DE102018107944B3

DE102018107944B3 - Verbessertes filterpapier, herstellungsverfahren und daraus gefertigter beutel

Info

Publication number: DE102018107944B3
Application number: DE102018107944.3A
Authority: DE
Inventors: Dieter Möhring; Guido Reiter
Original assignee: Delfortgroup AG
Current assignee: Delfortgroup AG
Priority date: 2018-04-04
Filing date: 2018-04-04
Publication date: 2019-06-19
Anticipated expiration: 2038-04-05
Also published as: JP7305670B2; JP2021520456A; EP3568523B1; EP3568523A1; RU2020135521A; US20210123189A1; WO2019192787A1; US12110636B2; CN111936700A; CN111936700B; PL3568523T3; RU2020135521A3; ES2808141T3

Abstract

Gezeigt wird ein Filterpapier zur Herstellung eines wässrigen Extrakts, umfassend Langfaserzellstoff, das die folgenden Eigenschaften aufweist: ein Flächengewicht von mehr als 9,0 g/mund weniger als 13,5 g/m, eine Dichte von mehr als 280 kg/m3 und weniger als 350 kg/m3, eine Rauigkeit von mehr als 700 ml/min und weniger als 1300 ml/min, einen Biegewiderstand in Maschinenrichtung von mehr als 50 mN und weniger als 75 mN, und eine Luftdurchlässigkeit von mehr als 17000 cm/(min·kPa) und weniger als 26000 cm/(min-kPa), wobei das Filterpapier entweder frei ist von Abacä Fasern und Sisal Fasern, oder, falls Abacä Fasern und/oder Sisal Fasern vorhanden sind, diese zusammengenommen weniger als 20% der Papiermasse ausmachen.

Description

GEBIET DER ERFINDUNG
Die Erfindung betrifft ein Filterpapier zur Herstellung von wässrigen Extrakten, insbesondere zur Herstellung von Tee, Kaffee oder anderen Aufgussgetränken und aus diesem Filterpapier gefertigte Beutel, insbesondere Teebeutel. Das erfindungsgemäße Filterpapier ist durch einen niedrigen Anteil oder das gänzliche Fehlen der üblicherweise verwendeten Abacä Fasern oder Sisal Fasern gekennzeichnet, sowie durch ein vom Stand der Technik abweichendes Eigenschaftsprofil. Trotzdem bietet das erfindungsgemäße Filterpapier in der Anwendung mindestens dieselbe Leistungsfähigkeit wie aus dem Stand der Technik bekannte Filterpapiere.
HINTERGRUND UND STAND DER TECHNIK
Zur Herstellung von wässrigen Extrakten, insbesondere zur Herstellung von Tee, Kaffee oder anderen Aufgussgetränken, ist es üblich das zu extrahierende Material, beispielsweise zerkleinerte Teeblätter, in definierten Portionen vorab in Beutel aus einem speziellen Filterpapier zu füllen. Der Beutel wird verschlossen und zur Herstellung des Aufgussgetränks für eine bestimmte Zeit in das üblicherweise heiße Wasser eingetaucht und anschließend wieder aus dem Wasser entfernt. Verfahren, bei denen der Beutel nicht verschlossen wird und nur in das heiße Wasser gehängt anstatt getaucht wird, sind ebenso bekannt. Die wesentlichen Vorteile bei der Verwendung dieser Beutel bestehen in der einfachen Handhabung, in der Vorportionierung des zu extrahierenden Materials und im leichten Entfernen des zu extrahierenden Materials aus dem Wasser.
Trotz dieser scheinbar einfachen Anwendung bestehen an das Filterpapier aber vergleichsweise hohe Anforderungen. Das Filterpapier soll im Wasser nicht zerfallen, damit das zu extrahierende Material im Beutel verbleibt. Es soll eine hohe Porosität besitzen, damit das Wasser durch natürliche oder erzwungene Konvektion leicht um das zu extrahierende Material strömen kann, und die Herstellung des Extrakts nicht lange dauert. Des Weiteren sollen die Poren im Filterpapier aber nicht zu groß sein, damit kleine Partikel des zu extrahierenden Materials nicht durch das Filterpapier fallen und im Extrakt verbleiben. Diese Eigenschaft wird durch Messung des sogenannten Sandausfalls bestimmt.
Das Filterpapier soll außerdem selbst keine unerwünschten Stoffe, insbesondere keine unerwünschten Geschmacksstoffe oder Aromen an das Wasser abgeben. Schließlich soll das Filterpapier auch noch mechanische Eigenschaften besitzen, die eine industrielle Herstellung der Beutel mit hoher Geschwindigkeit erlauben. Dazu gehören beispielsweise mechanische Festigkeit und Dehnbarkeit, Rauigkeit oder auch eine Heißsiegelfähigkeit.
Es ist im Stand der Technik üblich, Filterpapiere für diese Anwendungen aus Fasern herzustellen, die aus der Abacä Pflanze (Musa textilis), einem Bananengewächs, gewonnen werden. Diese Fasern werden auch als Manilahanf, Bananenhanf oder Musahanf bezeichnet, haben aber keine botanische Beziehung zur Hanfpflanze (Cannabis). Nach dem Stand der Technik erlauben es nur diese Fasern ein Filterpapier mit hoher und gleichmäßiger Porosität, geringem Flächengewicht und hoher Festigkeit herzustellen. Eine Alternative dazu sind Fasern aus der Sisal Pflanze (Agave sisalana), einer Agavenart, die in ebenso irreführender Weise auch als Sisalhanf bezeichnet wird.
Für beide Arten von Fasern, insbesondere aber für Abacä Fasern gilt, dass es wegen des geringen Bedarfs und der speziellen Anwendung nur wenige Lieferanten gibt und die Qualität der Fasern stark schwankt. Das macht die Herstellung der Filterpapiere vergleichsweise schwierig und teuer. Bisher waren aber Versuche Filterpapiere ohne die Verwendung von Abacä Fasern oder Sisal Fasern herzustellen nicht kommerziell erfolgreich, weil in den meisten Fällen die technischen Eigenschaften eines Filterpapiers, das solche Fasern enthält, nicht erreicht werden konnten.
Der Anteil von Abacä Fasern oder Sisal Fasern im Filterpapier aus dem Stand der Technik beträgt generell mehr als 25% der Papiermasse.
Neben Abacä Fasern oder Sisal Fasern enthalten solche Filterpapiere oft auch synthetische Fasern, insbesondere thermoplastische Fasern, die das Filterpapier mit einer Heißsiegelfähigkeit ausstatten, sodass verschlossene Beutel aus dem Filterpapier vergleichsweise einfach durch Versiegeln des Filterpapiers mit sich selbst hergestellt werden können und keine weiteren Materialien zum Verschließen des Beutels benötigt werden.
Die Filterpapiere enthalten oft auch Mittel zur Steigerung der Nassfestigkeit, damit sie während der Herstellung des wässrigen Extrakts ausreichende mechanische Festigkeit besitzen.
Bei der Herstellung von Beuteln aus Filterpapieren werden Techniken eingesetzt um zwei Filterpapierlagen miteinander zu verbinden. Diese Techniken umfassen das Versiegeln bei erhöhter Temperatur, wie es durch die Verwendung thermoplastischer Fasern ermöglicht wird, oder das Rändeln, bei dem die Verbindung durch hohen Druck und das eingeprägte Muster bewirkt wird. Kombinationen dieser Verfahren können ebenfalls eingesetzt werden.
Es besteht also ein Bedarf, den Anteil der Abacä Fasern oder Sisal Fasern im Filterpapier möglichst zu reduzieren und durch andere billigere, leichter verfügbare Fasern stabilerer Qualität zu ersetzen, ohne dass die Brauchbarkeit dieses Filterpapiers zur Herstellung von wässrigen Extrakten darunter leidet.
DE 299 05 907 U1 zeigt ein Filtermaterial basiert auf einem an sich bekannten Langfaserpapier, wobei dessen Oberfläche ein- oder mehrfarbig bedruckt ist. Das,Filtermaterial besitzt ein Flächengewicht zwischen 10 g/m² und 80 g/m², vorzugsweise zwischen 12 g/m² und 20 g/m². Das als Basismaterial dienende Langfaserpapier kann einen einschichtigen Aufbau aus hauptsächlich Naturfasern, beispielsweise Nadelholzzellstoff und/oder Manilafasern, oder aber einen mehrschichtigen Aufbau mit mindestens einer ersten Schicht, die hauptsächlich Naturfasern aufweist, und einer darauf aufgebrachten zweiten Schicht, die hauptsächlich heißschmelzbare Polymerfasern aufweist, besitzen. Die heißschmelzbaren Polymerfasern der zweiten Schicht ermöglichen eine thermische Versiegelung beim späteren Formen der Beutel und Tüten.
DE 103 42 416 A1 offenbart ein Filtermaterial, welches ein oder mehrere Lagen von Faserschichten aufweist, insbesondere zur Herstellung von Filterbeuteln und Filtertüten für Aufgussgetränke, wobei die wenigstens eine Faserschicht Fasern oder Mikrokapseln mit Phasenübergangsmaterial enthält. Als Phasenübergangsmaterial können paraffinische Kohlenwasserstoffe verwendet werden.
EP 1 325 979 A1 offenbart ein faseriges, nicht gewebtes, nicht heißsiegelbares, poröses Bahnmaterial, das Naturfasern und 0,5 Prozent bis 25 Prozent synthetisches Material umfasst. Das Bahnmaterial hat Eigenschaften, die für die Verwendung in Infusionsverpackungen gut geeignet sind. Das Bahnmaterial weist eine verbesserte Steifigkeit und ein besseres Rückstellungsvermögen auf, was zu einer wesentlich verbesserten Festigkeit von mechanisch geformten und gekräuselten Nähten führt.
ZUSAMMENFASSUNG DER ERFINDUNG
Die Aufgabe besteht darin, ein Filterpapier bereitzustellen, das zur Herstellung von wässrigen Extrakten, insbesondere von Aufgussgetränken wie Tee oder Kaffee, verwendet werden kann und vergleichsweise deutlich weniger oder keine Abacä Fasern oder Sisal Fasern enthält. Dabei soll das Filterpapier dieselbe Leistungsfähigkeit bei der Herstellung des wässrigen Extrakts bieten wie die konventionellen Filterpapiere.
Diese Aufgabe wird durch ein Filterpapier nach Anspruch 1, ein Verfahren zu dessen Herstellung nach Anspruch 24 und einen aus dem erfindungsgemäßen Filterpapier hergestellten Beutel nach Anspruch 30 gelöst.
Die Erfinder haben überraschenderweise gefunden, dass sich die Aufgabe durch ein Filterpapier lösen lässt, das Langfaserzellstoff umfasst und die folgenden Eigenschaften besitzt:

- ein Flächengewicht ISO 536:2012 von mehr als 9,0 g/m² und weniger als 13,5 g/m²,
- eine Dichte ISO 534:2011 von mehr als 280 kg/m3 und weniger als 350 kg/m3,
- eine Rauigkeit gemäß ISO 8791-2:2013 von mehr als 700 ml/min und weniger als 1300 ml/min,
- einen Biegewiderstand gemäß ISO 2493-1:2010 in Maschinenrichtung von mehr als 50 mN und weniger als 75 mN,
- eine Luftdurchlässigkeit ISO 2965:2009 von mehr als 17000 cm/(min-kPa) und weniger als 26000 cm/(min-kPa),

Diese Lösung der Aufgabe ist insofern überraschend, als sich das Eigenschaftsprofil des erfindungsgemäßen Filterpapiers in mehreren Punkten von aus dem Stand der Technik bekannten Filterpapieren unterscheidet. Offenbar war der bisher versuchte Ansatz, nämlich ohne Verwendung von Abacä Fasern oder Sisal Fasern dieselben Papiereigenschaften zu erreichen, wie sie Filterpapiere mit solchen Fasern besitzen, nicht erfolgreich. Man ist offenbar irrtümlich davon ausgegangen, dass sich die gewünschte Leistungsfähigkeit bei der Herstellung eines wässrigen Extrakts nur mittels dieser Papiereigenschaften erreichen lässt.
Im Gegensatz dazu haben die Erfinder ein Filterpapier entwickelt, dessen Eigenschaften zwar von aus dem Stand der Technik bekannten Filterpapieren abweichen, das aber hinsichtlich seiner Leistungsfähigkeit bei der Herstellung von wässrigen Extrakten jedenfalls nicht schlechter ist als die aus dem Stand der Technik bekannten Filterpapiere. Insbesondere haben die Erfinder gefunden, dass sich dieses Ergebnis mit einer Rauigkeit, einem Biegewiderstand und einer Luftdurchlässigkeit erzielen lässt, die jeweils geringer ist als jene der aus dem Stand der Technik bekannten Filterpapiere, sowie einer Dichte, die höher ist als jene der aus dem Stand der Technik bekannten Filterpapiere. Diese Eigenschaftskombination lässt sich durch eine spezielle mechanische Behandlung erzielen, wie sie weiter unten beschrieben wird.
Das erfindungsgemäße Filterpapier umfasst Langfaserzellstoff. Der Langfaserzellstoff kann aus Nadelbäumen wie Fichte, Kiefer oder Tanne gewonnen werden. Er verleiht dem Filterpapier eine hohe Festigkeit und Luftdurchlässigkeit, erreicht dabei aber nicht ganz dieselben Werte wie Abacä Fasern oder Sisal Fasern.
Der Anteil des Langfaserzellstoffs im Filterpapier beträgt bevorzugt mindestens 70%, besonders bevorzugt mindestens 80% und ganz besonders bevorzugt mindestens 90% jeweils bezogen auf die Masse des Filterpapiers. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der gesamte Zellstoff im erfindungsgemäßen Filterpapier durch Langfaserzellstoff gebildet.
Alternativ kann der Langfaserzellstoff teilweise oder ganz durch Zellstoff aus Einjahrespflanzen wie Hanf, Flachs, Kenaf oder Jute, mit Ausnahme von Abacä oder Sisal ersetzt werden. Die Zellstoffe aus Einjahrespflanzen sind allerdings nicht bevorzugt, weil sie vergleichsweise teuer sind, bei der Papierherstellung nur schlecht entwässern und ähnlich wie Abacä Fasern und Sisal Fasern Qualitätsschwankungen unterliegen.
Der Anteil an Abacä Fasern und Sisal Fasern zusammengenommen beträgt weniger als 20%, bevorzugt weniger als 10% und besonders bevorzugt weniger als 5% der Masse des Filterpapiers. In einer ganz besonders bevorzugten Ausführungsform ist das erfindungsgemäße Filterpapier im Wesentlichen, das heißt bis auf prozessbedingte Verunreinigungen, frei von Abacá Fasern und Sisal Fasern.
Das erfindungsgemäße Filterpapier kann Kurzfaserzellstoff enthalten. Der Kurzfaserzellstoff kann aus Laubbäumen wie Birke, Buche oder Eukalyptus gewonnen werden. Kurzfaserzellstoff erhöht das Volumen des Filterpapiers und reduziert den Sandausfall, reduziert aber auch die Festigkeit, weshalb der Anteil im erfindungsgemäßen Filterpapier vergleichsweise gering sein soll. Bevorzugt beträgt der Anteil an Kurzfaserzellstoff im erfindungsgemäßen Filterpapier höchstens 20%, besonders bevorzugt höchstens 10% und bevorzugt mindestens 2%, besonders bevorzugt mindestens 5% der Papiermasse.
Das erfindungsgemäße Filterpapier kann thermoplastische Fasern enthalten. Diese Fasern können ein thermoplastisches Material umfassen, das bevorzugt aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polyester, wie Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polymethacrylat, Polyacrylat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol und Polylactid oder Mischungen daraus ausgewählt ist. Auch Bikomponentenfasern können bevorzugt eingesetzt werden. Die thermoplastischen Fasern statten das Filterpapier mit einer Heißsiegelfähigkeit aus oder verbessern das Filterpapier hinsichtlich anderer Eigenschaften, wie seiner Porenstruktur oder Saugfähigkeit. Bevorzugt beträgt der Anteil thermoplastischer Fasern im erfindungsgemäßen Filterpapier mindestens 5%, besonders bevorzugt mindestens 10% und bevorzugt höchstens 30%, besonders bevorzugt höchstens 20%, jeweils bezogen auf die Masse des Filterpapiers.
Das erfindungsgemäße Filterpapier kann auch Fasern aus regenerierter Cellulose enthalten, bevorzugt Viskosefasern oder Tencel® Fasern, um die Porenstruktur und andere Eigenschaften des Filterpapiers zu beeinflussen. Der Anteil an Fasern aus regenerierter Cellulose beträgt bevorzugt höchstens 15% und besonders bevorzugt höchstens 10% der Masse des Filterpapiers.
In vielen Papieren werden Füllstoffe eingesetzt, um die Opazität oder die Weiße des Papiers zu erhöhen oder Zellstoff durch billigere Materialien zu ersetzen. Füllstoffe im erfindungsgemäßen Filterpapier können beispielsweise ausgewählt werden aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumsilikaten, Aluminiumsilikaten, Kaolin und Talkum oder Gemischen daraus. Da Füllstoffe aber die Festigkeit des Filterpapiers reduzieren, sind sie im erfindungsgemäßen Filterpapier unerwünscht. Bevorzugt beträgt daher der Anteil an Füllstoffen im erfindungsgemäßen Filterpapier weniger als 10% der Papiermasse, besonders bevorzugt weniger als 5% der Papiermasse und ganz besonderes bevorzugt enthält das erfindungsgemäße Filterpapier keine Füllstoffe.
Weitere Bestandteile des erfindungsgemäßen Filterpapiers, wie Nassfestmittel oder Mittel zur Steigerung der Festigkeit, wie Stärke, Guar oder Carboxymethylcellulose, kann der Fachmann nach seiner Erfahrung auswählen. Ebenso kann der Fachmann Prozesshilfsmittel, wie beispielsweise Retentionshilfsmittel, nach seiner Erfahrung zur Herstellung des erfindungsgemäßen Filterpapiers einsetzen.
Das erfindungsgemäße Filterpapier hat ein Flächengewicht von mehr als 9,0 g/m², bevorzugt mindestens 10,0 g/m², besonders bevorzugt mindestens 11,0 g/m² und weniger als 13,5 g/m², bevorzugt höchstens 13,2 g/m², besonders bevorzugt höchstens 13,0 g/m². Je höher das Flächengewicht des Filterpapiers, umso höher ist seine Festigkeit, aber auch der Materialeinsatz. Das Flächengewicht soll gemäß ISO 536:2012 gemessen werden.
Die Dichte des Filterpapiers ist neben der Luftdurchlässigkeit ein wesentlicher Faktor, der die Geschwindigkeit beeinflusst, mit der ein wässriges Extrakt bei Verwendung dieses Filterpapiers hergestellt werden kann. Generell haben Filterpapiere aus dem Stand der Technik eine möglichst geringe Dichte von weniger als 280 kg/m³. Das erfindungsgemäße Filterpapier hat durch eine spezielle mechanische Behandlung bei der Papierherstellung aber eine höhere Dichte von mehr als 280 kg/m3, bevorzugt mindestens 290 kg/m3 und besonders bevorzugt mindestens 300 kg/m3 und weniger als 350 kg/m3, bevorzugt höchstens 340 kg/m3, besonders bevorzugt höchstens 330 kg/m³. Experimente der Erfinder zeigen, dass diese höhere Dichte keine Nachteile bei der Herstellung des wässrigen Extrakts mit sich bringt.
Flächengewicht, Dichte und Dicke sind eng verbundene Parameter, und das erfindungsgemäße Filterpapier hat bevorzugt eine Dicke von mindestens 38 µm, besonders bevorzugt mindestens 40 µm, ganz besonders bevorzugt mindestens 41 µm und bevorzugt höchstens 48 µm, besonders bevorzugt höchstens 46 µm, ganz besonders bevorzugt höchstens 45 µm. Durch die spezielle mechanische Behandlung liegt die Dicke des erfindungsgemäßen Filterpapiers unter jener konventioneller Filterpapiere. Die geringe Dicke kann zu einem schnelleren Transport des Wassers durch das Filterpapier beitragen und so die Geschwindigkeit erhöhen, mit der ein wässriges Extrakt hergestellt werden kann. Außerdem erlaubt eine geringe Dicke, dass sich auf einer Rolle des Filterpapiers bei gegebenem Außendurchmesser bezüglich der Fläche mehr Filterpapier befinden kann. Bei der Weiterverarbeitung des Filterpapiers ist durch konstruktive Gegebenheiten auf den Verarbeitungsmaschinen der maximale Außendurchmesser der Filterpapierrolle beschränkt, sodass pro Rollenwechsel mit dem erfindungsgemäßen Filterpapier beispielsweise mehr Beutel hergestellt werden können, weil es bei der Anzahl der herstellbaren Beutel nur auf die Fläche des Filterpapiers ankommt. Daher reduziert sich die Zahl der Rollenwechsel, und die Produktivität kann gesteigert werden.
Dichte und Dicke können gemäß ISO 534:2011 an einer einzelnen Filterpapierlage gemessen werden.
Auch die Rauigkeit des erfindungsgemäßen Filterpapiers ist für die Weiterverarbeitung des Filterpapiers von technischer Bedeutung, insbesondere reduziert eine geringe Rauigkeit die Freisetzung von Staub während der Weiterverarbeitung. Eine geringe Rauigkeit wird vom Konsumenten aber auch als Qualitätssignal wahrgenommen. Das erfindungsgemäße Filterpapier hat eine Rauigkeit von mindestens 700 ml/min, bevorzugt mindestens 800 ml/min, besonders bevorzugt mindestens 850 ml/min und höchstens 1300 ml/min, bevorzugt höchstens 1200 ml/min, besonders bevorzugt höchstens 1100 ml/min. Die Rauigkeit soll gemäß ISO 8791-2:2013 gemessen werden.
Von großer Bedeutung für die Herstellung eines wässrigen Extrakts unter Verwendung des erfindungsgemäßen Filterpapiers ist die Luftdurchlässigkeit des Filterpapiers. Eine hohe Luftdurchlässigkeit ermöglicht es, dass das Wasser bei der Herstellung des Extrakts durch natürliche oder erzwungene Konvektion vergleichsweise leicht durch das Filterpapier strömt, die Luft verdrängt, und so das Extrakt in kurzer Zeit hergestellt werden kann. Das erfindungsgemäße Filterpapier hat eine Luftdurchlässigkeit von mehr als 17000 cm/(min·kPa), bevorzugt mindestens 18000 cm/(min·kPa), besonders bevorzugt mindestens 19000 cm/(min·kPa) und weniger als 26000 cm/(min·kPa), bevorzugt höchstens 25000 cm/(min·kPa), besonders bevorzugt höchstens 24000 cm/(min·kPa). Damit ist die Luftdurchlässigkeit des erfindungsgemäßen Filterpapiers niedriger als jene von konventionellen Filterpapieren. Experimente zeigen aber, dass dies nicht von Nachteil ist. Die Messung der Luftdurchlässigkeit soll gemäß ISO 2965:2009 durchgeführt werden.
Das erfindungsgemäße Filterpapier kann durch eine Reihe mechanischer Parameter wie Biegewiderstand, Bruchdehnung, Zugfestigkeit und Energieaufnahmevermögen charakterisiert werden. Zur Messung dieser Eigenschaften werden aus dem Filterpapier Teststreifen geschnitten, wobei die Ergebnisse aber davon abhängen, in welcher Richtung die Teststreifen entnommen werden. Man unterscheidet deshalb bei diesen Parametern zwischen der Maschinenrichtung, d. h. jener Richtung, in der das Filterpapier bei seiner Herstellung durch die Papiermaschine läuft, und der Querrichtung, d. h. der Richtung in der Filterpapierebene orthogonal zur Maschinenrichtung.
Der Biegewiderstand des Filterpapiers ist für die Herstellung von Beuteln aus dem Filterpapier und generell für die Verarbeitung des Filterpapiers auf Maschinen von Bedeutung. Er soll nicht zu hoch sein, damit das Filterpapier keine zu großen Rückstellkräfte bei der Herstellung der Beutel entwickelt. Der Biegewiderstand des erfindungsgemäßen Filterpapiers in Maschinenrichtung beträgt mehr als 50 mN, bevorzugt mindestens 55 mN, besonders bevorzugt mindestens 58 mN und weniger als 75 mN, bevorzugt höchstens 73 mN, besonders bevorzugt höchstens 72 mN. Damit ist der Biegewiderstand des erfindungsgemäßen Filterpapiers in Maschinenrichtung niedriger als jener von aus dem Stand der Technik bekannten Filterpapieren, die oft einen Biegewiderstand in Maschinenrichtung von über 80 mN aufweisen. Daraus ergeben sich zusätzliche Vorteile bei der maschinellen Verarbeitung des Filterpapiers. Dieser niedrige Biegewiderstand wird durch den geringen Gehalt an Abacä Fasern und Sisal Fasern im erfindungsgemäßen Filterpapier erreicht.
Auch in Querrichtung soll der Biegewiderstand des erfindungsgemäßen Filterpapiers eher niedrig sein. Der Biegewiderstand in Querrichtung soll bevorzugt mindestens 15 mN, besonders bevorzugt mindestens 18 mN, ganz besonders bevorzugt mindestens 20 mN und höchstens 28 mN, besonders bevorzugt höchstens 26 mN, ganz besonders bevorzugt höchstens 25 mN betragen. Der Biegewiderstand des erfindungsgemäßen Filterpapiers in Querrichtung liegt damit ebenfalls unter dem Biegewiderstand konventioneller Filterpapiere in Querrichtung, der typischerweise mindestens etwa 30 mN beträgt.
Der Biegewiderstand eines Filterpapiers sowohl in Maschinenrichtung als auch in Querrichtung soll gemäß ISO 2493-1:2010 gemessen werden, wobei die Kraft zur Erzielung einer definierten Verformung gemessen und als Biegewiderstand angegeben wird.
Die Bruchdehnung des Filterpapiers ist relevant für die maschinelle Verarbeitung des Filterpapiers. Generell ist eine hohe Bruchdehnung von Vorteil, da das Filterpapier dann geringe Geschwindigkeitsunterschiede in der Verarbeitungsmaschine ausgleichen kann, sie soll aber auch nicht zu hoch sein, weil es dann schwierig ist selbst unter geringer Belastung das Filterpapier in Stücke einer definierten Größe zu schneiden. Die Bruchdehnung des erfindungsgemäßen Filterpapiers in Maschinenrichtung beträgt bevorzugt mindestens 1,0%, bevorzugt mindestens 1,2% und bevorzugt höchstens 2,0%, besonders bevorzugt höchstens 1,8%. Die Bruchdehnung des erfindungsgemäßen Filterpapiers in Querrichtung beträgt bevorzugt mindestens 1,8%, besonders bevorzugt mindestens 2,4% und bevorzugt höchstens 3,8%, besonders bevorzugt höchstens 3,4%. Die Tatsache, dass die Bruchdehnungen in Maschinenrichtung und in Querrichtung relativ ähnlich sind, ist eine Konsequenz aus der speziellen mechanischen Behandlung, bei der die Papierstruktur verdichtet wird. Sie stellt somit einen zusätzlichen Vorteil des erfindungsgemäßen Filterpapiers dar.
Die Zugfestigkeit des Filterpapiers soll vor allem in Maschinenrichtung ausreichend hoch sein, damit das Filterpapier bei seiner Herstellung und der Verarbeitung nicht reißt. Die Zugfestigkeit des erfindungsgemäßen Filterpapiers in Maschinenrichtung beträgt bevorzugt mindestens 11,5 N/15 mm, besonders bevorzugt mindestens 12,0 N/15 mm und bevorzugt höchstens 15,0 N/15 mm, besonders bevorzugt höchstens 14,0 N/15 mm.
In Querrichtung beträgt die Zugfestigkeit des erfindungsgemäßen Filterpapiers bevorzugt mindestens 2,5 N/15 mm, besonders bevorzugt mindestens 3,0 N/15 mm und bevorzugt höchstens 5,0 N/15 mm, besonders bevorzugt höchstens 4,5 N/15 mm. Die Bruchdehnung und die Zugfestigkeit, jeweils in Maschinenrichtung und Querrichtung, sollen gemäß ISO 1924-2:2008 gemessen werden.
Von Bedeutung für die Verarbeitbarkeit des erfindungsgemäßen Filterpapiers ist auch sein Energieaufnahmevermögen, das ebenfalls nach ISO 1924-2:2008 zu bestimmen ist. Das Energieaufnahmevermögen ergibt sich beispielsweise aus dem Kraft-Dehnungs-Verlauf des Filterpapiers bei einer konstanten Dehnungsrate. Ein hohes Energieaufnahmevermögen erleichtert die maschinelle Verarbeitung des Filterpapiers, weil das Filterpapier die Belastungen bei der Verarbeitung leichter aufnehmen kann, ohne zu reißen oder sich dauerhaft zu verformen. Das erfindungsgemäße Filterpapier besitzt ein Energieaufnahmevermögen in Maschinenrichtung von bevorzugt mindestens 6,0 J/m², besonders bevorzugt mindestens 7,0 J/m² und bevorzugt höchstens 11,0 J/m², besonders bevorzugt höchstens 10,0 J/m².
Die Herstellung des Filterpapiers kann überwiegend den Methoden der konventionellen Papierherstellung folgen. In einem ersten Schritt wird der Langfaserzellstoff in Wasser suspendiert und in einem Mahlaggregat gemahlen. Bei dieser Mahlung werden die Fibrillen der Zellstofffasern freigelegt und die Oberfläche der Fasern vergrößert, wodurch die Festigkeit des daraus gefertigten Filterpapiers erhöht aber auch seine Luftdurchlässigkeit reduziert wird. Des Weiteren werden die Zellstofffasern bei intensiverem Mahlen gekürzt, was die Festigkeit des Filterpapiers reduziert. Der Fachmann ist in der Lage, einen günstigen Mahlgrad als Kompromiss zwischen Festigkeit und Luftdurchlässigkeit aus seiner Erfahrung oder durch wenige Experimente festzulegen.
Der Kurzfaserzellstoff, synthetische Fasern oder anderes Fasermaterial wird - sofern vorhanden - ebenso in Wasser suspendiert und kann gemahlen werden, wobei Kurzfaserzellstoff und synthetische Fasern allerdings bevorzugt nicht gemahlen werden. Die Suspensionen aus Langfaserzellstoff und gegebenenfalls Kurzfaserzellstoff, anderen Fasern, optionalen Füllstoffen, Additiven und Prozesshilfsmitteln können zusammengeführt werden und gelangen in den Stoffauflauf der Papiermaschine. Bevorzugt ist die Papiermaschine eine Schrägsiebmaschine, wobei besonders bevorzugt das Sieb zwischen 15° und 25° gegen die Horizontale geneigt ist. Die Schrägsiebmaschine bietet den Vorteil, dass Suspensionen mit einem sehr niedrigen Feststoffgehalt von etwa 0,02% verarbeitet werden können und so porösere Papiere erzeugt werden können, als mit Langsiebmaschinen.
Aus dem Stoffauflauf strömt die Suspension aus Fasern, Wasser und anderen Komponenten auf das umlaufende Sieb der Papiermaschine und kann durch das Sieb hindurch, teilweise mittels Unterdruck, entwässert werden. Dabei wird das Filterpapier auf dem Sieb gebildet. Das Filterpapier durchläuft danach eine Pressenpartie, in der es durch mechanischen Druck entwässert wird, und weiter vorzugsweise eine Trockenpartie, vorzugsweise mit Nachbefeuchtung, in der es durch erhöhte Temperatur, beispielsweise durch Heißluft, Infrarotstrahlung oder Kontakt mit beheizten Zylindern getrocknet wird. In die Trockenpartie kann auch eine Leimpresse oder Filmpresse integriert sein. Am Ende der Papiermaschine kann das Filterpapier aufgerollt, anschließend in Rollen definierter Breite und Länge geschnitten und verpackt werden.
Ein besonderes und vom Stand der Technik abweichendes Merkmal beim Herstellungsprozess des erfindungsgemäßen Filterpapiers besteht darin, dass es mit ausreichendem Druck komprimiert wird, sodass ihm die eingangs genannten Eigenschaften verliehen werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass das Filterpapier während seiner Herstellung auf der Papiermaschine in der Pressenpartie zwei Walzen, bevorzugt zwei Stahlwalzen, durchläuft, die mechanischen Druck auf das Filterpapier ausüben. Besonders bevorzugt sind die Stahlwalzen mit einem Kunststoffbezug überzogen. Erfindungsgemäß beträgt die Linienlast dabei mindestens 30 kN/m und höchstens 100 kN/m. Durch dieses mechanische Komprimieren des Filterpapiers werden Dicke, Rauigkeit und Luftdurchlässigkeit reduziert und die Dichte erhöht, was das ganz spezifische Eigenschaftsprofil des erfindungsgemäßen Filterpapiers erzeugt. Ebenso hat dieser Vorgang Einfluss auf die mechanischen Parameter, wie Biegewiderstand, Festigkeit, Bruchdehnung und Energieaufnahmevermögen. Gemäß dem Stand der Technik gilt das mechanische Komprimieren eines Filterpapiers für die Herstellung wässriger Extrakte als unerwünscht, weil man davon ausgegangen ist, dass damit die Luftdurchlässigkeit zu sehr reduziert und die Dichte zu sehr erhöht wird und so das wässrige Extrakt nicht mehr in kurzer Zeit hergestellt werden kann. Die Erfinder haben überraschend gefunden, dass die Einbußen durch höhere Dichte und geringere Luftdurchlässigkeit zwar vorhanden sind, aber nicht so stark sind, dass sie eine nennenswerte Auswirkung bei der Herstellung wässriger Extrakte unter Verwendung des erfindungsgemäßen Filterpapiers haben. Aber genau dieses mechanische Komprimieren des Filterpapiers erlaubt es, auf die Verwendung von Abacä Fasern und Sisal Fasern weitgehend oder ganz zu verzichten, weil dabei zwar die Struktur des Filterpapiers geringfügig verdichtet, aber auch seine Festigkeit deutlich erhöht wird. Dadurch kann auch bei ausschließlicher Verwendung von Langfaserzellstoff die hohe Luftdurchlässigkeit mit ausreichender Festigkeit kombiniert werden.
Im Gleichgewichtszustand besitzen konventionelle Filterpapiere eine Feuchte von etwa 7% der Papiermasse unter den in ISO 187:1990 definierten Bedingungen von 50% relativer Feuchtigkeit und 23°C. Die Feuchte des Filterpapiers kann durch Bestimmung der Papiermasse vor und nach dem Trocknen einer definierten Menge an Filterpapier gemäß ISO 287:2009 gemessen werden. Für die konventionelle Herstellung von Beuteln aus Filterpapier hat es sich als günstig erwiesen, die Feuchte des Filterpapiers auf einen Wert von 7% bis 8% einzustellen. Bei dieser Feuchtigkeit kann das Filterpapier gut verarbeitet werden, weil die Fasern ausreichend flexibel sind. Insbesondere das Rändeln zur Verbindung zweier Lagen des Filterpapiers wird erleichtert. Nach dem Stand der Technik soll die Feuchte aber 8% nicht nennenswert überschreiten, weil sonst die Fasern zu flexibel werden und sich beim Rändeln die gewünschte Festigkeit der Verbindung nicht einstellt.
Generell kann das Anpassen der Feuchte durch eine Befeuchtung bei der Herstellung der Teebeutel geschehen, was allerdings einen zusätzlichen maschinellen Aufwand bedeutet.
Die Erfinder haben jedoch gefunden, dass für Filterpapier eine noch höhere Feuchte von bevorzugt mindestens 9%, besonders bevorzugt mindestens 10%, ganz besonders bevorzugt mindestens 11% und bevorzugt höchstens 20%, besonders bevorzugt höchstens 18%, ganz besonders bevorzugt höchstens 15% weitere Vorteile bietet. Entgegen der Erwartung steigert diese hohe Feuchte die Festigkeit der durch Rändeln erzeugten Verbindungen zwischen den Papierlagen.
Da diese Feuchte aber nicht dem Gleichgewichtszustand entspricht, der sich bei Lagerung unter üblichen Umgebungsbedingungen einstellt und die Nachbefeuchtung bei der Herstellung von Beuteln einen zusätzlichen Aufwand bedeutet, besteht eine weitere Ausführungsform der Erfindung darin, das Filterpapier mit einer gegenüber dem Gleichgewichtszustand erhöhten Feuchte im Wesentlichen wasserdampfundurchlässig zu verpacken und beispielsweise in Form einer im Wesentlichen wasserdampfundurchlässig verpackten Rolle bereitzustellen.
Die Erfindung umfasst daher auch ein im Wesentlichen wasserdampfundurchlässig verpacktes Filterpapier, wobei das Filterpapier eine Feuchte von mindestens 9%, bevorzugt mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 11% und höchstens 20%, bevorzugt höchstens 18%, besonders bevorzugt höchstens 15% besitzt. Die Feuchte kann nach ISO 287:2009 gemessen werden.
Bevorzugt umfasst das Filterpapier in der verpackten Rolle Langfaserzellstoff, wobei das Filterpapier entweder frei ist von Abacä Fasern und Sisal Fasern, oder, falls Abacä Fasern und/oder Sisal Fasern vorhanden sind, diese zusammengenommen weniger als 20%, besonders bevorzugt weniger als 10% und ganz besonders bevorzugt weniger als 5% der Masse des Filterpapiers ausmachen.
Besonders bevorzugt ist das Filterpapier in der im Wesentlichen wasserdampfundurchlässig verpackten Rolle ein Filterpapier nach einer der oben genannten Ausführungsformen.
Eine solche Rolle kann durch Trocknen des Filterpapiers auf die gewünschte Feuchte am Ende der Papierherstellung, Aufrollen des Filterpapiers auf einer Rolle und Verpacken der Rolle in ein im Wesentlichen wasserdampfundurchlässiges Material hergestellt werden.
Das im Wesentlichen wasserdampfundurchlässige Material ist dabei bevorzugt eine Kunststofffolie, besonders bevorzugt eine Folie aus Polyethylen oder Polypropylen. Ebenso bevorzugt kann als im Wesentlichen wasserdampfundurchlässiges Material ein geeignetes Verpackungspapier eingesetzt werden. Hierbei bedeutet „im Wesentlichen wasserdampfundurchlässig“, dass die Feuchte des Filterpapiers in der verpackten Rolle, gemessen nach ISO 287:2009 nicht weniger als 8% der Papiermasse beträgt, nachdem die verpackte Rolle mindestens 3 Tage unter den in ISO 187:1990 definierten Bedingungen von 50% relativer Feuchtigkeit und 23°C gelagert wurde.
Alternativ gilt ein Verpackungsmaterial für die Zwecke dieser Anwendung als „im wesentlichen wasserdampfundurchlässig“, wenn seine Wasserdampfdurchlässigkeit (water vapor transmission rate, WVTR) gemessen nach ISO 2528:2017 bei 37°C und 90% relativer Luftfeuchtigkeit weniger als 600 g/(m²·d), bevorzugt weniger als 400 g/(m²·d) und besonders bevorzugt weniger als 350 g/(m²·d) aufweist.
Die erfindungsgemäße verpackte Rolle und das erfindungsgemäße Filterpapier können mittels aus dem Stand der Technik bekannten Maschinen weiterverarbeitet werden, wobei bevorzugt keine weitere Nachbefeuchtung bei der Verarbeitung des Filterpapiers erforderlich ist. Insbesondere können aus dem Filterpapier verschlossene Beutel geformt werden, in die das zu extrahierende Material gefüllt ist. Bevorzugt sind diese Beutel Teebeutel.
Die Erfindung umfasst daher auch Beutel gefüllt mit extrahierbarem Material, die aus dem erfindungsgemäßen Filterpapier hergestellt wurden, wobei das extrahierbare Material bevorzugt Tee ist.
BESCHREIBUNG DER BEVORZUGTEN AUSFÜHRUNGSFORMEN
Die Erfindung soll nun an einigen erfindungsgemäßen Ausführungsformen genauer beschrieben und mit nicht erfindungsgemäßen Filterpapieren verglichen werden.
Aus 100% Langfaserzellstoff wurden drei erfindungsgemäße Filterpapiere, bezeichnet mit A, B und C auf einer Schrägsiebmaschine hergestellt. Der Langfaserzellstoff wurde auf einen Mahlgrad von 20°SR, gemessen gemäß ISO 5267-1:1999, gemahlen und als Suspension mit 0,016% Feststoffgehalt auf das um 20° gegenüber der Horizontalen geneigte, umlaufende Sieb der Schrägsiebmaschine aufgebracht. Danach durchlief das Filterpapier die Pressenpartie, wobei es zwischen zwei mit Kunststoff beschichteten Stahlwalzen mit einer Linienlast von 65 kN/m komprimiert wurde, um die Papierstruktur zu verfestigen. Dabei wurden aber auch Dicke und Luftdurchlässigkeit reduziert. Im Anschluss durchlief das Filterpapier die Trockenpartie, in der es auf eine Feuchte von 9,7% getrocknet wurde. Abschließend wurde das Filterpapier am Ende der Papiermaschine aufgerollt und in einer Polyethylenfolie im Wesentlichen wasserdampfundurchlässig verpackt. Die Einstellungen der Papiermaschine wurden dabei geringfügig variiert, sodass sich leicht unterschiedliche Eigenschaften der Filterpapiere A, B und C ergaben.
Ein viertes erfindungsgemäßes Filterpapier, bezeichnet mit D, wurde aus 82% Langfaserzellstoff und 18% Abacä Fasern hergestellt. Der Langfaserzellstoff und die Abacä Fasern wurden gemeinsam auf einen Mahlgrad von 23°SR, gemessen gemäß ISO 5267-1:1999, gemahlen und als Suspension mit 0,016% Feststoffgehalt auf das um 20° gegenüber der Horizontalen geneigte, umlaufende Sieb der Schrägsiebmaschine aufgebracht. Danach durchlief das Filterpapier die Pressenpartie, wobei es zwischen zwei mit Kunststoff beschichteten Stahlwalzen mit einer Linienlast von 60 kN/m komprimiert wurde, um die Papierstruktur zu verfestigen. Dabei wurden aber auch Dicke und Luftdurchlässigkeit reduziert. Im Anschluss durchlief das Filterpapier die Trockenpartie, in der es auf eine Feuchte von 10,3% getrocknet wurde. Abschließend wurde das Filterpapier am Ende der Papiermaschine aufgerollt und in einer Polyethylenfolie im Wesentlichen wasserdampfundurchlässig verpackt.
Von allen erfindungsgemäßen Filterpapieren wurden Flächengewicht, Dichte, Dicke, Rauigkeit, Biegewiderstand in Maschinenrichtung und Luftdurchlässigkeit bestimmt.
Des Weiteren wurden drei typische, kommerziell verfügbare, nicht erfindungsgemäße Filterpapiere, bezeichnet mit X, Y, Z, hinsichtlich ihres Gehalts an Abacä Fasern und Sisal Fasern mikroskopisch analysiert und ebenso Flächengewicht, Dichte, Dicke, Rauigkeit, Biegewiderstand in Maschinenrichtung und Luftdurchlässigkeit bestimmt.

Die Ergebnisse sind Tabelle 1 zusammengefasst und zeigen den Gehalt an Abacá und Sisal Fasern (AS), das Flächengewicht (BW), die Dichte (p), die Dicke (d), die Rauigkeit (R), den Biegewiderstand in Maschinenrichtung (BR-MD) und die Luftdurchlässigkeit (AP). Tabelle 1

Papier	AS	BW	ρ	d	R	BR-MD	AP
	%	g/m²	kg/m³	µm	ml/min	mN	cm/(min·kPa)
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

Die Ergebnisse zeigen, dass die erfindungsgemäßen Filterpapiere hinsichtlich Dicke und Rauigkeit niedriger und hinsichtlich der Dichte höher liegen als alle nicht erfindungsgemäßen Filterpapiere. Dieser Unterschied wird durch die Kompression des Filterpapiers bewirkt, die die Rauigkeit und die Dicke reduziert und, bei gleichbleibendem Flächengewicht, die Dichte erhöht. Ein an sich unerwünschter Nebeneffekt ist, dass dadurch auch die Luftdurchlässigkeit gesenkt wird, und sie ist bei allen erfindungsgemäßen Filterpapieren niedriger als bei den nicht erfindungsgemäßen Filterpapieren. Wie weitere Experimente zeigen, hat diese geringfügig niedrigere Luftdurchlässigkeit aber praktisch keine Auswirkungen beim Herstellen eines wässrigen Extrakts unter Verwendung der erfindungsgemäßen Filterpapiere.
Der Biegewiderstand der erfindungsgemäßen Filterpapiere ist, bis auf eine Ausnahme, Filterpapier A im Vergleich zu Filterpapier Y, niedriger als jener der nicht erfindungsgemäßen Filterpapiere. Dieser Unterschied wird einerseits durch den geringen Gehalt an Abacä Fasern und Sisal Fasern bewirkt, andererseits auch durch die reduzierte Dicke zufolge der mechanischen Kompression.
Von den erfindungsgemäßen Filterpapieren wurden die wesentlichen mechanischen Eigenschaften bestimmt, die in Tabelle 2 zusammengefasst sind. Tabelle 2 enthält den Biegewiderstand in Querrichtung (BR-CD), die Zugfestigkeit in Maschinenrichtung (F-MD) und in Querrichtung (F-CD), die Bruchdehnung in Maschinenrichtung (E-MD) und in Querrichtung (E-CD) und das Energieaufnahmevermögen in Maschinenrichtung (TEA-MD). Tabelle 2

Papier A B C D

BR-CD mN 22 22 20 23

F-MD N/15 mm 12,8 14,0 14,4 15,0

F-CD N/15 mm 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 J/m² 7,1 7,9 8,3 10,1
Die Festigkeit einer durch Rändeln hergestellten Verbindung zweier Lagen der Filterpapiere wurde geprüft, wobei sich Werte zwischen 1,5 N und 2,0 N ergaben, während konventionelle Filterpapiere unter denselben Testbedingungen nur Werte zwischen 1,0 N und 1,7 N erreichten. Damit zeigt sich, dass sich der hohe Feuchtegehalt der Filterpapiere positiv auf die Festigkeit der Rändelverbindungen auswirken kann.
Aus den vier erfindungsgemäßen Filterpapieren A, B, C und D wurden ohne weitere Probleme mit Tee gefüllte erfindungsgemäße Teebeutel auf verschiedenen konventionellen Teebeutelmaschinen wie IMA C24, IMA C27 und Teepack Perfecta hergestellt. Die aus den vier erfindungsgemäßen Filterpapieren gefertigten Teebeutel wurden mit drei kommerziell erhältlichen Teebeuteln gleicher Geometrie und Füllung verglichen, die auf denselben Maschinen hergestellt wurden. Dazu wurden Behälter mit 0,5 Liter Leitungswasser mit einer Temperatur von 90°C vorbereitet und jeder Teebeutel in je einen Behälter eingetaucht. Der Tee wurde optisch hinsichtlich der Geschwindigkeit der Verfärbung des Leitungswassers im Behälter nach einigen Sekunden beurteilt, da diese Verfärbungsgeschwindigkeit auch das Kriterium ist, das ein Konsument bei der Herstellung des Tees beobachtet. Hinsichtlich der erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Teebeutel zeigte sich kein wahrnehmbarer Unterschied, was durch Messungen mittels UV-VIS bestätigt werden konnte. Der Sandausfall der Teebeutel wurde beurteilt. Dazu wurde Sand mit einer Partikelgröße von 106 µm bis 150 µm in die Teebeutel gefüllt, danach wurden die Teebeutel in einer Apparatur geschüttelt und die Menge an Sand gewogen, die aus dem Teebeutel durch die Poren des Filterpapiers gefallen war. Auch in diesem Punkt gab es keine signifikanten Unterschiede zwischen den erfindungsgemäßen und nicht erfindungsgemäßen Teebeuteln.
Somit zeigt sich, dass durch die erfindungsgemäßen Filterpapiere bei weitgehendem oder vollständigem Verzicht auf Abacä Fasern und Sisal Fasern Teebeutel herstellbar sind, deren Leistungsfähigkeit sich nicht von jenen konventioneller Teebeutel unterscheidet, obwohl dies aufgrund der technischen Eigenschaften der Filterpapiere zu erwarten gewesen wäre. Zudem konnten durch die gegenüber konventionellen Filterpapieren um etwa 10% geringere Dicke etwa 10% mehr Teebeutel aus einer Rolle mit gleichem Außendurchmesser hergestellt werden, was eine zusätzliche Steigerung der Produktivität erlaubt.

Claims

Filterpapier zur Herstellung eines wässrigen Extrakts, umfassend Langfaserzellstoff, das die folgenden Eigenschaften aufweist: - ein Flächengewicht gemäß ISO 536:2012 von mehr als 9,0 g/m² und weniger als 13,5 g/m², - eine Dichte gemäß ISO 534:2011 von mehr als 280 kg/m3 und weniger als 350 kg/m3, - eine Rauigkeit gemäß ISO 8791-2:2013 von mehr als 700 ml/min und weniger als 1300 ml/min, - einen Biegewiderstand gemäß ISO 2493-1:2010 in Maschinenrichtung von mehr als 50 mN und weniger als 75 mN, und - eine Luftdurchlässigkeit gemäß ISO 2965:2009 von mehr als 17000 cm/(min·kPa) und weniger als 26000 cm/(min-kPa), - wobei das Filterpapier entweder frei ist von Abacä Fasern und Sisal Fasern, oder, falls Abacä Fasern und/oder Sisal Fasern vorhanden sind, diese zusammengenommen weniger als 20% der Papiermasse ausmachen.
Filterpapier nach Anspruch 1, bei dem der Langfaserzellstoff aus Nadelbäumen, insbesondere Fichte, Kiefer oder Tanne gewonnen ist.
Filterpapier nach Anspruch 1 oder 2, bei dem der Anteil des Langfaserzellstoffs im Filterpapier mindestens 70%, bevorzugt mindestens 80% und besonders bevorzugt mindestens 90% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des Filterpapiers, wobei insbesondere der gesamte Zellstoff im Filterpapier durch Langfaserzellstoff gebildet ist.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, bei dem ein Anteil an Abacä Fasern und Sisal Fasern zusammengenommen weniger als 10%, bevorzugt weniger als 5% der Masse des Filterpapiers beträgt.
Filterpapier nach einem der vorgehenden Ansprüche, das ferner Kurzfaserzellstoff enthält, wobei der Kurzfaserzellstoff vorzugsweise aus Laubbäumen, insbesondere Birke, Buche oder Eukalyptus gewonnen ist, und wobei der Anteil an Kurzfaserzellstoff höchstens 20%, bevorzugt höchstens 10% und bevorzugt mindestens 2%, besonders bevorzugt mindestens 5% der Papiermasse beträgt.
Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 4, welches frei von Kurzfaserzellstoff ist.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, das ferner thermoplastische Fasern enthält.
Filterpapier nach Anspruch 7, bei dem das thermoplastische Material ausgewählt ist aus der Gruppe bestehend aus Polyethylen, Polypropylen, Polyester, insbesondere Polyethylenterephthalat, Polyamid, Polymethacrylat, Polyacrylat, Polyvinylacetat, Polyvinylalkohol und Polylactid oder Mischungen daraus, wobei die thermoplastischen Fasern vorzugsweise zumindest teilweise durch Bikomponentenfasern gebildet sind.
Filterpapier nach Anspruch 7 oder 8, bei dem der Anteil thermoplastischer Fasern mindestens 5%, bevorzugt mindestens 10% und/oder höchstens 30%, bevorzugt höchstens 20% beträgt, jeweils bezogen auf die Masse des Filterpapiers.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches einen oder mehrere Füllstoffe enthält, insbesondere Füllstoffe, die ausgewählt sind aus der Gruppe bestehend aus Calciumcarbonat, Magnesiumcarbonat, Magnesiumhydroxid, Aluminiumhydroxid, Magnesiumsilikaten, Aluminiumsilikaten, Kaolin und Talkum oder Gemischen daraus.
Filterpapier nach Anspruch 10, bei dem der Anteil an Füllstoffen weniger als 10% der Papiermasse, bevorzugt weniger als 5% der Papiermasse beträgt.
Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 9, welches frei von Füllstoffen ist.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Flächengewicht von mindestens 10,0 g/m², besonders mindestens 11,0 g/m² und/oder einem Flächengewicht von höchstens 13,2 g/m², und bevorzugt höchstens 13,0 g/m².
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Dichte von mindestens 290 kg/m3 und bevorzugt mindestens 300 kg/m3 und/oder einer Dichte von höchstens 340 kg/m3, bevorzugt höchstens 330 kg/m³.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Dicke von mindestens 38 µm, besonders bevorzugt mindestens 40 µm, ganz besonders bevorzugt mindestens 41 µm und/oder einer Dicke von höchstens 48 µm, bevorzugt höchstens 46 µm, und besonders bevorzugt höchstens 45 µm.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Rauigkeit gemäß ISO 8791-2:2013 von mindestens 800 ml/min, bevorzugt mindestens 850 ml/min und/oder von höchstens 1200 ml/min, bevorzugt höchstens 1100 ml/min.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einer Luftdurchlässigkeit gemäß ISO 2965:2009 von mindestens 18000 cm/(min-kPa), bevorzugt mindestens 19000 cm/(min-kPa) und/oder von höchstens 25000 cm/(min-kPa), bevorzugt höchstens 24000 cm/(min-kPa).
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Biegewiderstand gemäß ISO 2493-1:2010 in Maschinenrichtung, der mindestens 55 mN, bevorzugt mindestens 58 mN beträgt und/oder höchstens 73 mN, und bevorzugt höchstens 72 mN beträgt.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, mit einem Biegewiderstand gemäß ISO 2493-1:2010 in Querrichtung, der mindestens 15 mN, bevorzugt mindestens 18 mN, und besonders bevorzugt mindestens 20 mN und/oder höchstens 28 mN, bevorzugt höchstens 26 mN, und besonders bevorzugt höchstens 25 mN beträgt.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Bruchdehnung in Maschinenrichtung mindestens 1,0%, bevorzugt mindestens 1,2% und/oder höchstens 2,0%, bevorzugt höchstens 1,8% beträgt, und/oder dessen Bruchdehnung in Querrichtung mindestens 1,8%, bevorzugt mindestens 2,4% und/oder höchstens 3,8%, bevorzugt höchstens 3,4% beträgt.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Zugfestigkeit in Maschinenrichtung mindestens 11,5 N/15 mm, bevorzugt mindestens 12,0 N/15 mm und/oder höchstens 15,0 N/15 mm, bevorzugt höchstens 14,0 N/15 mm beträgt, und/oder dessen Zugfestigkeit in Querrichtung mindestens 2,5 N/15 mm, bevorzugt mindestens 3,0 N/15 mm und/oder höchstens 5,0 N/15 mm, bevorzugt höchstens 4,5 N/15 mm beträgt.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dessen Energieaufnahmevermögen nach ISO 1924-2:2008 in Maschinenrichtung mindestens 6,0 J/m², bevorzugt mindestens 7,0 J/m² und/oder höchstens 11,0 J/m², bevorzugt höchstens 10,0 J/m² beträgt.
Filterpapier nach einem der vorhergehenden Ansprüche, welches im Wesentlichen wasserdampfundurchlässig verpackt ist und eine Feuchte von mindestens 9%, bevorzugt mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 11% und höchstens 20%, bevorzugt höchstens 18%, besonders bevorzugt höchstens 15% besitzt.
Verfahren zum Herstellen eines Filterpapiers, welches entweder frei ist von Abacä Fasern und Sisal Fasern, oder, falls Abacä Fasern und/oder Sisal Fasern vorhanden sind, diese zusammengenommen weniger als 20% der Papiermasse ausmachen, wobei das Verfahren die folgenden Schritte umfasst: - Suspendieren eines Langfaserzellstoffs in Wasser und Mahlen zumindest des Langfaserzellstoffs in einem Mahlaggregat, - Zuführen einer Suspension, welche zumindest den gemahlenen Langfaserzellstoff enthält, auf ein Sieb einer Papiermaschine, - Entwässern der Suspension durch das Sieb der Papiermaschine, um ein Papier zu bilden, und - Pressen des Papiers mit einem ausreichenden Druck, um dem Papier die folgenden Eigenschaften zu verleihen: • ein Flächengewicht gemäß ISO 536:2012 von mehr als 9,0 g/m² und weniger als 13,5 g/m², • eine Dichte gemäß ISO 534:2011 von mehr als 280 kg/m3 und weniger als 350 kg/m3, • eine Rauigkeit gemäß ISO 8791-2:2013 von mehr als 700 ml/min und weniger als 1300 ml/min, • einen Biegewiderstand gemäß ISO 2493-1:2010 in Maschinenrichtung von mehr als 50 mN und weniger als 75 mN, und • eine Luftdurchlässigkeit gemäß ISO 2965:2009 von mehr als 17000 cm/(min-kPa) und weniger als 26000 cm/(min-kPa), wobei das Filterpapier nach der Siebpartie eine Pressenpartie durchläuft, in der es durch mechanischen Druck weiter entwässert wird, wobei die Pressenpartie zwei Walzen umfasst, die einen Spalt bilden, durch den das Papier läuft und dabei eine Linienlast von mindestens 30 kN/m und höchstens 100 kN/m erfährt.
Verfahren nach Anspruch 24, bei dem das Filterpapier ein Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 22 ist
Verfahren nach Anspruch 24 oder 25, bei dem die Papiermaschine eine Schrägsiebmaschine ist, wobei das Sieb vorzugsweise zwischen 15° und 25° gegen die Horizontale geneigt ist.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 26, wobei als Walzen Stahlwalzen verwendet werden, insbesondere Stahlwalzen, die mit einem Kunststoffbezug überzogen sind.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 27, bei dem das Filterpapier nach dem Pressen durch erhöhte Temperatur, insbesondere durch Heißluft, Infrarotstrahlung oder Kontakt mit beheizten Zylindern, getrocknet wird, wobei der Schritt des Trocknens vorzugsweise eine Nachbefeuchtung umfasst.
Verfahren nach einem der Ansprüche 24 bis 28, bei dem das Filterpapier in einem Zustand mit einer Feuchte von mindestens 9%, bevorzugt mindestens 10%, besonders bevorzugt mindestens 11% und höchstens 20%, bevorzugt höchstens 18%, besonders bevorzugt höchstens 15% im Wesentlichen wasserdampfundurchlässig verpackt wird, insbesondere mithilfe einer Folie aus Polyethylen oder Polypropylen.
Beutel aus einem Filterpapier nach einem der Ansprüche 1 bis 23, der ein zu extrahierendes Material enthält.