-
Filterbeutel und Verfahren zu seiner Herstellung Die vorliegende
Erfindung betrifft Filterbeutel, deren Hülle insbesondere aus Tertilfasern besteht
und das Verfahren zu deren Herstellung.
-
Die Verwendung von Filterbeuteln verursacht insofern verschiedene
Schwierigkeiten, als die Beutel unter anderem dem Getränk keinen Beigeschmack verleihen
dürfen. Außerdem müssen die Beutel fest genug sein, um in Wasser, und insbesondere
in koohendem Wasser, z.B. beim Aufbrühen von Tee, Kaffe und ähnlichen Getränken
dem Quelldruck des Filtergutes ohne zu reißen standzuhalten. Die Beutel müssen zwar
porös genug sein, um ein Durchdringen der Flüssigkeit zu ermöglichen, doch müssen
die Poren oder Öffnungen von bestimmter Größe und unveränderlich sein, so daß das
Filtergut nicht aus dem Beutel herausfallen
kann, insbesondere nicht,
wenn der Beutel in eine Flüssigkeit singetauoht worden und das Filtergut gequollen
ist, wodurch es einen Druck auf die Hülledes Beutels ausübt.
-
Mit der vorliegend gebrauchten Bezeichnung Filterbeutel" ist ein durchlässiger
Beutel gemeint, dadurch dessen Hülle eine Fldssigkeit, insbesondere heißes Wasser,
hindurchtreten kann.
-
Unter der Bezeichnung "aufbrühbares Filtergut" ist ein Filtergut zu
verstehen, das sich in dem Beutel befindet und welches nach dem Aufquellen mittels
einer Flüssigkeit, insbesondere heißen Wassers, durch dieses extrahiert wird, Hierbei
kann es sich z.B. um Tee, Kaffee o.dgl. Getränkerohstoffe handeln.
-
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen ungewebten Filterbeutel
zur Aufnahme eines aufbrühbaren Filtergutes zu schaffen. Mit der Erfindung wird
ein Filterbeutel mit poröser, ungewebter Struktur geschaffen, der dadurch gekennzeichnet
ist, daß er in kochendem Wasser naßfest und flüssigkeitsdurchlässig ist, eine Dehnbarkeit
bis zu 50% seiner ursprünglichen Größe hat und keinen Beigeschmack in dem Getränk
hinterläßt.
-
Der erfindungsgemäße Filterbeutel, ist von poröser bzw. mit winzigen
Öffnungen versehener ungewebter Struktur aus einzelnen,
relativ
langen Textilfasern, Vorzugsweise ist die Faserlänge ea. 1,9 cm und länger. Aufgrund
solcher Textilfasern kann sich der Beutel verformen. Der Beutel vermag daher auch
dem durch das Quellen seines Inhalts verursachten Druck nachzugeben. Fasern geringer
Länge haben diese Sigensohaften nicht. Solche relativ kurze Fasern werden bei der
Herstellung von Papier und papierähnlichem Materialien starr miteinander verbunden.
Papier bzw. papierähnliche Fasermaterialien sind daher nur in geringem Maß. dehnbar,
die dem vorstehend erwähnten Quelldruck aufgrund ihrer relativ starren Faserstruktur
nicht standhalten können. Die Starrheit hat ihren Grund in der großen Anzahl von
Bindemittelstellen, die wegen der geringen Länge dieser Fasern notwendig sind. Ferer
werden bei der Herstellung der erfindungsgemäßen Beutel die herkömmlichen Spinn-,
Web- oder Wirkvorgänge überflüssig. Im allgemeinen kann jedes auf eine ungewebte
Struktur gerichtete Verfahren angewandt werden, das derartig. einzelne Fasern zur
Herstellung eines Stoffes mit poröser oder Öffnungen aufweisender Struktur verwendet,
ohne die Fasern zu zerschneiden; vorteilhafterweise wird dabei die Verfahrensweise
nach der US-Patentschrift 2 862 251 angewendet.
-
Es ist wichtig, daß in dem erfindungsgemäßen Stoff mindestens 6% thermoplastische
Fasern, bezogen auf das Fasergesamtgewicht, vorhanden sind, und daß sich diese Fasern.in
konzentrierter Form in einer Oberflächenschicht bzw. im Bereich der Oberfläche des
Stoffes befinden, so daß sie dort etwa 12% bis etwa 25%
der Fasern
ausmachen. Sind die Fasern so in dem Stoff verteilt, daß weniger als etwa 12% der
in der Oberflächenschicht befindlichen Fasern thermoplastische Fasern sind, so hat
das vorgesehene Heißverkleben, das erforderlich ist, um zwei Randabsohnitte eines
aus diesem Stoff hergestellten Beutels zu verschließen, nicht die gewünschte Stärke,
da die thermoplastischen Fasern nicht innerhalb des Stoffes gelagert sind, um einen
größtmöglichen Kontakt zwischen den thermoplastischen Fasern jeder der miteinander
zu verbindenden Randabschnitte zu schaffen. Bei mehr als etwa 25% thermoplastischer
Fasern in der Oberfläche der zu verbindenden Randabschnitte bleibt der Stoff während
des Heißverklebens an der Vorrichtung zum Heißverkleben haften.
-
Sind Jedoch weniger als 6% Gewichtsporzent thermoplastischer Fasern
in dem Stoff vorhanden, so reicht dieses thermoplastische Material nicht aus, ein
vollkommen wirksames Heißverkleben zweier Randabschnitte des Stoffes zu verschließen.
In diesem Fall kann es leicht geschehen, daß die aneinander geschweißten Randabschnitte
sich voneinander trennen und das Filtergut aus dem Beutel herausfällt.
-
2 Der erfindungsgemäße Stoff kann etwa 0,00163 g/cm@, vorzugeweise
0,0019 g/cm2 nichtthermoplastischer Fasern enthalten.
-
Ist der Anteil an nichtthermoplastischen Fasern geringer, so
reicht
dieser Anteil nicht aus, die Bildung schwacher Punkte an und nach der vorspringenden
Kante zu verhindern, die entstdit, wenn die gemeinsamen, nichtkontinuierlichen Kanten
der oberen und unteren Fläche des Stoffes ihrer gemeinsamen nichtkontinuierlichen
Kante entlang miteinander verbunden werden. Dies wird im folgenden in der Figurenbeschreibung
der Figuren 6a und 6b näher beschrie-2 ben. Bei einem Gehalt von weniger als o,oo163
g/cm2 nichtthermoplastischer Fasern ist die Wahrscheinlichkeit groß, daß beim Heißverkleben
der Beutelränder Risse oder Faltenbildungen entstehen, da die nicht-thermoplastischen
Fasern beim Heißverkleben der Beutelränder nicht in ihrer Lage verharren. Solche
unregelmäßigen Randzonen des verklebten Beutels sind nicht nur unerwünscht, weil
sie unansehnlich sind, sondern weil dadurch beim masohinenmäßigen Füllen und Ves
packen des Beutels Schwierigkeiten auftreten.
-
Es ist zu beachten, daß das Filterbeuteimaterial nach der Erfindung
nur im Oberflächenbereich zur einen Seite hin thermoplastische Fasern zu enthalten
braucht, da aufeinander zu liegen kommende, entsprechende Seiten sich dann auch
noch durch Wärme oder auf andere Weise verbinden lassen, wobei ein ausreichendes
Verkleben erzielt wird. In diesem Fall ist es lediglich erforderlich, daßdie die
thermoplastischen Fasern enthaltende Oberflächenschicht mindestens ca. 12% des Gesamtgewichts,
vorzugsweise 25% der in dieser Schicht
befindlichen Fasern thermoplastische
Fasern sind. Der erfindungsgemäße Stoff kann aus verschiedenen Bahnen hergestellt
sein, wobei dann mindestens eine aus thermoplastischen Fasern bestehen sollte bzw.
thermoplastische Fasern enthält.
-
Die für die Herstellung des erfindungsgemäßen Beutels verwendeten
thermoplastischen Fasern sollten aus denjenigen ausgewählt werden, die im wesentlichen
keinen Beigeschmack im Tee hinterlassen. Desgleichen muß ihr Schmelzpunkt innerhalb
des Temperaturbereiches von etwa 1200C bis etwa 1750C liegen, da ihr Erweichungspunkt
über dem Siedepunkt des Wassers liegen muß und die maximale Schmelztemperatur durch
diejenige Temperatur bestimmt wird, die ein Versengen der in dem Filterstoff enthaltenen
nichtthermoplastischen Fasern und dadurch ein Sprödewerden derselben verursacht.
Sie müssen ungiftig und bezüglich ultravioletten Lichtes farbecht sein.
-
Deshalb werden die thermoplastischen Fasern aus Kunststoffen ausgewählt,
die aus Polypropylen, linearem Polyäthylen, Mischpolymerisaten derselben, nichtplastifiziertem
Polyvinylchlorid o, dgl. ungiftigen Stoffen bestehen.
-
Die nichtthermoplastischen Fasern gewährleisten, daß beim Heißverklebqn
der Filterstoff unversehrt bleibt. Die nichtthermoplastischen Fasern sind daher
für den erfindungsgemäßen Filterbeutel von ebenso großer Bedeutung wie die thermoplastischon
Fasern. Sie müssen gegenüber ultraviolettem Licht farbbeständig
sein,
in kochendem Wasser fest bleiben und ungiftig sein. Desgleichen dürfen sie keinen
Beigeschmack in dem Getränk hinterlassen, das unter Verwendung des erfindungsgemäßen
Filterbeutels hergestellt wird. Das nichtthermoplastische Fasermaterial kann aus
zellulosehaltigen Fasern, wie gebleichter Baumwolle und gebleichter Kunstseide (Rayon)
gewählt sein. Es ist natürlich bekannt, daß das Bleichen der Baumwolle und der Kunstseide
die Geschmacksstoffe aus der Faser entfernt. Die für den Gegenstand der Erfindung
nur verwendbaren Zellulosefasern'können auch durch den Schmelzpunkt der thermoplastischen
Fasern bestimmt sein, da die Fasern nicht bei der Temperatur verbrennen oder versengen
dürfen, bei der die thermoplastischen Fasern plastisch gemacht werden, um das erforderliche
Heißverkleben zu bewirken. Alle diese Bedingungen, die an die nichtthermoplastischen
Fasern in dem erfindungsgemäßen Filterbeutel gestellt werden, lassen sich leicht
erfüllen.
-
Die miteinander vermischten einzelnen Fasern werden zweckmäßigerweise
gekrempelt, damit weitgehend eine Wirrfaserstruktur erhalten wird. Die Fasern können
dann durch jedes beliebige Verfahren zur Herstellung einer porösen oder Öffnungen
aufweisenden Bahn neu geordnet werden. Zweckmäßigrweise geschieht dies gemäß der
in der US-Patentschrift 2 862 251 offenbarten Lehre; Jedoch ist auch jedes andere
Verfahren zur Herstellung einer derartigen Bahnstruktur anwendbar.
-
Die derart neu geordneten einzelnen Fasern in der Bahn werden dann
erfindungsgemäß mit Bindemittel oder anderem Klebematerial verbunden, ao daß ein
derartiger ungewebter Faserstoff die erforderliche Festigkeit und Haltbarkeit erhält.
Die Festigkeit des ungewebten Fasersçoffes kann auf verschiedene Weise erfolgen.
-
So kann der ungewebte Stoff mit einem bestimmten Muster von in Abständen
angeordnet eh einzelnen Faserverbindungsstellen oder sich über den un gewebten Stoff
erstreckenden Faserverbindungslinien versehen sein.
-
Die einzelnen, sich durch diese VerbindungsstelLen oder Verbindungslinien
erstreckenden Fasern schließen sich zu einer festen, in sich geschlossenen Faserstruktur
zusammen. Die Paserverbindungsstellen können auch jede beliebige, mit der Stoffstruktur
übereinstimmende Form annehmen, einschließlich der von Kreisen, Ringen, Ovalen,
Ellipsen, Dreieoken, Vierecken, Quadraten, Rauten, Parallelogrammen oder anderen
Polygonen oder von entweder regelmäßig oder unregelmäßig ausgebildeten Kombinationen
dieser Formen.
-
Die Faserverbindungslinien oder die Bereiche solcher Faserverbindungen
können parallel angeordnet sein oder sich gegenseitig kreuzen, um Rauten oder unregelmäßige
Vieleckfiguren zu bilden.
-
Solche Faserverbindungen können kontinuierlich oder diskontinuierlich
verlaufen, gerade, gekrümmt, verschlungen oder unregelmäßig sein. Ingsgesamt sollten
die Faservibindungsstellen im wesen lichen nicht weniger als etwa 35* der Gesamtoberfläche
des ungewebten Stoffes ausmachen, da ein geringerer Prozentsatz als der angegebene
nicht
ausreicht, die Faserbündel bzw. die zwischen den Poren oder Öffnungen befindlichen
Bereiche so unbeweglich zu machen, daß eine Zerstörung der Poren aufgrund von Faserverschiebungen
in kochendem Wasser verhindert wird.
-
Die Menge des verwendeten thermoplastischen Bindemittels sollte so
bemessen sein, daß mindestens ungefähr ein Bindemittelteil auf ein Teil vereinzelter
Fasern entfällt. (Wenn ein zellulosehaltiges Bindemittel verwendet wird, so können
sogar nur Bindemittelteile pro Gesamtfasermenge verwendet werden.) Dies stellt den
niedrigsten Wert dar, bei dem genügend Bindemittel vorhanden ist, um die erforderliche
Festigkeit des Beutels in kochendem Wasser sicherzustellen. Unter dieser Grenze
läßt die Wirksamkeit der. Faserverbindungsstellen nach. Eine obere Grenze ist durch
die Wirtschaftlichkeit bestimmt und könnte auf etwa zwei Bindemittelteile je Faserteil
festgesetzt werden.
-
Das Bindemittel muß ungiftig und hitzebeständig sein, darf keinen
Beigeschmack in dem Getränk hinterlassen und darf sich im Wasser nicht auflösen.
Charakteristische Beispiele sind jedes ungiftige plastifizierte Polyvinylchlorid,
Viskose-Polyolofin, lineares Polyäthylen, Polypropylen usw.. Polyvinylidenchlorid
ist braucht bar, neigt jedoch zur BraunfärBung, wenn ea Ultraviolettstrahlen ausgesetzt
ist. Mischpolimerisate aus zwei oder mehr beliebigen dieser Bindemittel können verwendet
werden, und es können auch aringe Mengen sich nicht störend bemerkbar machendes
Bestandteile
zugegen sein. Wenn das Bindemittel in Form einer Emulsion
aufgebracht wird, so ist darauf zu achten, daß der Emulsionsbildner, der dem Getränk
einen Beigeschmack verleihen kann, entfernt wird, oder es muß mit Sicherheit feststehen,
daß der Emulsionsbildner weder giftig ist noch einen Beigeschmack hinterläßt. Der
Emulsionsbildner kann entfernt werden, indem man den Stoff vor Gebrauch heiß wäscht.
Ein etwa verwendeter Emulsionsbildner muß natürlich in heißem Wasser löslich sein.
-
Zweckmäßigerweise sind die Öffnungen in dem Stoff in einem regeL-mäßigen
Muster angeordnet, sie können jedoch auch beliebig angeordnet sein. Damit in ausreichendem
Maße Öffnungen vorhanden sind, um eine genügende Diffusion der Flüssigkeit durch
den Stoff und damit einen ungehinderten Zutritt der Flüssigkeit in das Innere des
Filterbeutels und zu dem Filtergut zu gewährleisten, muß der Stoff mindestens 15%
Poren oder andere Öffnungen haben, da durch einen geringeren Prozentsatz der Eintritt
der Flüssigkeit in den Beutel in unzulässiger Weise behindert wird. Die obere Grenze
liegt zweckmäßigerweise bei 30%, obwohl auch 35% Öffnungen möglich sind. Was über
dieser oberen Grenze liegt, geht auf Kosten der Festigkeit des Beutels und ermöglicht
ein leichteres Hindurchtreten des Filtergutes durch die Öffnungen. Die Gesamtheit
dieser Öffnungen besteht aus einer Vielzahl von Poren, die je eine Fläche etwa zwischen
0,0258 cm2 und 0,00645 cm2 einnehmen können.
-
Die untere Grenze, des Bereiches, den die einzelnen Poren einnehmen,
ist im Hinblick auf die kleinste Öffnung festgesetzt, durch welche die Konvektionsströme
heißes Wasser in den Beutel
und wieder zurück führen, ohne dabei
auf einen übermäßigen wi-. derstand zu stoßen, der eine Verzögerung des Zusammentreffons
von Filtergut und Flüssigkeit sowie eine Verzögerung beim Zurückfließen der Flüssigkeit
durch die Stoffwände des Beutels verursachen würde. Die von einer kleinen Anzahl
einzelner Fasern unterteilten Poren verursaohen keinen allzu großen Widerstand dank
des geringen Gesamtquerschnitts dieser wenigen Fasern.
-
Dies ist von Bedeutung, da die Temperatur der Flüssigkeit normalerweise
nicht beliebig lange konstant bleibt. Denn die günstigsten Ergebnisse bezüglich
der Qualität des mit einem Filterbeutel hergestellten Getränkes werden in dem Maße
schlechter, in dem die Flüssigkeit abkühlt, was beim Ziehen des Getränkes sehr schnell
geschieht. Deshalb müssen die gonvektionsströme die heiße Flüssigkeit schnell in
den Filterbeutel hinein- und aus diesem heraustragen können.
-
Der poröse Filterstoff gemäß der Erfindung hat folgende mechanisehe
Festigkeitseigenschaften: In trockenem Zustand betragen diese' in der Produktionsrichtung
2 143 g/om Breite Je Sohicht, in der Querrichtung 339,2 g/om Schicht, während sie
in kochendem Wasser gemessen in der Produktionsrichtung 178,58 g/cm und in der Querrichtung
17, 858 g/cm betragen.
-
In trockenem Zustand beträgt die Dehnbarkeit bis zum Zerrissen in
der Produktionsrichtung 4,5%, in der Querrichtung 8,9k. In kochendem Wasser beträgt
sie in der Produktions- und in der Querrichtung 25% bzw. 88%. Der aus diesem Stoff
hergestellte Beutel
ist in heißem Wasser relativ fest und besitzt
eine ausreichende Naßfestigkeit. Außerdem besitzt der Beutel aufgrund der besonderen
ungewebten Struktur des erfindungsgemäßen Filterbeuteis, d.h. aufgrund seiner elastischen
Struktur, die Fähigkeit, sich in der Querrichtung bis zu etwa 50% und in der Längsrichtung
bis zu etwa 10% auszudehnen, wenn er in heißes Wasser getaucht wird.
-
Da. der Beutel eine ungewebte Struktur hat, bilden die Fasern Vielecke,
die aufgrund des Abstandes zwischen den Faserschnittpunkten, der Biegsamkeit der
Fas-ern wie auch der Geschmeidigkeit des thermoplastischen Bindemittels ausweitbar
sind. Der Beutel vermag daher dem Quellen des Filtergutes in ausreichendem Maße
nachzugeben.
-
Die Größe der Fasern wird dadurch bestimmt, daß ein Deckungsfaktor
in Betracht gezogen werden muß, da mit feineren Fasern ein besserer Deckungsfaktor
und ein wirksameres Binden, d.h. mehr Bindemittelstellen pro cm, erzielt werden
können. Weiter wird das Aussehen bei geringerem Deckungsfaktor immer nachteiliger
verändert und die Filterleistung wird immer weniger zuverlässig, da immer weniger
Faserschnittpunkte vorhanden sind, je größer der Faserdurchmesser wird. 1,5 bis
3 Deniers sind besonders vorteilhaft. Gewöhnlich wird ein Appreturmittel verwendet,
wenn die nichtthermoplastische Faser aus Rayon besteht. Dies ist erwünscht, da hierdurch
die für die Verarbeitung notwendigen Eigenschaften erhalten werden, z.B. eine bessere
Gleitfähigkeit beim Krempeln. Das Appreturmittel wird aus einer Stoffgruppe gewählt,
die
diese Eigenschaft besitzt sowie antistatische Eigenschaften aufweist, nur in sehr
unbedeutendem Maße oder gar nicht giftig ist, und die in diese Gruppe gehörenden
Stoffe müssen leicht durch Wasser entfernt werden können. Das bevorzugte Appreturmittel
ist Polyoxyäthylen-Sorbitan-Monolaurat. Die hohe Wasser-und Fettlöslichkeitsziffer
dieses Stoffes (16,7) kennzeichnet ihn als leicht löslich in hartem oder weichem
Wasser. Infolgedessen kann er leicht durch Waschen aus der Faser oder dem Stoff
entfernt werden.
-
Obgleich der erfindungsgemäße Filterbeutel aus einem Gemisch aus thermoplastischen
und nichtthermoplastischen Fasern besteht, kann er eigentlich als verstärkter plastischer
Beutel bezeichnet werden, da der thermoplastische Bestandteil überwiegt. Er ist
porös genug, um Wasser, insbesondere heißem Wasser, ungehinderten Zutritt zu gestatten;
jedoch müssen seine Öffnungen so groß und so klar abgegrenzt sein, um eine solche
Faserzerstreuung zu verhindern, die eine genügend große Kapillarwirkung hat, um
den Flüssigkeitseintritt in den Beutel zu 1 und das Durchdringen desselben beträchtlich
zu behindern, wodurch sich die Zeit erklärt, die die Flüssigkeit benötigt, um mit
dem aufbrühbaren Filtergut in Berührung zu kommen, und der Grad, in dem ein Fließen
der Fldssigkeit dadurch dieses Filtergut oder an ihm vorbei möglich ist.
-
Ein schnelles Eindringen des Wassers vor dem Abkühlen hat einen unmittelbaren
Einfluß auf den Geschmack, d.h., es verbessert diesen beträchtlich.
-
So sind beispielsweise viele Teekenner der Ansicht, daß die wünschenswertesten
Geschmaokskomponenten bei einer Temperatur von etwa 800C aus dem Tee gewonnen werden.
Es ist daher äußerst vorteilhaft, wenn das heiße Wasser so schnell wie möglich mit
dem Tee in Berührung kommen kann, nachdem ein Teebeutel in das kochende Wasser getaucht
winde. Hierdurch wird gewährleistet, daß man den bestmöglichen Geschmack erhält.
Der Filterbeutel gemäß der vorliegenden Erfindung ermöglicht dieses schnelle Zusammentreffen
von Wasser und Tee, und es fehlt im ganz die unerwünschte leichte Abgabe seines
Eigengeschmacks, der dem reinen Teegeschmack abträglich ist.
-
Im Hinblick auf den Geschmacks faktor ist der Beutel so beschaffen,
daß kein Faktor vorhanden ist, der dem Geschmack des Kaffees, Tees oder sonstigen
mit ihm bereiteten Getränks abträglich sein könnte, so daß man einen in keiner Weise
beeinträchtigten Geschmack des Getränkes erhält.
-
In den Figuren 1 bis 8 der Zeichnungen ist der Gegenstand der Erfindung
anhand eines besonders bevorzugten Ausführungsbei spiels dargestellt, welches nachstehend
näher erläutert ist.
-
Es zeigen: Fig. 1 eine perspektivisohe Ansicht einer erfindungsgemäßen
Ausführungsform, d.h. einen teilweise im Schnitt dargestellten Teebeutel mit dem
darin enthaltenen Tee; Fig. 2 einen vergrößerten Querschnitt entlang der Linie II-II
von Fig. 1;
Fig. 3 einen Schnitt einer unter Druck stehenden Wand
ent lang der Linie X-X von Fig. 2; Fig. 4 einen Teil einer Aufsicht auf den mit
X-X bezeichneten Abschnitt des Querschnitts von Fig. 2; Fig. 5 einen Teil einer
Aufsicht entlang der Linie Y-Y von Fig. 2; Fig. 6a einen dem rechten Teil van Fig.
2 entsprechenden Teil eines Schnitts; Fig. 6b einen dem rechten Teil von Fig. 2
entsprechenden Teil eines Schnitts; Fig. 7 ein Schema eines Verfahrens zur Herstellung
des porösen Filtermaterials der vorliegenden Erfindung; Fig. 8 ein Schema des Verfahrens,
nach dem der mit dem Filtergut gefüllte Beutel hergestellt wird.
-
Figur 1 zeigt einen eine erfindungagemäße Ausführungsform darstellenden
porösen Teebeutel 1. Der Teebeutel wird durch einen porösen, entlang der Kante 3
gefalteten Stoff begrenzt. Durch das Falten entsteht eine gemeinsame Randfläche
und die obere Wand 4 und eine entsprechende untere (nicht dargestellte) Wand
kommen
dabei aufeinander zu liegen, die dann in ihrer Lage durch einen Verschluß 5a, Sb
und 50 entlang den Kanten des im wesentlichen geradlinigen Teebeutels 1 festgehalten
werden. Der Beutel besteht aus neugeordneten einzelnen Fasern, die mit einem Bindemittel
versehen sind, um ihre Lage und die genügende Festigkeit des Beutels sicherstellen
zu können. Wie aus Fig. 1 ersichtlich,ist der Beutel 1 porös. Durch die Entfernung
eines Teiles der oberen Wand 4 in der Mitte des Beutels 1 wird der darin enthaltene
Tee 6 sichtbar.
-
Fig. 2 stellt einen Querschnitt entlang der Linie II-II von Fig. 1
dar und zeigt den von der oberen Wand 4 und der darunterliegenden Wand 4a des entlang
der fortlaufenden Kante 3 gefalteten und entlang der Kante 5b zusammengehaltenen
Teebeutels 1 eingeschlossenen Tee 6. Eine Neuordnung der einzelnen, den Teebeutelstoff
bildenden Fasern hat zu einer zeitweiligen Bündelung bzw Zusammenballung 7 von im
wesentlichen allen Fasern geführt, um Poren bzw. Öffnungen 10 in dem Beutelmaterial
zu bilden.
-
Diese Bündel erstrecken sich im wesentlichen in zwei Richtungen, da
sie die hier dargestellte, im wesentlichen geradlinige Pore 10 begrenzen (vgl. Fig.
4). Ferner sind in Fig. 4 sich ungefähr in einem rechten Winkel zu dem Faserbündel
7 erstreckende einzelne Fasern 8 dargestellt.
-
Fig. 3, die einen unter Druck stehenden Teil eines Abschnitts des
Querschnittes einer in Fig 2 gezeigten Wand darstellt, zeigt die Faserenden 9 in
dem Bündel 7 und die einzelnen,
nicht in einem Bündel zusammengefaßten
Fasern 8. Wie zu erkennen ist, erstrecken sich einige der vereinzelten Fasern in
die Poren, während andere diese überbrücken. Die einzelnen Fasern bestehen aus einem
Gemisch aus thermoplastischen Fasern 8a und Zellulosefasern 8b. (Die thermoplastischen
Fasern 8a sind zur besseren Kenntlichmachung etwa dicker gezeichnet und befinden
si-ch in einander gegenüberliegenden Oberflächen einer jeden Wand).
-
Fig. 4 zeigt einen Teil einer Aufsicht entlang der Linie X-X in Fig.
2. Das Faserbündel 7 erstreckt sich geradlinig, so daß in dem Beutelmaterial im
wesentlichen rechteckige Poren oder Öffnungen 10 entstehen. Es ist zu beachten,
daß nicht alle der vereinzelten Fasern in Bündeln 7 zusammengefaßt sind, sondern
daß sich viele in die Poren hinein erstrecken und diese sogar überbrücken, wie schon
vorstehend erwähnt.
-
Fig. 5 zeigt eine Teilaufsicht entlang der Linie Y-Y in Fig. 2, in
welcher Y-Y der Bereich ist, in dem die Kante 5b vorgesehen ist, um die äußersten
Enden der oberen Wand 4 und der unteren Wand 4a gemeinsam zu schließen. Im vorliegenden
Fall wurde zum Verschtteßen Wärme verwendet, wodurch die thermoplastischen Fasern
8a zu fließen beginnen und im wesentlichen ganze Teile zellulosehaltiger Fasern
8b insohljeßen.bzw. überdecken und die zellulosehaltigen Fasern an ihren gemeinsamen
Schnittpunkten festhalten.
-
Fig. 6a stellt einen dem rechten Teil von Fig. 2 entsprechenden Schnitt
dar; jedoch besteht dieser besondere Abschnitt völlig aus thermoplastischen Fasern.
Besonders zu beachten ist die durch das Schließen der Ränder der Jeweiligen Oberflächenabsohnitte
4 und 4a entlang der Linie 12, die die Schließnaht darstellt, gebildete Einbuchtung.
Die mit W und W1 bezeichneten Bereiche bezeichnen die bei ausschließlicher Verwendung
thermoplastischer Fasern in dem Beutel entstehenden gefährdeten Stellen. Dies beruht
auf der mangelnden größenmäßigen Stabilität dieser thermoplastischen Fasern während
des Wärmeverklebungsverfahrens, bei dem die Flächen 4 und 4a entlang der Linie 12
vereinigt werden.
-
Es kommt zu einem Zusammenfließen an den dünnen, durch W und W@ gekennzeichneten
Stellen entlang dem gazen Beutel als Begleiterscheinung der Verklebungs- bzw. Schließnaht
12, und diese schwachen Stellen sind gefährdet und drohen zu brechen, wenn der in
dem Beutel enthaltene Tee während des Ziehens quilLt. In Fig. 6b ist derselbe Abschnitt
dargestellt wie in Fig. 6a, nur daß der in Fig." 6a gezeigte Stoff gemäß der Erfindung
ein Gemisch aus thermoplastischen und nlchtthermoplastischen Fasern enthält. Da
die nichtthermoplastisohen Fasern, welche ihre Unversehrtheit beibehalten, nicht
weich werden, was für thermoplastisohe Fasern oharakteristisch ist, die zum Zwecke
des Verklebens der Stoffflächen 4 und 4a einer Wärmebehandlung ausgesetzt wurden,
entstehen. keine schwachen Stellen und das thermoplastische Material wird so wisch,
daß es die nichtthermoplastischen Fasern teilweise oder ganz umschließt (vgl. Fig.
5), um auf diese Weise
befestigte Stellen zu schaffen, welche näch
dem Abkühlen als Verriegelung dienen, um die Flächen der Stoffe 4 und 4a aufeinander
festzuhalten. Dieser Verschluß 12 wird im Gegensatz zu dem im Stoff selbst durch
Einbringen des besonderen Bindemittels vorgenommenen Verbindung Heißverklebung"
genannt.
-
In Fig. 7 ist ein Schema eines Verfahrens zur Herstellung des erfindungsgemäßen
porösen Beutelstoffes dargestellt, das mit dem Mischen der vereinzelten thermoplastischen
und der zellulosehaltigen Fasern beginnt, so daß die Fasern beliebig verteilt sind.
Hierauf werden die Fasern durch Krempeln ausgerichtet. Dann wird die gekrempelte
Bahn einer Vorrichtung zugeführt, die eine Faserneuordnung beispielsweise nach der
US-Patentschrift 2 862 251 bewirkt. Hierbei entsteht eine poröse Vlies struktur
und das Vlies wird anschließend mit einem Bindemittel gebunden, um die Fasern in
ihrer Lage festzuhalten und die Unversehrtheit des Vlieses zu gewährleisten. Der
Bindemittelauftrag besteht aus dem Aufdrucken des Bindemittels mit anschließendem
Trocknen des Stoffes bei etwa 3,5 at. Dann hat das Vliesmaterial genug Festigkeit,
um durch eine Bindemittellösung geführt, d.h. mit ihr durchtränkt zu werden, wodurch
eine Trockenbindemittelaufnahme von 1,4 bis 2,0 Teilen auf dem Vliesstoff bewirkt
wird; anschließend folgt ein Trocknungsvorgang bei etwa 1,4 bis 5,6 atü. Dann wird
der Stoff mit Wasser bei etwa 800C gewaschen, um alle wasserlöslichen Bestandteile
aus dem Bindemittel zu entfernen, und getrocknet, um das Wasser zu entfernen. Sodann
wird er aufgewickelt.
-
Die Dehaungsfähigkeit des Stoffes ohne zu reißen ist in der Querrichtung
größer und beträgt bis zu etwa 90%, während seine Dehnungsfähigkeit in der Produktionsrichtung
bis zu etwa 25% bemißt. Hierduroh kann sich die Gesamtfläche des Beutels um etwa
50% und mehr vergrößern. wobei jedoch seine Unversehrtheit gewährleistet ist.
-
Bei der Herstellung eines Materialschubs wird das Verfahren zur Herstellung
des Beutelstoffes in zwei Verfahrensab-schnitten durchgeführt. Im ersten Verfahrensabschnitt
werden die Fasern wie in dem kontinuierlichen Verfahren gekrempelt, neu geordnet,
mit dem Bindemittel versehen und zum erstenmal getrocknet; nach dem ersten Trocknen
wird die mit dem Bindemittel versehene Bahn jedoch aufgewickelt und dem zweiten
Verfahrensabschnitt zugeführt, in dem sie durch eine Bindemittellösung geführt,
d.h. mit dieser getränkt , bei etwa 1,4 bis 5,6 atü getrocknet, in Wasser mit einer
Temperatur von 800C gewaschen, wiederum getrocknet und aufgewickelt wird.
-
Der poröse VLiesstoff wird dann gemäß dem in Fig. 8 dargestellten
Schema zu ein aufbrühbares Filtergut enthaltenden Filterbeuteln weiterverarbeitet.
Dieses Schema zeigt die erfindungsgemäße Herstellung eines Teebeutels, bei der der
streifenförmige poröse Vliesstoff V-förmig gefaltet wird, um eine gemeinsame kontinuierliche
Kante 3 entlang dem Streifen, sowie eine obere Wand 4 und eine untere Wand 4a zu
schaffen,(vgl. Fig. 2). Dann wird
das gefaltete Vliesmaterial durch
im Abstand angeordnete Greifvorrichtungen in dieser Lage festgehalten und zerschnitten,
um einzelne Teebeutel oder -päckohen zu erhalten, die weiter von den Greifvorrichtungen
festgehalten werden. Dann wird jeder der Beutel mit einer bestimmten Teemenge gefüllt
und entlang der drei gemeinsamen nichtkontinuierlichen Ränder (5a, 5b und 5c in
Fig. 1) heißverklebt, wodurch der Tee in dem Teebeutel eingeschlossen wird. Die
Beutel lassen sich damit in sehr wirtschaftlicher Weise herstellen.
-
Zur Erfindung gehört.alles dasjenige, was in der Beschreibung enthalten
und bzw. oder in den Zeichnungen dargestellt ist, einschließlich dessen, was in
Abweichung von den konkreten Ausführungsbeispielen für den Fachmann naheliegt.