NO844327L - Rynket slangeformet materiale - Google Patents

Description

Denne oppfinnelsen angår teknikken for rynking av fleksible slangeformede materialer. Mer spesielt angår den en fremgangsmåte for å rynke slangeformede materialer som frembringer et spesielt rynkemønster, og således muliggjør produksjon av kommersielt akseptable rynkede slangeformede produkter med høyere tetthet.

I fremstilling for bruk av fleksible slangeformede materialer, spesielt slangeformede materialer som skal inneholde næringsmiddelprodukter i næringsmiddelindustrien, er det et økende behov for å rynke slike slangeformede materialer langs lengdeaksen for å lette senere håndtering. Rynking er en prosess som involverer oppsamling av det slangeformede materialet langs lengdeaksen på en slik måte at man opprettholder et åpent løp gjennom det indre av slangen, og således oppnår en betydelig reduksjon i håndterings-størrelsen av lange lengder slangemateriale uten skadelig blokkering av løpet gjennom slangen.

I næringsmiddelindustrien er rynking av slangeformede materialer som brukes til å inneholde kjøtt og behandlede næringsstoffer som ost eller andre typer av næringsmidler, spesielt nødvendig idet det tillater en beleilig fremgangsmåte for fylling, spesielt under fremstilling av slangeformede, kjøtt-inneholdende produkter, omfattende pølser, så som frank-furtere, fleskepølser o.l. For rynkede slangeformede materialer så som matbeholdere, og spesielt pølseskinn, er det kommersielt ønskelig å finne egenskaper i hvilke forholdet mellom lengden av en urynket beholder til en rynket beholder (rynketettheten)

er så stor som mulig uten å skade slangen i form av små hull eller på andre måter. Lengden av den rynkede beholder (rynket stokk) bør være så rett som mulig med motstand mot bøying og brekking. Det innvendige løp av den rynkede stokk skal ha maksimum diamater, og stokken må kunne føres av og på et stake-horn lett og enkelt.

Med bruk av den beste rynketeknikk, f.eks. US-patent nr. 3.456.286, kan slanger av passende lengde på f.eks. 12 til 48 m bli rynket til å produsere rynkede stokker på minimum lengde på fra 10 til 40 cm. Ved slike høye tettheter, d.v.s. 0,96 m/cm eller mer, var slike feil som små hull ikke usedvanlige. Slike rynkede beholder-stokker kan bli stappet med kjøtt eller andre matvarer ved en manuell eller automatisk operasjon. I en typisk stappeoperasjon blir stokken ført over et stappehorn som er forbundet med en kilde for stappemasse. Massen blir innført, under trykk, gjennom stappehornet og inn i den rynkede stokk som rettes ut, og massen fyller slangen til sin opprinnelige urynkede lengde. Av økonomiske grunner og for å gjøre stappe-operasjonen raskere er det kommersielt ønskelig å ha en selv-støttende rynket stokk, sterkt sammenpresset i lengde, som er uniformt rett og som har et stort innvendig løp. Stokken må være holdbar for å kunne virke uten vanskeligheter; stor tetthet tillater stapping av mer produkter i en enkelt stappeope-ras jon; retthet er nødvendig for å sikre riktig horn-påføring; og løpsstørrelse er viktig for å maksimalisere stappehastig-heten. Hver av disse faktorene er viktige for å øke effektivi-teten av stappeprosessen, og er ett av industriens krav for å motvirke økende arbeids- og maskinkostnader.

Rynking av pølseskinn blir typisk oppnådd ved en vanlig metode som omfatter samling av pølseskinn på et styreelement (rynke-dor) som strekker seg i lengderetning gjennom løpet i slangen. Slangen blir skjøvet sammen i den aksielle retning på rynkedoren ved hjelp av rynkeelementer langs slangens omkrets, som griper slangens periferi og fører den aksielt mot en styr-bart ettergivende buffer for å oppnå folding av slangen. US-patent 2.010.626 viser en fremgangsmåte for rynking hvor krympefingre, anbragt etter hverandre, blir beveget i pølse-skinnets akseretning for å oppnå en krympeaksjon og å utforme det rynkede produkt, på samme måte som fingrene ved en hånd-rynkeoperasjon. US-patenter 2.722.714; 2.722.715; og 2.723.201 (Blizzard m.fl.) forbedrer rynkeoperasjonen ved å blåse opp slangen over en hul rynke-dor, og rynking ved kontakt med rynkeknaster som blir ført på endeløse belter. Rynkeknastene er

forskjøvet slik at rommet overfor en gitt rynkeknast i kontakt ikke er utsatt for rynke- krefter. US-patenter nr. 3.461.484

og 3.454.982 beskriver en prosess for'rynket pølseskinn, hvor roterende rynkehjul, inneholdende rynkeknaster som er skåret i en spiralkurve, virker som krympefingre og griper inn i periferien av den oppblåste slange i en i hovedsak spiralformet kontaktlinje slik at slangen blir brettet i spiralform og formet i en kontinuerlig spiralformet brett. Patentene beskriver prosessen som en sekvensiell tilføring av rynkekrefter til

periferien av slangen, og som fortsetter i slangens lengderetning langs en spirallinje.

Sekvensiell rynking av en slange langs en spirallinje har vist seg å være av stor kommersiell betydning for industrien,

og har vært gjenstand for flere patenter. US-patent nr. 3.779.284 omfatter en fremgangsmåte for å oppnå et reversert enkelt spiral-foldemønster som omfatter kontra-roterende forskyvning av nabo-soner med enkle spiralfolder fra forutgående soner. Den rever-serte spiralfold-prosess har ikke møtt større kommersiell suksess. US-patent nr. 4.377.885 beskriver en aksel-løs giranordning som brukes i aksiell spinne-rynking av syntetiske slanger for å oppnå et spiral-linje rynkemønster. Denne anordning er spesielt innrettet for rynking ved å utforme en kontinuerlig spiralformet fold i henhold til prosessen ifølge US-patent nr. 3.461.484. I den aksel-løse giranordning er rynkeruller inneholdende et flertall av rynketenner anordnet i en enhet bestående av minst fire ruller. Rullene er fordelt i et plan på tvers av en dor-akse, i like vinkler rundt en sentral åpning innrettet for å motta den sylindriske dor. Rynkerullene er montert på en slik måte at rynketennenes kontakt med den oppblåste slange, montert på den sylindriske dor, er forskjøvet slik at de suksessivt kommer i kontakt med slangen

i en felles kontaktsone. Hele appratet roterer, og tennene på rynkerullene kommer sekvensielt i kontakt med den oppblåste slangen slik at den kontinuerlig bretter og folder slangen i en enkelt, kontinuerlig spiral-linje.

Et formål med den foreliggende oppfinnelse er å tilveiebringe et nytt, rynket slangeformet materiale som har høy rynketetthet med lav feilfrekvens, selv-understøttende holdbarhet, ende-til-ende retthet og stort innvendig løp. Dette formål er nådd ved en prosess for å rynke slangeformede materialer, spesielt pølse-skinn, hvor slangen blir ført i retning av sin lengdeakse og

blir rynket ved bretting mot en kontrakraft ved hjelp av et rynkeelement som utøver rynkekrefter mot periferien av slangen. Med rynkekrefter menes en kraft som har en komponent langs slangens lengdeakse, hvilken kraft bretter og sammenpresser røret. Kontra-kraften omfatter vanligvis en styrt fremdrift av tidligere rynket slange, hvor denne fremdriften er i samme retning som den slange som blir rynket.

I prosessen ifølge den foreliggende oppfinnelse blir et sett rynke-krefter gjentatte ganger tilført periferien av slangen. Hver av kreftene i settet blir tilført samtidig med hverandre i jevnt adskilte stillinger rundt omkretsen, og hver del av settet blir anvendt langs en separat spiral-linje på periferien av slangen. Kraft-settet beveger seg fremover og rynker røret mot en kontrakraft. "Jevnt adskilt", som benyttet her, betyr at lengden av avstander eller mellomrom som sammen-lignes varierer med mindre enn 25% fra hverandre. "Tilført gjentatte ganger" betyr at kraft-settet blir tilført igjen etter en tidligere tilførsel av kraft-settet. Den senere til-førsel av kraft-settet skjer ved et annet, forskjellig sett av jevnt adskilte stillinger hvor hver av stillingene ligger på

én av de opprinnelige spiral-linjer.

Det rynkede produkt ifølge oppfinnelsen er et tett rynket, slangeformet materiale med et sentralt, innvendig aksielt løp, og en i hovedsak sylindrisk ytre overflate. Det rynkede, slangeformede materiale omfatter et flertall av ytre folder,

som når materialet åpnes blir anordnet langs minst to parallelle spiraler i lengderetningen og minst to parallelle spiraler i motsatt retning, slik at spiralene krysser hverandre, og hvor de indre foldene ligger nær et plan i rett vinkel med slangens lengderetning og forbinder motsatte punkter av de former som dannes av de ytre folder. Disse formene er av vanlig rute-eller rombeform. De ytre foldene kan om ønskes anordnes langs tre, fire eller flere parallelle og tre, fire eller flere motsatte spiraler.

Slangeformede materialer som kan bli rynket på denne måten omfatter i hovedsak alle fleksible materialer som har tilstrek-kelig tynne vegger og som kan motstå rynkekreftene uten å bli ødelagt. Typiske fleksible materialer som blir brukt for matbeholdere kan omfatte naturlige og syntetiske polymerer, plastmaterialer, proteiner, karbohydrater og lignende så som kollagen, alginater, stivelse eller cellulosematerialer så som cellulose-estere, cellulose-etere og regenerert cellulose,

så vel som andre naturlige, syntetiske og kunstige materialer. Figur 1 viser et rynkearrangement som. skapes ved spiral-lin je-rynking ifølge tidligere kjent teknikk;

Figur 2 viser to-retnings, kryssende spiralarrangement av det rynkede slangeformede materialet ifølge denne oppfinnelsen; og

Figur 3 er et front-riss, delvis i snitt, av et roterende rynkehode ifølge kjent teknikk, som er modifisert til å oppnå to-retnings, kryssende spiralkonstruksjon-utførelse ifølge den foreliggende oppfinnelse.

I en utførelse av oppfinnelsen er det anordnet en langstrakt, holdbar selvunderstøttende rynket stokk av slangeformet materiale med høy rynketetthet. Den ytre periferi-overflate er o hovedsak sylindrisk og visuelt tiltalende, omfattende et nær kompakt møns-ter-utseende. Det indre løp er i hovedsak rett fra en ende av stokken til den andre. En slik rynket stokk kan frembringes ved bruk av et flertall av de rynkeanordninger som er vist i tidligere kjent teknikk, modifisert til tilnærmet samtidig kontakt på en oppblåst slangemateriale langs to eller flere sprial-linjer i henhold til prosessen ifølge denne oppfinnelse. Det er den samtidige kontakt langs kontinuerlige spiral-linjer, ved to eller flere punkter på slangens overflate og i et plan som er i tilnærmet rett vinkel med slangens lengdeakse, som ved sammenpressing danner dte spesielle, vanligvis rombeformede folde-mønster ifølge oppfinnelsen og som resulterer i kryssende spiral-linjer.

Det henvises nå til figur 1, hvor rynkemønsteret ifølge

en tidligere kjent teknikk er representert. Sonen X representerer en forstørret seksjon av en rynket og sammenpresset slangestokk i henhold til prosesser og anordninger ifølge US-patenter nr. 3.779.284 og 4.377.885. Hver brett omfatter her en ytre fold 3 og en indre fold 4, forbundet gjennom brett-sidene log 2. Den indre fold 4 er dannet av suksessive kontakter av rynkeknaster eller -tenner langs spiral-linjen som danner den indre fold. Kontakt langs spiral-linjen er oppnådd ved kontinuerlig spinning av knastene rundt slangen mens denne blir kontinuerlig ført frem gjennom kontaktpunktene. Den ytre fold 3 er i hovedsak parallell med den indre fold 4, og dannes ved å sammenpresse den brettede slange aksielt mot en buffer.

Fig. 2 representerer rynkemønsteret fra en utførelse av

den foreliggende oppfinnelse, hvor den rynkede slange er i en åpen stilling. Sone Y representerer her en forstørret seksjon av en rynket og sammenpresset slangestokk hvor hver brett om-

fatter de ytre folder 5, 6, 7 og 8, og de indre folder 13, 14, 15 og 16. De indre folder 13 og 14 blir utformet tilnærmet samtidig med hverandre ved en tilnærmet samtidig kontakt av motsatte rynketenner. De indre folder 15 og 16 blir formet ved suksessiv kontakt av motsatte rynkeknaster eller -tenner langs separate spiral-linjer på slangens omkrets, oppnådd ved kontinuerlig spinning av knastene eller tennene rundt slangen, mens denne blir kontinuerlig ført frem gjennom kontaktpunktene. Hvis senterpunktene på de indre foldene 13 og 15 var forbundet ville de falle på den samme kontinuerlige spiral-linje, mens senterpunktene av de indre foldene 14 og 16 ville bli på en i hovedsak parallell, kontinuerlig spiral-linje. De ytre foldene 5 og 7 ligger langs en tilnærmet kontinuerlig spiral-linje, mens de ytre folder 6 og 8 ligger langs en i hovedsak motsatt kontinuerlig spiral-linje, hvor begge blir utformet ved aksiell sammenpressing av slangen mot en tidligere rynket slange (kontra-kraft). Utformingen av hver av de ytre folder 5, 6, 7 og 8 kan skje uten rotering av slangen. Krysningspunktene av de motsatt rettede ytre folder beskriver vanligvis punktene av romber, som i sin tur blir krysset av indre folder. I den foretrukne utførelse er de fire punktene på hver rombe rotasjons-messig litt forskjøvet fra det tilsvarende punkt på hver fore-gående rombe, på en nett og ordentlig måte. Ved sammenpressing mot kontra-kraften, blir punktene adskilt på en slik måte at de griper inn i hverandre i sammenpressings-retningen, noe som bidrar meget til stokkens holdbarhet og ende-til-ende retthet.

En spesielt effektiv anordning som kan modifiseres til å produsere den rynkede stokk ifølge den foreliggende oppfinnelse er den aksel-løse giranordning for aksiell rynking, beskrevet i US-patent 4.377.885. Figur 3 representerer et slikt modifisert spinne-rynkehode hvor det er beskrevet et roterende rynkeapparat som i det vesentlige omfatter fire rynke-ruller 21, 22, 23 og 24, som hver har et flertall av konkave, buete rynketenner 25. Hver av rullene er i et felles plan på en enhet 20 og er fordelt ved like vinkler rundt en sentral åpning 26 som er tilpasset for en sylindrisk dor. Hver av de fire rullene er forbundet med hverandre med koniske gir 27 slik at hver rull dreier seg med den samme hastighet som de andre og hver av rynketennene 25 kommer i kontakt med den oppblåste slangen på doren for å bli rynket med i hovedsak den samme kraft og hastighet, og er i et kontinuerlig tidsforhold. Rynke-rullen 21 blir drevet med et konisk gir 27 ved en gir-drivanordning 28 som er forbundet med drivanordninger (ikke vist) som vist i US-patent 4.377.885.

Rynke-rullene i denne anordningen, som beskrevet i US-patenter nr. 4.377.885 og 4.354.295 er stilt i et slikt tidsforhold at rynketennene på de forskjellige rullene kommer i kontakt med det slangeformede materiale sekvensielt rundt rynkeapparatets rotasjonsakse, og overlapper suksessivt i kon-taktsonene med det slangeformede materiale, slik at det danner en enkelt, kontinuerlig spiralformet fold i det slangeformede materiale. I fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen er ikke tids-kontrollen for de fire rynkerullene i apparatet på fig. 3 slik at de forårsaker sekvensiell kontakt av rynketennene, men slik at den i hovedsak forårsaker at rynketennene på motsatte rynke-ruller kommer i kontakt med de oppblåste slangeformede materiale på tilnærmet samme tid ved motsatte punkter langs omkretsen.

En rynketann 25 på rynkerullen 21 vil således kontakte slangen på doren ved omtrent den samme tid som en tilsvarende rynketann 25 på rynkerullen 23; og rynketann 25 på rynkerullen 22

vil kontakte slangen på doren omtrent samtidig som en tilsvarende rynketann 25 på rynkerullen 24. Man tror at denne kontakt av motsatte rynketenner, sammen med den aksielle spinning av apparatet og fremdrift av røret gjennom dette ved sveising av rynketennene gjennom kontaktpunktene, tegner parallelle linjer gjennom omkretsen, hvis senterpunkter ligger i et grovt parallelt spiralarrangement. Fremdriften av slangen mot en motstands-kraft forårsaker at slangen mellom spirallinjene folder seg på en måte som danner et rombe-mønster, hvor de ytre foldene definerer kontra-roterende, kryssende spiraler. De indre foldene definerer linjer som krysser rombe-mønsteret i et plan som er tilnærmet i rett vinkel med lengdeaksen. I den ferdige rynkede stokk griper rombe-hjørnene inn i hverandre ved periferien av den sammenpressede rynkede slange, noe som gir et ordentlig utseende og som øker \stokkens holdbarhet.

Kontakt av rynketenner på motsatte ruller ved motsatte sirkelrunde omkretspunkter på den oppblåste slange behøver ikke å være i nøyaktig samtidig og ikke i nøyaktig sirkelrund posisjon. Kontakt av motsatte rynketenner ved punkter som ligger innenfor omkring en 20° bue fra rett vinkel til aksen av slangen vil generere den ovenfor beskrevne rynkede slange. Uttrykkene "samtidig" og "sirkelrund" som brukt her skal derfor defineres som beliggende innenfor kontaktbegrensningene av den ovenfor nevnte 20° bue, og vil omfatte motsatte kontakter som omskriver en ellipse innenfor den nevnte 20° bue.

Det ordentlige mønster av den rynkede stokk ifølge denne oppfinnelsen frembringer en uventet fordel med tetthet. Rynke-tettheter på over 0,96 m/cm kan lett oppnås, mens tetteheter

på fra 0,96 m/cm til omkring 1,44 m/cm er foretrukket. Slike høye tettheter kan lett oppnås uten etterfølgende sammenpressing, og uten skade på slangen. Skjønt høy tetthet er en uventet fordel, skal det forstås at fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen lett kan benyttes til å produsere rynkede stokker med en tetthet som ligger vel nedenfor 0,96 m/cm.

I henhold til fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen ble en Kollross, Keuko 5 rynkemaskin utstyrt med en akselløs girenhet som beskrevet i US-patenter 4.377.885 og 4.354.295 med fire forbundne rynkeruller modifisert for samtidig kontakt av motsatte rynkeruller i henhold til fig. 3 og fremgangsmåten ifølge oppfinnelsen. Under rynkeoperasjonen ble girenheten rotert ved ca. 750 omdr./min, og slangeformet, fiberforsterket cellulose-slange med en diameter på ca. 43,43 mm og en tykkelse på ca. 0,03 mm ble matet, mens den var oppblåst med luft, over en rynke-dor med 29 mm diameter og med en hastighet på ca. 7 m/sek. Materialet ble rynket mot avtagnings-bøssingen på en avtreknings-dor med en styrt motkraft. Det resulterende rynkede produkt hadde en rynketetthet på ca. 1,07 m/cm og omfattet en rett stokk med motstand mot bending og brekkasje og med et nett mønster på den utvendige overflate som hadde et tett adskilt mønster av sammengripende punkter. Ved åpning av den rynkede slangen lå de utvendige folder av rynkemønsteret langs to kryssende spiral-linjer som dannet tilnærmete rombe-formasjoner som så ble krysset av indre folder.

Selv om oppfinnelsen er beskrevet i betydelig detalj i for-hold til foretrukne utførelser, er det klart at oppfinnelsen kan benyttes med flere modifikasjoner og variasjoner, som vil være åpenbare for fagfolk på området, uten å avvike fra oppfinnelsens ånd og omfang, som definert i kravene.

Claims (19)

1. Et rynket, slangeformet materiale med et sentralt løp og en i hovedsak sylindrisk ytre overflate, karakterisert ved at materialet omfatter et flertall av ytre folder som når det slangeformede materialet blir åpent er arrangert langs minst to parallelle langsgående spiraler og minst to parallelle langsgående spiraler i motsatt retning som krysser hverandre, og et flertall av indre folder i et plan i tilnærmet rett vinkel med lengdeaksen av slangen, som forbinder motsatte punkter av de formede mønstre som blir definert ved krysningen av de ytre folder.

2. Rynket, slangeformet materiale ifølge krav 1, karakterisert ved at form-mønsteret er rombe-formet når materialet blir åpnet.

3. Rynket, slangeformet materiale ifølge krav 2, karakterisert ved at det omfatter minst én av disse: regenerert cellullose, kollagen og tynnvegget plast.

4. Materiale ifølge krav 3, karakterisert ved at det inneholder forsterkningsfibre.

5. Rynket, slangeformet materiale ifølge krav 2, karakterisert ved at det slangeformede materiale er et pølseskinn.

6. Rynket, slangeformet materiale ifølge krav 2, karakterisert ved at de indre folder er i et plan som er i hovedsak i rett vinkel med det slangeformede materialets lengdeakse.

7. Rynket, slangeformet materiale ifølge krav 2, karakterisert ved at de ytre folder er arrangert langs to parallelle spiraler i lengderetningen og to kryssende, parallelle langsgående spiraler i motsatt retning.

8. Rynket, slangeformet materiale ifølge krav 2, karakterisert ved at de ytre foldene er arrangert langs tre parallelle langsgående spiraler og tre kryssende langsgående spiraler i motsatt retning.

9. Rynket, slangeformet materiale ifølge krav 2, karakterisert ved at de ytre folder er arrangert langs fire parallelle langsgående spiraler og fire kryssende langsgående spiraler i motsatt retning.

10. Pølseskinn ifølge krav 5, karakterisert ved at rynketettheten er mer enn 0,96 m/cm.

11. Fremgangsmåte for utforming av en rynket slange, karakterisert ved at den omfatter gjentatt tilføring av et sett rynkekrefter mot slangens periferi, hvor hver av de nevnte rynkekrefter i settet blir tilført samtidig med hverandre ved sirkelrunde, jevnt adskilte posisjoner i omkretsen, og hver del av settet blir tilført langs en separat spirallinje på slangens periferi, og settet av krefter fører frem og rynker slangen mot en motkraft.

12. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at rynkekreftene i settet blir tilført ved to motsatte, sirkelrunde omkretsposisjoner.

13. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at rynkekreftene blir tilført ved tre sirkelrunde om-kretsposis joner .

14. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at rynkekreftene blir tilført ved fire sirkelrunde om-kretsposis joner .

15. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at de nevnte sirkelrunde omkretsposisjoner er innenfor en 20° bue fra rett vinkel med slangens lengdeakse.

16. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at rynketettheten er mer enn 0,96 m/cm.

17. Fremgangsmåte ifølge krav 11, karakterisert ved at den rynkede slange er et pølseskinn.

18. Fremgangsmåte ifølge krav 17, karakterisert ved at slangematerialet omfatter minst én av de følgende: regenerert cellullose, kollagen og tynnvegget plast.

19. Fremgangsmåte ifølge krav 18, karakterisert ved at slangen inneholder forsterkningsfibre.