DE69218072T2

DE69218072T2 - Gebundene faserige Substrate für Hülle und Verfahren zur Herstellung davon

Info

Publication number: DE69218072T2
Application number: DE69218072T
Authority: DE
Inventors: Ludmila Byalik; Patrick G Fay; Ronald H Pomeroy; Diane M Robertson
Original assignee: Dexter Corp
Current assignee: Dexter Corp
Priority date: 1991-09-05
Filing date: 1992-09-01
Publication date: 1997-10-09
Anticipated expiration: 2012-09-02
Also published as: EP0531097B1; FI923971A0; FI115378B; JPH05321112A; FI923971A; US5300319A; EP0531097A1; US5419962A; DE69218072D1; JP3324155B2

Description

Hintergrund der Erfindung

Die vorliegende Erfindung betrifft im allgemeinen Hüllen, die zur Verpackung von Lebensmittelprodukten, wie Wurst und dergleichen, verwendet werden. Insbesondere betrifft sie ein nichtviskosegebundenes, flächenförmiges Gebilde auf Fasergrundlage, das zur Herstellung von verstärkten Hüllen verwendet wird, und ein Verfahren zur Herstellung des nichtviskosegebundenen flächenförmigen Gebildes auf Fasergrundlage.
Bislang war es Praxis, verstärkte dünne Folien, Schläuche, Hüllen oder Häute für Lebensmittelprodukte und dergleichen durch Umhüllen von gebundenen Papieren oder Substraten auf Fasergrundlage in einem filmbildenden Material herzustellen. Das Substrat muß ein gutes Absorptionsvermögen zur Bereitstellung einer geeigneten Durchdringung des umhüllenden Materials aufweisen. Um den Behandlungsbedingungen zum Zeitpunkt der Umhüllung zu widerstehen, muß das Substrat eine wesentliche Naß- und Trockenfestigkeit aufweisen. Wenn ein kaustisches (alkalisches) Umhüllungsmedium, wie Viskose, verwendet wird, muß das Substrat außerdem eine ausreichende kaustische Festigkeit aufweisen, um die Rückkehr der Strukturintegrität während des Vorgangs zur Herstellung der Hülle zu ermöglichen. Bislang wurden Substrate dieser Art häufig durch Binden eines vorgeformten und getrockneten Papiers oder flächenförmigen Gebildes auf Fasergrundlage mit einer verdünnten Viskoselösung (1 %), gefolgt von den Schritten Trocknen, Regenerieren der Zellulose, Waschen und erneutes Trocknen, hergestellt. Dieser Bindungsvorgang unter Verwendung der verdünnten Viskoselösung ist ausreichend, um dem Substrat hinreichende kaustische Beständigkeit zu verleihen und um zu gestatten, daß das Substrat seine porösen, absorbierenden Eigenschaften beibehält, damit dies zu einer völligen Imprägnierung und Umhüllung durch die konzentrierte Viskoselösung führt. Im allgemeinen schließt der Vorgang zur Herstellung der Hülle die Schritte Herstellen des Substrats in zylindrischer Schlauchform, Imprägnieren und Umhüllen des Substratschlauchs mit einer stark kaustischen Viskoselösung, Regenerieren des Imprägnats mit Säure, Waschen zur Entfernung von überschüssiger Säure und Viskose und Trocknen der fertigen verstärkten Folie oder der Umhüllung ein. Dieses Verfahren wird genauer in US-A-3 135 613, Underwood, mit dem Titel "Impregnated Paper Webs and Method of Making Sausage Casing Thereof" beschrieben, worin die Schrittfolge zur Entstehung des Grundlagenflächengebildes über die gebundene Substratphase und dann zu der verstärkten Umhüllung erläutert wird.
Die in der angeführten Weise hergestellten Umhüllungen besitzen genügend Elastizität und Berstfestigkeit, damit sie besonders zum Einschluß von Fleisch oder anderen Lebensmitteln, die in das Innere der Schläuche unter Druck gepreßt werden, geeignet sind. Außerdem sind sie ausreichend dünn, um geeignetes Trocknen des Schlauches während der Herstellung zu gestatten und um eine gute Viskosedurchdringung durch die Folie unter rascher Umhüllungsarbeitsweise, günstige Fältelungseigenschaften und annehmbare Klarheit des Erscheinungsbilds bereitzustellen. Die viskosegebundenen, viskoseumhüllten Umhüllungen stellen dadurch feste, gleichförmige Einschlußformen für bekannte Produkte, wie Wurst, Mortadella und dergleichen, sowie andere Lebensmittelprodukte bereit.
Aufgrund von Umweltbedenken, die mit der Verwendung von Viskose verbunden sind, sind jedoch im Anschluß an die vorstehend genannte US-A-3 135 613, verschiedene Patentschriften auf die Verwendung alternativer Materialien zum Binden von Papierlagen unter Bereitstellung geeigneter Umhüllungssubstrate gerichtet. Bei der Auswahl von Bindematerialien, die von handelsüblich verwendeter säureregenerierter, verdünnter Viskose verschieden sind, ist es wichtig, daß die gebundenen Materialien sowohl den Verarbeitungs- als auch den Leistungserfordernissen für daraus herzustellende Lebensmittelumhüllungen genügen. Das Substrat muß seine porösen, absorbierenden Eigenschaften beibehalten, damit vollständige Imprägnierung und Umhüllung durch konzentrierte Viskoselösung gestattet ist. Dies ist erforderlich, um dem fertigen Schlauch, der eine wirksame Umhüllung darstellt, oder einem anderen Endverbrauchsprodukt, die erwünschten spezifischen physikalischen Eigenschaften zu verleihen. Diese physikalischen Eigenschaften schließen hinreichende Festigkeit und Schlauchstreckung während des Stopfens, Kochens und Garens, damit sich die Umhüllung zum erforderlichen Durchmesser ausdehnt (oder schrumpft), erforderliche Klarheit des Erscheinungsbildes und fehlerlose Textur ein. Zusätzlich muß das anfängliche Grundsubstrat dünn genug sein, um geeignetes Trocknen des Schlauches während der Herstellung und eine ausreichende Durchdringung des Schlauchs mit Viskose unter dynamischen Bedingungen zu gewährleisten. Das Substrat sollte ebenfalls zu einer Umhüllung mit günstiger Fältelung und anderen Umwandlungseigenschaften führen.
Die vorstehend beschriebenen Eigenschaften wurden von den traditionellen Viskosebindemitteln verkörpert. Die alternativen Bindemittel, die untersucht wurden, genügten diesen jedoch nur mit unterschiedlichem Erfolgsgrad. Obwohl ein gewisser Grad der chemischen Eigenschaften von Viskose durch alternative Bindemittel nachvollzogen wurde, erwies sich Viskose bislang als einzigartig in der Größenordnung seiner dreidimensionalen Schrumpfung während der Regenerierung, Herstellung von einzigartigen dünnen Folien, wobei ihre Ausdehnbarkeit und andere vorstehend genannten Eigenschaften ohne weitere Behandlung beibehalten werden. Die Verwendung eines nichtviskosegebundenen Substrats, das im allgemeinen dicker ist als das übliche viskosegebundene Substrat, kann zu einer mangelhaften Viskosedurchdringung bei raschen Umhüllungsverfahren sowie zu mangelhafter Fältelung der fertigen Umhüllung führen und kann zu Trocknungsproblemen und/oder zum Auftreten von mangelhafter Textur auf der Umhüllung führen. Wenn außerdem alternative Bindemittel verwendet werden, um mangelnde Schrumpfung und das entstandene dickere Papierprodukt zu kompensieren, kann es erforderlich werden, die Anlage, die während der Umhüllung eingesetzt wird, neu einzurichten oder zu modifizieren oder das Umhüllungsverfahren selbst zu ändern, wie durch Senken der Viskoseviskosität oder Erhöhen der Standzeit, wobei letztere die Produktivität senkt. Außerdem weist eine aus einer viskosegebundenen Folie gebildete Umhüllung eine charakteristische starke Dehnbarkeit auf (wenn der Schlauch ausgedehnt wird), die im allgemeinen durch alternative Bindungssysteme nicht ausgeglichen werden kann. Somit kann ein neues Einrichten oder eine Modifizierung der Anlage, die für den Stopfvorgang verwendet wird, erforderlich werden, um an die nichtviskosegebundene Umhüllung anzupassen oder um sie zu demselben Enddurchmesser zu expandieren, wie natürlich dehnende viskosegebundene Umhüllung, wobei das Papier eine größere anfängliche Breite aufweisen könnte als ein viskosegebundenes Umhüllungspapier. Ein derartiges neues Einrichten oder eine Modifizierung der Veredelungsanlage kann kostspielig und unzweckmäßig sein, wobei sie ein Abschalten des Betriebs erfordert.
Es ist von US-A-4 952 431 bekannt, Folienmaterial mit nichtviskosegebundenen Mitteln zu binden. Beispielsweise wird in US-A-4 952 431 ein Bindemittel offenbart, das Cellulosecarbamat und ein alkalisches Härtungsharz umfaßt. Mit einem Nicht-Viskosebindemittel gebundenes Folienmaterial weist jedoch einen geringeren Schrumpfungsgrad auf als viskosegebundenes Folienmaterial. Somit ist es nicht möglich, direkt Folienmaterial, das gemäß US-A-4 952 431 gebunden wurde, für viskosegebundenes Folienmaterial (Blattmaterial) derselben Faserzusammensetzung, das ein entsprechendes Flächengewicht nach dem Binden aufweist, zu ersetzen.

Kurzdarstellung der Erfindung

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein gebundenes Substrat auf Fasergrundlage bereitzustellen, das die mit dem verdünnten (1 %) viskosegebundenen Material verbundenen, bislang bekannten Eigenschaften aufweist, das jedoch nicht die mit Viskose verbundenen Umweltprobleme besitzt. Eingeschlossen in diese Aufgabe ist die Bereitstellung eines gebundenen Substrats auf Fasergrundlage, das zur Herstellung von Lebensmittelumhüllungen und dergleichen geeignet ist, welche dünn sind und gute Elastizität, annehmbare Festigkeit und minimale Entfärbung aufweisen.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist die Bereitstellung eines neuen und verbesserten Verfahrens zur Herstellung eines gebundenen Substrats auf Fasergrundlage, das keine Viskose enthält und das zur Herstellung von Lebensmittelumhüllungen geeignet ist.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist darüberhinaus die Bereitstellung eines vorverpreßten nichtviskosegebundenen Substrats, das direkt für ein viskosegebundenes Substrat bei der Herstellung von Lebensmittelumhüllungen eingesetzt werden kann, wobei wenig oder keine Modifizierung der für die Umhüllung verwendeten Anlage oder Verfahren oder für die Stopfvorgänge erforderlich werden.
Die vorliegende Erfindung stellt ein Folienmaterial zur Verwendung als Substrat bei der Herstellung von Lebensmittelumhüllungen und dergleichen bereit, umfassend ein poröses Faserfolienmaterial, gebunden mit 10 Gewichtsprozent oder weniger eines Nicht-Viskosebindemittels, das dem gebundenen Folienmaterial nach Trocknen geringere Schrumpfung verleiht als Schrumpfung, verliehen durch ein Viskosebindemittel, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienmaterial in einer Rate von mindestens 5 pounds per lineal inch (mindestens 876 N/m) vor dem Binden vorverpreßt wird, um ein gebundenes Folienmaterial mit einer Dicke von nicht mehr als 135% der Dicke eines viskosegebundenen, porösen Faserfolienmatenals derselben Faserzusammensetzung, die ein entsprechendes Flächengewicht nach dem Binden aufweist, bereitzustellen, und dadurch gekennzeichnet, daß das Folienmaterial derart ausgelegt ist, daß es eine Hülle mit einer Elastizität von mindestens 90% der Elastizität einer Hülle, gebildet aus einem viskosegebundenen Folienmaterial derselben Faserzusammensetzung, die ein entsprechendes Flächengewicht nach dem Binden aufweist, bildet.
Die vorliegende Erfindung stellt auch eine Lebensmittelumhüllung bereit, umfassend ein Fasersubstrat, eingebettet in eine Umhüllungsfolie und diese verstärkend, wobei das Substrat das im vorstehenden Absatz definierte Folienmaterial umfaßt.
Die vorliegende Erfindung stellt auch ein Verfahren zur Herstellung des nichtviskosegebundenen, porösen Faserfolienmaterials gemäß der wie vorstehend definierten Erfindung bereit.
Das flächenförmige Grundlagenmaterial führt vorzugsweise zu einer gebundenen Folie mit einem Flächengewicht von 15 bis 35 Gramm pro Quadratmeter.
Aufgrund des Schritts Verpressen des Flächengebildes vor dem Binden ist das nichtviskosegebundene, getrocknete Flächengebilde zur Bildung von Umhüllungen, die Eigenschaften hinsichtlich Feinheit und Elastizität aufweisen, vergleichbar mit Feinheit und Elastizität von Hüllen, die aus viskosegebundenen Flächengebilden hergestellt werden und die entsprechende Flächengewichte nach dem Binden aufweisen, geeignet.
Die Erfindung umfaßt folglich die verschiedenen Schritte und die Beziehung von einem oder mehreren solcher Schritte zueinander und den Gegenstand, der die Merkmale, Eigenschaften und die Beziehung der in der nachstehenden genauen Beschreibung beispielhaft angeführten Elemente besitzt.

Genauere Beschreibung der Erfindung

Gemäß vorliegender Erfindung kann ein poröses, gebundenes, flächenförmiges Gebilde auf Fasergrundlage mit vorstehenden und ähnlichen Vorteilen durch Vorverpressen eines ungebundenen flächenförmigen Gebildes auf Fasergrundlage zu einer vorbestimmten Dicke und anschließend Binden mit einem Bindemittel, das ein filmbildendes Material umfaßt, welches dem Grundlagenflächengebilde wesentliche Festigkeit verleiht, wobei rasches Eindringen der Lösung in die Substratstruktur gestattet wird, erreicht werden. Die Kombination aus Vorverpressungsschritt und anschließendem Binden mit dem filmbildenden Material führt zu einem Grundlagenflächengebilde, das zur Bildung einer Umhüllung mit den Eigenschaften von Feinheit und Elastizität, vergleichbar mit der Feinheit und Elastizität, die bei Verwendung üblicher Viskosebindemittel ohne Anwendung von Verpressen erhalten werden, führt. Das flächenförmige Grundlagenmaterial der Erfindung kann zur Herstellung einer Vielzahl von Lebensmittelumhüllungen und dergleichen, einschließlich Umhüllungen, die ohne notwendige wesentliche Änderung der Anlage oder der Verfahren, die bei üblichen Verfahren zum Umhüllen mit viskosegebundenen Substraten mit stark kaustischer Viskoselösung angewendet werden, verwendet werden. Das erfindungsgemäße flächenförmige Grundlagenmaterial kann auch im Zusammenhang mit Umhüllungsverfahren verwendet werden, die keine Viskose als Umhüllungsmedium verwenden.
Kurz gesagt umfaßt das erfindungsgemäße Verfahren vorzugsweise die Schritte Bilden einer verdünnten Suspension von Zellulosefasern, wie Manilahanffasern, und anschließend Bilden eines flächenförmigen Gebildes auf Fasergrundlage aus der Suspension. Das Grundlagenflächengebilde wird zu einer gewünschten Dicke die nicht geringer als die fertige Dicke des Folienmaterials ist, vorverpreßt, wird getrocknet, anschließend unter Verwendung eines Bindemittels, das dem gebundenem Folienmaterial nach dem Trocknen weniger Schrumpfen verleiht, als das Schrumpfen, das durch ein Viskosebindemittel verliehen wird, gebunden und führt zu einem Grundlagenflächengebilde mit ausreichender Festigkeit und ausreichendem Absorptionsvermögen zur Verwendung bei der Herstellung einer Umhüllung und wird wiederum getrocknet. Ein Einschritt- oder Mehrschritt-Bindeverfahren kann verwendet werden.
Das Grundlagenflächengebilde besteht im allgemeinen aus Naturfasern reiner Zellulose und vorzugsweise umfaßt es die langen leichtgewichtigen und nichthydratisierten Fasern von Musa textilis-Arten, wobei Hanffasern dafür typisch sind. Flächengebilde, die aus diesem Material gefertigt werden, sind im allgemeinen weiche, poröse Papiere mit einheitlicher Textur und Dicke und besitzen nahezu einheitliche Zugfestigkeitsverhältnisse, d.h. eine im wesentlichen gleiche Zugfestigkeit sowohl in Maschinen- als auch in Querrichtung. Es ist jedoch selbstverständlich, daß das Zugverhältnis um etwa 0,5 bis etwa 1,5 schwanken kann, wenn derartiges erwünscht ist. Die Flächengebilde können auch andere Naturfasern, wie Sisal oder Holzstoff, und Synthesefasern, wie Reyon, einschließen.
Das Grundlagenflächengebilde kann unter Verwendung beliebiger Verfahren vorverpreßt werden, die effektiv die Dicke des Papiers zu einer vorbestimmten Menge vermindern, d.h. zu einer vorgebundenen Dicke, die zu einem gebundenen getrockneten Substrat mit einer "Zieldicke", die mit der Dicke eines viskosegebundenen Flächengebildes vergleichbar ist, führt. Das Verpressen kann in einer einzigen Stufe oder in einem Mehrstufen-Verfahren ausgeführt werden. Bevorzugtes Verpressen schließt Naßverpressen und Kalandrieren ein. Jedoch sind weitere Verpreßverfahren, die das gewünschte Ergebnis erreichen, ebenfalls innerhalb des Schutzbereichs der Erfindung.
Naßverpressen wird vorzugsweise vor dem Trocknen des Flächengebildes ausgeführt, jedoch alternativ kann es nach Wiederbefeuchten eines getrockneten Flächengebildes ausgeführt werden, wobei in diesem Fall eine Leimpresse oder eine Reihe von Leimpressen verwendet werden kann. Während üblichen Naßpressens wird die Folie zwischen zwei Walzen mit vorbestimmter Härte und Krümmung überführt, die an den Enden belastet sind, um den erforderlichen Preßdruck bereitzustellen. Außerdem wird die Folie gewöhnlich von zwei Filzlagen an einer oder beiden Seiten gestützt, um Wasser, das aus dem Flächengebilde entfernt wird, zu absorbieren. Typische Naßpreßbeladungen für ein Flächengebilde mit einem Flächengewicht von 1 5-35 Gramm pro Quadratmeter für einen Einstufenpreßschritt sind 5-200 pounds per lineal inch (p.l.i.) (875 N/m bis 35 kN/m), jedoch können höhere oder geringere Drücke erforderlich sein. Die Belastung hängt von dem Feuchtigkeitsgehalt der Papierfasern, der Art der Faser und dem anschließenden Bindemittel und dem Umhüllungsmaterial, den gewünschten Eigenschaften der fertigen Umhüllung und der Art der Verpreßanlage, die verwendet wird, ab. Gemäß der Erfindung liegt ein bevorzugter Druck für das Naßverpressen im Bereich von 25-75 p.l.i. (4,38 bis 13,1 kN/m), bevorzugter etwa 25-60 p.l.i. (4,38 bis 10,5 kN/m). Wenn das Flächengebilde unter Verwendung eines üblichen Kalanders kalandriert wird, ist der zum Erreichen der gewünschten Verminderung in der Foliendicke erforderliche Druck wahrscheinlich wesentlich höher als jener, der zum Naßverpressen angewendet wird, da das Papier trocken ist. Beispielsweise bewegen sich Kalandrierdrücke im allgemeinen im Bereich von 75 bis 700 p.l.i. (13,1 bis 122,6 kN/m), vorzugsweise 85-400 p.l.i. (14,9 bis 70,1 kN/m) und bevorzugter 90-300 p.l.i. (15,5 bis 52,5 kN/m). Leimpressen erfordert im allgemeinen mehr Druck als Naßpressen, um dieselbe fertige Dicke zu erreichen, da der Feuchtigkeitsgehalt der Fasern, die in die Leimpresse geführt werden, gewöhnlich geringer ist als der Feuchtigkeitsgehalt der Fasern, die in die Naßpresse geführt werden.
Wenn ein Verpreßverfahren verwendet wird, ist es wichtig, daß das Verpressen vor dem Binden stattfindet, um eine Umhüllung mit einer Elastizität (Verstreckung), vergleichbar jener einer Umhüllung, die aus einem viskosegebundenen Substrat gebildet wird, zu erhalten. Obwohl die Beziehung zwischen dem Schritt des Verpressens des Flächengebildes vor dem Binden und dem Ergebnis guter Elastizität der Umhüllung nicht völlig verstanden wird, wird angenommen, daß Verpressen vor dem Binden die Elastizität des Materials nicht vermindert, da es das Faser-Faser-Binden nicht unterbricht. Andererseits kann Verpressen nach dem Binden Bindemittel-Faser-Binden unterbrechen, was zu einer Verminderung in der Elastizität des Umhüllungsprodukts führt. Es ist auch möglich, daß das Vorverpressen eine geringere Unterbrechung der Faser-Faser-Bindung liefert als die Unterbrechung, die stattfindet, wenn das Verpressen nach dem Binden ausgeführt wird.
Gemäß einer bevorzugten Ausführungsform der Erfindung wird das Flächengebilde zu einer vorgebundenen Dicke verpreßt, die bei der Herstellung eines gebundenen, getrockneten Substrats mit der gewünschten Zieldicke entsteht. Die Dicke, zu der das vorgebundene Flächengebilde verpreßt wird, hängt von dem Grad ab, in dem das Flächengebilde schrumpft (oder sich ausdehnt) im Ergebnis der Anwendung des Bindemittels. Nachstehendes Beispiel 1 zeigt das Schrumpfen von unverpreßtem Flächengebilde, das mit einer Vielzahl unterschiedlicher Bindemittel gebunden ist, einige von ihnen rufen größeres Schrumpfen des Flächengebildes hervor als andere. Für eine handelsübliche Herstellung von Umhüllungen ist es häufig erforderlich, ein gebundenes Substrat mit sehr genauer Dicke zu erhalten, beispielsweise mit einem Wert innerhalb einiger µm der Zieldicke. Die geeignete Vorbindungsdicke, die zu einem Substrat der Zieldicke führt, wird vorzugsweise empirisch bestimmt, da der Schrumpfgrad des Substrats nach Binden und Trocknen zum Teil von dem Grad abhängt, in dem das Flächengebilde vor dem Binden verpreßt wurde.
Typische Dicken von gebundenen, getrockneten Substraten, die gemäß der Erfindung hergestellt wurden, belaufen sich im Bereich von etwa 55-150 µm, vorzugsweise 60-130 µm und bevorzugter 70-120 µm. Die Dicke der Substrate vor dem Binden kann bis zumindest etwa 200 µm betragen. Gemäß der Erfindung wird, wenn ein vorverpreßtes nichtviskosegebundenes Substrat gegen ein viskosegebundenes Substrat ersetzt wird und anschließend mit einem geeigneten Umhüllungsmaterial, wie Viskose, umhüllt wird, es bevorzugt sein, daß die Dicke des gebundenen getrockneten Substrats nicht mehr als etwa 135% der Dicke eines viskosegebundenen Substrats, vorzugsweise nicht mehr als etwa 120% und am meisten bevorzugt nicht mehr als etwa 110% der Dicke eines viskosegebundenen Substrats beträgt. Ähnliche Prozentangaben treffen wahrscheinlich zu, wenn Nicht-Viskose-Umhüllungsverfahren verwendet werden. Idealerweise sollte das Flächengebilde, wenn das Nicht-Viskose-Substrat direkt anstelle eines viskosegebundenen Substrats ersetzt werden soll, zu einer Dicke verpreßt werden, die zu einem getrockneten, gebundenen Substrat mit einer Dicke innerhalb etwa 15 µm, vorzugsweise innerhalb etwa 10 µm, am meisten bevorzugt innerhalb etwa 3 µm der Zieldicke für das viskosegebundene Substrat führt.
Wie vorstehend ausgewiesen, muß das nichtviskosegebundene Substrat ausreichend Festigkeit aufweisen, um als Ersatz für das viskosegebundene Substrat zu dienen. Es ist anzumerken, daß der Schwellenwert für die Festigkeit unter Verwendung der erfindungsgemäßen Bindemittel ohne Schwierigkeit erreicht werden kann. Vorzugsweise sollte das Bindemittel die sichere Haftung des zur Herstellung der Hülle verwendeten Materials an dem verstärkten Substrat verbessern, da angenommen wird, daß die sichere Bindung dazwischen zu einer Berstfestigkeit der erhaltenen Umhüllung beiträgt. Gleichzeitig sollte bedacht werden, daß das Flächengebilde soweit wie möglich für Imprägnate durchlässig sein sollte, die sowohl die Absorptions- als auch die Bindungsmechanismen stören könnten. Es ist daher erforderlich, daß das verwendete Bindemittel einen möglichst geringen Widerstand für die Durchdringung der die Umhüllung bildenden Beschichtung in dem verstärkten Substratmaterial liefert.
Obwohl das Bindemittel unter Anwendung verschiedener Standardauftragungsverfahren auf das Grundlagenflächengebilde aufgetragen werden kann, ist es im allgemeinen bevorzugt, daß das Bindemittel durch Eintauchen des Flächengebildes in eine wässerige Lösung des Bindemittels und anschließend Trocknen des behandelten Flächengebildes in das flächenförmige Grundlagenmaterial eingebracht wird. In anderen Worten ist es im allgemeinen bevorzugt, daß das Binden durch Tauchbeschichtung in einer wässerigen Bindemittellösung ausgeführt wird, um das geeignete Beschichtungsmaß an Bindemittelmaterial darauf aufzutragen. Das Tauchbeschichten kann durch ein übliches Verfahren ausgeführt werden, wie unter Verwendung einer Leimpresse mit relativ geringem Druck. Das behandelte Flächengebilde wird dann nach jeder Bindungsstufe getrocknet oder wird in anderer Weise behandelt, um das Bindemittel in dem Flächengebilde zu fixieren.
Wie erwähnt, kann das Binden in einem Einschritt-Verfahren oder einem Mehrschritt-Verfahren bewirkt werden. Bei einem Einschritt-Verfahren kann ein filmbildendes Bindemittel allein angewendet werden, jedoch ist es bevorzugt, es mit einem unlöslich machenden oder vernetzenden Mittel zu kombinieren, das während der Bildung der Umhüllung verbesserte physikalische und chemische Eigenschaften liefern kann. Ein bevorzugtes Bindemittel für ein Einschritt-Verfahren ist ein Gemisch von Poly(vinylalkohol) als filmbildendes Material und ein Polyamidepichlorhydrin als Vernetzungsmittel.
Mehrschritt-Verfahren sind gegenüber Einschritt-Verfahren bevorzugt, wenn die zur Bewirkung von Bindung verwendeten Verbindungen nicht effektiv in einer einzigen Lösung gemischt werden können oder wenn bestimmte gewünschte Eigenschaften ansonsten nicht erreicht werden können. Mehrschritt-Verfahren beziehen im allgemeinen die Verwendung von filmbildenden Materialien und/oder Vernetzungsmitteln, die in anschließenden Schritten angewendet werden, ein. Im allgemeinen wird nach jedem Schritt eines Mehrschritt-Bindungsverfahrens das Flächengebilde getrocknet. Eine Vielzahl von Mehrschritt-Verfahren kann verwendet werden. Eines der Zweischritt-Verfahren, das sich als besonders geeignet erwies, wenn das Substrat anschließend in Viskose umhüllt werden soll, bezieht als ersten Schritt Behandeln des Grundlagenflächengebildes mit einem filmbildenden Bindungsmittel und anschließend Trocknen des Flächengebildes, Behandeln des Flächengebildes mit einem Gemisch eines filmbildenden Bindungsmittels und eines Vernetzungsmittel oder eines unlöslich machenden Mittels ein. Ein Dreischritt- Verfahren, das besonders günstige Ergebnisse liefert, beinhaltet Behandeln des Grundlagenflächengebildes mit einem Vernetzungsmittel und anschließend Trocknen des Flächengebildes, Behandeln des Flächengebildes mit einem filmbildenden Mittel, gefolgt von einer zweiten Trocknungsstufe und drittens Behandeln des Grundlagenflächengebildes mit einem unlöslich machenden Mittel.
Das filmbildende Material, das vorzugsweise erfindungsgemäß verwendet wird, sind thermoplastische und/oder wärmehärtende Polymere sowie andere Polymere und deren entsprechende Salze. Bevorzugte filmbildende Materialien schließen Poly(vinylalkohol), Chitosane, d.h. entacetylierte Chitine, einschließlich Polymere, gebildet durch Umsetzung von Chitin (ein lineares Polymer von Anhydro-N-acetylglucosamin hohen Molekulargewichts) mit konzentriertem Alkali, wie jene, vertrieben unter der Handelsmarke "SeaSanMer N2000" von CTC Organics of Atlanta, Georgia, Polyacrylamide, Alginate, wie Natriumalginate, vertrieben von Merck & Co., Kelco Division unter dem Markennamen "Kelgin", Materialien auf Zellulosebasis, wie Carboxymethylcellulose, Methylcellulose, Hydroxyethylcellulose, Hydroxypropylmethylcellulose und Hydroxypropylcellulose, kationische und anionische Stärken, Acryllatizes, modifizierte Proteine, wie Casein oder Soja, Vinylacetat-Ethylenemulsionen und Vinylacrylemulsionen ein.
Die unlöslich machenden Mittel oder Vernetzungsmittel, die verwendet werden, können wärmehärtbare Harze, die unter sauren oder alkalischen Bedingungen härtbar sind, sein oder können in andere Kategorien fallen, wie Metallsalze und mehrwertige Metallionenkomplexe. Naßfeste kationische Harze erwiesen sich vom Standpunkt der kaustischen Beständigkeit als befriedigend, wenn sie in Zusammenhang mit einem filmbildenden Material verwendet werden, und führten zu Festigkeiten für Umhüllungen, die mit jenen, die durch die früher verwendete verdünnte Viskosebindungsbehandlung erhalten wurden, vergleichbar sind oder jene übertreffen. Die bevorzugten unlöslich machenden Mittel oder Vernetzungsmittel sind Polymer-Reaktionsprodukte von Epichlorhydrin und Polyamiden, Dialdehyden, Harnstofformaldehyd, Melaminformaldehyd und glyoxylierte Polyacrylamide. Geeignetes Material, das von wärmehärtbaren Harzen verschieden ist, schließt mehrwertige Metallionenkomplexe, wie Ammoniumzirkoniumcarbonat, Calciumcitrat und dergleichen, und anorganische Salze, wie Calciumchlorid, Natriumtetraborat und Aluminiumsulfat, ein. Wenn Epichlorhydrin verwendet wird, wird es vorzugsweise in Mengen eingesetzt, die ausreichend sind, um sekundäre Amingruppen darin zu tertiären Amingruppen umzusetzen. Im allgemeinen sind Polyamide aus Polyalkylenpolyaminen und gesättigten oder ungesättigten aliphatischen oder aromatischen Polycarbonsäuren, die etwa drei bis zehn Kohlenstoffatome enthalten, bevorzugt. Ein typisches Beispiel eines derartigen Materials ist das wasserlösliche, wärmehärtbare, kationische Epichlorhydrin- Polyamid-Reaktionsprodukt, das von Hercules Incorporated of Wilmington, Delaware unter dem Handelsnamen "Kymene 557H", "Kymene 2064", "Kymene LX" vertrieben wird und dergleichen. Weitere handelsübliche Mittel schließen Styrol-Maleinsäureanhydrid-Copolymere, vertrieben von Monsanto Plastics and Resins Company unter der Handelsmarke "Scripset" und ein Harz vom Polyamidtyp, vertrieben von Borden Chemical Division of Borden Inc. unter der Handelsmarke "Cascamid C-12", ein.
Die Menge an filmbildendem Material und gegebenenfalls verwendetem Vernetzungsmittel in der Bindelösung schwankt in Abhängigkeit von den gewünschten Eigenschaften des Substrats und in manchen Fällen hängt sie von der Zahl der Stufen in dem Bindungsverfahren ab. Für eine vorgegebene Kombination von Bindemittelbestandteilen wird eine geeignete Zusammensetzung (Verhältnis) der verschiedenen Komponenten am besten empirisch bestimmt. Wenn Poly(vinylalkohol) als filmbildendes Mittel verwendet wird, kann seine Konzentration bis zu 15 Gewichtsprozent in Lösung sein, ist jedoch gewöhnlich geringer als 5 Gewichtsprozent und fällt im allgemeinen in den Bereich etwa 0,7 bis 4 Gewichtsprozent. Die unlöslich machenden Mittel werden als verdünnte wässerige Lösungen eingesetzt und jedes liegt in Konzentrationen von weniger als etwa 5 Gewichtsprozent im Papier und in einigen Fällen nur 0,2%, entweder allein oder in Kombination mit einer filmbildenden Lösung vor. Im allgemeinen liegen bei der Verwendung in einem Einschritt-Verfahren ein Filmbildungsmittel und ein unlöslich machendes Mittel jeweils bei Lösungskonzentrationen zwischen 0,2 und 4% mit dem Verhältnis an unlöslich machendem Mittel zu Filmbildner im Bereich etwa 1 zu 10 bis etwa 1 zu 1 vor. Es ist selbstverständlich, daß die Konzentration der spezifischen verwendeten Materialien von der Fähigkeit des Materials, die gewünschten Naßfestigkeitseigenschaften zu erhalten und der Absorption bei angewendeten Konzentrationsniveaus abhängt. Im allgemeinen übersteigt die Gewichtsmenge der Lösung an Vernetzungsmittel, wenn Poiy(vinylalkohol) als filmbildendes Mittel in einem Einschritt-Bindungsverfahren verwendet wird, 0,1 % und fällt vorzugsweise in den Bereich 0,2-1,5 Gewichtsprozent, wobei das Verhältnis von Poly(vinylalkohol) zu Vernetzungsmittel im Bereich 1:1 und 6:1 und vorzugsweise im Bereich 5:4 bis 5:1 liegt. Beispielsweise ist das bevorzugte Poly(vinylalkohol)-zu-Vernetzungsmittel-Verhältnis innerhalb einer Bindelösung gemäß der Erfindung etwa 3:1 bis 2:1.
In den vorstehend genannten Verfahren ist der hier verwendete "Poly(vinylalkohol)" vorgesehen, Lösungen von Vinylpolymeren, bei denen der Poiy(vinylalkohol)-Anteil bis zu 100% des in der Lösung vorliegenden Vinylpolymers ausmacht. Da Poly(vinylalkohol) normalerweise durch Hydrolyse von Polyvinylestern, wie Poly(vinylacetat), hergestellt wird, wird der Substitutionsgrad schwanken und der Hydroxylanteil kann wesentlich schwanken. Folglich ist es im allgemeinen bevorzugt, daß das Material die erforderlichen Wirkungen zum Verleihen der kaustischen Festigkeit liefert, wenn das Substrat in Viskose eingehüllt werden soll. Dies kann in einem Einschritt-Verfahren bei Poly(vinylalkohol)-Spiegeln von 25% und weniger, jedoch vorzugsweise in Mengen, in denen das Polymer vorwiegend Poly(vinylalkohol) ist, d.h. wenn der Poly(vinylalkohol)-Anteil mindestens 50% und vorzugsweise etwa 80% oder größer ist, erreicht werden. Obwohl verschiedene handelsübliche Produkte verfügbar sind, wurden ausgezeichnete Ergebnisse gefunden, wenn eine wässerige Lösung von vollständig hydrolysiertem (98-99% Hydrolyse) Poly(vinylalkohol) mit hohem Molekulargewicht (d.h. mit einer Lösungsviskosität bei 4 Gewichtsprozent Feststoffen von etwa 40 Centipoise oder größer, im allgemeinen 45-70 Centipoise) wie das Material, das von Air Products Co. unter der Handelsmarke "Airvol 350" vertrieben wird, oder superhydrolysierte Lösungen (99+ % Hydrolyselösungen), vertrieben unter der Handelsmarke "Airvol 165", verwendet wird.
Bei einem Zweischritt-Verfahren unter Verwendung eines filmbildenden Materials im ersten Schritt und einer Kombination aus filmbildendem Material und einem Vernetzungsmittel im zweiten Schritt scheint das Verhältnis des ersten Schritts zum zweiten Schritt des filmbildenden Materials keine wesentliche Wirkung auf das Endergebnis auszuüben. Ausgezeichnete Ergebnisse wurden mit einem Verhältnis von erstem Schritt zum zweiten Schritt des filmbildenden Materials im Bereich etwa 3 zu 1 bis etwa 1 zu 3 erreicht.
Die fertige Umhüllung kann gemäß üblichen Umhüllungsverfahren hergestellt werden. Im Gegensatz zu einer 10% oder geringeren Aufnahme von Bindemittel durch das flächenförmige Grundlagenmaterial, führt der Umhüllungsherstellungsvorgang nicht nur zu Absorption der umhüllungsbildenden Lösung innerhalb des Substrats, sondern führt auch zu einer vollständigen Umhüllung des Substrats durch das filmbildende Material. Somit ist das relative Verhältnis von Umhüllungsfilm zu Substrat auf Gewichtsbasis mindestens etwa 1:1 und kann sogar 5:1 erreichen. Damit ist das erhaltene Umhüllungsprodukt tatsächlich eine Folie von umhüllungsbildendem Material, verstärkt durch ein gebundenes, Fasersubstrat, das völlig darin eingebettet ist.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Einschritt-Bindungsverfahrens besteht das filmbildende Material der ersten Stufe aus einer wässerigen Lösung von 1-4 Gewichtsprozent eines Gemisches, enthaltend Poly(vinylalkohol), Epichlorhydrin (Kymene 557H) und einem Tensid.
Bevorzugte Ausführungsformen des Zweischritt-Bindungsverfahrens schließen eine erste Tauchung in Natriumalginat (Kelgin) und Epichlorhydrin- Polyamid-Reaktionsprodukt (Kymene 557H) und nach dem Trocknen eine zweite Tauchung in Calciumchlorid oder alternativ eine erste Tauchung in eine Lösung, die Chitosan enthält (beispielsweise SeaSanMer N2000) und nach Trocknen eine zweite Tauchung in einem Vernetzungsmittel, wie glyoxyliertem Polyacrylamid, ein. Beispielsweise kann das Zweischritt-Bindungsverfahren ein erstes Tauchen in 0,5-3 Gewichtsprozent Kelgin XL und 0,3-1 Gewichtsprozent Kymene 557H, gefolgt von einer zweiten Tauchung in 0,2-5 Gewichtsprozent Calciumchlorid einschließen.
In einer bevorzugten Ausführungsform des Dreischritt-Bindungsverfahrens ist die erste Stufe eine Tauchung in einem Epichlorhydrin-Polyamid- Reaktionsprodukt (Kymene 557H), gefolgt von Trocknen. Die zweite Stufe bezieht die Behandlung in einer filmbildenden Lösung von Natriumalginat (Kelgin XL), gefolgt von Trocknen ein und die dritte Stufe bezieht die Behandlung in einer wässerigen Lösung von Calciumchlorid oder anderen Calciumsalzen ein. Ein besonders bevorzugtes Verfahren dieser Art bezieht 0,5-2 Gewichtsprozent Kymene 557H, 1-3 Gewichtsprozent Kelgin XL und 0,2-5 Gewichtsprozent Calciumchlorid ein.
In beiden Einschritt- und Mehrschritt-Bindungsverfahren ist es vorteilhaft, zu der Bindemittellösung sehr kleine Mengen eines Tensids als Absorptionshilfe zuzugeben. In diesem Zusammenhang können Materialien, wie nichtionische Alkylarylpolyetheralkohole sowie Nonylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanole, Blockcopolymere von Ethylenoxid und Propylenoxid, Dodecylphenoxypoly(ethylenoxy)ethanole, Polyethylenglycolether, Polyethylenglycolester, ethoxylierte Alkylphenole und Alkohole, Celluloseether, Polyalkylenglycole, Polyoxyalkylenglycole, Alkylarylpolyetheralkohole, Polyoxyethylensorbitanmonolaurat und -monooleat, Alkylarylpolyethoxyethanole, Propylenglycole und Polyethylenoxidharze verwendet werden. Die Tenside werden vorzugsweise in der verdünnten Bindemittellösung in Konzentrationen unterhalb 2 Gewichtsprozent und tatsächlich in Konzentrationen unterhalb 0,5%, vorzugsweise geringer 0,1 %, eingesetzt, um Verlust an Naßfestigkeit in dem gebundenen Substrat zu vermeiden. Die Art des verwendeten Tensids beeinträchtigt im allgemeinen die Eigenschaften des fertigen Umhüllungsprodukts nicht negativ, solange es in einer geeigneten Menge verwendet wird. Im allgemeinen werden Tenside in Konzentrationen von etwa 0,01 bis 0,05 Gewichtsprozent eingesetzt. Unterhalb dieses Maßes werden die Wassersteig- Eigenschaften des Substrats nicht positiv beeinflußt.
In einem Einschritt- und Mehrschritt-Verfahren zeigen die beschichteten und getrockneten Substrate eine Bindemittelaufnahme von etwa 10 Gewichtsprozent oder weniger, wobei die Bindemittelmenge im allgemeinen in den Bereich 0,5 bis 8 Gewichtsprozent fällt. Beste Ergebnisse werden erhalten, wenn die Bindemittelaufnahme etwa 2,0 bis 6,5 Gewichtsprozent des gebundenen Substrats beträgt. Das gebundene Substrat behält vorzugsweise einen hohen Grad seines porösen absorbierenden Charakters bei, um Imprägnierung und Umhüllung während des letztlichen Umhüllungsbildungsvorgangs zu gestatten. Im allgemeinen kann die Porosität des vorverpreßten und gebundenen Substrats gemäß TAPPI-Testverfahren T251-pm-75 gemessen werden und zeigt eine Gurley-Porosität größer 275 Liter/Minute. Die Porosität wird mit dem Gewicht von vorverpreßtem und gebundenem Grundlagenflächengebilde variieren und fällt im allgemeinen in den Bereich etwa 300 bis 1000 Liter/Minute. Leichtere Folien erhält man natürlich mit einer höheren Porosität, während Materialien mit schwererem Gewicht geringere Porositäten zeigen. Die Dicke des getrockneten, gebundenen Substrats hängt von der Dicke und der Art des verwendeten Grundlagenflächengebildes und dem Grad, mit dem das Flächengebilde verpreßt wird, dem Verpreßverfahren, der Art und Menge an Bindemittel und den Bindungsverfahren ab. Weitere Bedingungen, wie Luftfeuchtigkeit der Umgebung, beeinflussen ebenfalls die Dicke des Flächengebildes.
Positive Korrelation zwischen der Eignung eines Substrats zur Umhüllung und der Naß- und Trockenfestigkeit, kaustischer Festigkeit, Naß- und Trockendehnung und Wassersteigen des Substrats gibt es bekanntlich nicht. Es ist jedoch im allgemeinen, wenn auch nicht immer, der Fall, daß ein gebundenes Fasersubstrat mit beispielsweise einem Flächengewicht von 23,7 g.s.m. (Gramm pro Quadratmeter) und einem relativ geringen Anteil an Bindemittelzusatz eine Naßfestigkeit in Querrichtung von etwa 500 g/25 mm oder mehr und eine Trockenfestigkeit in Querrichtung von etwa 2000 g/25 mm oder mehr und ein Wassersteigen von 50 Sekunden oder weniger aufweist. Wenn das gebundene Substrat in Viskose eingehüllt werden soll, erfordert das Substrat häufig, obwohl nicht notwendig, eine kaustische Festigkeit von etwa 300 g/25 mm oder mehr. Höhere Werte würden vielleicht für Substrate, die höhere Flächengewichte aufweisen und/oder die größere Mengen an Bindemittel enthalten, erhalten werden. Geringere Werte können für Substrate mit geringeren Flächengewichten und/oder geringeren Bindemittelmengen erhalten werden.
Wie erwähnt, kann das vorverpreßte, nichtviskosegebundene Substrat der Erfindung zur Bildung eines Umhüllungsprodukts mit Eigenschaften von Elastizität, Feinheit, Berstfestigkeit und Klarheit des Erscheinungsbildes, vergleichbar mit jenen einer Umhüllung, die aus einem viskosegebundenen Substrat hergestellt wurde, hergestellt werden. Daher gestattet das Substrat in vielen Fällen Stopfen und Weiterverarbeitung, die ohne erforderliche Modifizierung der vorgestopften Größe der Umhüllung auszuführen ist. Die Messung der Berstfestigkeit einer Umhüllung hängt von vielen Faktoren, einschließlich der Zusammensetzung des Substrats und dem Umhüllungsmedium, dem Durchmesser der Umhüllung und dem zur Messung der Berstfestigkeit verwendeten Verfahren, ab. Beispielsweise ist für eine Umhüllung, gebildet aus einem viskosegebundenen Substrat von 25,4 Gramm pro Quadratmeter (g.s.m.) aus 100% Hanffasern mit einem Durchmesser von etwa 60 mm, die Berstfestigkeit, gemessen im Labor, wie in nachstehendem Beispiel 2, wahrscheinlich mindestens etwa 9 p.s.i. (62 kPa). Häufig ist es erforderlich, in einer aus einem nichtviskosegebundenen Substrat gebildeten Umhüllung nahezu den gesamten Grad an Berstfestigkeit und Elastizität zu erhalten, der erhalten wird, wenn eine Umhüllung aus einem mit Viskose gebundenen Substrat gebildet wird. Der Bereich an annehmbaren Werten für Berstfestigkeit und Elastizität hängt jedoch von der vorgesehenen Verwendung der nichtviskosegebundenen Umhüllung ab. Im allgemeinen ist für eine für Fleisch vorgesehene Umhüllung, gebildet aus einem nichtviskosegebundenen Fasersubstrat, das direkt gegen ein viskosegebundenes Substrat ersetzt werden soll, eine Berstfestigkeit von mindestens 80% der Berstfestigkeit einer Fleischumhüllung, hergestellt aus einer viskosegebundenen Umhüllung, bevorzugt und eine Berstfestigkeit von mindestens 90% der Berstfestigkeit einer viskosegebundenen Umhüllung ist besonders bevorzugt. Außerdem ist eine Elastizität, die mindestens 90%, vorzugsweise mindestens 95% und bevorzugter mindestens 98% der Elastizität einer viskosegebundenen Umhüllung aufweist, erwünscht. Umhüllungen mit einer Elastizität innerhalb etwa 99,5% der Elastizität einer Umhüllung, gebildet aus einem viskosegebundenen Substrat desselben Basisgewichts, erwiesen sich als Ersatz für Umhüllungen, die aus viskosegebundenen Substraten gebildet werden, besonders geeignet. Die erforderlichen Minimalwerte an Elastizität und Berstfestigkeit schwanken in Abhängigkeit von der Menge an angewendeter Verstreckung auf die Umhüllung während des Stopfvorgangs.
Es ist anzumerken, daß das erfindungsgemäße Verfahren wirksam ist, um zu einer fertigen Umhüllung zu führen, ungeachtet des Umhüllungsmediums. Obwohl übliche Viskose als Umhüllungsmedium eingesetzt werden kann, können weitere Verbindungen, einschließlich ohne Einschränkung Poly(vinylalkohol) und Cellulosecarbamat mit oder ohne Vernetzungsmittel und unlöslich machendem Mittel verwendet werden.
Es ist selbstverständlich, daß die Eigenschaften des gebundenen Substrats das Substrat auch zur Verwendung als Teebeutelpapier, besonders für Kräutertees, geeignet macht.
Nachdem die Erfindung im allgemeinen beschrieben wurde, sind die nachstehenden Beispiele zur Erläuterung angegeben, so daß die Erfindung besser verstanden werden kann, sind aber in keiner Weise vorgesehen, den Schutzbereich der Erfindung einzuschränken, sofern nicht besonders ausgewiesen. Alle Mengen sind auf Gewichtsbasis, sofern nicht anders ausgewiesen.
In der angegebenen Beispielreihe bestand das flächenförmige Gebilde auf Fasergrundlage aus 100% Hanffaserfolienmaterial.

BEISPIEL 1

Dieses Beispiel erläutert den Unterschied im Schrumpfen, das einem ungepreßten Substrat, das mit Viskose gebunden ist, verliehen wird, im Gegensatz zum Schrumpfen eines ungepreßten Substrats, das mit verschiedenen Nicht-Viskosebindemitteln gebunden ist.
In nachstehend angeführten Teilen A-E bestand das flächenförmige Gebilde auf Fasergrundlage aus maschinell geformten Folien mit einem Flächengewicht von 25,4 Gramm pro Quadratmeter. Jede Folie (Bogen) maß etwa 8 Inch mal 10 Inch (20,3 cm mal 25,4 cm). Das Bindemittel wurde im Labor auf die Bögen aufgetragen.

Teil A

Eine trockene, ungebundene Folie eines üblichen flächenförmigen Grundlagenmatenais mit einer Dicke von 145 µm wurde in eine wässerige Bindelösung, die 1 % Viskose enthielt, getaucht. Die Folie wurde anschließend getrocknet, regeneriert, gewaschen und wiederum in üblicher Weise getrocknet. Die Dicke der Folie nach erneutem Trocknen betrug 103 µm. Die prozentuale Änderung in der Foliendicke ist in Tabelle I aufgezeichnet.

Teil B

Eine trockene, ungebundene Folie des üblichen flächenförmigen Grundlagenmaterials mit einer Dicke von 143 µm wurde in eine wässerige Bindelösung, die 2% Poly(vinylalkohol) (Airvol 165), 0,5% Epichlorhydrin-Polyamid-Reaktionsprodukt (Kymene 557H) und 0,04% Tensid enthielt, getaucht und anschließend getrocknet. Die Dicke der Folie nach dem Trocknen betrug 132 µm. Die prozentuale Änderung in der Foliendicke ist in Tabelle I aufgezeichnet.

Teil C

Eine trockene, ungebundene Folie des üblichen flächenförmigen Grundlagenmaterials mit einer Dicke von 146 µm wurde wie in Teil B behandelt, mit der Abweichung, daß eine andere Bindelösung verwendet wurde. Die Bindelösung enthielt 1,7% Carboxymethylcellulose, 0,7% Epichlorhydrin- Polyamid-Reaktionsprodukt (Kymene 557H) und 0,04% Tensid. Die Dicke der Folie nach dem Trocknen betrug 128 µm. Die prozentuale Änderung in der Foliendicke ist in Tabelle I aufgezeichnet.

Teil D

Eine trockene, ungebundene Folie des üblichen flächenfömigen Grundlagenmaterials mit einer Dicke von 146 µm wurde in eine erste wässerige Bindelösung von 2% Natriumalginat (Kelgin XL), kombiniert mit 20% Natriumhexamethaphosphat, bezogen auf das Gewicht von Natriumalginat als Maskierungsmittel, und 0,7% Epichlorhydrin-Polyamid-Reaktionsprodukt (Kymene 557H) getaucht. Die Folie wurde getrocknet, anschließend in eine wässerige unlöslich machende Lösung, die 1% Calciumchlorid enthielt, getaucht und wiederum getrocknet. Die Dicke der Folie nach dem letztlichen Trockenschritt betrug 127 µm. Die prozentuale Änderung in der Foliendicke ist in Tabelle I aufgezeigt.

Teil E

Eine trockene, ungebundene Folie des üblichen flächenförmigen Grundlagenmaterials mit einer Dicke von 145 µm wurde wie in Teil D behandelt, mit der Abweichung, daß die erste Bindelösung aus einer wässerigen Lösung von 0,5% Chitosan (SeaSanMer N2000) bestand und die zweite Vernetzungslösung aus einer wässerigen Lösung von 1,2% glyoxyliertem Polyacrylamid (Parez 631NC) bestand. Die Dicke der Folie nach dem Trocknen betrug 119 µm. Die prozentuale Änderung in der Foliendicke ist in Tabelle I aufgezeichnet.
Teile A-E von Beispiel 1 zeigen, daß viskosegebundenes Papier einen im wesentlichen höheren Schrumpfungsgrad in der Dicke aufweist als Nicht-Viskosebindemittel. Poly(vinylalkohol) zeigt den geringsten Schrumpfungsgrad der dargestellten Bindemittel. Somit es ist wahrscheinlich, daß ein Flächengebilde, das mit Poly(vinylalkohol) zu binden ist, ein stärkeres Verpressen erfordert als ein Flächengebilde, das mit einem der Nicht-Viskosebindemittel gebunden wird, das im Teil C-E verwendet wird, für dieselbe vorgetrocknete Dicke, um ein getrocknetes Substrat mit einer besonderen Zieldicke zu erhalten. TABELLE I Vergleich Schrumpfung von gebundenem Papier

BEISPIELE 2-10

Beispiele 2-10 erläutern die günstige Eigenschaft der Elastizität von Umhüllungen, die aus Substraten gebildet werden, die vor dem Binden mit einer Bindelösung erhalten werden. Außerdem zeigen Beispiele 2-10, daß Verpressen eines Substrats vor dem Binden die Berstfestigkeit eines aus dem gebundenen Substrat gebildeten Schlauches nicht nachteilig beeinflußt. Es ist anzumerken, daß jedes Substrat, das vor dem Binden verpreßt wurde, eine annehmbare Klarheit des Erscheinungsbilds zeigt.

BEISPIEL 2

Als Kontrolle wurde eine maschinell geformte, nichtgebundene Folie eines üblichen flächenförmigen Grundlagenmaterials auf Fasergrundlage mit einem Flächengewicht von etwa 25,4 Gramm pro Quadratmeter nach Behandlung mit Bindemittel unter Verwendung einer wässerigen Lösung, die 1 Gewichtsprozent Viskose enthielt, behandelt. Nach Regenerieren, Waschen und Trocknen wurde die Folie im Labor auf einer Seite mit Viskose umhüllt. Das Substrat wurde unter Verwendung eines Einseiten-Umhüllungsverfahrens umhüllt, das Schneiden des gebundenen Papiers zu einer Länge von 12 1/2 Inches (30,5 cm) in Maschinenrichtung und einer Breite von 8 Inches (20,3 cm) in Querrichtung einbezieht. Eine Kante des Papierblatts in Querrichtung wurde dann auf das obere Ende einer glatten Glasplatte geklebt. Eine Perlmischung, die 7% Viskose enthielt, wurde auf das Papier an der Klebebandlinie geschüttet und wurde in Maschinenrichtung unter Verwendung eines Stabs aus rostfreiem Stahl abgezogen, wodurch sich ein Viskosefilm von etwa 0,4-1,5 mm Dicke auf dem Papier bildete. Ein Teil der aufgetragenen Probe wurde von dem Band geschnitten und auf dem Glas abgezogen und um einen Dorn mit einem Durchmesser von 57-59 mm gewickelt. Der Schlauch und der Dorn wurden zehn Minuten in ein Koagulationsbad getaucht, entfernt und dann zehn Minuten in ein Regenerierungsbad gestellt. Das Rohr wurde dann rasch gespült, vom Dorn entfernt und gewaschen und getrocknet.
Das Umhüllungsprodukt wurde hinsichtlich prozentualer Änderung im Schlauchdurchmesser für einen entspannten Zustand aus dem Blickwinkel von Zerbersten (Elastizität) und Berstfestigkeit geprüft. Die Testeigenschaften sind in Tabelle II angegeben.

BEISPIEL 3

Ein maschinell geformtes ungebundenes Blatt aus üblichem flächenförmigen Material auf Fasergrundlage wurde naßverpreßt, getrocknet und wurde anschließend mit einem Bindemittel, das aus einer wässerigen Lösung, enthaltend 2 Gewichtsprozent Poly(vinylalkohol) (Airvol 165), 0,5 Gewichtsprozent Epichlorhydrin-Polyamid-Reaktionsprodukt (Kymene 557H) und 0,04% Tensid bestand, gebunden. Das gebundene Blatt hatte dasselbe Flächengewicht wie das in Beispiel 2 verwendete gebundene Blatt. Das Blatt wurde getrocknet und anschließend mit Viskose an einer Seite in gleicher Weise wie das viskosegebundene Substrat von Beispiel 2 umhüllt. Das Umhüllungsprodukt wurde getrocknet und hinsichtlich prozentualer Änderung im Schlauchdurchmesser auf Zerbersten und Berstfestigkeit geprüft. Die Testergebnisse sind in Tabelle II dargestellt. Die Elastizität der aus einem vorgeformten, Poly(vinylalkohol) gebundenen Substrat, gebildeten Umhüllung war auch höher als die Elastizität der aus einem viskosegebundenen Substrat in Beispiel 2 gebildeten Kontrolle. Die Berstfestigkeit der Umhüllung war auch höher als die Berstfestigkeit der Kontrollumhüllung von Beispiel 2.

BEISPIEL 4

Das Verfahren von Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Abweichung, daß anstelle Naßverpressen die Folie getrocknet und vor dem Binden kalandriert wurde. Die Testeigenschaften der Umhüllung sind in Tabelle II dargestellt. Die Elastizität und die Berstfestigkeit des aus einem vorverpreßten, Poly(vinylalkohol) gebundenen Substrat, gebildeten, umhüllten Schlauches waren höher als die Elastizität und die Berstfestigkeit des Kontrollschlauches in Beispiel 2.

BEISPIEL 5

Das Verfahren von Beispiel 4 wurde wiederholt, mit der Abweichung, daß anstelle Kalandrieren die Folie getrocknet und nach Trocknen und vor dem Binden naßverpreßt wurde. Wie in Tabelle II dargestellt, war die Änderung im Durchmesser des Schlauchs zum Punkt des Zerberstens fast so groß, wie die entsprechende Änderung des Kontrollschlauchs. Die Berstfestigkeit war hoch genug, um die Umhüllung als Ersatz für den Kontrollschlauch in Beispiel 2 zu verwenden.

BEISPIEL 6

Das Verfahren von Beispiel 4 wurde wiederholt, mit der Abweichung, daß der Kalandrierschritt nach dem Binden anstelle vor dem Binden stattfand. Die Testeigenschaften sind in Tabelle II angegeben. Es ist anzumerken, daß die Elastizität des aus einem Substrat, das nach Binden kalandriert wurde, gebildeten Schlauches wesentlich geringer ist als die Elastizität des Kontrollschlauches von Beispiel 2, was den Schlauch als Ersatz für den Kontrollschlauch unannehmbar macht.

BEISPIEL 7

Das Verfahren von Beispiel 3 wurde wiederholt, mit der Abweichung, daß der Naßverarbeitungsschritt nach dem Binden anstelle vor dem Binden stattfand. Die Testeigenschaften sind in Tabelle II angegeben. Der Schlauch hatte eine geringere Elastizität als der Kontrollschlauch von Beispiel 2, was ihn als Ersatz für den Kontrollschlauch unannehmbar macht. TABELLE II Vergleich der Änderung im Durchmesser und Berstfestigkeit von 25,4 g/m² Papier, beschichtet auf einer Seite

BEISPIEL 8

Als Kontrolle wurde eine Umhüllung aus unverpreßtem, viskosegebundenem Substrat mit einer Dicke, vergleichbar mit der Folie von Beispiel 1, Teil A, hergestellt. Das Umhüllungsverfahren war mit dem Einseiten-Umhüllungsverfahren von Beispielen 2-7 identisch, mit der Abweichung, daß die Folie im Labor auf einer zweiten Seite außerdem mit Viskose umhüllt wurde. Um die zweite Seite des Papiers zu beschichten, d.h. die Seite nächst der Platte, wurde ein dünner Viskosefilm auf der Glasplatte abgezogen, das gebundene Papier auf den Film gelegt und der zweite Dünnfilm aus Viskose auf der Außenseite der Folie aufgetragen. Die Umhüllung wurde hinsichtlich prozentualer Änderung im Schlauchdurchmesser bis zum Bersten und auf Berstfestigkeit geprüft. Die Testeigenschaften sind in Tabelle III angegeben.

BEISPLEL 9

Eine Folie aus üblichem flächenförmigem Grundlagenmaterial mit demselben Flächengewicht nach Binden wie das flächenförmige Material von Beispiel 8 wurde naßverpreßt und anschließend durch Eintauchen in eine Lösung von 2% Poly(vinylalkohol) (Airvol 165), 0,5% Epichlorhydrin-Polyamid- Reaktionsprodukt (Kymene 557H) und 0,03% Tensid getaucht. Die Dicke der verpreßten und gebundenen Folie nach Trocknen und vor Umhüllung war im wesentlichen dieselbe wie in Beispiel 8. Die Testeigenschaften der umhüllten Folie sind in Tabelle III dargestellt. Die Umhüllung hatte noch höhere Werte für Elastizität und Berstfestigkeit als die Kontrollumhüllung von Beispiel 8.
Zum Vergleich wurde eine Umhüllung aus einem unverpreßten Substrat, gebunden mit Poly(vinylalkohol)-Gemisch, hergestellt. Obwohl die Umhüllung mit Werten für die Elastizität und Berstfestigkeit, vergleichbar jenen von viskosegebundenen Umhüllungen, gebildet wurde, war die Dicke des unverpreßten Substrats zu hoch, um die Umhüllung als Ersatz für die Kontrollumhüllung einzusetzen, da dies zu einer mangelhaften Viskosedurchdringung nach Umhüllen und zur Anwesenheit unansehnlicher Texturen führen würde.

BEISPIEL 10

Das Verfahren von Beispiel 9 wurde wiederholt, mit der Abweichung, daß anstelle Naßverpressen der Folie vor dem Binden, die Folie gebunden, getrocknet und dann kalandriert wurde. Die kalandrierte Folie hatte eine Dicke, die mit jener der Kontrolle von Beispiel 8 vergleichbar war. Die Testeigenschaften sind in Tabelle III angegeben. Dieses Beispiel zeigt, daß, wenn Verpressen nach Binden stattfindet, die Elastizität der fertigen Umhüllung unzureichend ist, um die Umhüllung als Ersatz für eine Umhüllung, gebildet aus einem viskosegebundenen Substrat, einzusetzen. TABELLE III Verglaich % Änderung im Durchmesser und Berstfestigkeit von 25,4 g/m² beschichtetem Papier auf zwei Seiten
Es ist für den Fachmann selbstverständlich, daß verschiedene Modifizierungen und Anpassungen der vorstehend genannten Struktur ohne vom Schutzbereich der wie in den angefügten Ansprüchen definierten Erfindung abzuweichen, möglich sind.

Claims

1. Folienmaterial zur Verwendung als Substrat bei der Herstellung von Lebensmittelumhüllungen und dergleichen, umfassend ein poröses Faserfolienmaterial, gebunden mit 10 Gewichtsprozent oder weniger eines Nicht- Viskosebindemittels, das dem gebundenen Folienmaterial nach Trocknen geringere Schrumpfung verleiht als Schrumpfung, verliehen durch ein Viskosebindemittel, wobei das Folienmaterial derart ausgelegt ist, daß es eine Hülle mit einer Elastizität von mindestens 90% der Elastizität einer Hülle, gebildet aus einem viskosegebundenen Folienmaterial derselben Faserzusammensetzung, die ein entsprechendes Flächengewicht nach dem Binden aufweist, bildet, dadurch gekennzeichnet, daß das Folienmaterial in einer Rate von mindestens 5 pounds per lineal inch (mindestens 876 N/m) vor dem Binden vorverpreßt wird, um ein gebundenes Folienmaterial mit einer Dicke von nicht mehr als 135% der Dicke eines viskosegebundenen, porösen Faserfolienmaterials derselben Faserzusammensetzung, die ein entsprechendes Flächengewicht nach dem Binden aufweist, bereitzustellen.

2. Folienmaterial nach Anspruch 1, wobei die Elastizität einer daraus hergestellten Hülle mindestens 95% der Elastizität einer aus einem viskosegebundenen Folienmaterial gebildeten Hülle ist.

3. Folienmaterial nach Anspruch 1 oder 2, wobei die Dicke nicht mehr als 1 20% der Dicke des viskosegebundenen, porösen, Faserfolienmaterials beträgt.

4. Folienmaterial nach Anspruch 1, 2 oder 3, wobei die Dicke 55-1 50 Mikrometer (55-150 µm) beträgt.

5. Folienmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bindemittel ein filmbildendes Material umfaßt.

6. Folienmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei das Bindemittel ein filmbildendes Material und ein Vernetzungsmittel umfaßt.

7. Folienmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei das Nicht-Viskosebindemittel ein filmbildendes Material, ausgewählt aus Poly(vinylalkohol), Natriumalginat und dem Reaktionsprodukt von einem linearen Polymer hohen Molekulargewichts von Anhydro-N-acetylglucosamin und einem konzentrierten Alkali umfaßt.

8. Folienmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei das Bindemittel ein Vernetzungsmittel, ausgewählt aus glyoxyliertem Polyacrylamid, dem Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und einem Polyamid, und einem zweiwertigen Metallsalz umfaßt.

9. Folienmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei das Bindemittel außerdem ein Tensid umfaßt.

10. Folienmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei das Folienmaterial eine Porosität von mindestens 300 Liter/Minute und eine kaustische Festigkeit von mindestens 300 Gramm/25 mm besitzt.

11. Lebensmittelhülle, umfassend ein Fasersubstrat, eingebettet in einem Hüllenfilm und diesen verstärkend, wobei das Substrat das Folienmaterial nach einem der Ansprüche 1 bis 10 umfaßt.

12. Verfahren zur Herstellung des nichtviskosegebundenen, porösen Faserfolienmatenals nach einem der Ansprüche 1 bis 14, umfassend Bereitstellen eines nichtgebundenen flächenförmigen Grundmaterials, Behandeln des flächenförmigen Grundmaterials mit einem Nicht-Viskosebindemittel, das dem gebundenen Folienmaterial nach Trocknen geringere Schrumpfung verleiht als Schrumpfung, die durch ein Viskosebindemittel verliehen wird und Trocknen des erhaltenen flächenförmigen Grundmaterials, dadurch gekennzeichnet, daß vor Behandeln des flächenförmigen Grundmaterials mit dem Nicht-Viskosebindemittel das Verfahren außerdem den Schritt Verpressen des flächenförmigen Grundmaterials mit einer Rate von mindestens 5 p.l.i. (mindestens 876 N/m) zu einer verpreßten Dicke, größer als die Enddicke des Folienmaterials, einschließt.

13. Verfahren nach Anspruch 12, außerdem umfassend den Schritt Trocknen des flächenförmigen Grundmaterials vor der Behandlung mit dem Nicht-Viskosebindemittel.

14. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Schritt Verpressen des flächenförmigen Grundmaterials Naßverpressen umfaßt und das flächenförmige Grundmaterial nach dem Naßverpressen getrocknet wird.

15. Verfahren nach Anspruch 12 oder 13, wobei der Schritt Verpressen des flächenförmigen Grundmaterials Kalandrieren umfaßt und das flächenförmige Grundmaterial vor dem Kalandrieren getrocknet wird.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 2 bis 15, wobei das Bindemittel ein filmbildendes Material und ein Vernetzungsmittel umfaßt.

17. Verfahren nach Anspruch 16, wobei das filmbildende Material ausgewählt ist aus Poly(vinylalkohol), Natriumalginat und dem Reaktionsprodukt von einem linearen Polymer hohen Molekulargewichts von Anhydro-N- acetylglucosamin und einem konzentrierten Alkali.

18. Verfahren nach Anspruch 16 oder 17, wobei das Vernetzungsmittel ausgewählt ist aus glyoxyliertem Polyacrylamid, dem Reaktionsprodukt von Epichlorhydrin und einem Polyamid, und einem zweiwertigen Metallsalz.