ES2900060T3 - Una cápsula para productos solubles o extraíbles - Google Patents
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Abstract
Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles, mediante el uso de un fluido de extracción presurizado, que comprende: - un cuerpo de recipiente (2), que define un volumen (21) para alojar el producto soluble o extraíble, que tiene una base inferior (3) y una base superior (5) y una pared lateral (4) que se extiende en una dirección longitudinal (X-X) entre la base inferior (2) y la base superior (5), - una primera tapa de barrera compostable (50), que se asocia de manera sellable con dicha base superior (5), - dicha base inferior (3) que tiene; - una superficie interna (300), orientada hacia el volumen (21) para alojar el producto soluble o extraíble, y una superficie externa (301) orientada hacia fuera de la cápsula (1), aberturas (302) para el paso de un fluido de extracción desde la superficie externa (301) a la superficie interna (300), y - una segunda tapa de barrera compostable (30), caracterizada porque la segunda tapa (30) es una barrera contra el oxígeno y la humedad y se asocia de manera sellante con la superficie interna (300) de la base inferior (3) por una región de sellado (303), dichas aberturas (302) de dicha base inferior (3) que se cierran por dicha segunda tapa (30), dicha región de sellado (303), en funcionamiento, se adapta para ceder al menos en una porción de la misma, lo que provoca que la segunda tapa (30) se levante relativamente a la superficie interna (300) de la base inferior (3), bajo la presión del fluido de extracción que fluye a través de dichas aberturas (302).
Description
DESCRIPCIÓN
Una cápsula para productos solubles o extraíbles
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una cápsula para preparar productos líquidos como se define en el preámbulo de la reivindicación 1.
Es decir, la presente invención se refiere a cápsulas compostables (también conocidas como "cartuchos") para preparar un producto líquido, una bebida, mediante la introducción de líquido de extracción (posiblemente bajo presión o a alta temperatura) y/o vapor en la cápsula con las tapas de cierre de la cápsula se consideran compostables y de barrera.
Antecedentes de la invención
El compostaje es un procedimiento de reciclaje de residuos orgánicos que se utiliza para obtener un fertilizante natural, conocido como compost, que comprende materiales orgánicos biodegradables que pueden clasificarse como materia húmeda (residuos de frutas y verduras, posos de café y filtros de té, pan moldeado, cáscaras de huevo y huesos, recortes de césped) y materia seca (hojas secas, aserrín, paja, ramitas, virutas y cortezas de madera, papel común y toalla de papel, cartón).
De acuerdo con la norma EN 13421, los residuos pueden considerarse compostables si cumplen los siguientes requisitos: a) al menos un 90 % de biodegradabilidad para alcanzarse en no más de 6 meses; b) desintegrabilidad, por ejemplo, fragmentación y pérdida de visibilidad en el compost final. La fracción de residuos de material de ensayo con dimensiones superiores a 2 mm debe ser inferior al 10 % de la masa inicial; c) bajos niveles de metales pesados y ausencia de efectos negativos sobre la calidad del compost; d) estabilidad del valor de pH, contenido salino, sólidos volátiles, N, P, Mg, K.
Se apreciará que un material biodegradable no es necesariamente compostable porque el compostaje también requiere la desintegración del mismo. Por otro lado, un material que, durante un ciclo de compostaje, se rompe en pedazos tan microscópicos que no puede ser completamente biodegradable, no es compostable.
El documento UNI EN 13432 es una norma armonizada que se publica en el Diario Oficial de las Comunidades Europeas y transpuesta a los países europeos individuales, y confiere una presunción de conformidad con la Directiva Europea 94/62 EC sobre envase y residuos de envase.
La creciente conciencia de los consumidores sobre los problemas de eliminación de desechos llevó a varias industrias a buscar nuevos materiales para la fabricación de consumibles, a fin de cumplir con los requisitos de sostenibilidad del mercado.
Los fabricantes de cápsulas monodosis, mencionados anteriormente, se encuentran entre los primeros en avanzar en esta dirección y desarrollar soluciones sostenibles.
Actualmente se encuentran disponibles los siguientes tipos de cápsulas:
a) cápsulas rígidas o semirrígidas, que comprenden un elemento de recipiente fabricado en un material rígido o flexible no compostable (tal como el aluminio) y un elemento de cierre (también conocido como tapa o membrana), fabricado de aluminio. Los dos elementos se termosellan entre sí para formar una cavidad contenedora en la que se retiene el producto extraíble o soluble. La cavidad tiene propiedades de barrera al oxígeno y al agua. Estos cartuchos deben perforarse en lados opuestos para que el líquido de extracción o solubilizante entre en la cavidad y fluya hacia afuera para la dispensación de bebidas;
b) cartuchos de papel de filtro, que comprenden ambos un cuerpo de recipiente y un elemento de cierre de papel de filtro o materiales similares sin propiedades de barrera. Estos cartuchos no oponen resistencia al oxígeno y al agua. Este segundo diseño de cartucho requiere que el cartucho se envase en un recinto de barrera, por ejemplo, hecho de aluminio, para preservar las propiedades organolépticas del producto, lo que requiere el uso de sistemas de fabricación con mayor consumo de potencia y costos;
c) cartuchos rígidos o semirrígidos, que comprenden un elemento de recipiente fabricado con un material compostable rígido o flexible y un elemento de cierre (también conocido como tapa o membrana) fabricado con papel de filtro. Estos cartuchos no oponen resistencia al oxígeno y al agua. Este tercer diseño de cartucho requiere que el cartucho se envase en un recinto de barrera, por ejemplo, hecho de aluminio, para preservar las propiedades organolépticas del producto, lo que requiere el uso de sistemas de fabricación con mayor consumo de potencia y costos.
Problema de la técnica anterior
Por lo tanto, los cartuchos de la técnica anterior mencionados anteriormente comprenden materiales que no cumplen los requisitos de compostabilidad, es decir, el aluminio que se usa para formar el elemento de cierre o el recinto de barrera en el que se envasa el cartucho de papel de filtro.
También se encontró que los materiales "bio" o compostables existentes en uso con máquinas de café que tienen puntas perforantes, pueden exhibir un comportamiento de alto alargamiento en la rotura, lo que afecta la efectividad de la perforación, porque el material envuelve las puntas perforantes como un calcetín en lugar de romperse posiblemente causa así problemas de dispensación. Esto también puede conllevar el riesgo de que las puntas se rompan como resultado de ciclos repetidos de este tipo.
El documento WO 2010/137952 A1 divulga un cartucho o cápsula configurada para operar en una máquina (originalmente diseñada para operar con una cápsula de diferente tipo) que tiene puntas para romper el cartucho cuando la unidad se cierra mecánicamente, para que el agua fluya hacia el cartucho a través de las lágrimas así formadas. La cápsula del documento WO 2010/137952 A1 se configura para evitar la interacción con las puntas perforantes de la máquina, ya que dichas puntas no tocan la parte inferior de la cápsula. Otro ejemplo de una cápsula de este tipo se divulga en el documento WO2014/097039 A1.
Objeto de la presente invención
La presente invención tiene por objeto proporcionar una cápsula compostable que también tenga propiedades de barrera al oxígeno, que puede así preservar las propiedades organolépticas del producto soluble o extraíble durante el transporte y almacenamiento, que garantiza al mismo tiempo el cumplimiento de los requisitos de biodegradabilidad y/o biocompostabilidad.
Este objeto se cumple con una cápsula para productos solubles o extraíbles mediante el uso de un fluido de extracción presurizado, como se define en las reivindicaciones adjuntas.
Las diversas realizaciones de la presente invención pueden proporcionar una cápsula (también conocida como cartucho o cápsula) que puede proporcionar, por separado o en combinación, una o más de las siguientes ventajas: - la posibilidad de formar el cuerpo de la cápsula, las tapas inferior y superior (o láminas de sellado) y/o el cartucho en su conjunto con un material barrera al oxígeno compostable sin causar los inconvenientes funcionales antes mencionados,
- la posibilidad de utilizar máquinas con puntas perforantes diseñadas originalmente para perforar la pared inferior de la cápsula, con las puntas que no perforan la pared inferior, sino que la apoya durante la extracción del producto líquido, lo que evita el desgaste de estas puntas.
Las diversas realizaciones de la presente invención pueden proporcionar una cápsula biodegradable/compostable que tiene propiedades de barrera que puede funcionar en máquinas existentes que tienen puntas perforantes (y posiblemente filtrantes), lo que permite que las puntas interactúen con el fondo de la cápsula sin perforarla.
En las diversas realizaciones de la presente invención, la tapa inferior de la cápsula puede colocarse dentro del volumen definido por el cuerpo de la cápsula, lo que asegura dicha tapa es la dispensación adecuada de la bebida, tal como el café a presión, sin dañarse, cortarse y/o romperse, lo que evita cualquier liberación no deseada de polvo de café en el recipiente de consumo (taza) con la bebida, lo que daría lugar a una percepción negativa del usuario. Descripción de las figuras
- Las Figuras 1A, 1B y 1C muestran una realización de la cápsula de la presente invención sin la tapa superior en una vista en perspectiva superior, una vista en perspectiva inferior y una vista inferior respectivamente;
- La Figura 2 es una vista en sección transversal de la cápsula, tomada a lo largo de la línea A-A de la Figura 1; - Las Figuras 3 y 4 muestran una vista de un detalle de la parte superior e inferior de la cápsula como se muestra en la Figura 2, respectivamente;
- Las Figuras 5A y 5B muestran vistas esquemáticas de las tapas superior e inferior asociadas con la cápsula, respectivamente, de acuerdo con la presente invención.
Descripción detallada
Incluso cuando esto no se indique expresamente, las características individuales descritas con referencia a las realizaciones particulares se entenderán como auxiliares y/o intercambiables con otras características descritas con referencia a otras realizaciones ejemplares.
A continuación, se describirán la estructura y las ventajas de una cápsula 1 (también conocida como cartucho o cápsula, y estas palabras se usan en la presente memoria como equivalentes) para preparar productos solubles o extraíbles mediante el uso de fluido de extracción presurizado.
En varias realizaciones, tal producto líquido puede consistir en una bebida tal como café (por ejemplo, café expreso) obtenida mediante la introducción de líquido y/o vapor a presión y a una temperatura dada (es decir, alta temperatura) en el cartucho.
En varias realizaciones, la cápsula 1 puede contener un producto soluble o extraíble de un material (no mostrado) que puede proporcionar el producto líquido mediante el uso de dicho líquido y/o vapor. Dicho producto soluble o extraíble de un material puede consistir en posos de café u otro precursor de un producto líquido, por ejemplo, una bebida como té, chocolate en polvo o granos, productos para preparar caldos, sopas, bebidas e infusiones de diversos tipos: dicha lista deberá entenderse como un ejemplo y sin limitación.
Las Figuras 1A a 1C muestran varias vistas de la cápsula 1 que comprende:
- un cuerpo de recipiente 2, que es susceptible de tener la forma de una pequeña bandeja o taza, y define un volumen 21 para alojar el producto soluble o extraíble,
- una base inferior 3,
- una base superior 5 y
- una pared lateral 4 que se extiende en una dirección longitudinal X-X entre la base inferior 3 y la base superior 5. Cabe señalar que el cuerpo del recipiente 2 de la cápsula 1 se fabrica preferentemente de un material compostable o biodegradable, que tiene el término biodegradable destinado a designar la capacidad de sustancias y materiales orgánicos para degradarse a moléculas más simples a través de una serie de reacciones químicas irreversibles. El nivel de biodegradación requerido para que un material se certifique como biodegradable es de al menos el 90 % para alcanzarse en no más de 6 meses.
Preferentemente, el cuerpo del recipiente 2 de la cápsula 1 se fabrica de materiales biodegradables seleccionados del grupo que comprende almidón de maíz, almidón de patata y celulosa, plásticos biodegradables y compostables conocidos con el nombre comercial de Mater-Bi y/o cualquier combinación de estos materiales.
En particular, el cuerpo del recipiente 2 de la cápsula 1 se forma preferentemente con un material compostable, por ejemplo, un material fundido compostable basado en resinas de poliésteres/PLA/almidón y similares.
En diversas realizaciones, así como también se representa en las figuras adjuntas, el cuerpo 2 puede tener la forma de una bandeja que diverge desde la base inferior 3 hacia la base superior 5. En varias realizaciones, la forma divergente puede ser una forma troncocónica. Sin embargo, esta forma no es obligatoria, ya que la cápsula 1 puede tener diferentes formas en su conjunto, por ejemplo, prismática, troncopiramidal, cuadrada, etc.
En varias realizaciones, la base inferior 3 tiene:
- una superficie interna 300, frente al volumen 21 y
- una superficie externa 301 orientada hacia el exterior de la cápsula.
La base inferior 3 comprende aberturas 302 para el paso de un fluido de extracción desde la superficie externa 301 a la superficie interna 300 de la base inferior 3.
Como se muestra en la Figura 2, la cápsula 1 comprende una primera tapa de barrera compostable 50 y una segunda tapa de barrera compostable 30.
La primera tapa de barrera compostable 50 se asocia de forma sellable con la base superior 5, es decir, forma un cierre hermético con ella.
En una realización preferente, la base superior 5 define un borde anular 501 y la primera tapa de barrera compostable 50 se asocia de forma sellada con el borde anular 501 a través de una región de sellado 503.
Esto asegura ventajosamente la conservación de las propiedades organolépticas del producto contenido en la cápsula 1, ya que la tapa 50 es una tapa de barrera contra el oxígeno y la humedad.
Debe observarse que la región de sellado 503 se obtiene preferentemente mediante termosellado u otras técnicas conocidas, tales como ultrasonidos o materiales adhesivos.
La primera tapa de barrera compostable 50 también exhibe ventajosamente tal penetrabilidad/frangibilidad y/o espesor que se abre bajo la presión del líquido de extracción.
En un aspecto, la primera tapa de barrera compostable 50 no tiene corte, es decir, no tiene una región de debilitamiento, pero todavía se diseña para entrar en contacto con el mecanismo del aparato que proporciona el fluido de extracción presurizado, de acuerdo con técnicas conocidas, que no se describirán en la presente memoria.
La segunda tapa de barrera compostable 30 se asocia de manera sellable con la superficie interna 300 de la base inferior 3 a través de una región de sellado 303.
Como se muestra en la Figura 4, la segunda tapa de barrera compostable 30 comprende preferentemente una porción periférica, que se extiende más allá de las aberturas 302 de la base inferior 3 y se adapta para sellar herméticamente tales aberturas 302, es decir, sin que el aire y/o el gas puedan fluir a través de él.
Preferentemente, esta segunda tapa 30 se diseña como un material sin costuras, sin discontinuidad tanto en su realización superficial como en su espesor.
La segunda tapa de barrera compostable 30 identifica preferentemente una primera superficie 30a, orientada hacia la superficie interna 300 de la base inferior 3, y una segunda superficie 30b, orientada hacia el volumen 21 para alojar el producto soluble o extraíble.
Cabe señalar que la segunda tapa 30 se coloca dentro del volumen 21 y contacta directamente con los productos solubles o extraíbles.
La base inferior 3 se sella herméticamente por la segunda tapa de barrera compostable 30, que tiene asociada dicha segunda tapa de barrera compostable 30 con la superficie interna 300 de la base inferior 3 a través de una región de sellado 303 como se muestra en la Figura 5B.
Debe observarse que la región de sellado 303 se obtiene preferentemente mediante termosellado u otras técnicas conocidas, tales como ultrasonidos o materiales adhesivos.
Es decir, las aberturas 302 en la base inferior 3 se cierran por la segunda tapa de barrera compostable 30.
Esto asegura ventajosamente la conservación de las propiedades organolépticas del producto contenido en la cápsula 1, ya que la tapa 30 es una tapa de barrera contra el oxígeno y la humedad.
En un aspecto peculiar, la región de sellado 303, en funcionamiento, se diseña para ceder al menos en una porción de la misma bajo la presión del fluido de extracción que fluye a través de dichas aberturas 302.
En otras palabras, las puntas que se proporcionan típicamente para perforar la tapa, no tocan la segunda tapa 30 según la presente divulgación y la tapa permite que el agua fluya hacia el volumen 21 del cartucho porque la región de sellado 303 cede bajo la presión hidráulica ejercida por el agua.
Ventajosamente, se proporciona una cápsula 1 en la que la segunda tapa 30 se diseña para funcionar en una máquina dispensadora que tiene puntas para romper la cápsula cuando la unidad se cierra mecánicamente para que el agua fluya hacia la cápsula a través de la abertura 302 sin que tales puntas rompan la segunda tapa 30.
En un aspecto, la segunda tapa de barrera compostable 30 se compone de un material sin costuras, que permanece intacto bajo la presión ejercida por el fluido de extracción que fluye a través de dichas aberturas 302.
En particular, la segunda tapa 30, además de no perforarse por las puntas, no se rasga y/o no se retrae bajo la acción de la presión del fluido de extracción, lo que significa que la segunda tapa de barrera compostable 30 mantiene su integridad ya que la región de sellado 303 cede bajo la presión del fluido de extracción.
Debe observarse que la presión del fluido de extracción a través de las aberturas 302 hace que la segunda tapa 30 se eleve con respecto a la superficie interna 300 de la base inferior 3, lo que significa que su superficie 30a se separa de la superficie interna 300 de la base inferior 3.
En otras palabras, la tensión media de la segunda tapa 30 es mayor que la de la porción de la región de sellado 303 que cede bajo presión hidráulica.
En un aspecto, la región de sellado 303 que cede es solo una porción de toda la región de sellado. Esto se debe a que cuando una porción del sello 303 cede, entonces el agua que fluye a través del espacio creado entre la segunda tapa 30 y la región de sellado que cede disminuye su presión mientras deja sin cambios el resto de la región de sellado 303 que no cede.
Es decir, la presión del fluido de extracción hace que la región de sellado 303 se separe del segundo lado de la porción anular 3011 de la base inferior 3, ya que al menos una porción de la región periférica de la segunda tapa de barrera compostable 30 varía desde 0,5 bar a 15 bar.
En un aspecto, como se muestra en las Figuras 2 y 4, la base inferior 3 puede tener una estructura esculpida, es decir, con las respectivas áreas elevadas y rebajadas. En varias realizaciones, como se muestra en las Figuras 2 y 4, esta estructura esculpida hace que la cápsula (es decir, cuando se ve desde el lado exterior con relación al punto de vista de las Figuras 2 y 4).
Preferentemente, la porción anular 3011 se configura para rebajarse con respecto a dicha porción central 3010 y las aberturas 302 se proporcionan en dicha porción anular 3011.
En particular, la porción anular 3011 define un primer lado orientado hacia fuera de la cápsula, y un segundo lado orientado hacia el volumen 21 para alojar el producto soluble o extraíble, y las puntas encajan en la región rebajada orientada hacia fuera de la cápsula, sin contactar la segunda tapa de barrera compostable 30.
En esta realización preferente, la segunda región de sellado 303 de la segunda tapa de barrera compostable 30 se ubica en el segundo lado de la porción anular 3011 orientado hacia el volumen 21.
Con mayor preferencia, la región de sellado 303 se interpone entre dicho segundo lado de la porción anular 3011 y dicha porción periférica de dicha segunda tapa de barrera compostable 30 que se extiende más allá de las aberturas 302.
Esta zona de sellado 303 se configura por una corona circular.
La porción anular mencionada anteriormente 3011 se conecta preferentemente, por un lado, a la pared lateral 4 de la cápsula 1 y, por el otro lado, a dicha porción central 3010.
En una realización preferente, las aberturas 302 de la base inferior 3 pueden tener cualquier forma y definir una superficie de abertura total que varía desde 1 mm2 hasta 8 mm2, y es preferentemente de 4 mm2
En una realización preferente, las aberturas 302 comprenden una pluralidad de aberturas distintas entre sí y dispuestas a lo largo de una circunferencia 3020 (Figura 1C). En particular, la pluralidad de aberturas 302 comprende preferentemente ocho aberturas, que tienen una sección circular con un diámetro que varía desde 0,5 mm hasta 1,1 mm.
La estructura y las ventajas de las tapas de barrera compostables 30 y 50 se describirán ahora con referencia a las Figuras 5A y 5B.
Cabe señalar que, como se usa en la presente memoria, el término tapa se destina a designar un elemento de cierre para el cuerpo del recipiente de una cápsula, que se diseña para contener el producto soluble o extraíble en el cuerpo del recipiente de la cápsula y para impedir la entrada de agentes extraños líquidos y sólidos en el cuerpo del recipiente de la cápsula.
Como se usa en la presente memoria, el término tapa de barrera pretende designar un elemento de cierre que tiene características de resistencia física o química, es decir, propiedades de resistencia al oxígeno, agua, gas o sabor o una combinación de las mismas.
El término tapa de barrera compostable se destina a designar un miembro de cierre que, además de las características mencionadas anteriormente, también cumple los requisitos de compostabilidad de las normas vigentes.
Como se usa a continuación, el término exterior se destina a designar la superficie de la tapa orientada hacia el exterior o al entorno circundante, mientras que el término capa interna se entiende como la superficie de la superficie de la tapa que, en funcionamiento, mira hacia el volumen encerrado por una cápsula o por un recipiente, es decir, la superficie de la membrana opuesta a la que da al entorno exterior.
La segunda tapa de barrera compostable 30 comprende al menos una capa de barrera 31 que contiene una película de barrera compostable y una capa de barrera al oxígeno 32.
Preferentemente, la segunda tapa de barrera compostable 30 tiene un grosor predeterminado, que varía desde el grosor más pequeño que puede obtenerse con la tecnología relevante hasta un máximo de 200 pm.
El módulo elástico de la segunda tapa de barrera compostable 30 varía desde 100 hasta 5.000 MPa.
La primera tapa de barrera compostable 50 comprende al menos una primera capa de barrera 51 que contiene una película de barrera compostable 52 y una capa de barrera al oxígeno.
En un aspecto peculiar, la primera tapa de barrera compostable 50 tiene un grosor S que varía desde 40 hasta 200 pm.
Las realizaciones de la primera y la segunda tapas de barrera compostables 50, 30 como se describe a continuación proporcionan ventajosamente valores de barrera al oxígeno de menos de 10 cc m2/día atm a 0 % de humedad relativa (RH), a 23 °C.
1ra realización
En una primera realización, la primera y segunda tapas de barrera compostables 50, 30 comprenden respectivamente:
- una primera capa de barrera 51, 31 que contiene una película de barrera compostable;
- una capa de barrera al oxígeno 52, 32.
En un aspecto, la primera capa de barrera 51, 31 contiene una película de barrera orientada compostable;
El término película orientada pretende designar una película polimérica cuyas cadenas poliméricas se extienden y orientan en una o más direcciones comunes.
La película orientada a la barrera compostable preferente es el celofán, que presenta ventajosamente propiedades de compostabilidad y resistencia al oxígeno.
La capa de barrera al oxígeno 52, 32 aumenta ventajosamente la resistencia al oxígeno de la primera capa de barrera 51, 31 y crea una barrera contra la humedad.
Preferentemente, la capa de barrera al oxígeno 52, 32 comprende una capa de metalización.
La metalización puede llevarse a cabo mediante el uso de técnicas bien conocidas, en las que, por regla general, el metal seleccionado para la deposición se calienta adecuadamente y luego se pulveriza sobre la superficie de interés. Preferentemente, el metal que se usa para la realización de la capa de metalización es aluminio.
Con mayor preferencia, dicha capa de aluminio tiene un espesor que varía desde 200 A hasta 500 A.
Alternativamente, la capa de metalización se forma al depositar óxidos de SiOx y AlOx.
La capa de barrera al oxígeno 52, 32 y la primera capa de barrera 51, 31 se separan por una capa intermedia 53, 33 que contiene al menos un adhesivo, donde dicho al menos un adhesivo preferentemente es seleccionado de entre adhesivos compostables o no biocompostables.
La contribución de peso de dicha capa intermedia 53, 33 es tal que asegura que, incluso cuando se contiene al menos un adhesivo no compostable, la primera y la segunda tapas de barrera compostables multicapa 50, 30 cumplen los requisitos de biocompostabilidad.
La capa intermedia 53, 33 comprende preferentemente al menos un adhesivo seleccionado de al menos uno de los siguientes adhesivos de poliuretano; adhesivos de uno, dos o varios componentes; adhesivos que comprenden isocianatos bloqueados (es decir, grupos isocianato con un grupo reactivo protegido que puede eliminarse a altas temperaturas de reticulación), adhesivos sensibles a la presión (PSA).
Ejemplos no limitativos de adhesivos PSA son, por ejemplo, polímeros de acrilato, caucho de butilo, etileno-acetato de vinilo (EVA) con alto contenido de acetato de vinilo, caucho natural, nitrilos, cauchos de silicona, que requieren agentes adhesivos especiales de resina de silicato "MQ", un compuesto de trimetilsilano monofuncional ("M") que reacciona con tetracloruro de silicio cuadrifuncional ("Q"), copolímeros de bloque de estireno (SBC), también conocidos como adhesivos de copolímeros de estireno y adhesivos en base a caucho, estireno-butadieno-estireno (SBS), estireno-etileno/butileno-estireno (SEBS), estireno-etileno/propileno (SEP), estireno-isopreno-estireno (SIS), viniléteres y mezclas de los mismos.
Preferentemente, la capa intermedia 53, 33 de dichas primera y segunda tapas de barrera compostables 30 comprende un adhesivo de poliuretano, preferentemente un adhesivo de poliuretano de múltiples componentes. Con mayor preferencia, el adhesivo de poliuretano de múltiples componentes comprende un componente de isocianato. Cabe señalar que el componente isocianato puede ser, por ejemplo, de tipo aromático, alifático o cicloalifático y puede tener una funcionalidad media igual o superior a 2.
A modo de ilustración y sin limitación, dicho isocianato puede comprender, por ejemplo, al menos uno de entre diisocianato de tolueno (TDI), diisocianato de metilendifenilo (MDI), diisocianato de fenileno, diisocianato de xilileno, diisocianato de difenilmetano, poliisocianato de polifenilmetano), polifenilmetano poliisocianato (MDI polimérico) diisocianato de naftaleno, triisocianato de trifenilmetano, diisocianato de difenilsulfona, diisocianato de ciclohexano, diisocianato de etileno, diisocianato de propileno, diisocianato de tetrametileno, diisocianato de exametileno, diisocianato de isoforona (IPDI), o mezclas de estos diisocianatos y trímeros.
En una realización preferente, el adhesivo de poliuretano comprende además un plastificante.
En el sentido de la presente invención, el adhesivo de poliuretano es preferentemente un adhesivo sin disolvente, en base a disolvente o en base a agua.
Cabe señalar que, en una realización alternativa, el adhesivo de poliuretano comprende preferentemente al menos uno cualquiera de un catalizador convencional disponible comercialmente, una carga inorgánica, un tinte, un antioxidante, un absorbente de luz UV, un promotor de adhesión, un óxido de calcio, incluidas microesferas expandibles (por ejemplo, conocidas con el nombre comercial EXPANCEL®), agentes secantes o mezclas de los mismos de acuerdo con una realización alternativa, el adhesivo de poliuretano comprende preferentemente al menos cualquiera de las cargas orgánicas convencionales disponibles comercialmente, prolongadores de cadena, estabilizadores UV, luz estabilizadores, fungicidas, biocidas, agentes anti-moho, retardadores de llama, aditivos de superficie, disolventes, aceites minerales, agentes dispersantes, agentes antiespumantes, estabilizadores de almacenamiento, agentes de curado latente, retardadores de curado, agentes antiespumantes, disolventes o mezclas de los mismos.
2da realización
En una segunda realización, cada una de las primeras y segundas tapas de barrera compostables 50, 30 comprende respectivamente:
- una primera capa de barrera 51, 31 que contiene una película de barrera compostable;
- una capa de barrera al oxígeno 52, 32;
- una capa intermedia 53, 33 que contiene al menos un adhesivo; y
- una segunda capa de barrera 54, 34 que contiene una película de barrera compostable.
En esta realización, además de lo ya descrito sobre la 1ra realización, la primera capa de barrera 51, 31 constituye la capa exterior y la segunda capa de barrera 54, 34 constituye la capa interna de cada primera tapa de barrera compostable 50 y segunda tapa de barrera compostable 30. En el caso de la segunda tapa de barrera compostable 30, la capa 31 se considera la capa exterior cuando mira hacia fuera de la cápsula.
En un aspecto, tanto la primera capa de barrera 51, 31 como la segunda capa de barrera 54, 34 contienen una película de barrera orientada compostable, que consiste en celofán, que presenta ventajosamente propiedades de compostabilidad y resistencia al oxígeno.
El solicitante descubrió que la primera tapa de barrera compostable 50, cuando se forma de acuerdo con la segunda realización, con el fin de garantizar el funcionamiento adecuado de la cápsula 1, tiene un módulo elástico, es decir, una resistencia a la perforación, preferentemente comprendida entre 15 y 30 N, medida de acuerdo con ASTM F 1306.
Debe observarse que, en esta segunda realización, cada una de dichas primera y segunda tapas de barrera compostables 50, 30 comprende preferentemente una capa de barrera al oxígeno adicional dispuesta entre la capa intermedia 53, 33 y la segunda capa de barrera 54, 34.
Tal capa de barrera al oxígeno adicional comprende preferentemente una capa de metalización, que aumenta ventajosamente la resistencia al oxígeno de la segunda capa de barrera 54, 34 y crea una barrera de humedad. Preferentemente, el metal que se usa para formar la capa de barrera al oxígeno adicional es aluminio.
Con mayor preferencia, dicha capa de aluminio adicional tiene un espesor que varía desde 200 A hasta 500 A. Alternativamente, la capa de metalización de la capa de barrera al oxígeno adicional se forma mediante el depósito de óxidos de SiOx y AlOx.
Preferentemente, cada una de dichas primera y segunda tapas de barrera compostables 50, 30 de la invención comprende una capa exterior adicional adyacente a la primera capa de barrera 51, 31 en un lado opuesto al lado acoplado a la capa de barrera al oxígeno 52, 32, que comprende una laca resistente al calor.
Los materiales adecuados para la laca resistente al calor incluyen, por ejemplo, lacas en base a resina de clorovinilo, resina de poliuretano, resina de nitro-poliuretano, resina nitro-acrílica; resina de nitrocelulosa; resina de poliester; celulosa; resina acrilica; resina de estireno; resina de estireno acrílico; resina epoxica; resina alquídica; resina de melamina; resinas de siloxano; resinas de uretano; resinas de urea.
Debe observarse que la primera tapa de barrera compostable 50 comprende un filtro 55, adyacente a la segunda capa de barrera 54, en un lado opuesto al que se acopla con la capa intermedia 53 que comprende el adhesivo. Preferentemente, dicho filtro 55 se fabrica de una tela no tejida (TNT), por ejemplo, una tela no tejida de ácido poliláctico (PLA).
El filtro 55 puede combinarse o no combinarse con la membrana multicapa compostable.
Si el filtro 55 se combina, preferentemente se adhiere a la membrana mediante técnicas bien conocidas tales como termosellado, pegado, pegado puntual (alineado) y similares, donde el pegado se realiza preferentemente por medio de adhesivos compostables o no compostables.
Cabe señalar que, de acuerdo con una realización alternativa, la tapa de barrera compostable 50 comprende una película termoplástica hecha de ácido poliláctico (PLA). Preferentemente, dicha película termoplástica de ácido poliláctico se coloca adyacente a la segunda capa de barrera 54, particularmente en un lado opuesto al lado que se acopla a la capa intermedia 53, comprendiendo esta última el adhesivo.
A diferencia de un filtro TNT, la película termoplástica de PLA proporciona ventajosamente buenas propiedades de barrera al sabor y al oxígeno y malas propiedades de barrera al vapor.
Si la primera tapa de barrera compostable 50 comprende una película de PLA termoplástica, preferentemente se une a la segunda capa de barrera 54 por medio de una capa que comprende un adhesivo compostable o no compostable.
En una realización preferente mayor de la primera realización, una o ambas de dicha capa de barrera al oxígeno 52, 32 y la capa de barrera al oxígeno de la primera tapa de barrera compostable 50 y de la segunda tapa de barrera compostable 30 comprenden una capa que contiene una laca que tiene propiedades de barrera al oxígeno (barrera al oxígeno).
La laca de barrera al oxígeno preferentemente es seleccionada de al menos uno de los siguientes: lacas en base a PVDC; en base a resina de alcohol polivinílico como tal o modificada con silanos; en base a celulosa; en base a resina acrílica; en base a resina epoxi.
Preferentemente, una o ambas de dicha capa de barrera al oxígeno 52, 32 y las capas de barrera al oxígeno de la primera y segunda tapas de barrera compostables 50, 30 comprenden respectivamente una capa que contiene dicha laca de barrera al oxígeno, acoplada a una capa de metalización mediante una imprimación seleccionada, por ejemplo, de poliuretano, isocianato, isocelulosa o similares.
3ra realización
En una tercera realización de la primera y segunda tapas de barrera compostables 50, 30, la primera y segunda tapas 50, 30 comprenden una primera capa de barrera 51, 31 y una segunda capa de barrera 54, 34 que contiene una película de barrera compostable no orientada.
Debe observarse que las consideraciones anteriores con respecto a las realizaciones anteriores también son aplicables a la tercera realización de cada una de dichas primera tapa de barrera compostable 50 y segunda tapa de barrera compostable 30.
Es decir, de acuerdo con dicha tercera realización, la primera tapa de barrera compostable 50 tiene un módulo elástico que varía desde 3 hasta 20 N, medido de acuerdo con ASTM F 1306 y un espesor S que varía desde 40 hasta 200 pm.
Dicha película no orientada compostable es, por ejemplo, una película polimérica formada por la tecnología de fundición, en base a poliésteres, ácido polilático, resinas de almidón o similares.
Ventajosamente, dicha película compostable no orientada tiene características de fragilidad notables.
Se considera que una película polimérica no se orienta cuando las cadenas poliméricas están en una configuración de espiral aleatoria y no puede identificarse al menos una dirección de orientación común. Generalmente, las películas poliméricas no orientadas son películas poliméricas amorfas.
La capa de barrera al oxígeno 52, 32 aumenta ventajosamente la impermeabilidad al oxígeno de la capa de barrera 51, 31 y crea una barrera a la humedad.
Preferentemente, la capa de barrera al oxígeno 52, 32 comprende una capa de metalización.
La metalización puede llevarse a cabo mediante el uso de técnicas bien conocidas, en las que, por regla general, el metal seleccionado para la deposición se calienta adecuadamente y luego se pulveriza sobre la superficie de interés. Preferentemente, el metal que se usa para la realización de la capa de metalización es aluminio. Con mayor preferencia, dicha capa de aluminio tiene un espesor que varía desde 200 A hasta 500 A.
Alternativamente, la capa de metalización se forma al depositar óxidos de SiOx y AlOx.
En cada una de dichas primera y segunda tapas de barrera compostables 50, 30, la capa de barrera al oxígeno 52, 32 se separa de la segunda capa de barrera 54, 44 por una capa intermedia 53, 33 que contiene al menos un adhesivo, donde dicho al menos un adhesivo preferentemente es seleccionado de adhesivos compostables o no compostables.
La contribución de peso de dicha capa intermedia 53, 33 es tal que asegura que, incluso cuando se contiene al menos un adhesivo no compostable, toda la membrana multicapa cumple los requisitos de biocompostabilidad. La capa intermedia 53, 33 comprende preferentemente un adhesivo de poliuretano que, en el sentido de la presente invención, puede ser un adhesivo de uno o dos componentes y es preferentemente un adhesivo sin disolvente, en base a disolvente o en base a agua.
En una realización alternativa, cada una de la primera tapa de barrera compostable 50 y la segunda tapa de barrera compostable 30 comprende una capa de barrera al oxígeno adicional dispuesta entre la capa intermedia 53, 33 y la segunda capa de barrera 54, 34.
Se observará que, en una realización alternativa, cada una de dichas primera y segunda tapas de barrera compostables 50, 30 comprende una capa exterior adyacente a la primera capa de barrera 51, 31 en un lado opuesto al lado sobre el cual se deposita la capa de barrera al oxígeno 52, 32, que comprende una laca resistente al calor.
Los materiales adecuados para la laca resistente al calor incluyen, por ejemplo, lacas en base a resina de clorovinilo, en base a resina de poliuretano, en base a resina de nitropoliuretano, en base a resina nitroacrílica; en base a resina de nitrocelulosa; en base a resina de poliéster; en base a celulosa; en base a resina acrílica; en base a resina de estireno; en base a resina acrílica-estireno; en base a resina epoxi; en base a resina alquídica; en base a resina de melamina; en base a resinas de siloxano; en base a resinas de uretano; en base a resinas de urea.
Cabe señalar que, de acuerdo con una realización preferente mayor, la primera tapa de barrera compostable 50 comprende un filtro 55, adyacente a la segunda capa de barrera 54, en un lado opuesto al que se acopla con la capa intermedia 53 que comprende el adhesivo.
Preferentemente, dicho filtro 55 se fabrica de una tela no tejida (TNT), por ejemplo, una tela no tejida de ácido poliláctico (PLA).
El filtro 55 puede combinarse o no combinarse con la primera tapa de barrera compostable 50.
Si el filtro 55 se combina, preferentemente se adhiere a la primera tapa de barrera compostable 50 mediante técnicas bien conocidas tales como termosellado, pegado, pegado puntual (alineado) y similares, donde el pegado se realiza preferentemente por medio de adhesivos compostables o no compostables.
Cabe señalar que, de acuerdo con una realización alternativa, la primera tapa de barrera compostable 50 comprende una película termoplástica de ácido poliláctico (PLA) adyacente a la segunda capa de barrera 54, en un lado opuesto al que se acopla con la capa intermedia 53 que comprende el adhesivo.
Si la primera tapa de barrera compostable 50 comprende una película de PLA termoplástica, preferentemente se une a la segunda capa de barrera 54 por medio de una capa que comprende un adhesivo compostable o no compostable.
Preferentemente, una o ambas de dicha capa de barrera al oxígeno 52, 32 y las capas de barrera al oxígeno de la primera tapa de barrera compostable 50 y la segunda tapa de barrera compostable 30 comprenden respectivamente una capa que contiene una laca que tiene propiedades de barrera al oxígeno (barrera al oxígeno).
La laca de barrera al oxígeno preferentemente es seleccionada de al menos uno de los siguientes: lacas en base a PVDC; en base a resina de alcohol polivinílico como tal o modificada con silanos; en base a celulosa; en base a resina acrílica; en base a resina epoxi.
Preferentemente, una o ambas de dicha capa de barrera al oxígeno 52, 32 y la capa de barrera al oxígeno comprenden una capa que contiene dicha laca de barrera al oxígeno, acoplada a una capa de metalización mediante una imprimación seleccionada, por ejemplo, de poliuretano, isocianato, isocelulosa o similares.
4ta realización
En una cuarta realización, cada una de la primera tapa de barrera compostable 50 y la segunda tapa de barrera compostable 30 comprende una primera capa de barrera 51, 31 que contiene una película de barrera no orientada compostable y una segunda capa de barrera 54, 34 que contiene una película de barrera orientada compostable. Se observará que las consideraciones anteriores relativas a las realizaciones precedentes también se aplican a la cuarta realización.
Aquí, la primera tapa de barrera compostable 50 tiene un módulo elástico que varía preferentemente desde 9 hasta 16 N, medido de acuerdo con ASTM F 1306.
Claims (13)
1. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles, mediante el uso de un fluido de extracción presurizado, que comprende:
- un cuerpo de recipiente (2), que define un volumen (21) para alojar el producto soluble o extraíble, que tiene una base inferior (3) y una base superior (5) y una pared lateral (4) que se extiende en una dirección longitudinal (X-X) entre la base inferior (2) y la base superior (5),
- una primera tapa de barrera compostable (50), que se asocia de manera sellable con dicha base superior (5),
dicha base inferior (3) que tiene;
- una superficie interna (300), orientada hacia el volumen (21) para alojar el producto soluble o extraíble, y una superficie externa (301) orientada hacia fuera de la cápsula (1),
aberturas (302) para el paso de un fluido de extracción desde la superficie externa (301) a la superficie interna (300), y
- una segunda tapa de barrera compostable (30),
caracterizada porque la segunda tapa (30) es una barrera contra el oxígeno y la humedad y se asocia de manera sellante con la superficie interna (300) de la base inferior (3) por una región de sellado (303), dichas aberturas (302) de dicha base inferior (3) que se cierran por dicha segunda tapa (30), dicha región de sellado (303), en funcionamiento, se adapta para ceder al menos en una porción de la misma, lo que provoca que la segunda tapa (30) se levante relativamente a la superficie interna (300) de la base inferior (3), bajo la presión del fluido de extracción que fluye a través de dichas aberturas (302).
2. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 1, en la que dicha segunda tapa de barrera compostable (30) se compone de un material sin costuras y permanece intacta bajo la presión aplicada por el fluido de extracción que fluye a través de dichas aberturas (302).
3. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 1 o 2, en la que dicha segunda tapa de barrera compostable (30) tiene un grosor predeterminado y define una primera superficie orientada hacia la superficie interna (301) de la base inferior (3) y una segunda superficie orientada hacia el volumen (21) de la cápsula, comprendiendo dicha segunda tapa de barrera compostable (30) al menos una capa de barrera (31) que contiene una película de barrera compostable y una capa de barrera al oxígeno (32).
4. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3, en la que dicha base inferior (3), vista desde el exterior, comprende:
- una porción central (3010);
- una porción anular (3011) que rodea la porción central, dicha porción anular (3011) que se configura para rebajarse con respecto a dicha porción central (3010), dichas aberturas (302) que se proporcionan en dicha porción anular (3011).
5. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 4, en la que dicha porción anular (3011) identifica un primer lado orientado hacia fuera de la cápsula y un segundo lado orientado hacia el volumen (21) de la cápsula, dicha región de sellado (303) que se proporciona en dicho segundo lado.
6. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 5, en la que dicha región de sellado (303) se interpone entre dicho segundo lado de dicha porción anular y dicha porción periférica de dicha segunda tapa de barrera compostable (30) que se extiende más allá de dichas aberturas.
7. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 1, en la que dicha región de sellado (303) se obtiene mediante termosellado, sellado ultrasónico o mediante el uso de material adhesivo.
8. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 1, en la que dichas aberturas (302) de la base inferior (3) definen un área de superficie de abertura total que varía desde 1 mm2 hasta 8 mm2, y es preferentemente de 4 mm2.
9. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 8, en la que dicha pluralidad de aberturas comprende ocho aberturas, que tienen una sección circular con un diámetro que varía desde 0,5 mm hasta 1,1 mm.
10. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 4, en la que dicha porción anular (3011) se conecta en un lado con dicha pared lateral (4) y en el otro lado con dicha porción central (3010).
11. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 1, en la que dicha base superior (5) define un borde anular (501), dicha primera tapa de barrera compostable (50) que se asocia con dicho borde anular (501) a través de una segunda región de sellado (503).
12. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 1, en la que dicha primera tapa de barrera compostable (50) comprende al menos una primera capa de barrera (51) y una capa de barrera al oxígeno (52).
13. Una cápsula (1) para productos solubles o extraíbles que usa un fluido de extracción presurizado como se reivindicó en la reivindicación 1, en la que dicho cuerpo de recipiente (2) se fabrica de un material compostable.
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