side enn på den annen side. The intermingling of fibers is achieved in any suitable and conventional manner, for example in a Dutcher in which the consistency of the dispersion is approximately 4-5% by weight fibers in water. After further dilution of the dispersion to a very low consistency, for example 0.02% by weight, the dispersion as illustrated in the drawing is fed from a pulp vessel 3> optionally together with a wet strength increaser such as melamine-formaldehyde condensation polymer, which increases it in and inherently good wet strength for the dispersion, so that a path is formed on the wire cloth 4 in a Pourdrinier paper machine for the production of paper, the excess of water in the dispersion passing through the cloth and being taken up by a drainage trough 5- Since the polypropylene fibers have a specific weight of 0.91, which is lower than the specific gravity of the suspension medium, namely water, for the fiber dispersion, a partial classification between the polypropylene fibers and the denser non-thermoplastic fibers occurs. The polypropylene fibers will tend to migrate towards the top surface of the paper web on the wire cloth, while the bottom surface will contain relatively few heat-sealable polypropylene fibers but will have a higher concentration of non-thermoplastic cellulosic fibers. Due to their relatively long length, however, the polypropylene fibers will remain entangled with the non-thermoplastic fibers. The web is then dried to provide a heat-sealable paper with a higher concentration of heat-sealable polypropylene fibers on one side than on the other.

Hvis ønskes, kan den tørkete bane underkastes varmebehandling ved omtrent 175°C for å oppnå en partiell smelting av polypropylenfibrene slik at fibrene i papiret kleber seg sammen, hvormed styr-ken i våt og tørr tilstand økes. If desired, the dried web can be subjected to heat treatment at approximately 175°C to achieve a partial melting of the polypropylene fibers so that the fibers in the paper stick together, whereby the strength in the wet and dry state is increased.

Papiret fremstilt ved den foran beskrevne fremgangsmåte er særlig egnet for fremstillingen av teposer, siden papiret er ikke-toksisk og har en fullstendig nøytral smak på grunn av polypropy-lenfibrenes inerte natur og fraværet av spinneoppløsningsmidler The paper produced by the process described above is particularly suitable for the production of tea bags, as the paper is non-toxic and has a completely neutral taste due to the inert nature of the polypropylene fibers and the absence of spinning solvents

I IN

som byr på problemer ved fremstillingen av et smakfritt papir når for eksempel "Vinyon" brukes som varmforseglbar fiber. Like-ledes oppviser teposer fremstillet av papir laget i samsvar med oppfinnelsen høyere luftpermeabilitet enn vanlige varmforseglete teposer og har en høyere uttrekkingsmotstand. Dette skyldes hovedsakelig de iboende egenskaper hos polypropylenfibrene, som har lav tetthet, gir høyere masse, jevnhet og lav fuktbarhet. which present problems in the production of a tasteless paper when, for example, "Vinyon" is used as a heat-sealable fiber. Likewise, tea bags made from paper made in accordance with the invention exhibit higher air permeability than ordinary heat-sealed tea bags and have a higher withdrawal resistance. This is mainly due to the inherent properties of the polypropylene fibres, which have low density, give higher mass, uniformity and low wettability.

Eksempel.Example.

Det ble fremstilt et varmforseglbart papir ved at det i vann ble dispergert en blanding av. 30 vektsprosent polypropylenfibre med 3 denier.pr. filament og en lengde på 6 cm sammen med 60 vektsprosent rayonfibre med !■§• denier pr. filament og en lengde på 5 mm og 10 vektsprosent høyt raffinert vegetabilsk flokkulat. Sammenblandingen ble foretatt i en hollender og den derved frem-stilte masse ble ført over på trådduken i en Fourdrinier papirmaskin med skrånende duk, med en konsistens på 0,02 vektsprosent fibre og sammen med en tilsetning på 2$ melaminharpiks for økning av våtstyrken..Det resulterende papir hadde etter tørking og oppvarming til 175°C en 'stoffmengde på 20 gram/m<2>og en luftpermeabilitet på; 227 nr/m papir pr. min. ved et trykk på 12 mm vann-søyle, og en våtbruddstyrke i et Mullen-apparat lik 80$ av tør.r-bruddstyrken på 0,44 kg/cm 2. A heat-sealable paper was produced by dispersing a mixture of 30% by weight polypropylene fibers with 3 denier per filament and a length of 6 cm together with 60% by weight rayon fibers with !■§• denier per filament and a length of 5 mm and 10% by weight highly refined vegetable flocculate. The mixing was carried out in a Dutcher and the resulting pulp was transferred to the wire cloth in a Fourdrinier paper machine with inclined cloth, with a consistency of 0.02% by weight fibers and together with an addition of 2$ melamine resin to increase the wet strength. The resulting paper, after drying and heating to 175°C, had a substance quantity of 20 grams/m<2>and an air permeability of; 227 nos/m paper per my. at a pressure of 12 mm water column, and a wet breaking strength in a Mullen apparatus equal to 80% of the dry breaking strength of 0.44 kg/cm 2 .

Ved sammenlikning oppviste et vanlig varmforseglbart papir for teposer en stoffmengde på 17 gram/m , en luftpermeabilitet på 91,1 nr/m 2 papir pr. min. ved et trykk på 12 mm vannsøyle, og en våtbruddstyrke på bare 45# av dets tørrbruddstyrke. By comparison, a normal heat-sealable paper for tea bags had a substance quantity of 17 grams/m, an air permeability of 91.1 nr/m 2 paper per my. at a pressure of 12 mm of water column, and a wet breaking strength of only 45# of its dry breaking strength.

Dessuten ble det gjennomført sammenliknende infusjonsforsak med to teposer hver på 63 x 63 mm med et innhold på 3|25 g te, hvor en av teposene var av papir som inneholdt polypropylenfibre og var fremstilt i samsvar med foreliggende oppfinnelse, mens den annen var av vanlig teposepapir. In addition, a comparative infusion trial was carried out with two tea bags each measuring 63 x 63 mm with a content of 3|25 g of tea, where one of the tea bags was made of paper containing polypropylene fibers and was produced in accordance with the present invention, while the other was of ordinary tea bag paper.

Hver tepose ble holdt horisontalt i et tråddukbur og neddyk-ket i 15 sekunder i et begerglass som inneholdt 400 ml vann like ved kokepunktet. Posene ble løftet ut av sine begerglass og man lot dem avdryppes i ytterligere 5 sekunder ned i deres begerglass. De således oppnådde ekstrakter ble undersøkt i et EEL absorpsio-meter under anvendelse av en rekke av Ilford smalbåndfiltere. Ekstrakten fra teposen med polypropylenpapir ga en optisk tetthetsavlesning med et Ilford filter 603 på 52»mens ekstrakten fra den vanlige tepose under de samme betingelser ga en tetthetsavlesning på 37. Each tea bag was held horizontally in a wire cloth cage and immersed for 15 seconds in a beaker containing 400 ml of water close to the boiling point. The bags were lifted out of their beakers and allowed to drain for a further 5 seconds into their beakers. The extracts thus obtained were examined in an EEL absorptiometer using a series of Ilford narrowband filters. The extract from the tea bag with polypropylene paper gave an optical density reading with an Ilford filter 603 of 52", while the extract from the regular tea bag under the same conditions gave a density reading of 37.

Ytterligere en forsøksrekke ble gjennomført for å sammenlikne virkningen av at det ble inkorporert forskjellige vekts-prosentandeler av polypropylenfibre i den totale fiberblanding i papir fremstilt i samsvar med den foreliggende oppfinnelse. Tre papirprøver ble fremstilt i samsvar med den følgende tabell A. A further series of experiments was carried out to compare the effect of incorporating different weight percentages of polypropylene fibers into the total fiber mix in paper produced in accordance with the present invention. Three paper samples were prepared in accordance with the following Table A.

Hver av de tre prøver ble smeltet ved 175°C i 10 sekunder, da det ble funnet at prøve 3 som inneholdt 50 vektsprosent polypropylen krympet inn og ikke dannet noe praktisk forslag for anvendelse som tepose. Deretter ble det gjennomført forsøk med de tre prøver for å sammenlikne deres forseglingsstyrke, porøsitet og bruddstyrker. Forsøkene ble gjennomført både med papir hvor toppsidene (det vil si den side som inneholdt den høyeste konsentrasjon av polypropylen) ble forseglet sammen, og med papir hvor trådduksidene ble forseglet sammen, idet forseglingene ble foretatt i strimler av en bredde på 4,2 cm. Hver av de forseglete prøver ble underkastet Elmendorf riveprøve hvor forbindelsene på 4,2 cm ble trukket fra hverandre. Resultatene som er et middel av fire forsøk er angitt i den nedenstående tabell B. Each of the three samples was melted at 175°C for 10 seconds, when it was found that sample 3 containing 50% by weight polypropylene shrunk and did not form any practical proposition for use as a tea bag. Experiments were then carried out with the three samples to compare their sealing strength, porosity and breaking strength. The experiments were carried out both with paper where the top sides (that is, the side containing the highest concentration of polypropylene) were sealed together, and with paper where the wire cloth sides were sealed together, the seals being made in strips of a width of 4.2 cm. Each of the sealed samples was subjected to the Elmendorf tear test where the connections of 4.2 cm were pulled apart. The results which are an average of four trials are given in Table B below.

Når det gjelder prosentandelene av polypropylenfibre som an- As for the percentages of polypropylene fibers that an-

vendes, har man ved forsøk funnet at fiberblandingen som innehol-is turned, it has been found in experiments that the fiber mixture containing

der 20 vektsprosent polypropylen gir et varmforseglbart papir som ikke har tilstrekkelig sterk forsegling for anvendelse som te- where 20% by weight of polypropylene gives a heat-sealable paper which does not have a sufficiently strong seal for use as tea-

poser, og som'angitt foran vil et papir med så meget som 50$ polypropylen krympe når de utsettes for den nødvendige varme. Det prosentvise område for polypropylen som kan brukes til fremstil- bags, and as stated above, a paper with as much as 50$ polypropylene will shrink when exposed to the necessary heat. The percentage range for polypropylene that can be used for manufacturing

lingen av teposer er funnet å være 24 til 45$.ling of tea bags is found to be 24 to 45$.

Selv om de prosentandeler som er nevnt foran gjelder for te-Although the percentages mentioned above apply to tea-

poser, kan papir fremstilt i samsvar med den foreliggende oppfin-bags, paper produced in accordance with the present invention can

neise brukes til andre formål hvor forseglingsstyrken hos papiret ikke behøver å. være så sterkt, og i slike tilfelle kan det brukes mindre polypropylen. Slike andre bruksformål omfatter ikke-kle- neise is used for other purposes where the sealing strength of the paper does not need to be so strong, and in such cases less polypropylene can be used. Such other uses include non-clothing

bende kirurgiske kompresser hvor varmforseglingsegenskapene hos papiret er avjliten betydning, samt kirurgiske ansiktsmasker. I surgical compresses where the heat-sealing properties of the paper are of little importance, as well as surgical face masks. IN

disse tilfelle, er polypropylenet et meget velegnet middel til åin these cases, the polypropylene is a very suitable means to

klebe sammen de andre fibre som papiret består av.glue together the other fibers that make up the paper.

Fremgangsmåten ifølge den foreliggende oppfinnelse har enThe method according to the present invention has a

fordel fremfor;vanlige prosesser ved at fremstillingen av opprin-advantage over conventional processes in that the production of

nelig adskilte suspensjoner og separat påføring av termoplastiske og ikke-termopi'lastiskefibre på en trådduk kan unngås, selvom prinsippene ifølge den foreliggende oppfinnelse like godt kan bru- clearly separated suspensions and separate application of thermoplastic and non-thermoplastic fibers to a wire cloth can be avoided, although the principles of the present invention can equally well be used

kes i konvensjonelle prosesser.kes in conventional processes.

Polypropylen er funnet å være særlig fordelaktig, fordi iPolypropylene has been found to be particularly advantageous, because i

tillegg til dets andre tidligere nevnte gunstige egenskaper vil et ark som inneholder så lite som 24$ polypropylen kunne forsegles tilfredsstillende uten tilsmussing av forseglingskjevene hos varm-forseglingsmaskiner. in addition to its other previously mentioned favorable properties, a sheet containing as little as 24% polypropylene will be satisfactorily sealed without fouling the sealing jaws of heat-sealing machines.

Det vil 'også forstås at sammenfiltingen av de termoplastiskeIt will also be understood that the interweaving of the thermoplastic

og ikke-termoiplastiske fibre skyldes de forholdsvis store lengder på begge dissjé fibre. and non-thermoplastic fibers are due to the relatively large lengths of both dissjé fibers.

Claims

1. Process for producing heat-sealable paper from thermoplastic fibers and non-thermoplastic fibers on a paper

machine for forming a paper with a higher concentration of thermoplastic fibers on one side than on the other, characterized by a combination of the features that a highly diluted aqueous dispersion is formed of the mixture of the thermoplastic fibers with a suitable fiber length and that - thermoplastic jl fibres, during which the thermoplastic fibers have a melting point above 100°C but not above 240°C and have a specific weight that is different from the specific weight of the non-thermoplastic fibers, after which such a slow dewatering is carried out that the thermoplastic and non-thermoplastic - thermoplastic fibers essentially group together inside the suspension medium due to the difference in specific weight, after which the thus grouped fibers are dewatered and combined in a manner known per se.

2. Method in accordance with claim 1, characterized in that the thermoplastic fibers are polypropylene fibers. •

3. Method in accordance with claim 2, characterized in that the deposited web is dried in a manner known per se and heated to a sufficient temperature to cause a partial melting of the polypropylene fibers so that the paper's dry strength and wet strength are increased.

4. Method in accordance with claim 2, characterized in that the polypropylene fibers are mixed in an amount of 24 to 45 percent by weight of the mixture.

5. Method in accordance with claim 2, characterized in that the denier for the polypropylene fibers is from 3 to 5 denier per filament.

6. Method according to one of claims 2 to 5, characterized in that the length of the polypropylene fibers is from 5 to 10 mm.

7. Method in accordance with one of claims 1 to 6, characterized in that from 2 to 10% by weight of cellulose flocculate is added to the mixture.

8. Method according to one of claims 3 to 7, characterized in that the dispersion is formed so that the fibers make up roughly 0.02% by weight of it.