RU2773445C2 - Улучшенная фильтровальная бумага - Google Patents
Улучшенная фильтровальная бумага Download PDFInfo
- Publication number
- RU2773445C2 RU2773445C2 RU2020135521A RU2020135521A RU2773445C2 RU 2773445 C2 RU2773445 C2 RU 2773445C2 RU 2020135521 A RU2020135521 A RU 2020135521A RU 2020135521 A RU2020135521 A RU 2020135521A RU 2773445 C2 RU2773445 C2 RU 2773445C2
- Authority
- RU
- Russia
- Prior art keywords
- filter paper
- paper
- less
- paper according
- abaca
- Prior art date
Links
- 239000000835 fiber Substances 0.000 claims abstract description 81
- 240000000907 Musa textilis Species 0.000 claims abstract description 38
- 240000005337 Agave sisalana Species 0.000 claims abstract description 33
- 238000005452 bending Methods 0.000 claims abstract description 23
- 230000035699 permeability Effects 0.000 claims abstract description 21
- 239000006286 aqueous extract Substances 0.000 claims abstract description 20
- 229920002678 cellulose Polymers 0.000 claims abstract description 17
- 239000001913 cellulose Substances 0.000 claims abstract description 17
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 15
- 239000000725 suspension Substances 0.000 claims abstract description 7
- 238000000227 grinding Methods 0.000 claims abstract description 5
- 244000269722 Thea sinensis Species 0.000 claims abstract 2
- 239000000463 material Substances 0.000 claims description 22
- 230000005484 gravity Effects 0.000 claims description 14
- -1 polyethylene Polymers 0.000 claims description 12
- 239000000945 filler Substances 0.000 claims description 10
- 229920001169 thermoplastic Polymers 0.000 claims description 10
- 239000004416 thermosoftening plastic Substances 0.000 claims description 10
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 7
- 239000004698 Polyethylene (PE) Substances 0.000 claims description 6
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 claims description 6
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- 229920000573 polyethylene Polymers 0.000 claims description 6
- 239000010959 steel Substances 0.000 claims description 6
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims description 5
- 238000011068 load Methods 0.000 claims description 5
- PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N Aluminium silicate Chemical class O=[Al]O[Si](=O)O[Al]=O PZZYQPZGQPZBDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 239000004743 Polypropylene Substances 0.000 claims description 4
- VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L calcium carbonate Chemical compound [Ca+2].[O-]C([O-])=O VTYYLEPIZMXCLO-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 4
- 229920001155 polypropylene Polymers 0.000 claims description 4
- WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K Aluminium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[OH-].[Al+3] WNROFYMDJYEPJX-UHFFFAOYSA-K 0.000 claims description 2
- 239000005995 Aluminium silicate Substances 0.000 claims description 2
- 241000219495 Betulaceae Species 0.000 claims description 2
- 229960003563 Calcium Carbonate Drugs 0.000 claims description 2
- 235000004694 Eucalyptus leucoxylon Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000010705 Eucalyptus maculata Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000009683 Eucalyptus polybractea Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000009687 Eucalyptus sargentii Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000010099 Fagus sylvatica Nutrition 0.000 claims description 2
- 240000000731 Fagus sylvatica Species 0.000 claims description 2
- 229920002456 HOTAIR Polymers 0.000 claims description 2
- ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L Magnesium carbonate Chemical compound [Mg+2].[O-]C([O-])=O ZLNQQNXFFQJAID-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L Magnesium hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Mg+2] VTHJTEIRLNZDEV-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 2
- 241000218657 Picea Species 0.000 claims description 2
- 235000008331 Pinus X rigitaeda Nutrition 0.000 claims description 2
- 241000018646 Pinus brutia Species 0.000 claims description 2
- 235000011613 Pinus brutia Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 claims description 2
- 239000004372 Polyvinyl alcohol Substances 0.000 claims description 2
- 235000012211 aluminium silicate Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000018185 birch Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000018212 birch Nutrition 0.000 claims description 2
- 229910000019 calcium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 235000001612 eucalyptus Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000001617 eucalyptus Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000001621 eucalyptus Nutrition 0.000 claims description 2
- 235000006356 eucalyptus Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000001095 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 239000011776 magnesium carbonate Substances 0.000 claims description 2
- 229910000021 magnesium carbonate Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000347 magnesium hydroxide Substances 0.000 claims description 2
- 229910001862 magnesium hydroxide Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 239000000391 magnesium silicate Substances 0.000 claims description 2
- 235000012243 magnesium silicates Nutrition 0.000 claims description 2
- 229920000747 poly(lactic acid) polymer Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000058 polyacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011528 polyamide (building material) Substances 0.000 claims description 2
- 229920000728 polyester Polymers 0.000 claims description 2
- 229920000139 polyethylene terephthalate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000005020 polyethylene terephthalate Substances 0.000 claims description 2
- 229920000193 polymethacrylate Polymers 0.000 claims description 2
- 229920002689 polyvinyl acetate Polymers 0.000 claims description 2
- 239000011118 polyvinyl acetate Substances 0.000 claims description 2
- 229920002451 polyvinyl alcohol Polymers 0.000 claims description 2
- 235000005227 red mallee Nutrition 0.000 claims description 2
- 239000002002 slurry Substances 0.000 claims description 2
- 239000000454 talc Substances 0.000 claims description 2
- 229910052623 talc Inorganic materials 0.000 claims description 2
- 240000001200 Eucalyptus globulus Species 0.000 claims 1
- 239000011248 coating agent Substances 0.000 claims 1
- 238000000576 coating method Methods 0.000 claims 1
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 32
- 235000013361 beverage Nutrition 0.000 abstract description 3
- 230000000694 effects Effects 0.000 abstract description 3
- 239000000126 substance Substances 0.000 abstract description 2
- 238000001914 filtration Methods 0.000 abstract 1
- 241001122767 Theaceae Species 0.000 description 24
- 229920003043 Cellulose fiber Polymers 0.000 description 4
- 241000196324 Embryophyta Species 0.000 description 4
- 238000007906 compression Methods 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 4
- 239000000284 extract Substances 0.000 description 4
- 238000003754 machining Methods 0.000 description 4
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 4
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 4
- 239000004576 sand Substances 0.000 description 4
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 3
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 3
- 229920002994 synthetic fiber Polymers 0.000 description 3
- 235000011624 Agave sisalana Nutrition 0.000 description 2
- 240000000218 Cannabis sativa Species 0.000 description 2
- 239000006057 Non-nutritive feed additive Substances 0.000 description 2
- 235000009120 camo Nutrition 0.000 description 2
- 235000005607 chanvre indien Nutrition 0.000 description 2
- 230000003247 decreasing Effects 0.000 description 2
- 239000011487 hemp Substances 0.000 description 2
- 235000012765 hemp Nutrition 0.000 description 2
- 238000005304 joining Methods 0.000 description 2
- 235000012766 marijuana Nutrition 0.000 description 2
- 238000005259 measurement Methods 0.000 description 2
- 239000002245 particle Substances 0.000 description 2
- 239000003247 radioactive fallout Substances 0.000 description 2
- 239000004627 regenerated cellulose Substances 0.000 description 2
- 239000011347 resin Substances 0.000 description 2
- 229920005989 resin Polymers 0.000 description 2
- 238000007789 sealing Methods 0.000 description 2
- 238000003860 storage Methods 0.000 description 2
- 239000012209 synthetic fiber Substances 0.000 description 2
- 235000020679 tap water Nutrition 0.000 description 2
- 239000008399 tap water Substances 0.000 description 2
- 238000003466 welding Methods 0.000 description 2
- 241000218236 Cannabis Species 0.000 description 1
- 229920002134 Carboxymethyl cellulose Polymers 0.000 description 1
- 240000000491 Corchorus aestuans Species 0.000 description 1
- 235000011777 Corchorus aestuans Nutrition 0.000 description 1
- 235000010862 Corchorus capsularis Nutrition 0.000 description 1
- 240000005497 Cyamopsis tetragonoloba Species 0.000 description 1
- 244000004281 Eucalyptus maculata Species 0.000 description 1
- 240000000797 Hibiscus cannabinus Species 0.000 description 1
- 240000006240 Linum usitatissimum Species 0.000 description 1
- 235000004431 Linum usitatissimum Nutrition 0.000 description 1
- 229920000433 Lyocell Polymers 0.000 description 1
- 241000234615 Musaceae Species 0.000 description 1
- 229920000297 Rayon Polymers 0.000 description 1
- 229920002472 Starch Polymers 0.000 description 1
- 210000001138 Tears Anatomy 0.000 description 1
- 239000000654 additive Substances 0.000 description 1
- 230000005540 biological transmission Effects 0.000 description 1
- 239000001768 carboxy methyl cellulose Substances 0.000 description 1
- 235000010948 carboxy methyl cellulose Nutrition 0.000 description 1
- 239000008112 carboxymethyl-cellulose Substances 0.000 description 1
- 239000000428 dust Substances 0.000 description 1
- 238000003379 elimination reaction Methods 0.000 description 1
- 238000004146 energy storage Methods 0.000 description 1
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 1
- 230000002349 favourable Effects 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 1
- 239000012535 impurity Substances 0.000 description 1
- 238000009776 industrial production Methods 0.000 description 1
- 230000014759 maintenance of location Effects 0.000 description 1
- 238000007431 microscopic evaluation Methods 0.000 description 1
- 235000019645 odor Nutrition 0.000 description 1
- 239000005022 packaging material Substances 0.000 description 1
- 238000004806 packaging method and process Methods 0.000 description 1
- 238000005096 rolling process Methods 0.000 description 1
- 231100000486 side effect Toxicity 0.000 description 1
- 238000001228 spectrum Methods 0.000 description 1
- 239000008107 starch Substances 0.000 description 1
- 235000019698 starch Nutrition 0.000 description 1
- 230000035882 stress Effects 0.000 description 1
- 238000004804 winding Methods 0.000 description 1
Abstract
Изобретение относится к фильтровальной бумаге для изготовления водных экстрактов и способу ее получения, и к изготавливаемому из этой бумаги пакету. Фильтровальная бумага содержит длинноволокнистую целлюлозу, которая обладает следующими свойствами: удельный вес более 9,0 г/м2 и менее 13,5 г/м2, плотность более 280 кг/м3 и менее 350 кг/м3, толщину по меньшей мере 38 мкм и самое большее 48 мкм, шероховатость более 700 мл/мин и менее 1300 мл/мин, сопротивление изгибу в продольном направлении бумаги более 50 мН и менее 75 мН, и воздухопроницаемость более 17000 см/(мин·кПа) и менее 26000 см/(мин·кПа). При этом фильтровальная бумага либо свободна от волокон абаки и сизаля, либо, если волокна абаки и/или сизаля присутствуют, вместе они составляют менее 20% массы бумаги. Способ включает следующие стадии: суспендирование длинноволокнистой целлюлозы в воде и размалывание по меньшей мере длинноволокнистой целлюлозы в измельчителе, подачу суспензии, которая содержит по меньшей мере размолотую длинноволокнистую целлюлозу, на сетку бумагоделательной машины, обезвоживание суспензии через сетку бумагоделательной машины для формирования бумаги и прессование бумаги путем приложения достаточного давления для получения указанной фильтровальной бумаги. Техническим результатом заявленной группы изобретений является обеспечение фильтровальной бумаги, пригодной для изготовления водных экстрактов, в частности, таких настаиваемых напитков, как чай или кофе, которая содержит значительно меньше или не содержит волокна абаки или сизаля, при этом фильтровальная бумага должна обладать такими же функциональными способностями при изготовлении водного экстракта, что и обычная фильтровальная бумага. 3 н. и 27 з.п. ф-лы, 2 табл.
Description
ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ
Изобретение относится к фильтровальной бумаге для изготовления водных экстрактов, в частности, для заваривания чая, кофе и других настаиваемых напитков и к изготавливаемому из этой бумаги пакету, в частности, чайному пакетику. Соответствующая изобретению фильтровальная бумага отличается небольшим содержанием или полным отсутствием обычно применяемых волокон абаки или сизаля, а также отличным от известного уровня техники профилем свойств. Несмотря на это, соответствующая изобретению фильтровальная бумага при применении демонстрирует, по меньшей мере, такую же функциональную способность, как и фильтровальная бумага известного уровня техники.
ПРЕДПОСЫЛКИ И УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ
Для изготовления водных экстрактов, в частности, для заваривания чая, кофе и других настаиваемых напитков экстрагируемый материал, например, измельченные чайные листья обычно сначала в определенном количестве помещают в пакет из специальной фильтровальной бумаги. Пакет закрывают и для изготовления настаиваемого напитка погружают на определенное время обычно в горячую воду, после чего снова вынимают из воды. Также известен способ, в соответствии с которым пакет не закрывают, а погружают в воду подвешенным. Существенным достоинством использования такого пакета является простое обращение, предварительное разделение на порции подлежащего экстрагированию материала и простое устранение экстрагированного материала из воды.
Несмотря на такое, казалось бы, несложное применение, к фильтровальной бумаге все же предъявляются довольно высокие требования. Фильтровальная бумага не должна разлагаться в воде, чтобы подлежащий экстрагированию материал оставался в пакете. Она должна обладать высокой пористостью, чтобы вода путем естественной или принудительной конвекции могла легко притекать к экстрагируемому материалу, и изготовление экстракта не занимало много времени. Кроме этого, поры в фильтровальной бумаге не должны быть слишком большими, чтобы маленькие частицы подлежащего экстрагированию материала не выпадали через фильтровальную бумагу и не попадали в экстракт. Это свойство оценивают путем так называемого выпадения песка.
Кроме этого, фильтровальная бумага сама по себе не должна выделять в воду никаких нежелательных веществ или запахов. Наконец, фильтровальная бумага должна обладать механическими свойствами, делающими возможным промышленное изготовление пакета с высокой скоростью. Это, например, механическая прочность и пластичность, шероховатость или пригодность для термосварки.
В известном уровне техники фильтровальную бумагу для этих целей обычно изготавливают из волокон, получаемых из абаки (Musa textilis), растения семейства банановых. Однако, эти волокна, также называемые манильская конопля или манильская пенька, не имеют никакого ботанического отношения к конопле (Cannabis). Согласно известному уровню техники, только эти волокна позволяют производить фильтровальную бумагу с большой однородной пористостью, небольшим удельным весом и высокой прочностью. Одной из альтернатив являются волокна сизаля (Agave sisalana), растения рода абаки, которые ошибочно называют также сизальской пенькой.
Оба вида волокон, особенно, однако, это относится к волокнам абаки, находятся в ситуации, когда из-за небольшого спроса и только специального применения имеется мало поставщиков, и качество волокон сильно колеблется. Поэтому производство фильтровальной бумаги оказывается относительно затруднительным и дорогостоящим. До сих пор, однако, эксперименты по изготовлению фильтровальной бумаги без применения волокон абаки или сизаля не имели коммерческого успеха, так как в большинстве случаев не удавалось достичь технических свойств фильтровальной бумаги, содержащей такие волокна.
Доля волокон абаки или сизаля в фильтровальной бумаге известного уровня техники составляет вообще более 25% массы бумаги.
Помимо волокон абаки или сизаля фильтровальная бумага часто содержит также синтетические волокна, в частности, термопластичные волокна, благодаря которым фильтровальная бумага становится пригодной для термосварки, так что закрытый пакет из такой фильтровальной бумаги может быть сравнительно просто изготовлен путем сваривания самой бумаги, и никакой другой материал для закрывания пакета не требуется.
Часто фильтровальная бумага содержит средство для повышения прочности во влажном состоянии, чтобы обеспечить механическую прочность во время изготовления водного экстракта.
При производстве из фильтровальной бумаги пакетов применяют способы соединения друг с другом двух слоев фильтровальной бумаги. К этим способам относится сварка при повышенной температуре, возможная благодаря применению термопластичных волокон, или накатывание рифлений, заключающееся в соединении путем приложения высокого давления с выполнением тисненого узора. Также возможно применение сочетания этих способов.
Таким образом, имеется потребность в максимально возможном уменьшении доли волокон абаки или сизаля в фильтровальной бумаге путем их замены другими более дешевыми, легкодоступными волокнами неизменного качества без ущерба для пригодности этой фильтровальной бумаги для применения при изготовлении водных экстрактов.
СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Задача изобретения состоит в обеспечении фильтровальной бумаги пригодной для изготовления водных экстрактов, в частности, таких настаиваемых напитков, как чай или кофе, которая содержит значительно меньше или не содержит волокна абаки или сизаля. При этом фильтровальная бумага должна обладать такими же функциональными способностями при изготовлении водного экстракта, что и обычная фильтровальная бумага.
Эта задача решена посредством бумаги по пункту 1, способа ее производства по пункту 24 и пакета, производимого из соответствующей изобретению фильтровальной бумаги по пункту 30 формулы изобретения.
Авторами изобретения неожиданно обнаружено, что поставленная задача может быть решена посредством фильтровальной бумаги, которая содержит длинноволокнистую целлюлозу и обладает следующими свойствами:
- удельный вес более 9,0 г/м2 и менее 13,5 г/м2,
- плотность более 280 кг/м3 и менее 350 кг/м3,
- шероховатость более 700 мл/мин и менее 1300 мл/мин.
- сопротивление изгибу в продольном машинном направлении более 50 мН и менее 75 мН,
- воздухопроницаемость более 17000 см/(мин·кПа) и менее 26000 см/(мин·кПа),
при этом фильтровальная бумага либо свободна от волокон абаки и сизаля, либо, если волокна абаки и/или сизаля присутствуют, вместе они составляют менее 20% массы бумаги.
Такое решение поставленной задачи является неожиданным, так как профиль свойств соответствующей изобретению фильтровальной бумаги в большинстве пунктов отличается от свойств фильтровальной бумаги известного уровня техники. Испробованный до сих пор подход, а именно, без использования волокон абаки или сизаля получить такие же свойства бумаги, которыми обладает фильтровальная бумага, содержащая такие волокна, был очевидно неудачным. Ошибочно исходили из того, что желаемые функциональные способности при изготовлении водного экстракта могут быть достигнуты только при наличии таких свойств бумаги.
В противоположность этому, авторы изобретения создали фильтровальную бумагу, которая, хотя ее свойства и отличаются от свойств фильтровальной бумаги известного уровня техники, в отношении функциональной способности при изготовлении водных экстрактов наверняка не уступает фильтровальной бумаге известного уровня техники. В частности, авторами изобретения обнаружено, что этот результат может быть достигнут при величинах шероховатости, сопротивления изгибу и воздухопроницаемости, которые меньше соответствующих величин фильтровальной бумаги известного уровня техники, а также плотности, которая больше, чем у фильтровальной бумаги известного уровня техники. Такое сочетание свойств может быть получено посредством особой механической обработки, более подробно описываемой ниже.
Соответствующая изобретению фильтровальная бумага содержит длинноволокнистую целлюлозу. Длинноволокнистая целлюлоза может быть получена из хвойных деревьев, таких как ель, сосна или пихта. Она придает фильтровальной бумаге высокую прочность и воздухопроницаемость, однако, при этом не достигаются те же значения, что и у волокон абаки или сизаля.
Доля длинноволокнистой целлюлозы в фильтровальной бумаге составляет предпочтительно по меньшей мере 70%, особенно предпочтительно по меньшей мере 80%, еще более предпочтительно по меньшей мере 90% относительно массы фильтровальной бумаги. В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления вся присутствующая в фильтровальной бумаге целлюлоза является длинноволокнистой.
В качестве альтернативы, длинноволокнистая целлюлоза частично или полностью может быть заменена целлюлозой однолетних растений, таких как пенька, лен, кенаф или джут, за исключением абаки или сизаля. Впрочем, целлюлоза однолетних растений не является предпочтительной, так как она сравнительно дороже, при изготовлении бумаги плохо дренируется, и, подобно волокнам абаки и сизаля, ее качество может быть непостоянным.
Совокупная доля волокон абаки и сизаля составляет менее 20%, предпочтительно менее 10%, особенно предпочтительно менее 5% массы фильтровальной бумаги. В одном из особенно предпочтительных вариантов осуществления, соответствующая изобретению фильтровальная бумага по существу, то есть с точностью до обусловленных процессом загрязнений, не содержит волокон абаки и сизаля.
Соответствующая изобретению фильтровальная бумага может содержать коротковолокнистую целлюлозу. Коротковолокнистая целлюлоза может быть получена из лиственных деревьев, таких как береза, бук или эвкалипт. Коротковолокнистая целлюлоза увеличивает объем фильтровальной бумаги и уменьшает выпадение песка, однако также снижает прочность, поэтому ее доля в соответствующей изобретению бумаге должна быть сравнительно небольшой. Предпочтительно, доля коротковолокнистой целлюлозы в соответствующей изобретению фильтровальной бумаге составляет самое большее 20%, особенно предпочтительно самое большее 10%, предпочтительно по меньшей мере 2%, особенно предпочтительно по меньшей мере 5% массы бумаги.
Соответствующая изобретению фильтровальная бумага может содержать термопластичные волокна. Эти волокна могут содержать термопластичный материал, выбранный предпочтительно из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена, полиэфира, такого как полиэтилентерефталат, полиамида, полиметакрилата, полиакрилата, поливинилацетата, поливилилового спирта и полилактида или их смесей. Также предпочтительно могут быть использованы двухкомпонентные волокна. Термопластичные волокна делают фильтровальную бумагу пригодной для термосварки или улучшают другие свойства фильтровальной бумаги, такие как структура пор или впитывающая способность. Предпочтительно доля термопластичных волокон в соответствующей изобретению фильтровальной бумаге составляет по меньшей мере 5%, особенно предпочтительно по меньшей мере 10%, предпочтительно самое большее 30%, особенно предпочтительно самое большее 20% относительно массы фильтровальной бумаги.
Соответствующая изобретению фильтровальная бумага также может содержать волокна регенерированной целлюлозы, предпочтительно, вискозные волокна или волокна Tencel®, которые оказывают влияние на структуру пор и другие свойства фильтровальной бумаги. Доля волокон регенерированной целлюлозы составляет предпочтительно самое большее 15%, особенно предпочтительно самое большее 10% массы фильтровальной бумаги.
Во многие сорта бумаги вводят наполнители для повышения непрозрачности или белизны бумаги или для замены целлюлозы более дешевыми материалами. В соответствующей изобретению бумаге наполнители могут быть выбраны, например, из группы, состоящей из карбоната кальция, карбоната магния, гидроксида магния, гидроксида алюминия, силикатов магния, силикатов алюминия, каолина и талька или их смесей. Однако, поскольку наполнители снижают прочность фильтровальной бумаги, в соответствующей изобретению фильтровальной бумаге их присутствие нежелательно. Предпочтительно, доля наполнителей в соответствующей изобретению фильтровальной бумаге составляет менее 10% массы бумаги, особенно предпочтительно менее 5% массы бумаги, еще более предпочтительно соответствующая изобретению фильтровальная бумага не содержит наполнитель.
Другие компоненты соответствующей изобретению фильтровальной бумаги, такие как средство обеспечения прочности во влажном состоянии или средство повышения прочности, например, крахмал, гуар или карбоксиметилцеллюлоза, могут быть подобраны специалистами в данной области, исходя из опыта. Специалисты также могут подобрать согласно опыту технологическую добавку, например, удерживающую добавку для производства соответствующей изобретению фильтровальной бумаги.
Соответствующая изобретению фильтровальная бумага характеризуется удельным весом по меньшей мере 9,0 г/м2, предпочтительно по меньшей мере 10,0 г/м2, особенно предпочтительно по меньшей мере 11,0 г/м2 и самое большее 13,5 г/м2, предпочтительно самое большее 13,2 г/м2, особенно предпочтительно самое большее 13,0 г/м2. Чем больше удельный вес фильтровальной бумаги, тем выше ее прочность, однако, также и расход материала. Удельный вес может быть измерен, например, согласно стандарту ISO 536:2012.
Плотность фильтровальной бумаги, наряду с воздухопроницаемостью, является важным фактором, влияющим на скорость, с которой может быть изготовлен водный экстракт с использованием данной фильтровальной бумаги. Вообще, фильтровальная бумага известного уровня техники имеет по возможности небольшую плотность, менее 280 кг/м3. Однако, соответствующая изобретению фильтровальная бумага, благодаря специальной механической обработке при изготовлении, имеет большую плотность по меньшей мере 280 кг/м3, предпочтительно по меньшей мере 290 кг/м3, особенно предпочтительно по меньшей мере 300 кг/м3 и самое большее 350 кг/м3, предпочтительно самое большее 340 кг/м3, особенно предпочтительно самое большее 330 кг/м3. Проведенные авторами изобретения эксперименты показали, что такая высокая плотность не наносит ущерб процессу изготовления водного экстракта.
Удельный вес, плотность и толщина являются тесно связанными параметрами; соответствующая изобретению фильтровальная бумага предпочтительно имеет толщину по меньшей мере 38 мкм, особенно предпочтительно по меньшей мере 40 мкм, еще более предпочтительно по меньшей мере 41 мкм и, предпочтительно самое большее 48 мкм, особенно предпочтительно самое большее 46 мкм, еще более предпочтительно самое большее 45 мкм. Благодаря специальной механической обработке, толщина соответствующей изобретению фильтровальной бумаги меньше толщины обычной фильтровальной бумаги. Меньшая толщина может способствовать более быстрому транспорту воды через фильтровальную бумагу и, таким образом, увеличению скорости изготовления водного экстракта. Кроме этого, небольшая толщина позволяет намотать на рулон фильтровальной бумаги при данном наружном диаметре больше фильтровальной бумаги в пересчете на площадь поверхности. При последующей обработке фильтровальной бумаги имеющиеся конструктивные условия технологического оборудования накладывают ограничения на максимальный наружный диаметр рулона фильтровальной бумаги, так что за одну смену рулона из соответствующе изобретению фильтровальной бумаги можно, например, изготовить больше пакетов, так как на количество производимых пакетов влияет только площадь поверхности фильтровальной бумаги. Таким образом, уменьшается количество смен рулона, поэтому может быть увеличена производительность.
Плотность и толщина индивидуального слоя фильтровальной бумаги могут быть измерены, например, согласно стандарту ISO 534:2011.
Шероховатость соответствующей изобретению фильтровальной бумаги имеет техническое значение для дальнейшей переработки фильтровальной бумаги, в частности, при меньшей шероховатости уменьшается выделение пыли во время дальнейшей переработки. Однако, небольшая шероховатость также воспринимается потребителями как показатель качества. Соответствующая изобретению фильтровальная бумага характеризуется шероховатостью по меньшей мере 700 мл/мин, предпочтительно по меньшей мере 800 мл/мин, особенно предпочтительно по меньшей мере 850 мл/мин и самое большее 1300 мл/мин, предпочтительно самое большее 1200 мл/мин, особенно предпочтительно самое большее 1100 мл/мин. Шероховатость может быть измерена, например, согласно стандарту ISO 8791-2:2013.
Для изготовления водного экстракта с использованием соответствующей изобретению фильтровальной бумаги важное значение имеет воздухопроницаемость фильтровальной бумаги. При большой воздухопроницаемости возможно, чтобы при изготовлении экстракта вода посредством естественной или принудительной конвекции сравнительно легко протекала сквозь фильтровальную бумагу, вытесняла воздух, и, следовательно, чтобы экстракт был приготовлен за более короткое время. Соответствующая изобретению фильтровальная бумага характеризуется воздухопроницаемостью по меньшей мере 17000 см/(мин·кПа), предпочтительно по меньшей мере 18000 см/(мин·кПа), особенно предпочтительно по меньшей мере 19000 см/(мин·кПа) и самое большее 26000 см/(мин·кПа), предпочтительно самое большее 25000 см/(мин·кПа), особенно предпочтительно самое большее 24000 см/(мин·кПа). Таким образом, воздухопроницаемость соответствующей изобретению фильтровальной бумаги меньше, чем обычной фильтровальной бумаги. Однако, эксперименты показали, что это не является недостатком. Измерение воздухопроницаемости может быть проведено, например, согласно стандарту ISO 2965:2009.
Соответствующая изобретению фильтровальная бумага может характеризоваться рядом механических параметров, таких как сопротивление изгибу, удлинение при разрыве, прочность на растяжение и энергоемкость. Для измерения этих свойств из фильтровальной бумаги вырезают тест-купоны, при этом данные зависят от того, в каком направлении вырезаны тест-купоны. При измерении указанных параметров различают продольное направление бумаги, т.е., направление, в котором фильтровальная бумага проходит через бумагоделательную машину в процессе изготовления, и поперечное направление. т.е., направление на плоскости бумаги, перпендикулярное продольному направлению бумаги.
Сопротивление фильтровальной бумаги изгибу имеет значение для производства из этой фильтровальной бумаги пакетов и, вообще, для машинной обработки фильтровальной бумаги. Оно не должно быть слишком большим, чтобы фильтровальная бумага при производстве пакета не развивала слишком большого возвратного усилия. Сопротивление изгибу фильтровальной бумаги, соответствующей изобретению, в продольном направлении бумаги составляет по меньшей мере 50 мН, предпочтительно по меньшей мере 55 мН, особенно предпочтительно по меньшей мере 58 мН и самое большее 75 мН, предпочтительно самое большее 73 мН, особенно предпочтительно самое большее 72 мН. Таким образом, сопротивление соответствующей изобретению фильтровальной бумаги изгибу в продольном машинном направлении меньше, чем у фильтровальной бумаги известного уровня техники, которая часто характеризуется сопротивлением изгибу в продольном машинном направлении более 80 мН. Из этого следует дополнительное преимущество при машинной обработке фильтровальной бумаги. Малое сопротивление изгибу фильтровальной бумаги, соответствующей изобретению, достигнуто благодаря небольшому содержанию волокон абаки и сизаля.
В поперечном направлении сопротивление соответствующей изобретению фильтровальной бумаги изгибу должно быть еще меньше. Сопротивление изгибу в поперечном направлении должно составлять предпочтительно по меньшей мере 15 мН, особенно предпочтительно по меньшей мере 18 мН, еще более предпочтительно по меньшей мере 20 мН и самое большее 28 мН, особенно предпочтительно самое большее 26 мН, еще более предпочтительно самое большее 25 мН. Таким образом, сопротивление изгибу в поперечном направлении соответствующей изобретению фильтровальной бумаги также меньше, чем сопротивление изгибу в поперечном направлении обычной фильтровальной бумаги, которое обычно составляет по меньшей мере около 30 мН.
Сопротивление фильтровальной бумаги изгибу, как в продольном направлении бумаги, так и в поперечном направлении, может быть измерено согласно стандарту ISO 2493-1:2010, при этом измеряют силу, приложенную для достижения определенной деформации, которую и считают величиной сопротивления изгибу.
Удлинение фильтровальной бумаги при разрыве имеет значение для механической обработки фильтровальной бумаги. Вообще, большая величина удлинения при разрыве является преимуществом, так как тогда фильтровальная бумага может компенсировать небольшие различия скорости в технологическом оборудовании, однако, оно не должно быть слишком большим, так как тогда сложно даже при небольшой нагрузке нарезать фильтровальную бумагу на куски определенной величины. Удлинение при разрыве в продольном направлении бумаги соответствующей изобретению фильтровальной бумаги составляет предпочтительно по меньшей мере 1,0%, предпочтительно по меньшей мере 1,2%, предпочтительно самое большее 2,0%, особенно предпочтительно самое большее 1,8%. Удлинение при разрыве в поперечном направлении соответствующей изобретению фильтровальной бумаги составляет предпочтительно по меньшей мере 1,8%, особенно предпочтительно по меньшей мере 2,4%, предпочтительно самое большее 3,8%, особенно предпочтительно самое большее 3,4%. Тот факт, что удлинение при разрыве в продольном машинном направлении и в поперечном направлении относительно подобны, является следствием специальной механической обработки, благодаря которой структура бумаги уплотняется. Таким образом, он является дополнительным преимуществом соответствующей изобретению фильтровальной бумаги.
Прочность фильтровальной бумаги на растяжение, прежде всего, в продольном направлении бумаги должна быть достаточно большой, чтобы фильтровальная бумага не рвалась в процессе изготовления и обработки. Прочность на растяжение в продольном направлении бумаги фильтровальной бумаги, соответствующей изобретению, составляет предпочтительно по меньшей мере 11,5 Н/15 мм, особенно предпочтительно по меньшей мере 12,0 Н/15 мм и, предпочтительно самое большее 15,0 Н/15 мм, особенно предпочтительно самое большее 14,0 Н/15 мм.
В поперечном направлении прочность на растяжение фильтровальной бумаги, соответствующей изобретению, составляет предпочтительно по меньшей мере 2,5 Н/15 мм, особенно предпочтительно по меньшей мере 3,0 Н/15 мм и, предпочтительно самое большее 5,0 Н/15 мм, особенно предпочтительно самое большее 4,5 Н/15 мм. Удлинение при разрыве и прочность на растяжение, как в продольном направлении бумаги, так и в поперечном направлении, могут быть измерены согласно стандарту ISO 1924-2:2008.
Для обработки соответствующей изобретению фильтровальной бумаги имеет значение и ее энергоемкость, которая также может быть оценена согласно стандарту ISO 1924-2:2008. Энергоемкость явствует, например, из характера изменения кривой нагрузка - удлинение при постоянной скорости растяжения фильтровальной бумаги. При большой энергоемкости облегчается машинная обработка фильтровальной бумаги, так как фильтровальная бумага может воспринимать нагрузки при обработке без разрывов или длительной деформации. Соответствующая изобретению фильтровальная бумага характеризуется энергоемкостью в продольном направлении бумаги предпочтительно по меньшей мере 6,0 Дж/м2, особенно предпочтительно по меньшей мер, 7,0 Дж/м2 и предпочтительно самое большее 11,0 Дж/м2, особенно предпочтительно самое большее 10,0 Дж/м2.
Производство фильтровальной бумаги может, главным образом, следовать обычным способам производства бумаги. На первой стадии длинноволокнистую целлюлозу суспендируют в воде и размалывают в измельчителе. Во время измельчения волоконца волокон целлюлозы освобождаются, поверхность волокон увеличивается, благодаря чему увеличивается прочность изготавливаемой из них фильтровальной бумаги, однако при этом уменьшается ее воздухопроницаемость. Кроме того, при интенсивном размоле волокна целлюлозы укорачиваются, из-за чего уменьшается прочность бумаги. Специалисты на основании своего опыта или путем проведения небольшого количества экспериментов могут установить надлежащую степень размола, являющуюся компромиссом между прочностью и воздухопроницаемостью.
Коротковолокнистую целлюлозу, синтетические волокна или другой волокнистый материал - если они есть - также суспендируют в воде, они также могут быть размолоты, впрочем, коротковолокнистую целлюлозу и синтетические волокна, предпочтительно, не размалывают. Суспензии длинноволокнистой целлюлозы и, если нужно, коротковолокнистой целлюлозы, других волокон, необязательных наполнителей, добавок и технологических добавок могут быть соединены и поданы в напуск бумажной массы бумагоделательной машины. Предпочтительно бумагоделательная машина представляет собой машину с наклонной сеткой, при этом особенно предпочтительно наклон составляет от 15° до 25° к горизонтали. Машине с наклонной сеткой свойственно преимущество, заключающееся в возможности обработки суспензий с небольшим содержанием твердой фазы, около 0,02% и, таким образом, получения более пористой бумаги, чем на длинносеточной машине.
Из напуска бумажной массы суспензия, состоящая из волокон, воды и других компонентов, поступает на ротационную сетку бумагоделательной машины, где происходит ее обезвоживание через сетку, частично с приложением разрежения. Таким образом, на сетке формируется фильтровальная бумага. Затем фильтровальная бумага предпочтительно поступает в прессовую часть, где ее обезвоживают путем приложения механического давления, затем предпочтительно в сушильную часть, предпочтительно с доувлажнением, где ее сушат посредством повышенной температуры, например, при помощи горячего воздуха, инфракрасного излучения или контакта с нагретыми цилиндрами. В сушильную часть также может быть интегрирован клеильный пресс или пленочный пресс. На выходе бумагоделательной машины фильтровальная бумага может быть свернута в рулоны, после чего в рулонах обрезана до определенной ширины и длины и упакована.
Одной из специфических особенностей, отличной от известного уровня техники, способа производства соответствующей изобретению фильтровальной бумаги является то, что бумагу сжимают с таким давлением, которого достаточно для придания ей указанных выше свойств. Это может быть выполнено, например, путем пропускания фильтровальной бумаги в процессе ее производства в бумагоделательной машине через два валка в прессовой части, предпочтительно, два стальных валка, которые оказывают механическое давление на фильтровальную бумагу. Особенно предпочтительно стальные валки снабжены покрытием из полимерного материала. Предпочтительно, линейная нагрузка при этом составляет по меньшей мере 30 кН/м и самое большее 100 кН/м. Благодаря такому механическому сжатию фильтровальной бумаги уменьшается толщина, шероховатость и воздухопроницаемость, и увеличивается плотность, что создает весьма специфический профиль свойств соответствующей изобретению фильтровальной бумаги. Этот технологический прием также влияет на механические параметры, такие как сопротивление изгибу, прочность, удлинение при разрыве и энергоемкость. Согласно известному уровню техники, механическое сжатие фильтровальной бумаги, предназначенной для изготовления водного экстракта, считается нежелательным, так как при этом исходят из того, что оно вызывает слишком большое уменьшение воздухопроницаемости и слишком большое увеличение плотности, и что поэтому водный экстракт не может быть изготовлен за более короткое время. Авторами изобретения неожиданно обнаружено, что ущерб из-за большей плотности и меньшей воздухопроницаемости хотя и имеет место, однако не настолько велик, чтобы оказывать достойное упоминания влияние на изготовление водного экстракта с использованием соответствующей изобретению фильтровальной бумаги. Но именно это механическое сжатие фильтровальной бумаги позволяет в значительной степени или полностью отказаться от применения волокон абаки и сизаля, так как при этом, хотя структура фильтровальной бумаги немного уплотняется, однако, также существенно увеличивается ее прочность. Таким образом, даже при исключительном использовании длинноволокнистой целлюлозы высокая воздухопроницаемость может сочетаться с достаточной прочностью.
В равновесном состоянии обычная фильтровальная бумага характеризуется влажностью бумажной массы около 7% при определенных в ISO 187:1990 условиях 50% относительной влажности и 23°С. Влажность фильтровальной бумаги может быть измерена согласно стандарту ISO 287:2009 путем измерения массы определенного количества фильтровальной бумаги до и после сушки. Для обычного производства пакетов из фильтровальной бумаги считается надлежащей величина влажности фильтровальной бумаги в диапазоне от 7% до 8%. При такой влажности фильтровальная бумага хорошо поддается обработке, так как ее волокна достаточно гибкие. В частности, облегчается накатывание рифлений при соединении двух слоев фильтровальной бумаги. Согласно известному уровню техники, влажность не должна существенно превышать 8%, так как в противном случае волокна становятся слишком гибкими, и при накатывании рифлений не достигается нужная прочность соединения.
Вообще, регулирование влажности может быть проведено при изготовлении чайного пакетика путем увлажнения, что, впрочем, означает дополнительное усложнение оборудования.
Однако, авторами изобретения обнаружено, что для фильтровальной бумаги еще большая влажность, предпочтительно по меньшей мере 9%, особенно предпочтительно по меньшей мере 10%, еще более предпочтительно по меньшей мере 11% и предпочтительно самое большее 20%, особенно предпочтительно самое большее 18%, еще более предпочтительно самое большее 15% обеспечивает дополнительные преимущества. Против ожидания, такая высокая влажность увеличивает прочность выполненного путем накатывания рифлений соединения двух слоев бумаги.
Поскольку такая влажность не соответствует равновесному состоянию, которое устанавливается при хранении в обычных условиях окружающей среды, и последующее увлажнение при изготовлении пакетов означает дополнительные затраты, еще один вариант осуществления изобретения состоит в том, что фильтровальную бумагу с повышенной по сравнению с равновесным состоянием влажностью выпускают в по существу паронепроницаемой упаковке, например, в форме упакованных в паронепроницаемую упаковку рулонов.
Таким образом, изобретение также относится к упакованной по существу в паронепроницаемую упаковку фильтровальной бумаге, при этом, фильтровальная бумага характеризуется влажностью по меньшей мере 9%, предпочтительно по меньшей мере 10%, особенно предпочтительно по меньшей мере11% и, самое большее 20%, предпочтительно самое большее 18%, особенно предпочтительно самое большее 15%. Влажность может быть измерена согласно стандарту ISO 287:2009.
Предпочтительно, фильтровальная бумага в упакованном рулоне содержит длинноволокнистую целлюлозу, при этом фильтровальная бумага либо не содержит волокна абаки и сизаля, либо, если волокна абаки и/или волокна сизаля присутствуют, в целом они составляют менее 20%, особенно предпочтительно менее 10%, еще более предпочтительно менее 5% массы фильтровальной бумаги.
Особенно предпочтительно, фильтровальная бумага в рулонах в по существу паронепроницаемой упаковке представляет собой фильтровальную бумагу одного из описанных выше вариантов осуществления.
Такой рулон может быть изготовлен путем сушки фильтровальной бумаги до заданной влажности по окончании процесса производства бумаги, сматывания фильтровальной бумаги в рулон и упаковки рулона в по существу паронепроницаемый материал.
При этом по существу паронепроницаемый материал представляет собой предпочтительно полимерный материал, особенно предпочтительно пленку, изготовленную из полиэтилена или полипропилена. Также предпочтительно, в качестве по существу паронепроницаемого материала может быть применена надлежащая упаковочная бумага. При этом, выражение «по существу, паронепроницаемый» означает, что влажность фильтровальной бумаги в упакованном рулоне, измеренная согласно ISO 287:2009, составляет не менее 8% массы бумаги после хранения упакованного рулона по меньшей мере в течение 3 дней в определенных в ISO 187:1990 условиях 50% относительной влажности и 23°С.
В качестве альтернативы, в указанных целях упаковочный материал считается «по существу паронепроницаемым», когда скорость миграции влаги в нем (water-vapor transmission rate, WVTR) измеренная согласно стандарту ISO 2528:2017 при 37°С и 90% относительной влажности воздуха составляет менее 600 г/(м2·д), предпочтительно менее 400 г/(м2·д), особенно предпочтительно менее 350 г/(м2·д).
Соответствующий изобретению упакованный рулон и соответствующая изобретению фильтровальная бумага могут быть подвернуты дальнейшей обработке при помощи оборудования известного уровня техники, при этом предпочтительно никакого дополнительного доувлажнения при обработке фильтровальной бумаги не требуется. В частности, из фильтровальной бумаги могут быть сформированы закрытые пакеты, заполненные подлежащим экстрагированию материалом. Предпочтительно эти пакеты представляют собой чайные пакетики.
Таким образом, изобретение также относится к пакету, заполненному экстрагируемым материалом, который изготовлен из соответствующей изобретению фильтровальной бумаги, при этом экстрагируемый материал предпочтительно представляет собой чай.
ОПИСАНИЕ ПРЕДПОЧТИТЕЛЬНЫХ ВАРИАНТОВ ОСУЩЕСТВЛЕНИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ
Далее изобретение описано более подробно на некоторых примерах его осуществления в сравнении с несоответствующей изобретению фильтровальной бумагой.
Из 100% длинноволокнистой целлюлозы на машине с наклонной сеткой изготовили три варианта фильтровальной бумаги, соответствующей изобретению, обозначенные А, В и С. Длинноволокнистую целлюлозу размололи до степени помола 20°SR, измеренной в соответствии с ISO 5267-1:1999, и в форме суспензии с содержанием твердой фазы 0,016% нанесли на наклонную относительно горизонтали на 20° ротационную сетку бумагоделательной машины. При прохождении фильтровальной бумаги через прессовую часть, ее сжимали при помощи двух покрытых полимерным материалом стальных валков с линейной нагрузкой 65 кН/м для упрочнения структуры бумаги. При этом, однако, также уменьшалась толщина и воздухопроницаемость. После этого фильтровальная бумага проходила через сушильную часть, где ее сушили до влажности 9,7%. Наконец, на выходе бумагоделательной машины фильтровальную бумагу сматывали в рулон и упаковывали в полиэтиленовую пленку по существу паронепроницаемо. При этом, установки бумагоделательной машины незначительно изменяли, чтобы получить разные свойства фильтровальной бумаги А, В и С.
Четвертый вариант соответствующей изобретению фильтровальной бумаги, обозначенный D, изготовили из 82% длинноволокнистой целлюлозы и 18% волокон абаки.
Длинноволокнистую целлюлозу и волокна абаки вместе размололи до степени помола 23°SR, измеренной в соответствии с ISO 5267-1:1999, и в форме суспензии с содержанием твердой фазы 0,016% нанесли на наклонную относительно горизонтали на 20° ротационную сетку бумагоделательной машины. При прохождении фильтровальной бумаги через прессовую часть, ее сжимали при помощи двух покрытых полимерным материалом стальных валков с линейной нагрузкой 60 кН/м для упрочнения структуры бумаги. При этом, однако, также уменьшалась толщина и воздухопроницаемость. После этого фильтровальная бумага проходила через сушильную часть, где ее сушили до влажности 10,3%. Наконец, на выходе бумагоделательной машины фильтровальную бумагу сматывали в рулон и упаковывали в полиэтиленовую пленку, по существу, паронепроницаемо.
Для всех соответствующих изобретению вариантов фильтровальной бумаги определяли удельный вес, плотность, толщину, шероховатость, сопротивление изгибу в продольном направлении бумаги и воздухопроницаемость.
Кроме этого, три образца обычной выпускаемой серийно несоответствующей изобретению фильтровальной бумаги, обозначенных X, Y, Z, подвергли микроскопическому анализу в отношении содержания в них волокон абаки и сизаля, а также определили удельный вес, плотность, толщину, шероховатость, сопротивление изгибу в продольном машинном направлении и воздухопроницаемость.
Полученные данные представлены в таблице 1 и обозначены как AS (содержание волокон абаки и сизаля), BW (удельный вес), ρ (плотность), d (толщина), R (шероховатость), BR-MD (сопротивление изгибу в продольном машинном направлении) и АР (воздухопроницаемость).
Таблица 1
Бумага | AS | BW | ρ | d | R | BR-MD | AP |
% | г/м² | кг/м³ | мкм | мл/мин | мН | см/(мин·кПa) | |
A | 0 | 13,0 | 284 | 42,3 | 1141 | 71 | 20685 |
B | 0 | 12,7 | 306 | 42,1 | 1050 | 67 | 23040 |
C | 0 | 12,8 | 301 | 40,4 | 872 | 60 | 21549 |
D | 18 | 12,9 | 316 | 45,4 | 1088 | 53 | 24332 |
X | 44 | 12,7 | 245 | 51,6 | 1549 | 99 | 33127 |
Y | 49 | 12,5 | 257 | 48,6 | 1283 | 70 | 25854 |
Z | 57 | 12,7 | 255 | 49,8 | 1509 | 77 | 36761 |
Эти данные указывают на то, что толщина и шероховатость соответствующей изобретению фильтровальной бумаги меньше, и плотность больше, чем у не соответствующей изобретению фильтровальной бумаги. Эти отличия являются результатом сжатия фильтровальной бумаги, приводящего к уменьшению шероховатости и толщины и, при неизменном удельном весе, увеличению плотности. Одним из нежелательных побочных эффектов является то, что при этом также уменьшается воздухопроницаемость, и для всех вариантов соответствующей изобретению фильтровальной бумаги она меньше, чем у несоответствующей изобретению фильтровальной бумаги. Однако, как показали дополнительные эксперименты, незначительно сниженная воздухопроницаемость практически не влияет на изготовление водного экстракта с использованием соответствующей изобретению фильтровальной бумаги.
Сопротивление изгибу соответствующей изобретению фильтровальной бумаги с одним исключением, вариант А по сравнению с вариантом Y, меньше, чем у несоответствующей изобретению фильтровальной бумаги. Это отличие является результатом, с одной стороны, уменьшенного содержания волокон абаки и сизаля, с другой стороны, уменьшенной толщины вследствие механического сжатия.
Для соответствующей изобретению фильтровальной бумаги были определены основные механические свойства, представленные в таблице 2. Они обозначены как BR-CD (сопротивление изгибу в поперечном направлении), F-MD (сопротивление растяжению в продольном машинном направлении) и F-CD (сопротивление растяжению в поперечном направлении), E-MD (удлинение при разрыве в продольном машинном направлении) и E-CD (удлинение при разрыве в поперечном направлении), TEA-MD (энергоемкость в продольном машинном направлении).
Таблица 2
Бумага | A | B | C | D | |
BR-CD | мН | 22 | 22 | 20 | 23 |
F-MD | Н/15 мм | 12,8 | 14,0 | 14,4 | 15,0 |
F-CD | Н/15 мм | 3,5 | 3,1 | 2,9 | 4,4 |
E-MD | % | 1,2 | 1,3 | 1,3 | 1,6 |
E-CD | % | 2,6 | 2,7 | 2,2 | 3,5 |
TEA-MD | Дж/м² | 7,1 | 7,9 | 8,3 | 10,1 |
Были проведены испытания прочности выполняемого путем накатывания рифлений соединения двух слоев бумаги, при этом, были получены величины от 1,5 Н до 2,0 Н, тогда как для обычной фильтровальной бумаги в тех же условиях испытания эти величины составляли от 1,0 Н до 1,7 Н. Таким образом показано, что высокая влажность фильтровальной бумаги благоприятна с точки зрения прочности выполняемого накатыванием рифлений соединения.
Из четырех вариантов соответствующей изобретению фильтровальной бумаги А, В, С и D без каких-либо затруднений были изготовлены заполненные чаем соответствующие изобретению чайные пакетики на различных обычных машинах для изготовления чайных пакетиков, таких как IMA C24, IMA C27 и Teepack Perfecta. Изготовленные из четырех вариантов соответствующей изобретению фильтровальной бумаги чайные пакетики сравнили с тремя выпускаемыми серийно чайными пакетиками такой же геометрии и наполнения, изготовленными на тех же машинах. Для этого подготовили сосуд с 5 л водопроводной воды с температурой 90°С, и погрузили каждый пакетик в отдельный сосуд. Чай оценили оптически в отношении скорости окрашивания водопроводной воды в резервуаре через несколько секунд, поскольку скорость окрашивания также является критерием, наблюдаемым потребителем при заваривании чая. В отношении соответствующих изобретению и несоответствующих изобретению чайных пакетиков ощутимого различия не замечено, что также было подтверждено измерениями в ультрафиолетовой и видимой области спектра. Провели оценку выпадения песка из чайного пакетика. Для этого чайный пакетик заполнили песком с размером частиц от 106 мкм до 150 мкм, после чего чайный пакетик встряхивали в некотором устройстве и взвешивали песок, который выпал из чайного пакетика через поры фильтровальной бумаги. И по этому пункту никакого существенного различия между соответствующими изобретению и не соответствующими изобретению чайными пакетиками не обнаружено.
Таким образом оказалось, что соответствующая изобретению фильтровальная бумага при значительном или полном отказе от волокон абаки и сизаля пригодна для изготовления чайных пакетиков, функциональная способность которых не отличается от функциональной способности обычных чайных пакетиков несмотря на то, что можно было бы ожидать на основании технических свойств этой фильтровальной бумаги. Кроме этого, благодаря меньшей, по сравнению с обычной фильтровальной бумагой примерно на 10% толщине, из одного рулона с таким же наружным диаметром может быть изготовлено примерно на 10% больше чайных пакетиков, что позволяет дополнительно повысить производительность.
Claims (47)
1. Фильтровальная бумага для изготовления водного экстракта, содержащая длинноволокнистую целлюлозу, которая обладает следующими свойствами:
- удельный вес более 9,0 г/м2 и менее 13,5 г/м2,
- плотность более 280 кг/м3 и менее 350 кг/м3,
- толщину по меньшей мере 38 мкм и самое большее 48 мкм,
- шероховатость более 700 мл/мин и менее 1300 мл/мин,
- сопротивление изгибу в продольном направлении бумаги более 50 мН и менее 75 мН, и
- воздухопроницаемость более 17000 см/(мин·кПа) и менее 26000 см/(мин·кПа),
при этом фильтровальная бумага либо свободна от волокон абаки и сизаля, либо, если волокна абаки и/или сизаля присутствуют, вместе они составляют менее 20% массы бумаги.
2. Фильтровальная бумага по п. 1, в которой длинноволокнистая целлюлоза получена из хвойных деревьев, в частности ели, сосны и пихты.
3. Фильтровальная бумага по п. 1 или 2, в которой доля длинноволокнистой целлюлозы в фильтровальной бумаге составляет по меньшей мере 70%, предпочтительно по меньшей мере 80%, особенно предпочтительно по меньшей мере 90% относительно массы фильтровальной бумаги, при этом, в частности, вся присутствующая в фильтровальной бумаге целлюлоза является длинноволокнистой.
4. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов, в которой совокупная доля волокон абаки и сизаля составляет менее 10%, предпочтительно менее 5% массы фильтровальной бумаги.
5. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов, которая дополнительно содержит коротковолокнистую целлюлозу, при этом коротковолокнистая целлюлоза предпочтительно получена из лиственных деревьев, таких как береза, бук или эвкалипт, при этом доля коротковолокнистой целлюлозы составляет самое большее 20%, предпочтительно самое большее 10% и предпочтительно по меньшей мере 2%, особенно предпочтительно по меньшей мере 5% массы бумаги.
6. Фильтровальная бумага по одному из пп. 1-4, которая свободна от коротковолокнистой целлюлозы.
7. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов, которая дополнительно содержит термопластичные волокна.
8. Фильтровальная бумага по п. 7, в которой термопластичный материал выбран из группы, состоящей из полиэтилена, полипропилена, полиэфира, в частности полиэтилентерефталата, полиамида, полиметакрилата, полиакрилата, поливинилацетата, поливилилового спирта и полилактида или их смесей, при этом термопластичные волокна предпочтительно, по меньшей мере частично, являются двухкомпонентными волокнами.
9. Фильтровальная бумага по п. 7 или 8, в которой доля термопластичных волокон составляет по меньшей мере 5%, предпочтительно по меньшей мере 10% и/или самое большее 30%, предпочтительно самое большее 20% относительно массы фильтровальной бумаги.
10. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов, которая содержит один или несколько наполнителей, в частности наполнители, которые выбраны из группы, состоящей из карбоната кальция, карбоната магния, гидроксида магния, гидроксида алюминия, силикатов магния, силикатов алюминия, каолина и талька или их смесей.
11. Фильтровальная бумага по п. 10, в которой доля наполнителей составляет менее 10% массы бумаги, предпочтительно менее 5% массы бумаги.
12. Фильтровальная бумага по одному из пп. 1-10, которая свободна от наполнителей.
13. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов с удельным весом по меньшей мере 10,0 г/м2, особенно предпочтительно по меньшей мере 11,0 г/м2 и/или удельным весом самое большее 13,2 г/м2, предпочтительно самое большее 13,0 г/м2.
14. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов с плотностью по меньшей мере 290 кг/м3, предпочтительно по меньшей мере 300 кг/м3 и/или с плотностью самое большее 340 кг/м3, предпочтительно самое большее 330 кг/м3.
15. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов толщиной по меньшей мере 40 мкм, предпочтительно по меньшей мере 41 мкм и/или толщиной самое большее 46 мкм, предпочтительно самое большее 45 мкм.
16. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов с шероховатостью, измеренной согласно стандарту ISO 8791-2:2013, по меньшей мере 800 мл/мин, предпочтительно по меньшей мере 850 мл/мин и/или самое большее 1200 мл/мин, предпочтительно самое большее 1100 мл/мин.
17. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов с воздухопроницаемостью согласно стандарту ISO 2965:2009 по меньшей мере 18000 см/(мин·кПа), предпочтительно по меньшей мере 19000 см/(мин·кПа) и/или самое большее 25000 см/(мин·кПа), предпочтительно самое большее 24000 см/(мин·кПа).
18. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов с сопротивлением изгибу согласно стандарту ISO 2493-1:2010 в продольном направлении бумаги по меньшей мере 55 мН, предпочтительно по меньшей мере 58 мН и/или самое большее 73 мН, предпочтительно самое большее 72 мН.
19. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов с сопротивлением изгибу согласно стандарту ISO 2493-1:2010 в поперечном направлении по меньшей мере 15 мН, предпочтительно по меньшей мере 18 мН, особенно предпочтительно по меньшей мере 20 мН и/или самое большее 28 мН, предпочтительно самое большее 26 мН, особенно предпочтительно самое большее 25 мН.
20. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов, удлинение при разрыве в продольном направлении бумаги которой составляет по меньшей мере 1,0%, предпочтительно по меньшей мере 1,2% и/или самое большее 2,0%, предпочтительно самое большее 1,8%, и/или удлинение при разрыве в поперечном направлении составляет по меньшей мере 1,8%, предпочтительно по меньшей мере 2,4% и/или самое большее 3,8%, предпочтительно самое большее 3,4%.
21. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов, прочность на растяжение в продольном направлении бумаги которой составляет по меньшей мере 11,5 Н/15 мм, предпочтительно по меньшей мере 12,0 Н/15 мм и/или самое большее 15,0 Н/15 мм, предпочтительно самое большее 14,0 Н/15 мм, и/или прочность на растяжение в поперечном направлении которой составляет по меньшей мере 2,5 Н/15 мм, предпочтительно по меньшей мере 3,0 Н/15 мм и/или самое большее 5,0 Н/15 мм, предпочтительно самое большее 4,5 Н/15 мм.
22. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов, энергоемкость которой согласно стандарту ISO 1924-2:2008 в продольном направлении бумаги составляет по меньшей мере 6,0 Дж/м2, предпочтительно по меньшей мере 7,0 Дж/м2 и/или самое большее 11,0 Дж/м2, предпочтительно самое большее 10,0 Дж/м2.
23. Фильтровальная бумага по одному из предшествующих пунктов, упакованная по существу в паронепроницаемую упаковку, и влажность которой составляет по меньшей мере 9%, предпочтительно по меньшей мере 10%, особенно предпочтительно по меньшей мере 11% и самое большее 20%, предпочтительно самое большее 18%, особенно предпочтительно самое большее 15%.
24. Способ производства фильтровальной бумаги, которая либо свободна от волокон абаки и сизаля, либо, если волокна абаки и/или сизаля присутствуют, вместе они составляют менее 20% массы бумаги, при этом способ включает следующие стадии:
- суспендирование длинноволокнистой целлюлозы в воде и размалывание по меньшей мере длинноволокнистой целлюлозы в измельчителе,
- подачу суспензии, которая содержит по меньшей мере размолотую длинноволокнистую целлюлозу, на сетку бумагоделательной машины,
- обезвоживание суспензии через сетку бумагоделательной машины для формирования бумаги и
- прессование бумаги путем приложения достаточного давления для получения бумаги, обладающей следующими свойствами:
- удельный вес более 9,0 г/м2 и менее 13,5 г/м2,
- плотность более 280 кг/м3 и менее 350 кг/м3,
- толщина по меньшей мере 38 мкм и самое большее 48 мкм,
- шероховатость более 700 мл/мин и менее 1300 мл/мин,
- сопротивление изгибу в продольном направлении бумаги более 50 мН и менее 75 мН, и
- воздухопроницаемость более 17000 см/(мин·кПа) и менее 26000 см/(мин·кПа).
25. Способ по п. 24, в котором фильтровальная бумага является фильтровальной бумагой по одному из пп. 1-22.
26. Способ по п. 24 или 25, в котором бумагоделательная машина представляет собой бумагоделательную машину с наклонной сеткой, при этом предпочтительно наклон составляет от 15° до 25° к горизонтали.
27. Способ по одному из пп. 24-26, в котором фильтровальная бумага после сеточной части поступает в прессовую часть, где ее дополнительно обезвоживают путем приложения механического давления, при этом предпочтительно прессовая часть имеет два валка, образующих зазор, через который проходит бумага, при этом линейная нагрузка составляет 30 кН/м, самое большее 100 кН/м, при этом валки предпочтительно являются стальными валками, в частности стальными валками, снабженными покрытием из полимерного материала.
28. Способ по одному из пп. 24-27, в котором фильтровальную бумагу после прессования сушат посредством повышенной температуры, например, при помощи горячего воздуха, инфракрасного излучения или контакта с нагретыми цилиндрами, при этом стадия сушки предпочтительно включает доувлажнение.
29. Способ по одному из пп. 24-28, в котором фильтровальную бумагу в состоянии с влажностью по меньшей мере 9%, предпочтительно по меньшей мере 10%, особенно предпочтительно по меньшей мере 11% и самое большее 20%, предпочтительно самое большее 18%, особенно предпочтительно самое большее 15%, упаковывают по существу в паронепроницаемую упаковку, в частности пленку из полиэтилена или полипропилена.
30. Пакет из фильтровальной бумаги по одному из пп. 1-23, содержащий экстрагируемый материал, при этом экстрагируемым материалом предпочтительно является чай.
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
DE102018107944.3 | 2018-04-04 | ||
DE102018107944.3A DE102018107944B3 (de) | 2018-04-04 | 2018-04-04 | Verbessertes filterpapier, herstellungsverfahren und daraus gefertigter beutel |
PCT/EP2019/055290 WO2019192787A1 (de) | 2018-04-04 | 2019-03-04 | Verbessertes filterpapier |
Publications (3)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
RU2020135521A RU2020135521A (ru) | 2022-05-05 |
RU2020135521A3 RU2020135521A3 (ru) | 2022-05-05 |
RU2773445C2 true RU2773445C2 (ru) | 2022-06-03 |
Family
ID=
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1215134A1 (de) * | 2000-12-13 | 2002-06-19 | PAPCEL - PAPIER UND CELLULOSE, TECHNOLOGIE UND HANDELS-GmbH | Filtermaterial mit verbesserten Infusionseigenschaften |
EP1382373A1 (de) * | 2002-07-11 | 2004-01-21 | Papierfabrik Schoeller & Hoesch Gmbh & Co. Kg | Heisssiegelfähiges Filtermaterial |
WO2012135204A1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Kraft Foods Global Brands Llc | Beverage cartridge and filter element |
WO2017110365A1 (ja) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 東レ株式会社 | フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法 |
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1215134A1 (de) * | 2000-12-13 | 2002-06-19 | PAPCEL - PAPIER UND CELLULOSE, TECHNOLOGIE UND HANDELS-GmbH | Filtermaterial mit verbesserten Infusionseigenschaften |
EP1382373A1 (de) * | 2002-07-11 | 2004-01-21 | Papierfabrik Schoeller & Hoesch Gmbh & Co. Kg | Heisssiegelfähiges Filtermaterial |
WO2012135204A1 (en) * | 2011-03-28 | 2012-10-04 | Kraft Foods Global Brands Llc | Beverage cartridge and filter element |
WO2017110365A1 (ja) * | 2015-12-22 | 2017-06-29 | 東レ株式会社 | フィルター用スパンボンド不織布およびその製造方法 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
CN111936700B (zh) | 改善的滤纸 | |
EP2956582B1 (en) | Fibrous substrate containing fibers and nanofibrillar polysaccharide | |
JP6600556B2 (ja) | クルパック紙 | |
RU2608601C2 (ru) | Ленточно-крепированный многослойный лист с переменным локальным базовым весом с целлюлозным микроволокном, получаемым с помощью перфорированной полимерной ленты | |
US5732718A (en) | Selective filtration device | |
US11123669B2 (en) | Method of making a thin filtration media | |
US11185806B2 (en) | Filtration media | |
JP7186350B2 (ja) | 金属ナノ粒子を含む基材、関連する物品、およびそれらを作製する連続工程 | |
US6139883A (en) | Porous web material | |
RU2773445C2 (ru) | Улучшенная фильтровальная бумага | |
FR2884530A1 (fr) | Support fibreux destine a etre impregne de liquide. | |
EP4288179A1 (en) | Biodegradable cellulose-based filter media and facial masks including the same | |
JP2023508896A (ja) | 熱抽出紙 | |
WO2015110694A1 (en) | Method of making a thin filtration media | |
RU2782768C1 (ru) | Бумага для горячего экстрагирования | |
Molnar | Coffee filter paper | |
JPS6020519B2 (ja) | 防湿性カ−トン用厚紙の製造法 |