WO2020162776A1 - Cápsula de material compósito e configuração estrutural lateral e de base reforçada - Google Patents

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base wall
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wall thickness
container part
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Rui Miguel Nabeiro
João André De Figueiredo Branco
Marco Filipe GONÇALVES MARTINS
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Novadelta - Comércio E Indústria De Cafés, Lda
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    • Y02W90/10Bio-packaging, e.g. packing containers made from renewable resources or bio-plastics

Definitions

  • the present invention relates to the field of capsules for beverage preparation and produced in composite material comprising a non-synthetic substance, in general, and which furthermore have a reinforced structural configuration, in particular.
  • the state of the art includes several documents relating to capsules for preparing beverages by mixing an edible substance inside with a pressurized flow, and revealing solutions to reinforce the structural capacity of said capsules, in particular if the capsule is produced in a synthetic material including bio-polymers or other substances that can be composted by natural means, as substitutes for the usual synthetic materials of fossil origin.
  • the base wall of a container part is the flow outlet surface and the one subjected to greater hydraulic pressure and therefore structural stress.
  • EP 1807318 BI discloses a capsule of the type of the present invention comprising a container part that has ribs on the side wall and ribs on the base wall.
  • the sidewall ribs appear to have an increasing thickness in the perimeter direction of the sidewall.
  • EP 1961676 BI discloses a capsule in which the base wall has a portion of a wall of greater wall thickness in a central region, relative to the other wall of
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) base, this portion of wall extending on the downstream side, such as a plurality of ribs.
  • EP 2408691 BI discloses a capsule in which the container part is made of a biodegradable polymer and in which the base wall has a plurality of elements in a radial arrangement and a plurality of flow passage openings in the cavity spaces formed between said radial elements, said openings not being aligned with said radial elements.
  • WO 2015/145361 AI discloses a capsule in which the base wall has a portion of convex surface provided on the surface oriented downstream and which develops with a thickness that decreases towards the summit of its convexity.
  • the state of the art also includes several documents relating to composite substances presenting a composition that includes synthetic polymers, namely in a thermoplastic matrix, and bio-polymers.
  • EP 22218653 AI discloses a biologically decomposable package that includes a shell, a fiber layer and a sealing membrane which are in each case constituted by a biologically decomposable material.
  • WO 03/000810 AI discloses an improved impregnation and coating composition based on emulsions of polymers and latex of vegetable origin such as bark and other ash, including coffee husk ash.
  • WO 2012/077066 AI discloses a capsule for preparing a liquid product comprising a base wall that has a layered structure with at least one layer made of a first compostable material and at least one layer made of a second compostable material that does not undergoes appreciable softening and / or melting at a temperature of 70 ° C - 120 ° C.
  • said first compostable material is selected from the group that includes polymers derived from biomass, synthetic polymers, polymers produced by migrating organisms or bacteria genetically
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) modified, polymers of fossil monomers, and mixtures of said polymers with or without additives.
  • Said second compostable material is selected from paper, such as cellulose paper, preferably 100% cellulose paper, cardboard, paper cellophane and cellulose acetate, in particular, the layer of said first material is arranged internally with respect to the layer of said second material.
  • the revealed capsule can be made entirely of compostable material.
  • US 2012/0097602 AI discloses a capsule of a similar type, the filter component having a mixture of 0 to 60% cellulose fibers and about 40 to 100 compostable polyester fibers.
  • WO 2015/121489 AI discloses a capsule of a similar type comprising a biodegradable and compostable polymer material, or a mixture of said materials, and a percentage of fillers, the polymer materials of which include agro-polymers and bio-polyesters .
  • WO 2015/162632 AI discloses a compound with a thermoplastic polymer and a filling medium for producing food packaging, in particular coffee capsules, which also includes polysaccharides derived from agro-polymers.
  • Said capsule has a single layer and is made of a material comprising a biodegradable and compostable polymer, with a percentage of filling media between 15% and 80% of at least one aliphatic or aliphatic-aromatic polyester containing from 15% to 90% of one or more filling means with a D50 size.
  • FR 3035085 also discloses a capsule produced from a compound including agro-polymers from a particular list of possible origins of such agro-polymers.
  • WO 2013/131117 AI and WO 2018/050544 AI also disclose capsules of the type of the present invention, with reinforcement means for side wall and part of the upstream wall.
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26)
  • this type of material comprising bio-polymers
  • the object of the present invention is to provide a capsule for preparing drinks by injecting a pressurized flow at a flow pressure of at least 8 bar, and provided in a composite substance comprising bio-polymers, said capsule being configured accordingly. so that it presents better structural resistance, including in the side wall and in the base wall of the container part.
  • the objective above is solved by means of a capsule that has a container part that has means of reinforcement that correspond to localized regions of increased wall thickness in the prevailing direction of flow, and that continue in a continuous way, and present a preferred method is a continuous and inwardly increasing thickness, from the opening perimeter region of the side wall to a central region of the base wall of the container part.
  • the container part may include means for reinforcing the wall thereof, including:
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) - sidewall reinforcement means configured to represent an increase in sidewall thickness in the direction of the base wall
  • said reinforcement means being provided as ribs extending on the inner surface of the container part, so that they provide a localized increase in the wall thickness of the container part, when viewed in side section, said increase in thickness of wall extending generally in the downstream direction and towards the center of it.
  • An associated objective is to provide a flow outlet arrangement through the base wall of the container part that provides a better distribution of hydraulic pressure and head losses at the outlet of the beverage flow, thereby contributing to reduce the needs for structural reinforcement the base wall.
  • Another associated objective is to provide a capsule in a composite substance that includes synthetic polymers and biopolymers in its composition, in particular using fibers from natural materials instead of biodegradable plastic materials, in particular comprising at least one biopolymer of origin vegetal and adapted in a way that provides thermal, mechanical, fluid transport (permeability) and surface properties (wettability, friction coefficient), and others, advantageous in view of various uses and with cost reduction.
  • At least the container portion of the capsule is produced by injection molding a synthetic material comprising at least one biopolymer associated with the processing of at least one of: sugar cane, cassava, corn and coffee beans , in particular the coffee pod.
  • the capsule is produced in a material that comprises between 60 and 90% of a material associated with at least one of: sugar cane, cassava and corn, the remainder of which includes the PLA polymer, or similar.
  • the capsule according to the present invention is produced in a composite substance that includes collar fiber in its composition, said composite substance not including PLA.
  • the said composite substance may include at least one of:
  • polyethylene from the list that includes high density polyethylene and low density polyethylene (LDPE),
  • PCL polycaprolactone
  • thermoplastic starch TPS
  • PVDC polyvinylidene chloride
  • Said composite substance may include a polyethylene grafted with maleic anhydride (PE-co-MA) as a compatibilizing agent.
  • PE-co-MA polyethylene grafted with maleic anhydride
  • Figure 1 side elevation view of a shape of
  • Figure 2 plan view of an embodiment of
  • Figure 4 side sectional view of an embodiment of a capsule (1) according to the present invention.
  • Figure 5 top plan view of an embodiment of a container part (11) of a capsule according to the present invention.
  • Figure 6 side sectional view of an embodiment of a container part (11) of a capsule (1) according to the present invention.
  • Figure 7 side sectional view of an embodiment of a container part (11) a capsule (1) according to the present invention.
  • Figure 8 Side sectional view of an embodiment of a container part (11) of a capsule (1) according to the present invention.
  • Figure 9 side sectional view of an embodiment of a container part (11) of a capsule (1) according to the present invention.
  • Figure 10 side sectional view of an embodiment of a container part (11) of a capsule (1) according to the present
  • Figure 11 side section view of a shape of
  • Figure 12 top perspective view of a shape
  • Capsules of the type of the present invention are used in machines for preparing drinks by injecting a pressurized flow at a pressure of at least 8 bar, sometimes more than 15 bar, and basically comprise a container part (11) and a cover part (12) adapted so that the previous one can be closed (see Figures 1 and 2). Said pressurized flow is made to enter the capsule through the lid part (12) and exit through the base wall (111) of the container part.
  • the container part (11) has a base wall (111) and a side wall (112), for example in a cylindrical shape, developing symmetrically with respect to a central axial axis (x) of the capsule.
  • the capsule can be provided in a synthetic material comprising biopolymers, in general, in order to mitigate the associated environmental impact.
  • said base wall (111) is also the drink outlet wall, then it is also the one that is subjected to the greatest structural stresses as a result of the hydraulic pressure upstream of it.
  • the capsule may have means of structural reinforcement in the form of ribs, adapted in order to structurally reinforce the side and base walls thereof.
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) it may have base reinforcement ribs (131), and the side wall (112) may have side reinforcement ribs (132).
  • a capsule (1) according to the present invention comprises a container part (11) in which the base wall (111) has a wall thickness that increases towards the center of the same, and at least approximately symmetrical with respect to said central axis (X) and at least approximately uniformly all around it.
  • the base wall (111) can, in general, have a convex shape developing upstream, including with increasing wall thickness towards the central region of the same (see
  • said configurations of the base wall (111) provide a substantial increase in the structural strength of the base wall (111), particularly in the central region thereof.
  • said increase in wall thickness of the base wall (111) occurs at least in a central region of the same, for example a central region that extends over a radial extension corresponding to 20 to 50% of the interior free dimension of said wall base (111).
  • said increase in wall thickness of the base wall (111) occurs at least approximately continuously.
  • the capsule (1) according to the present invention is characterized by presenting
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) a container part (11) which has means of reinforcement including:
  • said reinforcing means (131, 132) being provided as ribs that develop on the inner surface of the container part (11), so that they provide a localized increase in the wall thickness of said container part (11), said increase in wall thickness generally developing in the direction downstream and towards the center thereof.
  • said container part (11) may comprise lateral reinforcement ribs (131) provided as ribs that develop on the inner face of the side wall (12) according to the prevailing flow direction and which show an increase in wall thickness.
  • said increase in thickness developing in at least one of, preferably both, the circular and radial directions of said lateral reinforcement ribs (131), with respect to the axis central (X).
  • said container part (11) may comprise base reinforcement ribs (132) which develop in a radial configuration in the base wall (111) of the container part (11), and which show an increase in thickness of wall in the radial direction, preferably continuously and gradually, towards the central region of the base wall (111).
  • said first and second reinforcement ribs (131, 132) develop in an aligned manner, in a they preferably develop in a continuous fashion with each other, so that they provide at least approximately a continuous increase in the wall thickness of the container part (11) along the side wall (12) and up to the central region of the base wall (111 ).
  • said capsule (1) can also have a plurality of flow passage zones (113) in said base wall (111), configured and arranged in order to balance the pressure forces exerted by the upstream hydraulic flow over it.
  • said base wall (111) can have a plurality of flow passageways
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) (113) provided with an elongated shape, preferably with a length-to-width ratio between 2 and 10, particularly preferably between 3 and 6, with part of said flow passage areas (1131) being it develops in a direction at least approximately radial, and at least part of the said flow passage areas (1132) develops in a circular direction.
  • This particular configuration and arrangement of the flow passage zones (113) advantageously provides a better distribution of the hydraulic pressure upstream on the base wall (111), thereby contributing to improve the demands of the same in terms of quantity of material (ie, wall thickness) and structural reinforcement, especially in the central region.
  • said base wall (111) has a plurality of flow passageways (113) including first radially oriented flow passageways (1131) provided in a central region which has a greater wall thickness, and second flow passage zones (1132) of circular orientation provided in the peripheral region that presents a smaller wall thickness, the said first and second flow passage zones (1131, 1132) having characteristic dimensions, in particular length and width, at least approximately similar.
  • said base wall (111) may have a plurality of first flow passageways (1131) arranged in an at least approximately radial orientation provided in a central region of greater wall thickness and / or increasing from said wall of base (111).
  • said base wall (111) can have a plurality of second flow passageways (1132) arranged in an at least approximately angular orientation provided
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) in a peripheral region of smaller and / or constant wall thickness of said base wall (111).
  • said base wall (111) can comprise a plurality of regions adapted for flow passage, said regions for flow passage (113) being provided as at least one of: openings and zones of fragile material adapted so that they break under the effect of hydraulic pressure upstream.
  • the capsule (1) according to the present invention is provided in a composite substance which comprises bio-polymers.
  • the capsule (1) can be produced by injecting said composite substance into molds, at least of said container part (11), preferably also of said cap part (12).
  • said composite substance has a composition that includes natural fibers adapted in such a way that they provide dimensional and functional characteristics similar to those of said synthetic polymers, preferably including natural fibers resulting from the processing of plant species, such as coffee, cinnamon , sugar cane, corn and cassava.
  • natural fibers include at least one, preferably at least two from the list of natural fibers resulting from processing:
  • the capsule (1) according to the present invention is provided in a composite substance that has a thermoplastic matrix reinforced with natural fibers, including coffee pod fiber, and in which the polymeric matrix that groups the fiber of
  • REPLACEMENT SHEET (RULE 26) cascarrilha comprise naturally occurring polymers, including cellulose derivatives and aliphatic polyesters.

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Abstract

Cápsula para preparação de produtos edíveis, como por exemplo bebidas aromáticas, a referida cápsula (1) compreendendo uma parte de contentor (11) e uma parte de tampa (12), a parte de contentor (11) apresentando uma parede de base (111) e uma parede lateral (112) prolongando-se com relação a um eixo central (X), e com configuração estrutural adaptada para resistir a pressões interiores de pelo menos 4 bar, de um modo preferido de pelo menos 8 bar, a parte de contentor (11) sendo proporcionada numa substância compósita apresentando uma composição que inclui bio-polímeros, sendo que a parte de contentor apresenta meios de reforço incluindo meios de reforço lateral (131) configurados de modo que representam um aumento de espessura de parede lateral (112) na direção da parede de base (111), e meios de reforço de base (132) que representam um aumento de espessura da parede de base (111) na direção do centro da parede de base (111), sendo que os referidos meios de reforço (131, 132) são proporcionados como nervuras que se prolongam na superfície interior da parte de contentor (11), de modo que proporcionam um aumento localizado de espessura de parede da parte de contentor (11), quando vistas em corte lateral, o referido aumento de espessura de parede prolongando-se geralmente na direção para jusante e para o centro da mesma.

Description

DESCRIÇÃO
CÁPSULA DE MATERIAL COMPÓSITO E CONFIGURAÇÃO ESTRUTURAL LATERAL
E DE BASE REFORÇADA
Campo da Invenção
A presente invenção refere-se ao campo das cápsulas para preparação de bebidas e produzidas em material compósito compreendendo uma substância não sintética, em geral, e que apresentam para além disso uma configuração estrutural reforçada, em particular.
Antecedentes da Invenção
0 estado da técnica inclui diversos documentos relativos a cápsulas para preparação de bebidas por meio de mistura de uma substância edivel no seu interior com um escoamento pressurizado, e revelando soluções para reforçar a capacidade estrutural das referidas cápsulas, em particular no caso de a cápsula ser produzida num material sintético incluindo bio- polímeros ou outras substâncias com viabilidade de compostagem por meios naturais, enquanto substitutos dos habituais materiais sintéticos de origem fóssil. Em particular, em determinadas cápsulas, a parede de base de uma parte de contentor é a superfície de saída de escoamento e aquela sujeita a uma maior pressão hidráulica e, logo, solicitação estrutural.
O documento EP 1807318 BI revela uma cápsula do tipo da presente invenção compreendendo uma parte de contentor que apresenta nervuras na parede lateral e nervuras da parede de base. As nervuras de parede lateral parecem ter uma espessura crescente na direção perimetral da parede lateral.
O documento EP 1961676 BI revela uma cápsula em que a parede de base apresenta uma porção de parede de maior espessura de parede uma região central, relativamente à demais parede de
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FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) base, sendo que esta porção de parede se desenvolve no lado orientado para jusante, tal como uma pluralidade de nervuras.
O documento EP 2408691 BI revela uma cápsula em que a parte de contentor é feita de um polímero biodegradável e em que a parede de base apresenta uma pluralidade de elementos numa disposição radial e uma pluralidade de aberturas de passagem de escoamento nos espaços de cavidade conformados entre os referidos elementos radiais, sendo que as referidas aberturas não se encontram alinhadas com os referidos elementos radiais.
O documento WO 2015/145361 AI revela uma cápsula em que a parede de base apresenta uma porção de superfície convexa proporcionada na superfície orientada a jusante e que se desenvolve com uma espessura que decresce na direção do cume da sua convexidade.
O estado da técnica inclui ainda diversos documentos relativos a substâncias compósitas apresentando uma composição que inclui polímeros sintéticos, designadamente numa matriz termoplástica, e bio-polímeros .
O documento EP 22218653 AI revela uma embalagem decomponível biologicamente que inclui uma casca, uma camada de fibra e uma membrana de fecho que são em cada caso constituídas por um material decomponível biologicamente.
O documento WO 03/000810 AI revela uma composição melhorada de impregnação e revestimento com base em emulsões de polímeros e látex de origem vegetal tais como casca e outras cinzas, incluindo cinza de casca de café.
O documento WO 2012/077066 AI revela uma cápsula para preparar um produto líquido compreendendo uma parede de base que apresenta uma estrutura em camadas com pelo menos uma camada feita de um primeiro material compostável e pelo menos uma camada feita de um segundo material compostável que não sofre um amolecimento e/ou derretimento apreciável a uma temperatura de 70°C - 120 °C. Em particular, o referido primeiro material compostável é selecionado do grupo que inclui polímeros derivados de biomassas, polímeros sintéticos, polímeros produzidos por migro-organismos ou bactérias geneticamente
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FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) modificadas, polímeros de monómeros fósseis, e misturas dos referidos polímeros com ou sem aditivos. O referido segundo material compostável é selecionado a partir de papel, tal como papel de celulose, de um modo preferido 100% celulose de papel, cartão, celofane de papel e acetato de celulose, em particular, a camada do referido primeiro material é disposta internamente com relação à camada do referido segundo material. A cápsula revelada pode ser integralmente constituída por material compostável. Este documento descreve definições de "compostável" e de "bio-degradabilidade", as quais se integram no âmbito do presente pedido.
O documento US 2012/0097602 AI revela uma cápsula de tipo similar, sendo que o componente de filtro apresenta uma mistura de 0 a 60% de fibras de celulose e de cerca de 40 a 100 de fibras de poliéster compostáveis .
O documento WO 2015/121489 AI revela uma cápsula de tipo similar que compreende um material polímero biodegradável e compostável, ou uma mistura de referidos materiais, e uma percentagem de agentes de enchimento, sendo que os materiais polímeros incluem agro-polímeros e bio-poliésteres .
O documento WO 2015/162632 AI revela um composto com um polímero termoplástico e um meio de enchimento para produzir embalagens de alimentos, em particular cápsulas de café, e que também inclui polissacáridos derivados de agro-polímeros. A referida cápsula apresenta uma camada única e é feita de um material compreendendo um polímero biodegradável e compostável, com uma percentagem de meios de enchimento entre 15% e 80% de pelo menos um poliéster alifático ou alifático-aromático contendo de 15% a 90% de um ou mais meios de enchimento com uma granulometria D50.
O documento FR 3035085 também revela uma cápsula produzida a partir de um composto incluindo agro-polímeros de uma lista particular de possíveis origens de tais agro-polímeros.
Os documentos WO 2013/131117 AI e WO 2018/050544 AI também revelam cápsulas do tipo da presente invenção, com meios de reforço de parede lateral e de parte da parede a montante.
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FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) O uso deste tipo de materiais compreendendo bio-polimeros apresenta, porém, com relação aos habituais materiais sintéticos de origem fóssil, dois constrangimentos principais: um substancial aumento de custo do material por unidade de quantidade do mesmo, e uma redução da resistência estrutural, que contribui por sua vez para agravar o custo da embalagem.
Nenhum dos documentos no estado da técnica revela uma substância compósita apresentando uma configuração estrutural que proporcione uma otimização da resistência estrutural e, por conseguinte, da quantidade de material utilizado.
Descrição Geral da Invenção
O objetivo da presente invenção é o de proporcionar uma cápsula para preparação de bebidas por meio de injeção de um escoamento pressurizado a uma pressão de escoamento de pelo menos 8 bar, e proporcionada numa substância compósita compreendendo bio-polimeros, a referida cápsula sendo configurada de modo que apresenta melhor resistência estrutural, incluindo na parede lateral e na parede de base da parte de contentor .
Este objetivo é realizado de acordo com a presente invenção através de uma cápsula de acordo com a reivindicação 1, sendo que formas de realização preferidas são reveladas nas reivindicações dependentes .
Em particular, o objetivo acima é resolvido através de uma cápsula que apresenta uma parte de contentor que apresenta meios de reforço que correspondem a regiões localizadas de aumento da espessura de parede na direção prevalecente de escoamento, e se prolongam de forma continua, e apresentam de um modo preferido um aumento de espessura continuo e que se prolonga para o interior, desde a região de perímetro de abertura da parede lateral até a uma região central da parede de base da parte de contentor .
A parte de contentor pode incluir meios de reforço de parede da mesma, incluindo:
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FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) - meios de reforço de parede lateral configurados de modo que representam um aumento de espessura de parede lateral na direção da parede de base, e
- meios de reforço de parede base que representam um aumento de espessura da parede de base na direção do centro da parede de base,
sendo que os referidos meios de reforço são proporcionados como nervuras que se prolongam na superfície interior da parte de contentor, de modo que proporcionam um aumento localizado de espessura de parede da parte de contentor, quando vistas em corte lateral, o referido aumento de espessura de parede prolongando-se geralmente na direção para jusante e para o centro da mesma.
Um objetivo associado é o proporcionar uma disposição de saída de escoamento através da parede de base da parte de contentor que proporcione uma melhor distribuição da pressão hidráulica e perdas de carga à saída do escoamento de bebida, desse modo contribuindo para reduzir as necessidades de reforço estrutural da parede de base.
Um outro objetivo associado é o de proporcionar uma cápsula numa substância compósita que inclui polímeros sintéticos e bio- polímeros na sua composição, em particular usando fibras de materiais naturais em vez de materiais plásticos biodegradáveis, em particular compreendo pelo menos um bio-polímero de origem vegetal e adaptada de modo que proporciona propriedades térmicas, mecânicas, de transporte de fluidos (permeabilidade) e de superfície (molhabilidade, coeficiente de atrito) , e outras, vantajosas em vista de diversos usos e com redução de custos.
Em particular, pelo menos a parte de contentor da cápsula é produzida por meio de injeção em molde de um material sintético compreendendo pelo menos um bio-polímero associado ao processamento de pelo menos um de: cana de açúcar, cassava, milho e grãos de café, em particular da cascarilha de café.
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FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) Em particular, a cápsula é produzida num material que compreende entre 60 e 90% de um material associado a pelo menos um de: cana de açúcar, cassava e milho, sendo que a restante composição inclui o polímero PLA, ou similar.
Em particular, a cápsula de acordo com a presente invenção é produzida numa substância compósita que inclui fibra de cascarrilha na sua composição, sendo que a referida substância compósita não inclui PLA.
A referida substância compósita pode incluir pelo menos um de :
- um polietileno da lista que inclui polietilenos de alta densidade e polietilenos de baixa densidade (LDPE) ,
- policaprolactona (PCL) ;
- amido termoplástico (TPS);
- copolímero de etileno e álcool vinílico (EVOH) ;
- cloreto de polivinilideno (PVDC) , e
- um agente de compatibização .
A referida substância compósita pode incluir um polietileno enxertado com anidrido maleico (PE-co-MA) enquanto agente de compatibilização .
Descrição das Figuras
A invenção será em seguida explicada em maior detalhe com base em formas de realização preferidas e nas Figuras que se anexam.
As Figuras mostram, em representações esquemáticas simplificadas :
Figura 1: vista em alçado lateral de uma forma de
realização de cápsula do tipo da presente invenção ;
Figura 2: vista em planta de uma forma de realização de
cápsula ( 1 ) ;
6
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) Figura 3: vista em corte lateral de uma forma de realização de uma cápsula (1) de acordo com a presente invenção;
Figura 4: vista em corte lateral de uma forma de realização de uma cápsula (1) de acordo com a presente invenção;
Figura 5: vista em planta de uma forma de realização de uma parte de contentor (11) de uma cápsula de acordo com a presente invenção;
Figura 6: vista em corte lateral de uma forma de realização de uma parte de contentor (11) de uma cápsula (1) de acordo com a presente invenção ;
Figura 7 : vista em corte lateral de uma forma de realização de de uma parte de contentor (11) uma cápsula (1) de acordo com a presente invenção ;
Figura 8: Vista em corte lateral de uma forma de realização de uma parte de contentor (11) de uma cápsula (1) de acordo com a presente invenção ;
Figura 9: vista em corte lateral de uma forma de realização de uma parte de contentor (11) de uma cápsula (1) de acordo com a presente invenção ;
Figura 10: vista em corte lateral de uma forma de realização de uma parte de contentor (11) de uma cápsula (1) de acordo com a presente
7
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) invenção ;
Figura 11: vista em corte lateral de uma forma de
realização de uma parte de contentor (11) de uma cápsula (1) de acordo com a presente invenção ;
Figura 12: vista em perspetiva superior de uma forma de
realização de uma parte de contentor (11) de uma parte de contentor (11) de uma cápsula
(1) de acordo com a presente invenção.
Descrição detalhada de formas de realização preferida da Invenção
Cápsulas do tipo da presente invenção são usadas em máquinas para preparar bebidas por meio de injeção de um escoamento pressurizado a uma pressão de pelo menos 8 bar, por vezes de mais de 15 bar, e compreendem basicamente uma parte de contentor (11) e uma parte de tampa (12) adaptada de modo que pode fechar a anterior (ver Figuras 1 e 2) . O referido escoamento pressurizado é feito entrar na cápsula através da parte de tampa (12) e sair através da parede de base (111) da parte de contentor. A parte de contentor (11) apresenta uma parede de base (111) e uma parede lateral (112), por exemplo de forma cilíndrica, desenvolvendo-se de forma simétrica com relação a um eixo axial central (x) da cápsula. A cápsula pode ser proporcionada num material sintético compreendendo bio- polímeros, em geral, de modo a mitigar o impacto ambiental associado. No caso particular em que a referida parede de base (111) é também a parede de saída de bebida, então é também ela que é submetida a maiores solicitações estruturais, em resultado da pressão hidráulica a montante da mesma.
A cápsula pode apresentar meios de reforço estrutural em forma de nervuras, adaptados de modo a reforçar estruturalmente as paredes laterais e de base da mesma. A parede de base (111)
8
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) pode apresentar nervuras de reforço de base (131), e a parede lateral (112) pode apresentar nervuras de reforço lateral (132) .
Como reproduzido em vista esquemática representativa nas Figura 3, uma cápsula (1) de acordo com a presente invenção compreende uma parte de contentor (11) em que a parede de base (111) apresenta uma espessura de parede que aumenta na direção do centro da mesma, e de forma pelo menos aproximadamente simétrica com relação ao referido eixo central (X) e de forma pelo menos aproximadamente uniforme a toda a volta deste.
Em particular, demonstrou-se como suficiente, pelo menos para um determinado intervalo de pressões de escoamento de operação, quando o referido aumento da espessura de parede da parede de base (111) é proporcionado apenas na face orientada para montante, de modo que a face orientada para jusante mantém uma forma plana desprovida de cavidades ou projeções pelo menos na região central da mesma.
A parede de base (111) pode apresentar, em geral, uma forma convexa desenvolvendo-se para montante, incluindo com aumento de espessura de parede na direção da região central da mesma (ver
Figura 4 ) .
Conforme a autora pôde demonstrar experimentalmente, as referidas configurações da parede de base (111) proporcionam um substancial aumento da resistência estrutural da parede de base (111), em particular na região central da mesma.
É preferido quando o referido aumento de espessura de parede da parede de base (111) decorre pelo menos numa região central da mesma, por exemplo uma região central que se desenvolve numa extensão radial correspondente a 20 a 50% do dimensão livre interior da referida parede de base (111) .
É preferido quando o referido aumento de espessura de parede da parede de base (111) decorre de forma pelo menos aproximadamente continua.
A cápsula (1) de acordo com a presente invenção, conforme representado nas Figuras 5 e 6, caracteriza-se por apresentar
9
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) uma parte de contentor (11) que apresenta meios de reforço incluindo :
- meios de reforço lateral (131) configurados de modo que apresentam um aumento de espessura de parede lateral (112) na direção da referida parede de base (111), e
- meios de reforço de base (132) que apresentam um aumento de espessura da parede de base (111) na direção do centro da referida parede de base (111),
sendo que os referidos meios de reforço (131, 132) são proporcionados como nervuras que se desenvolvem na superfície interior da parte de contentor (11), de modo que proporcionam um aumento localizado de espessura de parede da referida parte de contentor (11), o referido aumento de espessura de parede desenvolvendo-se geralmente na direção para jusante e para o centro da mesma.
É deste modo proporcionada de forma vantajosa uma solução que evita um aumento generalizado de espessura de parede dos referidos meios de reforço estrutural, designadamente através de meios de reforço, por exemplo do tipo nervuras, com uma espessura uniforme ao longo da sua extensão, mas antes é proporcionado um aumento espessura gradual dos referidos meios de reforço, e desse modo de reforço estrutural das referidas paredes de base (111) e lateral (112) da parte de contentor (11), à medida da evolução das solicitações do escoamento pressurizado no interior da cápsula (1) durante o processo de preparação de uma bebida.
Como representado, a referida parte de contentor (11) pode compreender nervuras de reforço lateral (131) proporcionados como nervuras que se desenvolvem na face interior da parede lateral (12) segundo a direção prevalecente de escoamento e que apresentam um aumento de espessura de parede na direção da parede de base (111), sendo que o referido aumento de espessura se desenvolve em pelo menos uma de, de um modo preferido ambas, as direções circular e radial das referidas nervuras de reforço lateral (131), com relação ao eixo central (X) .
10
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) Além disso, a referida parte de contentor (11) pode compreender nervuras de reforço de base (132) que se desenvolvem numa configuração radial na parede de base (111) da parte de contentor (11), e que apresentam um aumento de espessura de parede segundo a direção radial, de um modo preferido continuo e gradual, na direção da região central da parede de base (111) .
É particularmente preferido numa cápsula (1) de acordo com a presente invenção, quando pelo menos parte de, de um modo preferido todas, as referidas primeiras e segundas nervuras de reforço (131, 132) se desenvolverem de forma alinhada entre si, de um modo preferido se desenvolverem de forma continua entre si, de modo que proporcionam um aumento pelo menos aproximadamente continuo da espessura de parede da parte de contentor (11) ao longo da parede lateral (12) e até à região central da parede de base (111) .
Como será prontamente entendido por um especialista na técnica configuração acima descrita das nervuras de reforço estrutural, desenvolvendo-se de forma continua ao longo de pelo menos parte da parede lateral (112) e na parede de base (111), e com um aumento gradual e continuo de dimensão em pelo menos uma, de um modo preferido em ambas as dimensões radial e angular, na direção da região central da referida parede de base (111), proporciona um reforço estrutural otimizado em vista das solicitações prevalecentes durante o processo de extração de uma bebida sob pressão.
De acordo com um outro aspeto da presente invenção, representado esquematicamente nas Figuras 7 a 10 e ainda nas Figuras 11 e 12, a referida cápsula (1) pode ainda apresentar uma pluralidade de zonas de passagem de escoamento (113) na referida parede de base (111), configuradas e dispostas de modo a balancear as forças de pressão exercidas pelo escoamento hidráulico a montante sobre a mesma.
Em particular, a referida parede de base (111) pode apresentar uma pluralidade de zonas de passagem de escoamento
11
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) (113) proporcionadas com uma forma alongada, de um modo preferido com uma relação entre comprimento e largura compreendida entre 2 e 10, de um modo particularmente preferido entre 3 e 6, sendo que parte das referidas zonas de passagem de escoamento (1131) se desenvolve segundo uma direção pelo menos aproximadamente radial, e pelo menos parte das referidas zonas de passagem de escoamento (1132) se desenvolve segundo uma direção circular.
Esta configuração e disposição particular das zonas de passagem de escoamento (113) proporciona de forma vantajosa uma melhor distribuição da pressão hidráulica a montante sobre a parede de base (111), desse modo contribuindo para melhorar as solicitações da mesma em termos de quantidade de material (i.e., espessura de parede) e reforço estrutural, sobretudo na região central da mesma.
É preferido quando a referida parede de base (111) apresenta uma pluralidade de zonas de passagem de escoamento (113) incluindo primeiras zonas de passagem de escoamento (1131) de orientação radial proporcionadas numa região central que apresenta uma maior espessura de parede, e segundas zonas de passagem de escoamento (1132) de orientação circular proporcionadas na região periférica que apresenta uma menor espessura de parede, sendo que as referidas primeiras e segundas zonas de passagem de escoamento (1131, 1132) apresentam dimensões características , em particular comprimento e largura, pelo menos aproximadamente similares.
Além disso, a referida parede de base (111) pode apresentar uma pluralidade de primeiras zonas de passagem de escoamento (1131) dispostas segundo uma orientação pelo menos aproximadamente radial proporcionadas numa região central de espessura de parede maior e/ou aumentando da referida parede de base (111) .
Complementarmente ao aspeto acima referido, a referida parede de base (111) pode apresentar uma pluralidade de segundas zonas de passagem de escoamento (1132) dispostas segundo uma orientação pelo menos aproximadamente angular proporcionadas
12
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) numa região periférica de espessura de parede menor e/ou constante da referida parede de base (111) .
Em particular, a referida parede de base (111) pode compreender uma pluralidade de regiões adaptadas para passagem de escoamento, sendo que as referidas regiões para passagem de escoamento (113) são proporcionadas como pelo menos um de: aberturas e zonas de material fragilizado adaptadas de modo que rompem sob efeito da pressão hidráulica a montante das mesmas.
Como referido, a cápsula (1) de acordo com a presente invenção é proporcionada numa substância compósita que compreende bio-polimeros .
Em particular, a cápsula (1) pode ser produzida através de injeção da referida substância compósita em moldes, pelo menos da referida parte de contentor (11), de um modo preferido também da referida parte de tampa (12) .
Em particular, a referida substância compósita apresentar uma composição que inclui fibras naturais adaptadas de modo que proporcionam caracteristicas dimensionais e funcionais similares às dos referidos polímeros sintéticos, incluindo de um modo preferido fibras naturais resultantes de processamento de espécies vegetais, como por exemplo café, canela, cana de açúcar, milho e cassava.
Além disso, é particular preferido quando as fibras naturais incluem pelo menos um, de um modo preferido pelo menos dois da lista de fibras naturais resultantes do processamento:
- de grãos de café verde;
- de canela;
- de cana de açúcar;
- de milho;
- de cassava.
De acordo com um aspeto particularmente preferido, a cápsula (1) de acordo com a presente invenção é proporcionada numa substância compósita que apresenta uma matriz termoplástica reforçada com fibras naturais, incluindo fibra de cascarrilha de café, e em que a matriz polimérica que agrupa a fibra de
13
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) cascarrilha compreender polímeros de origem natural, incluindo derivados de celulose e poliésteres alifáticos.
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FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26)

Claims

REIVINDICAÇÕES
1. Cápsula para preparação de produtos ediveis, como por exemplo bebidas aromáticas,
a referida cápsula (1) compreendendo uma parte de contentor
(II) e uma parte de tampa (12),
a parte de contentor (11) apresentando uma parede de base
(III) e uma parede lateral (112) prolongando-se com relação a um eixo central (X) , e com configuração estrutural adaptada para resistir a pressões interiores de pelo menos 4 bar, de um modo preferido de pelo menos 8 bar,
a parte de contentor (11) sendo proporcionada numa substância compósita apresentando uma composição que inclui bio- polímeros ,
caracterizada
por a parte de contentor (11) apresentar meios de reforço incluindo :
- meios de reforço lateral (131) configurados de modo que representam um aumento de espessura de parede lateral (112) na direção da parede de base (111), e
- meios de reforço de base (132) que representam um aumento de espessura da parede de base (111) na direção do centro da parede de base (111),
sendo que os referidos meios de reforço (131, 132) são proporcionados como nervuras que se prolongam na superfície interior da parte de contentor (11), de modo que proporcionam um aumento localizado de espessura de parede da parte de contentor (11), quando vistas em corte lateral, o referido aumento de espessura de parede prolongando-se geralmente na direção para jusante e para o centro da mesma.
2. Cápsula de acordo com a reivindicação 1, caracterizada
por a parte de contentor (11) compreender nervuras de reforço lateral (131) proporcionadas como nervuras que se desenvolvem na face interior da parede lateral (12) segundo a direção
15
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) prevalecente de escoamento e que apresentam um aumento de espessura de parede para dentro e na direção da parede de base (111), sendo que o referido aumento de espessura se prolonga em pelo menos uma de, de um modo preferido ambas, as direções circular e radial das referidas nervuras de reforço lateral (131), com relação ao eixo central (X), e sendo que o referido aumento de espessura de parede se desenvolve de um modo preferido de forma continua e pelo menos para dentro relativamente ao interior da cápsula.
3. Cápsula de acordo com as reivindicações 1 ou 2, caracterizada por a parte de contentor (11) compreender nervuras de reforço de base (132) que se desenvolvem numa configuração radial na parede de base (111) da parte de contentor (11), e que apresentam um aumento de espessura de parede segundo a direção radial, de um modo preferido continuo e gradual, na direção da região central da parede de base (111) .
4. Cápsula de acordo com as reivindicações 1 a 3, caracterizada por pelo menos parte de, de um modo preferido todas, as referidas primeiras e segundas nervuras de reforço (131, 132) se prolongam de forma alinhada entre si, de um modo preferido se desenvolverem de forma continua entre si, de modo que proporcionam um aumento pelo menos aproximadamente continuo da espessura de parede da parte de contentor (11) ao longo da parede lateral (12) e até à região central da parede de base (111) .
5. Cápsula de acordo com as reivindicações 1 a 4, caracterizada por a parede de base (111) apresentar uma espessura de parede que aumenta na direção da região central, ao longo de pelo menos parte da extensão radial, de modo que pode proporcionar maior resistência estrutural numa região central da parede de base (111) .
16
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26)
6. Cápsula de acordo com as reivindicações 1 a 5, caracterizada por a parede de base (111) apresentar uma espessura de parede que apresenta uma relação entre a maior e a menor espessura de parede compreendida entre 1,1 e 4, de um modo preferido compreendida entre 1,2 e 2, e
por a parede de base (111) apresentar uma maior espessura de parede pelo menos da face orientada para montante e numa região central que apresenta pelo menos uma de: uma forma pontual, uma forma circular, uma forma radial, e uma forma anelar .
7. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 6, caracterizada
por a parede de base (111) apresentar uma região central com uma maior espessura de parede, em particular incluindo a espessura de parede máxima (emax) , que a espessura de parede de uma região periférica e adjacente à referida região central, em particular incluindo a espessura de parede mínima (emin) , sendo que pelo menos parte da região de maior espessura de parede se prolonga mais a jusante com relação à restante parede de base (111) e sendo que a referia região central se desenvolve numa extensão radial maior que 0,2, de um modo preferido maior que 0,3, de um modo particularmente preferido similar ou maior que 0,5 da dimensão caracteristica definida pela parede de base (111), em particular do diâmetro interior da parte de contentor (11) junto à parede de base (111) .
8. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 7, caracterizada
por a parede de base (111) apresentar uma configuração em que pelo menos a face orientada para montante apresenta uma forma de tipo convexo, por exemplo de tipo cónico, com o vértice prolongando-se para montante de forma pelo menos aproximadamente alinhada com o referido eixo central (X) , e de modo que a espessura de parede aumenta na região central com relação à região de periferia da parede de base (111) .
17
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26)
9. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizada
por a parede de base (111) apresentar uma face orientada para jusante que apresenta uma forma plana, e
por o aumento de espessura de parede ser pelo menos aproximadamente continuo ao longo de pelo menos parte da extensão radial da parede de base (111), de um modo preferido pelo menos numa região central da mesma.
10. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
9, caracterizada
por a parede de base (111) apresentar uma face orientada para jusante que apresenta também uma forma de tipo cónico prolongando-se para montante, de modo que o aumento de espessura de parede é proporcionado na referida extensão radial com relação à restante extensão radial na região de periferia, da parede de base (111) .
11. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
10, caracterizada
por a parede de base (111) apresentar uma projeção de base
(114) que se prolonga para jusante segundo um alinhamento circular definindo uma configuração anelar na proximidade de uma projeção da parede lateral (12), de modo que confina um espaço de cavidade na região de perímetro da parede de base
(111), sendo que a projeção de base (114) se projeta numa extensão similar à da referida projeção de parede lateral (12) e apresenta uma espessura de parede menor que a espessura de parede da referida projeção de parede lateral (12) .
12. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
11, caracterizada
por a superfície orientada para jusante da parede de base
(111) se desenvolver num plano a jusante do plano do referido espaço de tipo cavidade configurado pelas referidas projeções
18
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) de parede lateral (112) e de base (114), e por serem de um modo preferido proporcionados uma pluralidade de elementos de ligação radial distribuídos ao longo do referido espaço de cavidade .
13. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
12, caracterizada
por a parede de base (111) apresentar uma pluralidade de zonas de passagem de escoamento (113) proporcionadas com uma forma alongada, em particular com uma relação entre comprimento e largura compreendida entre 2 e 10, de um modo preferido entre 3 e 6, sendo que parte das referidas zonas de passagem de escoamento (1131) se prolonga segundo uma direção pelo menos aproximadamente radial, e pelo menos parte das referidas zonas de passagem de escoamento (1132) se prolonga segundo uma direção circular.
14. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
13, caracterizada
por a parede de base (111) apresentar uma pluralidade de zonas de passagem de escoamento (113) incluindo primeiras zonas de passagem de escoamento (1131) de orientação radial proporcionadas numa região central que apresenta uma maior espessura de parede, e segundas zonas de passagem de escoamento (1132) de orientação circular proporcionadas na região periférica que apresenta uma menor espessura de parede, sendo que as referidas primeiras e segundas zonas de passagem de escoamento (1131, 1132) apresentam dimensões características , em particular comprimento e largura, pelo menos aproximadamente similares.
15. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
14, caracterizada
por a parede de base (111) apresentar uma pluralidade de primeiras zonas de passagem de escoamento (1131) dispostas segundo uma orientação pelo menos aproximadamente radial
19
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) proporcionadas numa região central de espessura de parede maior e/ou aumentando da referida parede de base (111), e por a parede de base (111) apresentar uma pluralidade de segundas zonas de passagem de escoamento (1132) dispostas segundo uma orientação pelo menos aproximadamente angular proporcionadas numa região periférica de espessura de parede menor e/ou constante da referida parede de base (111) .
16. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
15, caracterizada
por a parede de base (111) compreender uma pluralidade de regiões adaptadas para passagem de escoamento, sendo que as referidas regiões para passagem de escoamento (113) são proporcionadas como pelo menos um de: aberturas e zonas de material fragilizado adaptadas de modo que rompem sob efeito da pressão hidráulica a montante das mesmas.
17. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
17, caracterizada
por a substância compósita apresentar uma composição que inclui fibras naturais incluindo pelo menos uma, de um modo preferido pelo menos duas da lista de fibras naturais resultantes do processamento de:
- grãos de café verde;
- canela;
- cana de açúcar;
- milho;
- cassava.
18. Cápsula de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a
17, caracterizada
por a substância compósita incluindo bio-polimeros apresentar uma matriz termoplástica reforçada com fibras naturais, incluindo fibra de cascarilha de café, e
por a substância compósita incluindo bio-polimeros apresentar uma matriz polimérica que agrupa a fibra de cascarilha
20
FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26) compreender polímeros de origem natural, incluindo derivados de celulose e poliésteres alifáticos.
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FOLHA DE SUBSTITUIÇÃO (REGRA 26)
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