Material de velo para infusión termosellado y método de fabricación.

Material de lámina termosellable para infusión que comprende una banda fibrosa no tejida,

comprendiendo dicha banda una combinación de fibras de celulosa y menos del 50 por ciento en peso de fibras termoplásticas, siendo al menos una parte de las citadas fibras termoplásticas materiales termoplásticos multicomponentes que tienen una longitud de menos de 25 mm y mostrando cada uno de sus componentes diferentes características de fusión, caracterizado porque una superficie del material de lámina comprende fibras de celulosa y fibras termoplásticas, predominando estas últimas y consistiendo la superficie opuesta del material de lámina en fibras de celulosa.

Tipo: Patente Internacional (Tratado de Cooperación de Patentes). Resumen de patente/invención. Número de Solicitud: PCT/US1998/022967.

Solicitante: Ahlstrom Nonwovens LLC.

Nacionalidad solicitante: Estados Unidos de América.

Dirección: Two Elm Street Windsor Locks, CT 06096 ESTADOS UNIDOS DE AMERICA.

Inventor/es: BYALIK, LUDMILA, VIAZMENSKY,HELEN.

Fecha de Publicación: .

Clasificación Internacional de Patentes:

  • B01D39/16 SECCION B — TECNICAS INDUSTRIALES DIVERSAS; TRANSPORTES.B01 PROCEDIMIENTOS O APARATOS FISICOS O QUIMICOS EN GENERAL.B01D SEPARACION (separación de sólidos por vía húmeda B03B, B03D, mesas o cribas neumáticas B03B, por vía seca B07; separación magnética o electrostática de materiales sólidos a partir de materiales sólidos o de fluidos, separación mediante campos eléctricos de alta tensión B03C; aparatos centrifugadores B04B;   aparato de vórtice   B04C; prensas en sí para exprimir los líquidos de las sustancias que los contienen B30B 9/02). › B01D 39/00 Sustancia filtrante para fluidos líquidos o gaseosos. › de sustancia orgánica, p. ej. fibras sintéticas.
  • B65D81/00 B […] › B65 TRANSPORTE; EMBALAJE; ALMACENADO; MANIPULACION DE MATERIALES DELGADOS O FILIFORMES.B65D RECIPIENTES PARA EL ALMACENAMIENTO O EL TRANSPORTE DE OBJETOS O MATERIALES, p. ej. SACOS, BARRILES, BOTELLAS, CAJAS, LATAS, CARTONES, ARCAS, BOTES, BIDONES, TARROS, TANQUES; ACCESORIOS O CIERRES PARA RECIPIENTES; ELEMENTOS DE EMBALAJE; PAQUETES. › Recipientes, elementos de embalaje o paquetes para contenidos que presentan problemas especiales de almacenado o de transporte, o adaptados para servir a otros fines distintos del embalaje después de haber sido vaciado su contenido.
  • B65D85/808 B65D […] › B65D 85/00 Recipientes, elementos de embalaje o paquetes especialmente adaptados a objetos o a materiales particulares (B65D 71/00, B65D 83/00 tienen prioridad; utensilios de mano, equipo de viaje A45C; artículos cosméticos o de baño A45D; embalajes para escalpelos quirúrgicos, bisturís o sus cuchillas A61B 17/3215; recipientes especialmente adaptados a fines médicos o farmacéuticos A61J 1/00; botes de pintura B44D 3/12; bidones o latas de aceite F16N 3/04; estuches para llevar armas de fuego individuales F41C 33/06; embalaje de municiones o cargas explosivas F42B 39/00; recipientes para soportes de registro especialmente adaptados para cooperar con el aparato de registro o de reproducción G11B 23/00). › para la inmersión en un líquido, p.ej. bolsitas de té.
  • D21H11/04 SECCION D — TEXTILES; PAPEL.D21 FABRICACION DEL PAPEL; PRODUCCION DE LA CELULOSA.D21H COMPOSICIONES DE PASTA; SU PREPARACION NO CUBIERTA POR LAS SUBCLASES D21C, D21D; IMPREGNACION O REVESTIMIENTO DEL PAPEL; TRATAMIENTO DEL PAPEL TERMINADO NO CUBIERTO POR LA CLASE B31 O LA SUBCLASE D21G; PAPEL NO PREVISTO EN OTRO LUGAR.D21H 11/00 Pasta o papel que comprende fibras de celulosa o de lignocelulosa solamente de origen natural. › Pasta Kraft o al sulfato.
  • D21H13/14 D21H […] › D21H 13/00 Pasta o papel que comprende fibras sintéticas celulósicas o no celulósicas o materiales que forman napas (aspectos químicos de la fabricación de fibras artificiales D01F). › Polialkenos, p. ej. poliestireno.
  • D21H13/24 D21H 13/00 […] › Poliésteres.
  • D21H15/10 D21H […] › D21H 15/00 Pasta o papel que comprende fibras o materiales que forman napas no caracterizados por su constitución química. › Fibras compuestas.
  • D21H27/08 D21H […] › D21H 27/00 Papel especial no previsto en otro lugar, p. ej. obtenido por procedimientos de múltiples etapas. › Papel de filtro (material filtrante que no necesita soporte auxiliar B01D 39/14; fabricación sobre máquinas de papel D21F 11/14).

PDF original: ES-2329740_T3.pdf

 


Fragmento de la descripción:

Material de banda termosellable para infusiones y procedimiento de fabricación.

Campo de la invención

La presente invención se refiere en general a materiales en banda para infusiones y más particularmente se refiere a una nueva y perfeccionada banda fibrosa termosellable que tiene una aplicación particular como material de empaquetado de infusiones, tales como bolsitas de té y similares.

Antecedentes de la invención

Hasta ahora, los papeles para bolsitas de té termosellables han comprendido tanto material de lámina de una única fase como de fase múltiple. Ambos materiales han incluido fibras no termosellables tales como fibras celulósicas largas naturales y sintéticas en combinación con pastas de madera y fibras termosellables. Las fibras particulares termosellables utilizadas incluían fibras termoplásticas, tales como las fibras de un copolímero de acetato de polivinilo, denominado comúnmente como "vinyon", fibras de poliolefina, tales como el polietileno y el polipropileno, pastas de poliolefina y sus combinaciones. Los papeles termosellables se fabrican preferentemente utilizando un proceso de fabricación de papel en húmedo y formando una disposición de elevada porosidad y de estructura abierta que, a pesar del carácter hidrofóbico de la fibra termosellable, permite una adecuada permeabilidad al líquido y la transmisión de tanto el agua caliente como el extracto de té a través de los materiales de lámina durante el proceso normal de reposo. Durante la fabricación, el material de lámina se seca por un tratamiento térmico habitual que tiene como resultado una ligera contracción de los materiales termoplásticos termosellables que mantienen y mejoran convenientemente la distribución abierta deseada de las partículas termosellables a través de la fase de sellado de la banda.

Dos tipos generales de materiales termosellables se han utilizado hasta ahora en la producción de bandas termosellables para infusiones. El primero contienen las pastas de poliolefina, fibras de vinyon, o mezclas de estos materiales que normalmente entregan productos con un elevado o amplio rango de temperatura de sellado, o ventana operativa, debido a la diferencia en el punto de fusión de los polímeros utilizados en las formulaciones. Un rango de aproximadamente 130 - 240ºC es el habitual. Desafortunadamente, cuando estos productos tienen una concentración de fibra termosellable de moderada a baja, no proporcionan una fijación firme de sellado en húmedo en el agua hirviendo, lo cual es básico para el reposo del té. Cuando en el material de banda se utiliza un elevado nivel de termoplástico, por ejemplo más del 50 por ciento en peso, aumenta la resistencia del sellado, pero ser observa una degradación de las características de infusión de la bolsita.

Una segunda generación de papel para bolsitas de té se produce con fibra de polipropileno en la fase de sellado. Este producto normalmente posee una elevada resistencia del sellado y buena infusión; no obstante, debido a un punto de fusión más elevado de las fibras de polipropileno, se sella a temperaturas más elevadas y estrecha significativamente la ventana operativa del equipo de formación de las bolsitas de té a aproximadamente 190 - 240ºC. Como resultado, deben ajustarse las máquinas de empaquetado del té a fin de controlar con mayor precisión la temperatura y la presión aplicadas por los elementos de sellado a fin de sellar adecuadamente las bolsitas. También, cuando una máquina de empaquetado de té no tiene un control de temperatura muy bueno y el perfil de temperatura en los elementos de sellado no es preciso, es probable que el empaquetador de té tenga problemas de calidad con las bolsitas de té selladas, de modo que las bolsitas tiendan a tener fugas tanto en las etapas secas como húmedas.

Se ha intentado una combinación de las fibras de polipropileno y polietileno en el material de lámina en un esfuerzo de aumentar el rango de fusión del material de banda para infusión y en consecuencia aumentar el rango de temperatura de sellado (ventana operativa) en la máquina de empaquetado. Sin embargo, se ha observado que dichas mezclas de fibras de polietileno y polipropileno no alcanzan el resultado deseado. La resistencia de tanto los cierres húmedos y secos del papel producido utilizando dichas mezclas es más débil que la de la fibra de polipropileno al 100%.

Los materiales fibrilares formados con poliolefinas y polímeros similares, denominados habitualmente como "pastas sintéticas", muestran ciertas ventajas en su elaboración respecto a las fibras sintéticas lisas del tipo de varillas. Las pastas sintéticas muestran una morfología fibriliforme y, como resultado, una mayor área de superficie específica. Además, pueden dispersarse más fácilmente en el agua sin necesidad de agentes superficiactivos adicionales y, aunque tienen una naturaleza hidrofóbica, no se deshidratan tan rápidamente como las fibras sintéticas habituales y en consecuencia evitan problemas de obturación en conductos, bombas, etc. del equipo de fabricación de papel. Además, estas partículas sintéticas no presentan la tendencia a "flotar" en los recipientes y tanques de retención utilizados en el proceso normal de fabricación del papel en húmedo. Por estas razones, las pastas sintéticas muestran un potencial para su uso como el componente termosellable de los materiales de embalaje de infusión, particularmente dado que proporcionan una resistencia en húmedo del sellado prácticamente mejorada en condiciones de uso final, es decir, una resistencia mejorada en húmedo del sellado en un entorno líquido acuoso caliente y una mejor resistencia a la deslaminación del sellado en condiciones de ensayo en agua hirviendo y en vapor de agua.

A pesar de las ventajas aparentes evidentes del uso de pasta sintética para la aplicación de banda termosellable para infusiones, se ha observado que dicho material muestra un inconveniente importante en relación con sus propiedades de infusión y humectabilidad. Este inconveniente está relacionado directamente con su utilidad en el proceso de fabricación de papel, es decir, su estructura fibriliforme y elevada área de superficie específica. Cuando la pasta sintética recibe un tratamiento térmico, tal como en la operación clásica de secado, tiende a ablandarse y a fluir, formando normalmente una película, aunque discontinua, particularmente en la fase de termosellado de un material de lámina multifase. A diferencia de la estructura de elevada porosidad y de banda abierta formada por las fibras sintéticas de mayor tamaño y más lisas, la pasta con una elevada área de superficie con su menor densidad, menor tamaño de partícula y partículas más numerosas tiene como resultado una estructura cerrada de baja permeabilidad. El resultado es que determinadas áreas de la superficie de banda se hacen impermeables al agua, prácticamente retardando o inhibiendo la infusión y reduciendo la permeabilidad al agua y la humectabilidad del material. En uso, las áreas no humedecidas o parcialmente humedecidas del material de banda se observan fácilmente como áreas opacas en la lámina mientras que las áreas humedecidas totalmente muestran un aspecto transparente. La menor humectabilidad del material de la banda, junto con su aspecto opaco moteado, influye en el atractivo estético del producto en condiciones de uso final y, en consecuencia, su aceptabilidad por el consumidor.

La patente EP-A-0 432 489 describe una fibra compuesta sintética termoadhesiva que comprende (A) un elemento filamentario de copolímero de alcohol de etilenvinilo que comprende un producto de saponificación de un copolímero de (a) 30 a 70 por ciento molar de etileno con (b) 70 a 30 por ciento molar de acetato de vinilo, y (B) un constituyente filamentar de copoliéster que comprende un producto de copoliesterificación de (c) un componente de ácido dicarboxílico que comprende 1, 0 a 10, 00 por ciento molar de al menos un compuesto de ácido dicarboxílico orgánico que tiene al menos un grupo de sulfonato metálico, con el resto compuesto de al menos un compuesto de ácido dicarboxílico aromático, con (d) un componente de diol, donde cada uno de los constituyentes filamentarios se extiende a lo largo del eje longitudinal de la fibra compuesta y donde el constituyente filamentario de copolímero de alcohol de etilenvinilo forma al menos una parte de la superficie exterior de la fibra compuesta. A partir de un lodo acuoso que contenga las fibras compuestas termoadhesivas junto con al menos otro tipo de fibra, por ejemplo inorgánica, de celulosa, poliolefina, poliéster, poliamida, poliacrílico o fibras arámidas, puede producirse una tela no tejida mediante un procedimiento de formación de lámina en húmedo.

La patente US-A-5... [Seguir leyendo]

 


Reivindicaciones:

1. Material de lámina termosellable para infusión que comprende una banda fibrosa no tejida, comprendiendo dicha banda una combinación de fibras de celulosa y menos del 50 por ciento en peso de fibras termoplásticas, siendo al menos una parte de las citadas fibras termoplásticas materiales termoplásticos multicomponentes que tienen una longitud de menos de 25 mm y mostrando cada uno de sus componentes diferentes características de fusión, caracterizado porque una superficie del material de lámina comprende fibras de celulosa y fibras termoplásticas, predominando estas últimas y consistiendo la superficie opuesta del material de lámina en fibras de celulosa.

2. Material de lámina de la reivindicación 1, caracterizado porque el material de banda no tejida tiene una ventana operativa situada dentro del rango de 110-240ºC.

3. Material de lámina de la reivindicación 1 o la reivindicación 2, caracterizado porque los materiales multicomponentes se seleccionan del grupo formado por materiales bicomponentes y tricomponentes.

4. Material de lámina de la reivindicación 3, caracterizado porque los materiales multicomponentes son fibras bicomponentes de termosellado que tienen un núcleo central y una envoltura exterior.

5. Material de lámina de la reivindicación 4, caracterizado porque la temperatura de reblandecimiento del citado núcleo central es mayor que la temperatura de reblandecimiento de la citada envoltura exterior.

6. Material de lámina de la reivindicación 3, caracterizado porque los citados materiales multicomponentes son fibras termoselladas bicomponentes que tienen la forma de componentes colocados lateralmente.

7. Material de lámina de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 6, caracterizado porque los materiales multicomponentes están formados de materiales seleccionados del grupo compuestos de poliolefinas de 1 - 8 átomos de carbono y poliésteres.

8. Material de lámina de la reivindicación 3, 4, 5 o 6, caracterizado porque los materiales multicomponentes son bicomponentes y se seleccionan del grupo formado por polietileno/polipropileno, polietileno/poliéster, polietileno/polietileno, polipropileno/polipropileno, polipropileno/poliéster y copoliéster/poliéster.

9. Material de lámina de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 8, caracterizado porque los citados materiales multicomponentes representan hasta un 5 - 50% en peso del material de lámina y al menos un 40 por ciento en peso de las fibras termoplásticos.

10. Material de lámina de la reivindicación 9, caracterizado porque los citados materiales multicomponentes representan hasta un 15-35% en peso del material en lámina.

11. Material de lámina de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 10, caracterizado porque la citada banda no tejida incluye pasta sintética y los materiales multicomponentes representan hasta un 14 - 18% en peso del material de lámina.

12. Material de lámina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 11, caracterizado porque los materiales multicomponentes tienen un denier por tamaño de filamento, en el rango de aproximadamente 1, 0 - 20, 0 dpf (1, 11 - 22, 22 dtex) .

13. Material de lámina según la reivindicación 12, caracterizado porque dicho rango de denier por filamento es de 1, 5 - 6, 0 dpf (1, 67 - 6, 67 dtex) .

14. Material de lámina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 13, que tiene características de infusión que incluyen un tiempo de infusión del primer color de menos de 12 segundos y un porcentaje de transmitancia de al menos un 60 por ciento.

15. Material de lámina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 14, que tiene una resistencia del cierre a la deslaminación en húmedo superior a 300 segundos a 100ºC utilizándose un peso estático de 100 g.

16. Material de lámina según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 15 caracterizado porque las fibras de celulosa son fibras naturales.

17. Procedimiento para formar un material en lámina termosellable para infusión, comprendiendo dicho material de lámina una combinación de fibras de celulosa y menos del 50 por ciento en peso de fibras termoplásticos, siendo al menos una parte de dichas fibras termoplásticos materiales termoplásticos multicomponente, comprendiendo el procedimiento los pasos de:

(c) depositar una primera dispersión de fibra sobre un alambre de recogida de fibras, caracterizado porque dicha primera dispersión comprende fibras seleccionadas de una de las siguientes:

(iii) fibras de celulosa; y

(iv) fibras termoplásticas, caracterizado porque al menos una parte de dichas fibras termoplásticos son materiales termoplásticos multicomponentes que tienen una longitud de al menos 25 mm y porque cada uno de sus citados componentes muestran diferentes características de fusión;

(d) depositar a continuación una segunda dispersión de fibra sobre la primera dispersión, caracterizado porque la segunda dispersión de fibras comprende fibras seleccionadas de la otra fibra no elegida entre (a) (i) y (a) (ii) ; y

(e) deshidratar y secar las fibras depositadas para formar de ese modo un material en lámina termosellable para infusión, caracterizado porque la superficie del material de lámina comprende fibras de celulosa y fibras termoplásticas, predominando estas últimas, y la superficie opuesta del material de lámina consiste en fibras celulósicas.

18. Procedimiento según la reivindicación 17, caracterizado porque la estructura de las citadas fibras multicomponentes es bicomponente.

19. Procedimiento según la reivindicación 18, caracterizado porque las fibras bicomponente tienen un núcleo central y una envoltura exterior.

20. Procedimiento según la reivindicación 17, 18 o 19 caracterizado porque la primea dispersión de fibra y la segunda dispersión de fibra comprenden cada una un fluido de dispersión.

21. Procedimiento según la reivindicación 17, 18 o 19, caracterizado porque las citadas fibras multicomponente pueden dispersarse en agua.

22. Procedimiento según la reivindicación 17, 20 o 21, aplicado a la fabricación de un material de lámina termosellable para infusión, según cualquiera de las reivindicaciones 1 a 16.

23. Material de lámina de infusión termosellable según la reivindicación 1, caracterizado porque el material termoplástico multicomponente comprende:

un primer material elegido entre una poliolefina que tiene de 1 a 8 átomos de carbono, polietileno, polipropileno, polibutileno, copolímeros de polibutileno, politetrafluoretileno, poliéster, copoliéster, tereftalato de polietileno, acetato de polivinilo, acetato de cloruro de polivinilo, butiral polivinílico, resina acrílica, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, poliamida, nylon, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, fluoruro de polivinilideno, poliestireno, alcohol polivinílico, poliuretano, una resina celulósica, nitrato de celulosa, acetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa, celulosa etílica, copolímero de acetato de etilenvinilo, copolímero de ácido etilen-acrílico, copolímero en bloque de estiren-butadieno; y

un segundo material elegido entre una poliolefina que tiene de 1 a 8 átomos de carbono, polietileno, polipropileno, polibutileno, copolímeros de polibutileno, politetrafluoretileno, poliéster, copoliéster, tereftalato de polietileno, acetato de polivinilo, acetato de cloruro de polivinilo, butiral polivinílico, resina acrílica, poliacrilato, polimetilacrilato, polimetilmetacrilato, poliamida, nylon, cloruro de polivinilo, cloruro de polivinilideno, fluoruro de polivinilideno, poliestireno, alcohol polivinílico, poliuretano, una resina celulósica, nitrato de celulosa, acetato de celulosa, acetato-butirato de celulosa, celulosa etílica, copolímero de acetato de etilenvinilo, copolímero de ácido etilen-acrílico, copolímero en bloque de estiren-butadieno.


 

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