DE102017112189A1

DE102017112189A1 - Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine and method for its production

Info

Publication number: DE102017112189A1
Application number: DE102017112189.7A
Authority: DE
Inventors: Alfred Wassermann; Christoph Kast
Original assignee: Dr Guenther Kast & Co Technische Gewebe Spezial Fasererzeugnisse KG GmbH; Dr Guenther Kast & Co Technische Gewebe Spezial-Fasererzeugnisse KG GmbH
Current assignee: Dr Guenther Kast & Co Technische Gewebe Spezial Fasererzeugnisse KG GmbH; Dr Guenther Kast & Co Technische Gewebe Spezial-Fasererzeugnisse KG GmbH
Priority date: 2017-06-02
Filing date: 2017-06-02
Publication date: 2018-12-06

Abstract

Die Erfindung betrifft eine Portionskapsel zur Zubereitung eines Getränks in einer Getränkeherstellungsmaschine, wobei die Portionskapsel einen becherförmigen Grundkörper, der einen Hohlraum zur Aufnahme eines Getränkepulvers ausbildet, sowie einen den Hohlraum verschließenden Deckel aufweist. Es soll eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Portionskapseln geschaffen werden. Dies wird erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Grundkörper und der Deckel (1) aus einem mindestens zweilagigen Verbundwerkstoff aufgebaut sind, dessen erste Lage (5) aus einem Papierwerkstoff besteht und dessen zweite Lage aus einem textilen Gewebe (6) besteht.The invention relates to a portion capsule for the preparation of a beverage in a beverage production machine, wherein the portion capsule has a cup-shaped base body, which forms a cavity for receiving a beverage powder, and a lid which closes the cavity. It is an environmentally friendly alternative to conventional, known from the prior art portion capsules are created. This is inventively achieved in that the base body and the cover (1) are constructed of a composite material at least two-layer, the first layer (5) consists of a paper material and its second layer consists of a textile fabric (6).

Description

Die Erfindung betrifft eine Portionskapsel zur Zubereitung eines Getränks in einer Getränkeherstellungsmaschine, wobei die Portionskapsel einen becherförmigen Grundkörper, der einen Hohlraum zur Aufnahme eines Getränkepulvers ausbildet, sowie einen den Hohlraum verschließenden Deckel aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Portionskapsel.The invention relates to a portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine, wherein the portion capsule has a cup-shaped base body, which forms a cavity for receiving a beverage powder, as well as a lid which closes the cavity, and a method for producing such a portion capsule.

Derartige Portionskapseln sind aus dem Stand der Technik in großer Anzahl bekannt und haben insbesondere bei der portionsweisen Verpackung von gemahlenem Kaffee-Pulver zur Verwendung in entsprechend eingerichteten Kaffeemaschinen große Verbreitung gefunden. So beschreibt beispielsweise EP 512 468 B1 eine solche Portionskapsel mit einem becherförmigen Grundkörper sowie einem den Grundkörper verschließenden Deckel, wobei die einzelnen Bestandteile der Portionskapsel aus den Werkstoffen Aluminium, Kunststoff oder einem Aluminium-Kunststoff-Verbund hergestellt sind. Diese Materialien sind gas- und flüssigkeitsdicht und lassen sich zudem kostengünstig produzieren und verarbeiten. Jedoch verursachen derartige Portionskapseln erhebliche Abfallmengen, da sie mit gängigen Verfahren nicht recyclebar bzw. stofflich verwertbar sind. Zumeist müssen sie als Restmüll deponiert oder verbrannt werden. Bedingt durch die inzwischen sehr hohen Stückzahlen, mit denen die Portionskapseln weltweit gehandelt werden, trifft der mit der Herstellung derartiger Portionskapseln einhergehende Ressourceneinsatz sowie der durch diese verursachte Abfall auf eine zunehmend ablehnende Haltung bei den Kunden. Derartige Portionskapseln gelten deshalb zurecht als ökologisch bedenklich und wenig umweltfreundlich.Such portion capsules are known in the art in large numbers and have found widespread use particularly in the portion-wise packaging of ground coffee powder for use in appropriately equipped coffee machines. For example, describes EP 512 468 B1 Such a portion capsule with a cup-shaped base body and a lid closing the base body, wherein the individual components of the portion capsule from the materials aluminum, plastic or an aluminum-plastic composite are made. These materials are gas- and liquid-tight and can also be produced and processed cost-effectively. However, such portion capsules cause considerable amounts of waste, since they are not recyclable or recyclable by conventional methods. In most cases, they must be disposed of as residual waste or burned. Due to the now very high quantities used to serve the portion capsules worldwide, the resource use associated with the production of such portion capsules as well as the waste caused thereby meets an increasingly negative attitude among the customers. Such portion capsules are therefore rightly considered ecologically questionable and less environmentally friendly.

Zur Reduzierung der von Portionskapseln verursachten Abfallmengen wurden deshalb bereits eine Reihe von Vorschlägen gemacht. So offenbart beispielsweise die EP 2 573 008 B1 eine aus einem Papiermaterial hergestellte Portionskapsel. Zum Schutz des in der Portionskapsel eingeschlossenen Kaffeepulvers vor Oxidation, d.h. vor dem Kontakt mit dem in der Umgebungsluft enthaltenen Sauerstoff, während der Lagerung bzw. Bevorratung schlägt die EP 2 573 008 B1 die Beschichtung des Papiermaterials mit Plastik, wie z.B. Polyethylen oder Polyethylenterephtalat, vor. Eine derartige Portionskapsel muss aber nach wie vor als Restabfall entsorgt werden, so dass in ökologischer Hinsicht kein nennenswerter Fortschritt erzielt wird. Zudem begegnet die Fachwelt derartigen Vorschlägen zur Herstellung von Portionskapseln aus Papierwerkstoffen mit großer Skepsis, da während der Zubereitung des Getränks in der Getränkeherstellungsmaschine Wasser unter hohem Druck und mit hoher Temperatur in den Hohlraum der Portionskapsel eingeleitet wird. Dies resultiert in sehr hohen mechanischen Kräften, die auf die Portionskapsel einwirken. Da der Papierwerkstoff beim Aufbrühen des Getränkepulvers mit heißem Wasser seine mechanische Festigkeit verliert, hält er den innerhalb einer Portionskapsel während des Brühvorgangs auftretenden hohen mechanischen Kräften oftmals nicht stand. Zudem wird der Boden der Portionskapsel beim Einlegen in die Kapselaufnahme einer Kapselmaschine mittels einer in der Maschine installierten Klinge durchstochen, damit heißes Wasser aus einem Wasserreservoir in die Portionskapsel geleitet werden kann. Gleichzeitig wird auch der Deckel der Portionskapsel durchstochen, so dass die aufgebrühte Getränkezubereitung aus der Portionskapsel entweichen kann. Diese Durchstoßungen stellen Materialschwächungen dar. Hieraus resultiert ein großes Risiko, dass die Portionskapsel während des Brühvorgangs ausgehend von diesen Durchstoßungen aufreißt und in sich zusammenfällt, wodurch der Durchfluß des heißen Wassers in der Getränkeherstellungsmaschine blockiert werden kann. Zudem hat es sich herausgestellt, dass aus Papiermaterial hergestellte Portionskapseln während des Zubereitungsprozess undicht werden können und heißes Getränk unkontrolliert aus dem Innenraum der Kapsel austreten könnte.Therefore, a number of proposals have already been made to reduce the amount of waste caused by portion capsules. For example, the EP 2 573 008 B1 a portion capsule made of a paper material. To protect the enclosed in the portion capsule coffee powder from oxidation, ie before contact with the oxygen contained in the ambient air, during storage beats the stock or EP 2 573 008 B1 coating the paper material with plastic such as polyethylene or polyethylene terephthalate. However, such a portion capsule must still be disposed of as residual waste, so that in ecological terms, no significant progress is achieved. In addition, the art meets such proposals for the production of portion capsules made of paper materials with great skepticism, since during the preparation of the drink in the beverage manufacturing machine water is introduced under high pressure and high temperature into the cavity of the portion capsule. This results in very high mechanical forces acting on the portion capsule. Since the paper material loses its mechanical strength during the brewing of the beverage powder with hot water, it often does not withstand the high mechanical forces occurring within a portion capsule during the brewing process. In addition, the bottom of the portion capsule is pierced when inserted into the capsule receptacle of a capsule machine by means of a blade installed in the machine so that hot water can be passed from a water reservoir into the portion capsule. At the same time, the lid of the portion capsule is pierced, so that the brewed beverage preparation can escape from the portion capsule. As a result, there is a great risk that the portion capsule will rupture and collapse during the brewing process from these punctures, thereby blocking the flow of hot water in the beverage making machine. In addition, it has been found that portioned capsules made from paper material may leak during the preparation process and hot beverage could escape uncontrollably from the interior of the capsule.

WO 2015/000775 A1 offenbart eine aus einem Papierwerkstoff hergestellte Portionskapsel, deren Innenflächen mit einem metallischen Überzug oder einem Barriere-Kunststoff beschichtet sind. Zur Überwindung der vorgenannten Dichtigkeitsprobleme schlägt WO 2015/000775 A1 vor, den Deckel und den Grundkörper der Portionskapsel mittels eines zusätzlichen ringförmigen Kunststoff-Flansches miteinander zu verbinden, der den Ringspalt zwischen Grundkörper und Deckel versiegelt. Allerdings ist auch eine solche Portionskapsel nach wie vor als Restmüll zu entsorgen. WO 2015/000775 A1 discloses a portion capsule made of a paper material, whose inner surfaces are coated with a metallic coating or a barrier plastic. To overcome the aforementioned leakage problems suggests WO 2015/000775 A1 before, to connect the lid and the base of the portion capsule by means of an additional annular plastic flange with each other, which seals the annular gap between the base and lid. However, such a portion capsule is still to be disposed of as residual waste.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht somit darin, eine Portionskapsel zur Zubereitung eines Getränks in einer Getränkeherstellungsmaschine bereitzustellen, wobei die Portionskapsel einen becherförmigen Grundkörper, der einen Hohlraum zur Aufnahme eines Getränkepulvers ausbildet, sowie einen den Hohlraum verschließenden Deckel aufweist, sowie ein Verfahren zur Herstellung einer solchen Portionskapsel bereitzustellen, welche die vorgenannten Probleme überwinden und eine umweltfreundliche Alternative zu herkömmlichen, aus dem Stand der Technik bekannten Portionskapseln darstellen.The object of the present invention is therefore to provide a portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine, wherein the portion capsule has a cup-shaped base body, which forms a cavity for receiving a beverage powder, as well as a lid which closes the cavity, and a method for producing a provide such a portion capsule, which overcome the aforementioned problems and represent an environmentally friendly alternative to conventional, from the prior art portion capsules.

Dies wird in vorrichtungsorientierter Hinsicht erfindungsgemäß dadurch erreicht, dass der Grundkörper und der Deckel aus einem mindestens zweilagigen Verbundwerkstoff aufgebaut sind, dessen erste Lage aus einem Papierwerkstoff besteht und dessen zweite Lage aus einem textilen Gewebe besteht.
Auf diese Weise wird ein unkontrolliertes Reißen des Papierwerkstoffes verhindert, auch wenn auf die Portionskapsel während der Zubereitung des Getränkes in der Getränkeherstellungsmaschine hohe mechanische Drücke und hohe Temperaturen einwirken. Die Fasern des textilen Gewebes verhindern eine Ausbreiten von Rissen im Papierwerkstoff, welche sich andernfalls - ausgehend von Perforierungen oder Durchstechungen, die durch geräteseitige Mittel zum Einstechen von Klingen oder sonstigen Schneidkörpern verursacht werden, mittels derer die Zufuhr des heißen Brühwassers in die Portionskapsel und der Abfluss des gebrühten Getränkes aus der Portionskapsel realisiert werden - unkontrolliert im Papierwerkstoff ausbreiten und zu dessen Zerreißen führen würden. Das textile Gewebe erhöht die Festigkeit der Portionskapsel im feuchten Zustand und verhindert ein Aufplatzen der Portionskapsel unter dem Druck des heißen Wassers in dessen Innerem. Zudem erhält das textile Gewebe die Formstabilität der Portionskapsel aufrecht, auch wenn der Papierwerkstoff durch die heiße Getränkeflüssigkeit durchtränkt und aufgeweicht wird. Darüber hinaus verhindert die Gewebestruktur, dass bei dem unter hohem Druck stattfindenden Brühvorgang Partikel des Getränkepulvers durch die Ausflußlöcher in das Getränk ausgetragen werden.
Im trockenen Zustand dichtet der Papierwerkstoff zudem den Inhalt im innenliegenden Hohlraum der Portionskapsel über einen hinreichend langen Zeitraum gut gegen den Zutritt von Luftsauerstoff ab, so dass die Portionskapsel während dieser Zeit auch ohne weitere Umverpackung und ohne nennenswerte Qualitätseinbußen lagerfähig ist. Die Zeiträume, während derer Portionskapseln ohne weitere Umverpackung aufbewahrt werden, sind ohnehin vergleichsweise kurz. Die meiste Zeit über, d.h. während Transport und Bevorratung im Handel, sind die Portionskapsel ohnehin in größer dimensionierten Umverpackungen (Schachteln, Beutel) gelagert, welche dann die Gasdichtheit gegen unerwünschten Sauerstoff-Zutritt gewährleisten.
Das textile Gewebe und der Papierwerkstoff sind mittels eines wasserbasierten Haftvermittlers, der für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln geeignet ist (d.h. insbesondere nicht lösemittelhaltig ist) und bis über die Siedetemperatur von Wasser hinaus temperaturbeständig ist, zu einem Verbund verklebt. Die erfindungsgemäßen Portionskapseln sind nach Gebrauch manuell komprimierbar und ohne Einschränkungen biologisch verwertbar, beispielsweise im Wege der Vergärung oder Kompostierung.This is achieved in a device-oriented manner according to the invention, characterized in that the base body and the lid are constructed of a composite material at least two-layer, the first layer consists of a paper material and the second layer consists of a textile fabric.
In this way, uncontrolled cracking of the paper material is prevented, even if the portion capsule during the preparation of the beverage in the beverage production machine high mechanical pressures and high temperatures act. The fibers of the textile fabric prevent the spread of cracks in the paper material, which otherwise - starting from perforations or punctures caused by device-side means for piercing blades or other cutting bodies, by means of which the supply of hot brewing water in the portion capsule and the drain the brewed beverage from the portion capsule be realized - uncontrolled spread in the paper material and would lead to its rupture. The textile fabric increases the strength of the portion capsule in the wet state and prevents bursting of the portion capsule under the pressure of the hot water in the interior. In addition, the textile fabric maintains the dimensional stability of the portion capsule, even if the paper material is soaked and softened by the hot beverage liquid. In addition, the fabric structure prevents particulates of the beverage powder from being discharged through the drainage holes into the beverage during the high pressure brewing process.
In the dry state, the paper material also seals the contents in the inner cavity of the portion capsule well over a sufficiently long period against the ingress of atmospheric oxygen, so that the portion capsule is storable during this time without further repackaging and without significant loss of quality. The periods during which portion capsules are stored without further outer packaging are comparatively short anyway. Most of the time, ie during transport and storage in the trade, the portion capsule are already stored in larger-sized outer packaging (boxes, bags), which then ensure the gas tightness against unwanted access to oxygen.
The textile fabric and the paper material are bonded by means of a water-based adhesion promoter, which is suitable for direct contact with food (ie in particular is not solvent-containing) and is temperature-resistant beyond the boiling point of water addition, bonded to a composite. The portion capsules according to the invention are manually compressible after use and are biologically recoverable without restrictions, for example by way of fermentation or composting.

Erfindungsgemäße Portionskapseln kommen zwar in erster Linie für die Aufnahme von gemahlenem Kaffeepulver in Betracht. Allerdings sind sie keineswegs darauf beschränkt, sondern können auch zur Verpackung anderer portionierter, trockener und pulverförmiger Lebensmittel verwendet werden.Although portioned capsules according to the invention come into consideration primarily for the intake of ground coffee powder. However, they are by no means limited to this, but can also be used to package other portioned, dry and powdered foods.

In besonders vorteilhafter Weise sieht die Erfindung vor, dass die erste aus einem Papierwerkstoff bestehende Lage des Verbundwerkstoffs in einer in Bezug auf den Hohlraum innenliegenden Lage angeordnet ist. Die Anordnung der beiden Lagen des Verbundwerkstoffes zueinander ist so gewählt, dass der in Bezug auf den Hohlraum der Portionskapsel innenliegende Papierwerkstoff die Befüllung des Hohlraums mit einem Getränkepulver erleichtert und ein Hängenbleiben bzw. Verkrusten oder Verklumpen des Getränkepulvers an der Innenwand der Portionskapsel verhindert.In a particularly advantageous manner, the invention provides that the first position of the composite material consisting of a paper material is arranged in a position lying in relation to the cavity. The arrangement of the two layers of the composite material to each other is chosen so that the internal with respect to the cavity of the portion capsule paper material facilitates the filling of the cavity with a beverage powder and prevents sticking or crusting or clumping of the beverage powder on the inner wall of the portion capsule.

Alternativ hierzu sieht die Erfindung aber auch vor, dass die erste aus einem Papierwerkstoff bestehende Lage des Verbundwerkstoffs in einer in Bezug auf den Hohlraum außenliegenden Lage angeordnet ist.Alternatively, however, the invention also provides that the first layer of the composite material consisting of a paper material is arranged in a position lying outside the cavity.

Die Erfindung sieht ferner vor, dass der Grundkörper einen Boden und mindestens eine Seitenwandung umfasst, wobei der Verbundwerkstoff der Seitenwandung eine zusätzliche dritte in Bezug auf den Hohlraum außenliegende Lage aus einem Papierwerkstoff aufweist. Auf diese Weise wird eine höhere Stabilität der Portionskapsel gegenüber Druckbeanspruchung erreicht. Zudem ist die glattere Oberfläche des Papierwerkstoffs der außenliegenden Lage leichter bedruckbar.The invention further provides that the base body comprises a bottom and at least one side wall, wherein the composite material of the side wall has an additional third outer layer of a paper material with respect to the cavity. In this way, a higher stability of the portion capsule against compressive stress is achieved. In addition, the smoother surface of the paper material of the outer layer is easier to print.

Dabei ist in besonders bevorzugter Weise das textile Gewebe aus Viskose-Spinnfasern ausgebildet. Diese sind aus Cellulose gewonnen und müssen zum Kontakt mit Lebensmitteln geeignet sein.In this case, in a particularly preferred manner, the textile fabric is formed from viscose staple fibers. These are derived from cellulose and must be suitable for contact with food.

Die Erfindung sieht ferner vor, dass das textile Gewebe als Leinwandbindung ausgeführt ist. Auf diese Weise wird die engste mögliche Verkreuzung der Kett- und Schußfäden des textilen Gewebes realisiert. Dies erhöht die Stabilität und Steifigkeit der Portionskapsel. In besonders bevorzugter Weise weist das textile Gewebe in diesem Zusammenhang eine Webdichte von 15 bis 20 Fäden / cm² auf, wobei die Anzahl der Kettfäden 10 bis 12 Kettfäden je Zentimeter des textilen Gewebes beträgt. Eine Webdichte von 20 Fäden / cm² ist hierbei besonders bevorzugt.The invention further provides that the textile fabric is designed as a plain weave. In this way, the closest possible crossing of the warp and weft threads of the textile fabric is realized. This increases the stability and rigidity of the portion capsule. In a particularly preferred manner, the textile fabric in this context has a weaving density of 15 to 20 threads / cm ² , wherein the number of warp threads is 10 to 12 warp threads per centimeter of the textile fabric. A weave density of 20 threads / cm ² is particularly preferred here.

Dies wird in besonders vorteilhafter Weise unterstützt, wenn der Papierwerkstoff der Seitenwand ein Flächengewicht von mindestens 90 g/m² aufweist. Auch dies trägt zur Erhöhung der Steifigkeit der erfindungsgemäßen Portionskapsel bei. In besonders bevorzugter Weise umfasst der Papierwerkstoff der Seitenwandung zwei Lagen aus einem Papierwerkstoff mit einem Flächengewicht von jeweils 45 g/m² bis 55 g/m², so dass sich im Bereich der Seitenwandung einer erfindungsgemäßen Portionskapsel unter Berücksichtigung des textilen Gewebes und des Leims ein Flächengewicht des gesamten dreilagigen Verbundwerkstoffs von 155 g/m² bis 175 g/m² ergibt. Das textile Gewebe und der Leim weisen ein gemeinsames Flächengewicht von 65 g/m² auf.This is supported in a particularly advantageous manner when the paper material of the side wall has a basis weight of at least 90 g / m ² . This also contributes to increasing the rigidity of the portion capsule according to the invention. In a particularly preferred manner, the paper material of the side wall comprises two layers of a paper material having a basis weight of 45 g / m ² to 55 g / m ² , so that in the region of the side wall of a portion capsule according to the invention taking into account the textile fabric and the glue Basis weight of the entire three-layer composite from 155 g / m ² to 175 g / m ² results. The textile fabric and the glue have a combined basis weight of 65 g / m ² .

Dies wird sinnvoll dadurch ergänzt, dass der Papierwerkstoff des Bodens oder des Deckels eine einzelne Lage aus einem Papierwerkstoff mit einem Flächengewicht von 45 g/m² bis 55 g/m² umfasst, so dass sich im Bereich des Bodens oder Deckels einer erfindungsgemäßen Portionskapsel unter Berücksichtigung des textilen Gewebes und des Leims ein Flächengewicht des gesamten zweilagigen Verbundwerkstoffs von mindestens 110 g/m² ergibt.This is usefully complemented by the fact that the paper material of the bottom or the lid comprises a single layer of a paper material having a basis weight of 45 g / m ² to 55 g / m ² , so that in the region of the bottom or lid of a portion capsule according to the invention Taking into account the textile fabric and the glue results in a basis weight of the entire two-layer composite material of at least 110 g / m ² .

Die der Erfindung zugrundeliegende Aufgabe wird in verfahrensorientierter Hinsicht erreicht durch ein Verfahren zur Herstellung einer Portionskapsel zur Zubereitung eines Getränks in einer Getränkeherstellungsmaschine nach einem der vorhergehenden Patentansprüche mit folgenden Verfahrensschritten:

■ Herstellen eines ersten mindestens zweilagigen Verbundwerkstoffs, dessen erste Lage aus einem Papierwerkstoff und dessen zweite Lage aus einem textilen Gewebe besteht, sowie Ausstanzen eines Bodens und eines Deckels aus diesem ersten Verbundwerkstoff,
■ Herstellen eines zweiten dreilagigen Verbundwerkstoffs, dessen beide äußeren Lagen aus einem Papierwerkstoff und dessen innenliegende Lage aus einem textilen Gewebe bestehen, sowie Ausschneiden einer Seitenwandung aus diesem zweiten Verbundwerkstoff,

■ Herstellen des Grundkörpers aus Boden und Seitenwand, wobei Boden und Seitenwandung einen becherartigen, einseitig offenen Hohlraum ausbilden und die erste Lage des Bodens in Bezug auf den Hohlraum innenliegend angeordnet ist,
■ Befüllen des Hohlraums des Grundkörpers mit einem Getränkepulver,
■ Aufbringen des Deckels auf den Hohlraum des Grundkörpers, wobei die erste

The object on which the invention is based is achieved in a method-oriented manner by a method for producing a portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to one of the preceding claims, comprising the following method steps:

Producing a first at least two-ply composite material whose first layer consists of a paper material and whose second ply consists of a textile fabric, as well as punching out a bottom and a cover from this first composite material,
Producing a second three-layer composite material whose two outer layers are made of a paper material and whose inner layer consists of a textile fabric, as well as cutting out a side wall made of this second composite material,

Producing the base body from the bottom and the side wall, wherein the bottom and the side wall form a cup-like, one-sidedly open cavity and the first position of the base is arranged inwardly with respect to the cavity,
Filling the cavity of the body with a beverage powder,
■ applying the lid to the cavity of the body, the first

Lage des Deckels in Bezug auf den Hohlraum innenliegend angeordnet ist. Beim Herstellen beider Arten von Verbundwerkstoffen wird in einem ersten Arbeitsschritt ein wasserbasierter, d.h. lösungsmittelfreier und damit für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln geeigneter, und zugleich hitzebeständiger Haftvermittler (auch „Kaschierkleber“ genannt) im kalten Zustand auf eine erste Bahn des Papierwerkstoffes aufgetragen, z.B. durch Streichen oder mittels des Walzenstrichverfahrens. Im Gegensatz zu herkömmlichen Gewebe-Papier-Verbundmaterialien, bei denen das Gewebe zur Aufnahme des Haftvermittlers durch ein Tauchbad geführt wird, lässt sich auf diese Weise die Menge des aufgebrachten Haftvermittlers besser steuern. In einem nächsten Arbeitsschritt werden das textile Gewebe und der Papierwerkstoff in einem Presseur zusammengeführt und gegeneinander verpresst. Erst danach wird die auf diese Weise kaschierte Bahn in einem Trocknungskanal oder durch das Führen über beheizte Oberflächen von Trocknungszylindern vom Wasser befreit. Durch das nachfolgende Ausreagieren des Haftvermittlers wird ein unlösbarer Verbundwerkstoff aus einer Lage eines textilen Gewebes und mindestens einer Lage des Papierwerkstoffs hergestellt.Position of the lid with respect to the cavity is arranged inside. In producing both types of composites, in a first step, a water-based, i. solvent-free and thus more suitable for direct contact with food, and at the same time heat-resistant adhesion promoter (also called "laminating adhesive") applied in the cold state on a first web of the paper material, e.g. by brushing or by the roll bar method. In contrast to conventional tissue-paper composite materials, in which the tissue for receiving the adhesion promoter is passed through a dipping bath, in this way the amount of the applied adhesion promoter can be better controlled. In a next step, the textile fabric and the paper material are brought together in a impression roller and pressed against each other. Only then is the web laminated in this way freed of water in a drying channel or by passing over heated surfaces of drying cylinders. By subsequently reacting the adhesion promoter, an insoluble composite material is produced from a layer of a textile fabric and at least one layer of the paper material.

Die Herstellung des dreilagigen Verbundwerkstoffes erfolgt in hierzu analoger Weise, wobei parallel zur ersten Lage aus Papierwerkstoff eine weitere, mit dem Haftvermittler bestrichene zweite Lage des Papierwerkstoffs von der entgegengesetzten Seite her auf das textile Gewebe aufgebracht wird, so dass das textile Gewebe zwischen den beiden äußeren Lagen des Papierwerkstoffes zum Liegen kommt. Auch bei der Herstellung des dreilagigen Verbundwerkstoffes werden das textile Gewebe und die beiden Lagen aus Papierwerkstoff in einem Presseur zusammengeführt, gegeneinander verpresst und durch Trocknen vom Wasser befreit, so dass durch Ausreagieren des Haftvermittlers ein unlösbarer Verbundwerkstoff hergestellt wird.The three-layer composite material is produced in an analogous manner, wherein parallel to the first layer of paper material another, coated with the adhesive second layer of the paper material is applied from the opposite side to the textile fabric, so that the textile fabric between the two outer Layers of paper material comes to rest. Also in the production of the three-layer composite material, the textile fabric and the two layers of paper material are brought together in a impression, pressed against each other and freed from the water by drying, so that by reacting the bonding agent an insoluble composite material is produced.

In einem letzten Arbeitsschritt können sowohl der zweilagige als auch der dreilagige Verbundwerkstoff noch durch einen Kalander geführt werden, wodurch eine starke Verdichtung und Glättung der Oberfläche des Papierwerkstoffes erfolgt. Sodann werden aus dem zweilagigen Verbundwerkstoff die Rohlinge für Boden und Deckel ausgeschnitten. Aus dem dreilagigen Verbundwerkstoff wird die Seitenwandung ausgeschnitten. Der Boden und die Seitenwandung werden mittels konventioneller, d.h. an sich bekannter, Becher-Rolltechnik miteinander zum Grundkörper verbunden, wobei sich Boden und Seitenwandung nach einmaligen Umschlagen und zweimaligem Gegenfalten unter Anwendung eines Klebstoffes, dessen Eigenschaften identisch mit den Eigenschaften des vorgenannten Kaschierklebers sind, gegenseitig fixieren. Ebenso wird der Deckel auf den Grundkörper aufgebracht.In a final step, both the two-ply and the three-ply composite can still be passed through a calender, resulting in a strong compaction and smoothing of the surface of the paper material. Then the blanks for the bottom and lid are cut from the two-layer composite material. From the three-layer composite material, the side wall is cut out. The bottom and the sidewall are defined by conventional, i. known per se, cup rolling technology connected to each other to the body, with the bottom and side wall after a single turn and twice counterfolding using an adhesive whose properties are identical to the properties of the aforementioned laminating adhesive fix each other. Likewise, the lid is applied to the base body.

Die vorliegende Erfindung wird nachfolgend anhand eines Ausführungsbeispiels und dazugehöriger Zeichnungen näher erläutert. Es zeigen:

1: schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Portionskapsel im Querschnitt
2: schematische Darstellung des zweilagigen Verbundwerkstoffs im Bereich von Boden und Deckel
3: schematische Darstellung des dreilagigen Verbundwerkstoffs im Bereich der Seitenwandung

The present invention will be explained in more detail with reference to an embodiment and associated drawings. Show it:

1 : schematic view of a portion capsule according to the invention in cross section
2 : schematic representation of the two-layer composite in the area of the bottom and lid
3 : schematic representation of the three-layer composite in the area of the side wall

In 1 ist eine schematische Ansicht einer erfindungsgemäßen Portionskapsel im Querschnitt dargestellt. Die Portionskapsel umfasst einen Grundkörper, der aus einer Seitenwandung (2) und einem kreisrunden Boden (3) aufgebaut ist, wobei der Boden (3) und die Seitenwandung (2) in der an sich bekannten Becher-Rolltechnik miteinander verbunden sind. Dieser Grundkörper bildet einen Hohlraum (4) aus, der zur Aufnahme einer zur Zubereitung einer Tasse Kaffee ausreichenden Menge Kaffeepulver vorgesehen ist. Nach der Befüllung mit Kaffeepulver wird der Hohlraum (4) im Zuge der Herstellung der Portionskapsel mit einem Deckel (1) verschlossen, welcher auf den frei liegenden oberen Rand der Seitenwandung (2) aufgeklebt wird. Die erfindungsgemäße Portionskapsel enstpricht in ihren sonstigen Abmessungen denjenigen einer herkömmlichen Portionskapsel, wie sie zur Verwendung in einem marktüblichen Kapsel-basierten System zur Zubereitung von Kaffee eingesetzt wird. Demzufolge variiert die exakte maßliche Ausbildung der erfindungsgemäßen Portionskapsel in Abhängigkeit von den konstruktiven Randbedingungen der verschiedenen auf dem Markt befindlichen Kapselsysteme. Die erfindungsgemäße Neuerung besteht darin, dass die Portionskapsel vollständig aus einem mehrlagigen Verbundwerkstoff hergestellt ist, der aus mindestens einer ersten Lage (5) aus einem Papierwerkstoff und einer zweiten Lage aus einem textilem Gewebe (6) besteht. Der Deckel (1) und der Boden (3) der Portionskapsel sind aus einem solchen zweilagigen Verbundwerkstoff hergestellt, wobei der Deckel und der Boden derart angeordnet sind, dass die Lage (5) aus dem Papierwerkstoff in Bezug auf den Hohlraum (4) innenliegend orientiert ist. Die Seitenwandung (2) besteht hingegen aus einem dreilagigen Verbundwerkstoff, der eine zusätzliche in Bezug auf den Hohlraum außenliegende Lage (7) aus einem Papierwerkstoff aufweist. In 1 is a schematic view of a portion capsule according to the invention shown in cross section. The portion capsule comprises a base body which consists of a side wall ( 2 ) and a circular bottom ( 3 ), the soil ( 3 ) and the side wall ( 2 ) are connected to each other in the known cup rolling technique. This basic body forms a cavity ( 4 ), which is provided for receiving a sufficient amount of coffee powder for preparing a cup of coffee. After filling with coffee powder, the cavity ( 4 ) in the course of producing the portion capsule with a lid ( 1 ), which on the exposed upper edge of the side wall ( 2 ) is glued. The portion capsule according to the invention corresponds in its other dimensions to those of a conventional portion capsule, as it is used for use in a commercially available capsule-based system for the preparation of coffee. As a result, the exact dimensional formation of the portion capsule according to the invention varies depending on the structural boundary conditions of the various capsule systems on the market. The innovation according to the invention consists in the fact that the portion capsule is produced completely from a multilayer composite material which consists of at least one first layer ( 5 ) of a paper material and a second layer of a textile fabric ( 6 ) consists. The lid ( 1 ) and the ground ( 3 ) of the portion capsule are made of such a two-layer composite material, wherein the lid and the bottom are arranged such that the position ( 5 ) of the paper material with respect to the cavity ( 4 ) is oriented on the inside. The side wall ( 2 ) consists of a three-layer composite material, which has an additional external position relative to the cavity (FIG. 7 ) made of a paper material.

In 2 ist ein solcher zweilagiger Verbundwerkstoff schematisch dargestellt. Dieser umfasst eine erste Lage (5) aus einem Papierwerkstoff und eine zweite Lage aus einem textilem Gewebe (6), welche über einen Haftvermittler (8) miteinander verklebt sind. Zur Herstellung des zweilagigen Verbundwerkstoffs wird zunächst ein wasserbasierter, d.h. lösungsmittelfreier und damit für den direkten Kontakt mit Lebensmitteln geeigneter, Haftvermittler (8) im kalten Zustand auf die erste Lage (5) des Papierwerkstoffes aufgetragen, z.B. durch Streichen oder mittels des Walzenstrichverfahrens. In einem nächsten Arbeitsschritt werden das textile Gewebe (6) und der Papierwerkstoff (5) in einem Presseur zusammengeführt und gegeneinander verpresst. Das textile Gewebe (6) ist als eine Konstuktion in Leinwandbindung mit einer Webdichte von 20 Fäden / cm² ausgeführt, wobei die Anzahl der Kettfäden 10 bis 12 Kettfäden je laufendem Zentimeter des textilen Gewebes beträgt. In bevorzugter Weise weist die Konstruktion 12 Kettfäden je Zentimeter sowie 8 Schussfäden je Zentimeter auf, wobei sowohl die Kett- als auch die Schussfäden eine Stärke von 60 Nm haben. Es sind alternativ aber auch die Konstruktionen 11 Kettfäden / 9 Schussfäden oder 10 Kettfäden / 8 Schussfäden hierfür gut geeignet.
Danach wird die kaschierte Bahn in einem Trocknungskanal vom Wasser befreit. Durch das nachfolgende Ausreagieren des Haftvermittlers (8) wird ein unlösbarer zweilagiger Verbundwerkstoff aus einer Lage eines textilen Gewebes (6) und einer Lage (5) des Papierwerkstoffs hergestellt. Der zweilagige Verbundwerkstoff weist im Ergebnis ein Flächengewicht von mindestens 120 g/m² auf, wobei ein Anteil von mindestens 50 g/m² auf die Lage (5) aus Papierwerkstoff entfällt.In 2 Such a two-layer composite material is shown schematically. This includes a first layer ( 5 ) of a paper material and a second layer of a textile fabric ( 6 ), which via a bonding agent ( 8th ) are glued together. For the production of the two-layer composite material, first a water-based, ie solvent-free, and thus suitable for direct contact with food, adhesion promoter ( 8th ) in the cold state to the first layer ( 5 ) of the paper material, for example by brushing or by the roll coating method. In a next step, the textile fabric ( 6 ) and the paper material ( 5 ) brought together in a impression roller and pressed against each other. The textile fabric ( 6 ) is a plain weave construction with a weaving density of 20 Threads / cm ² running, the number of warp threads 10 to 12 Warp threads per running centimeter of the textile fabric amounts. In a preferred manner, the construction 12 Warp threads per centimeter as well 8th Weft threads per centimeter, with both the warp and the weft threads have a thickness of 60 Nm. There are alternatively but also the constructions 11 Warp threads / 9 Weft threads or 10 Warp threads / 8th Weft threads are well suited for this.
Thereafter, the laminated web is freed from the water in a drying channel. By the subsequent reaction of the bonding agent ( 8th ) is an insoluble two-layer composite material from a layer of a textile fabric ( 6 ) and a location ( 5 ) of the paper material. As a result, the two-layer composite material has a basis weight of at least 120 g / m ² , with a proportion of at least 50 g / m ² on the layer (FIG. 5 ) Made of paper material deleted.

In 3 ist der dreilagige Verbundwerkstoff schematisch dargestellt. Der Aufbau des dreilagigen Verbundwerkstoffes entspricht in den Grundzügen demjenigen des zweilagigen Verbundwerkstoffs, wobei parallel zur ersten Lage (5) aus Papierwerkstoff eine weitere, mit dem Haftvermittler (8) bestrichene zweite Lage (7) des Papierwerkstoffs von der entgegengesetzten Seite her auf das textile Gewebe (6) aufgebracht wird, so dass im Ergebnis das textile Gewebe (6) zwischen den beiden äußeren Lagen (5, 7) des Papierwerkstoffes liegt. Auch bei der Herstellung des dreilagigen Verbundwerkstoffes werden das textile Gewebe (6) und die beiden Lagen (5, 7) aus Papierwerkstoff in einem Presseur zusammengeführt, gegeneinander verpresst und durch Trocknen vom Wasser befreit, so dass durch Ausreagieren des Haftvermittlers (8) ein unlösbarer Verbundwerkstoff hergestellt wird. Der dreilagige Verbundwerkstoff weist im Ergebnis ein Flächengewicht von mindestens 165 g/m² auf, wobei ein Anteil von jeweils mindestens 50 g/m² auf jede der beiden Lagen (5, 7) aus Papierwerkstoff entfällt.In 3 is the three-layer composite material shown schematically. The structure of the three-layer composite material corresponds in its basic features to that of the two-layer composite material, whereby parallel to the first layer (FIG. 5 ) of paper material another, with the bonding agent ( 8th ) second layer ( 7 ) of the paper material from the opposite side to the textile fabric ( 6 ) is applied, so that as a result the textile fabric ( 6 ) between the two outer layers ( 5 . 7 ) of the paper material is located. Also in the production of the three-layer composite material, the textile fabric ( 6 ) and the two layers ( 5 . 7 ) made of paper material in a impression roller, pressed against each other and freed from the water by drying, so that by reacting the adhesion promoter ( 8th ) a non-releasable composite material is produced. The three-layer composite has a result, a basis weight of at least 165 g / m ^2, wherein a proportion of at least 50 g / m ² on each of the two layers ( 5 . 7 ) Made of paper material deleted.

BezugszeichenlisteLIST OF REFERENCE NUMBERS

11: Deckelcover
22: Seitenwandungsidewall
33: Bodenground
44: Hohlraumcavity
55: erste Lage Papierfirst layer of paper
66: textiles Gewebetextile fabric
77: zweite Lage Papiersecond layer of paper
88th: Haftvermittlerbonding agent

ZITATE ENTHALTEN IN DER BESCHREIBUNG QUOTES INCLUDE IN THE DESCRIPTION

Diese Liste der vom Anmelder aufgeführten Dokumente wurde automatisiert erzeugt und ist ausschließlich zur besseren Information des Lesers aufgenommen. Die Liste ist nicht Bestandteil der deutschen Patent- bzw. Gebrauchsmusteranmeldung. Das DPMA übernimmt keinerlei Haftung für etwaige Fehler oder Auslassungen.This list of the documents listed by the applicant has been generated automatically and is included solely for the better information of the reader. The list is not part of the German patent or utility model application. The DPMA assumes no liability for any errors or omissions.

Zitierte PatentliteraturCited patent literature

EP 512468 B1 [0002]
EP 2573008 B1 [0003]
WO 2015/000775 A1 [0004]

Claims

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage manufacturing machine, wherein the portion capsule has a cup-shaped base body, which forms a cavity (4) for receiving a beverage powder, and a lid (1) closing the cavity (4), characterized in that the base body and the Cover (1) are constructed of a composite material, at least two layers, whose first layer (5) consists of a paper material and whose second layer consists of a textile fabric (6).

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to Claim 1 , characterized in that the first layer (5) of the composite material consisting of a paper material is arranged on the inside with respect to the cavity (4).

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to Claim 1 , characterized in that the first made of a paper material layer of the composite material with respect to the cavity is arranged externally.

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to one of Claims 1 to 3 , characterized in that the base body comprises a bottom (3) and at least one side wall (2), wherein the composite material of the side wall (2) has an additional third with respect to the cavity (4) outer layer (7) made of a paper material.

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to one of Claims 1 to 4 Characterized in that the textile fabric (6) made of viscose staple fibers is formed.

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to one of Claims 1 to 5 , characterized in that the textile fabric (6) is designed as a plain weave.

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to one of Claims 1 to 6 , characterized in that the textile fabric (6) has a weaving density of 15 to 20 threads / cm ² , wherein the number of warp threads is 10 to 12 warp threads per centimeter of the textile fabric.

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to one of Claims 1 to 7 , characterized in that the paper material of the side wall (2) has a basis weight of at least 90 g / m ² .

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to one of Claims 1 to 8th , characterized in that the paper material of the side wall (2) comprises two layers (5, 7) of a paper material having a weight per unit area of 45 g / m ² to 55 g / m ² .

Portion capsule for preparing a beverage in a beverage production machine according to one of Claims 1 to 9 , characterized in that the paper material of the bottom (3) or the cover (1) comprises a single layer (5) of a paper material having a basis weight of 45 g / m ² to 55 g / m ² .

Process for the preparation of a portion capsule for the preparation of a beverage in a beverage production machine according to one of the preceding Claims 1 to 10 with the following method steps: ■ producing a first at least two-layer composite whose first layer (5) consists of a paper material and whose second layer consists of a textile fabric (6), and punching out a bottom (3) and a cover (1) from the first one Composite material, ■ producing a second three-layered composite whose two outer layers (5, 7) consist of a paper material and whose inner layer consists of a textile fabric (6), and cutting out a side wall (2) of this second composite material, ■ producing the basic body floor (3) and side wall (2), wherein bottom (3) and side wall (2) form a cup-like cavity (4) open on one side and the first layer (5) of the bottom (3) with respect to the cavity (4 ) is arranged on the inside, ■ filling the cavity (4) of the base body with a beverage powder, ■ applying the lid (1) on the cavity (4) of the base body, wherein the first layer (5) of the cover (1) is disposed inwardly with respect to the cavity (4).