用于容納沖泡物如咖啡、茶葉和類似物的膠囊,以及用于封閉這種膠囊的方法
【專利說明】用于容納沖泡物如咖啡、茶葉和類似物的膠囊，以及用于封閉這種膠囊的方法
[0001]本發(fā)明涉及一種用于容納沖泡物如咖啡、茶葉和類似物并且可在其中進行沖泡的膠囊，以及用于封閉這種膠囊的方法。
[0002]例如在專利文獻US2005/0183578A1中公開了這種類型的膠囊。
[0003]發(fā)明目的
[0004]本發(fā)明的目的是改進現(xiàn)有技術(shù)或者提供替代方案。
[0005]技術(shù)方案
[0006]此目的通過各項獨立權(quán)利要求所保護的客體得以實現(xiàn)，尤其是通過任意組合的方式?？蛇x的有利的設(shè)計方案可以從從屬權(quán)利要求、說明書和附圖中獲得。
[0007]根據(jù)本發(fā)明的第一個方面，上述目的通過以下內(nèi)容實現(xiàn):一種膠囊，作為用于容納沖泡物例如咖啡、茶葉和類似物的容器，以及當(dāng)添加沖泡介質(zhì)，尤其是熱的、幾乎沸騰的或者沸騰的水時，作為在膠囊中進行沖泡的容器，其中膠囊具有供穿刺器刺穿以注入沖泡介質(zhì)的膠囊頭，還具有用底部封蓋(特別是底部薄膜)來封閉的膠囊足，以及具有從膠囊頭延伸到膠囊足的膠囊壁，優(yōu)選地具有至少基本上呈平截錐形或者其它的從膠囊足到膠囊頭逐漸變細的形狀，其中，膠囊優(yōu)選地填充有沖泡物，其中該膠囊的特征在于，膠囊頭和/或膠囊壁具有塑料，優(yōu)選聚對苯二甲酸丁二醇酯(PBT)和/或PBT家族中的塑料，其中，膠囊頭和/或膠囊壁具有可降低塑料的球壓硬度的改性材料。
[0008]需要說明以下概念，“膠囊”是自立式的穩(wěn)定的部件。因此，膠囊不同于例如軟墊，并且當(dāng)然也不同于作為存儲包用的大的盒子或袋子。該膠囊應(yīng)當(dāng)理解為是單份式膠囊。
[0009]考慮到一般的結(jié)構(gòu)，本發(fā)明對膠囊定義了大致三個部分，即膠囊頭、膠囊壁和膠囊足。膠囊足是所設(shè)計的用于沖泡飲品(例如咖啡飲品、茶葉飲品、乳制飲品或者例如湯汁飲品)的流出端。
[0010]在膠囊足上布置有底部封蓋。在市場上常規(guī)的機器中，這種膠囊通常放置在大致水平的位置上。然而在正常情況下，膠囊容易以基于膠囊足的方式站立，即基于大多布置在此的封膜上。在本發(fā)明的上下文中，為了便于理解，通常膠囊在描述時是基于膠囊足站立，使得膠囊的已有的縱向延伸方向和/或?qū)ΨQ軸垂直式分布。
[0011]在第一代的沖泡機型中，沖泡介質(zhì)應(yīng)當(dāng)在膠囊頭處注入到膠囊中，并且它應(yīng)當(dāng)通過在膠囊足上的底部封蓋再次離開膠囊。在第二代的沖泡機型中，沖泡介質(zhì)的流通方向正好相反地設(shè)置，即通過底部封蓋(多為薄膜)進入膠囊中，并且通過膠囊頭流出。
[0012]在理想情況下，膠囊壁以大致上平截錐形的或者其他的從膠囊足到膠囊頭逐漸變細的方式構(gòu)造，使得它能夠在使用后(即在沖泡過程后)更容易地從沖泡機的容器中脫離，并且在理想情況下甚至由于重力而從容器中脫落。因此，在任何情況下，保持面(即應(yīng)與機器中的容器配合的那些面)成型為理想的非圓柱形。
[0013]圍繞膠囊壁的“周邊”是簡單的與膠囊的豎直線正交的幾何的圓形路徑，其中豎直線從膠囊足向膠囊頭延伸。在不同的實施例中，豎直線同時是旋轉(zhuǎn)對稱軸線。
[0014]采用用于制造膠囊壁和/或膠囊頭的壁體的塑料，膠囊可以以非常低的成本制造，例如通過注塑方法，其中同時能夠?qū)崿F(xiàn)非常高的生產(chǎn)效益和生產(chǎn)速度。雖然塑料能夠很大地降低氣體滲透情況，但是在通常情況下仍然不能密封，使得發(fā)生通過壁體而穿出的擴散，伴隨而來的是因此損失了沖泡飲品的香味品質(zhì)。
[0015]在大量的樣品試驗中，發(fā)明人發(fā)現(xiàn)了(根據(jù)標(biāo)準(zhǔn)IS01043-1分類的)PBT塑料在用于膠囊的目的時具有預(yù)料不到的很強的香味密封性能，盡管它在通常情況下很難進行加工。
[0016]發(fā)明人的大量的試驗得出，塑料應(yīng)當(dāng)具有盡可能多的以下特征:
[0017]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS0307、1157、1628，在用酚和I, 2 二氯苯為I比I的0.005g/ml的溶液的情況下，粘度為80至100，特別是83至93，特別是約88cm3/g ；
[0018]按照(類似的)測試標(biāo)準(zhǔn)IS062，吸水率(在23°C時在水中飽和)為0.3至0.1%,特別是約0.5% ;
[0019]按照(類似的)測試標(biāo)準(zhǔn)IS062，吸濕率(在23°C和50%相對空氣濕度的正常環(huán)境下飽和)為0.2至0.3%，特別是約0.25% ;
[0020]按照測試標(biāo)準(zhǔn)ISOl 133，熔化體積速率MVR(在250°C和1.16kg時)為90至130，尤其是100至120，特別是約IlOcmVlOmin ；
[0021]用于在注塑時進行加工的質(zhì)譜溫度范圍為235與285°C之間，特別是從245°C到275 °C或者在此區(qū)間內(nèi)；
[0022]用于在注塑時進行加工的工具溫度范圍為35°C與80°C之間，特別是從40°C到70 °C或者在此區(qū)間內(nèi)；
[0023]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS0527-1/-2(1毫米/分鐘)，拉伸彈性模量為2100至3100兆帕，特別是2200至2600兆帕，尤其是約2400兆帕；
[0024]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS0527-1/-2 (50毫米/分鐘)，拉伸應(yīng)力為51至61兆帕，特別是約56兆帕；
[0025]按照測試標(biāo)準(zhǔn)ISO 527-1/-2 (50毫米/分鐘)，拉伸延展率為1.8%至2.8%，特別是約2.3% ；
[0026]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS0527-l/-2(50毫米/分鐘)，額定的斷裂延伸率為10%至18%，特別是約14% ；
[0027]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS0179/leU，夏比沖擊強度(在23°C時)為112至132千焦耳/平方米，特別是約122千焦耳/平方米；
[0028]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS0179/leA，夏比缺口沖擊強度(在23°C時)為2.7至3.7千焦耳/平方米，優(yōu)選3.0至3.4千焦耳/平方米，特別是約3.2千焦耳/平方米；
[0029]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS075-1/-2，HDT-A-數(shù)值(在最大1.8牛頓/平方米的彎曲應(yīng)力下的熱變形度)為49至59°C，特別是約54°C ；
[0030]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS075-1/-2，HDT-B-數(shù)值(在最大0.45牛頓/平方米的彎曲應(yīng)力下的熱變形度)為112至152°C，優(yōu)選127至147°C，更優(yōu)選132至142°C，特別是約137°C;
[0031]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS0306(VST/A/50，10牛頓，50K/h)，維卡軟化溫度為201至231 °C，優(yōu)選206至226°C，特別是約216°C ;和/或
[0032]根據(jù)測試標(biāo)準(zhǔn)IS0306 (VST/B/50，10牛頓，50K/h)，維卡軟化溫度為165至195°C，優(yōu)選170至190°C，特別是約1800C ο
[0033]因此，本發(fā)明顯然不限制于PBT，而是一般性地限制于上述數(shù)值范圍。PBT只是根據(jù)目前為止的知識的用于優(yōu)選的實施例的聚合物。
[0034]PBT塑料一方面不僅可以密封香味，而且它還可以很好地進行改性。通過改性，塑料可以很柔軟，使得它無需特殊的其他措施就可以利用在其足部的檐邊上的密封環(huán)來進行密封，以便在沖泡機中形成沖泡壓力。這使得膠囊不僅能夠無需外包裝地被保持住，而且還有利于生產(chǎn)。此外，可以在適合的設(shè)計方案中對所獲得的塑料進行脆化，使得用于填充沖泡介質(zhì)的切刀仍然可以很好地切入。
[0035]改性材料可以具有非常好的摻入物，即在塑料中摻入第二種材料。優(yōu)選地，可以在用于膠囊的成型程序之前就進行摻和，即例如在注塑之前。特別是可以設(shè)置成在擠出機中進行摻和或者緊接在擠壓之后進行摻和。
[0036]膠囊的一個優(yōu)選的實施例具有熱塑性的彈性體，特別是熱塑性的生膠。在樣品試驗中發(fā)現(xiàn)生膠十分理想。
[0037]如果摻和均勻，那么改性的塑料可以容易地進行加工。
[0038]除了上述改性材料，膠囊頭和/或膠囊壁還可以具有尤其是摻入物形式的氣體阻隔材料，其中該氣體阻隔材料可降低氧氣相對于塑料的氣體滲透。
[0039]建議以下方案，即阻隔材料(只要存在)具有硅、尤其是二氧化硅，和/或阻隔材料具有共聚酰胺，和/或阻隔材料借助于醇溶液進行施加，特別是噴灑或者在浸泡池中施加。
[0040]硅不僅可以采用不同的物理-化學(xué)方法來很好地施加在塑料壁體上，而且還可以在適合的施加方案中甚至產(chǎn)生連續(xù)的玻璃層。根據(jù)發(fā)明人的樣品試驗，這樣至少密封成使得膠囊能夠無需任何其它的袋子或者類似物形式的外包裝而存放至少一年，而不會失去相當(dāng)大的一部分香味。玻璃層做得越厚，膠囊鎖住香味的密封性越好。一些樣品顯示出很少的氣體滲透，使得發(fā)明人由此可以確定，甚至在兩年后也不會出現(xiàn)香味明顯減少的現(xiàn)象。
[0041]當(dāng)使用共聚酰胺時，優(yōu)選地采用具有高阻隔作用的塑料。
[0042]優(yōu)選地，對于共聚酰胺而言使用5%至20%的阻隔粒子和/或阻隔塑料的摻入物。
[0043]優(yōu)選地，在壁體上施加阻隔層來作為表面涂層，更確切地說是朝向膠囊的外側(cè)和/或內(nèi)側(cè)。按照目前的技術(shù)發(fā)展情況，發(fā)明人優(yōu)選阻隔層朝向膠囊的內(nèi)側(cè)。這是基于一個事實，即，從外部在表面上的稍許機械作用(例如在最終消費者使用膠囊進行操作時)不會損傷膠囊的密封性。
[0044]在理想情況下，表面涂層應(yīng)當(dāng)覆蓋膠囊壁和膠囊頭的朝向內(nèi)側(cè)和/或外側(cè)的整個表面。
[0045]尤其是，當(dāng)使用硅或二氧化硅作為阻隔材料時，發(fā)明人的實驗得到特別有利的、至少約30納米或者40納米的層厚度，優(yōu)選地至少70納米，尤其是從70納米到75納米的平均的層厚度。
[0046]在此需要明確地指出，在本發(fā)明的上下文中，所提供的數(shù)值范圍不僅應(yīng)當(dāng)理解為閉合區(qū)間，而且還可以理解成開放區(qū)間，只要從各自的上下文中不會得出相反的結(jié)果。在上述例子中，區(qū)間界限一邊是70納米，另一邊是75納米。這兩個界限在通常情況下可以理解成“大約”的界限，這樣，即使稍微低一些或者稍微高一些的大小應(yīng)當(dāng)仍然包含于該區(qū)間內(nèi)。沒有低于或者高于界限的閉合區(qū)間應(yīng)當(dāng)理解成特別的、明確公開的特征組合。
[0047]另外在此還需要指出，除非從各上下文中得到相反的結(jié)果，否則任何的數(shù)值或者簡單的量詞(如一個、兩個等)應(yīng)當(dāng)分別理解成最小量。當(dāng)描述“層”時，應(yīng)當(dāng)理解成“至少一個層”，這樣例如多個層可以彼此相互重疊，或者例如可以在膠囊的內(nèi)側(cè)上和外側(cè)上都具有涂層。
[0048]對于膠囊的制造方法，已經(jīng)發(fā)現(xiàn)表面涂層可以是等離子氣化層。等離子氣化可以例如利用二氧化硅很好地進行。
[0049]按照本發(fā)明的第二個方面，上述目的通過以下內(nèi)容實現(xiàn):一種膠囊，作為用于容納沖泡物例如咖啡、茶葉和類似物的容器，以及當(dāng)添加沖泡介質(zhì)，尤其是熱的、幾乎沸騰的或者沸騰的水時，作為在膠囊中進行沖泡的容器，其中膠囊具有供穿刺器刺穿以注入沖泡介質(zhì)的膠囊頭，還具有用底部封蓋(特別是底部薄膜)封閉的膠囊足，以及具有從膠囊頭延伸到膠囊足的膠囊壁，優(yōu)選地具有至少大致上呈平截錐形或者其它的從膠囊足到膠囊頭逐漸變細的形狀，其中膠囊優(yōu)選地填充有沖泡物，其中該膠囊的特征在于，在基于膠囊足站立的膠囊中，膠囊頭具有平坦分布的頭部區(qū)域，其中該頭部區(qū)域成型為連續(xù)閉合的，尤其是具有至少約0.3毫米或至少約0.35毫