BR112015008845B1

BR112015008845B1 - método de montagem de um elemento de filtro, método para a fabricação de uma cápsula de bebida, combinação entre cabeça de soldadura e molde e seu uso

Info

Publication number: BR112015008845B1
Application number: BR112015008845-7A
Authority: BR
Inventors: Nicholas Hansen; Mark Norton
Original assignee: Koninklijke Douwe Egberts B.V.
Priority date: 2012-10-19
Filing date: 2013-10-16
Publication date: 2021-01-26
Also published as: BR112015008845A2; GB2509046A; NZ718783A; RU2613452C2; MX357661B; AU2013333561B2; US20180201399A1; CA2888129C; CN104736437A; US9963256B2; GB2509046B; MX2015004444A; AU2016238913A1; EP2909088A1; CN104736437B; AU2016238913B2; CA2970346C; EP2909088B1; AR093074A1; NZ706867A

Abstract

A presente invenção fornece um método para a montagem de um elemento de filtro (8) com um corpo de cápsula em formato de bojo (2) usando uma cabeça de soldadura (70) e molde (80) combinados, compreendendo as etapas de posicionar o elemento de filtro (8) em ou próximo de uma embocadura do corpo de cápsula em formato de bojo (2), movendo a cabeça de soldadura (70) e molde (80) combinados de modo a contatar e conduzir o elemento de filtro (8) ao corpo de cápsula em formato de bojo (2), sendo que o elemento de filtro (8) é deformado por um molde acionado por mola (80) da cabeça de soldadura (70) e molde (80) combinados para formar um elemento de filtro em formato de bojo (56), e usar uma cabeça de soldadura (70) da cabeça de soldadura (70) e molde (80) combinados para consolidar o elemento de filtro em formato de bojo (56) ao corpo de cápsula em formato de bojo (2). A presente invenção fornece, adicionalmente, um método para a fabricação de uma cápsula com bebida e uma cápsula com bebida produzida com o uso deste método.

Description

O presente pedido refere-se a aprimoramentos em cápsulas ou relacionados às mesmas. Especificamente, refere-se a uma cabeça de soldadura e molde para ser usado na montagem de cápsulas, como cápsulas com bebida. O pedido também se refere a métodos de montagem utilizando a dita cabeça de soldadura e molde, e ao uso de cápsulas produzidas pelos ditos métodos.

Antecedentes

Cápsulas para conter ingredientes para bebidas são bem conhecidas. Um tipo de cápsula conhecido é descrito no documento US 5.840.189 e compreende um corpo de cápsula em formato de bojo com uma base, uma parede lateral cônica truncada e uma embocadura aberta. A embocadura superior aberta é hermeticamente vedada por uma tampa. O corpo de cápsula em formato de bojo e a tampa definem um volume de cápsula em que se encontram localizados um elemento de filtro e uma porção de ingredientes para bebidas. Em uso, a tampa e a base são ambas perfuradas para permitir a injeção de água quente no interior do volume de cápsula, e a liberação de uma bebida extraída do volume de cápsula. O elemento de filtro serve para permitir que a bebida extraída passe através dele enquanto retém o resíduo sólido dos ingredientes das bebidas. No documento US 5.840.189, o elemento de filtro é permanentemente unido a uma superfície interior da parede lateral cônica em uma localização adjacente à embocadura aberta.

O documento US 6.440.256 descreve um método para formar e inserir um elemento de filtro em um corpo da cápsula em formato de bojo do tipo descrito no documento US 5.840.189. Em particular, o método exige, primeiramente, o dobramento e a vedação de um material filtrante para formar um elemento de filtro. O elemento de filtro é, então, transferido à localização de um corpo da cápsula em formato de bojo por um primeiro mandril. Uma sonda é, então, rebaixada em relação ao primeiro mandril para retirar o elemento de filtro do primeiro mandril com uma ponta aquecida da sonda usada para soldar por ponto um fundo do elemento de filtro à base do corpo da cápsula em formato de bojo. Em seguida, a sonda é retirada e um mandril de conformação é inserido para expandir radialmente o elemento de filtro contra a parede interna lateral do corpo da cápsula em formato de bojo. O mandril de conformação é, então, retirado e um mandril de soldagem é inserido para efetuar uma solda periférica entre o elemento de filtro e a parede lateral.

Este método da técnica anterior envolve inúmeras etapas individuais e requerem três mandris separados. Também é incompatível montar um elemento de filtro em uma cápsula nos casos em que o elemento de filtro não se estende à base do corpo da cápsula em formato de bojo.

Sumário da revelação

De acordo com a presente descrição, é apresentado um método de montagem de um elemento de filtro com um corpo da cápsula em formato de bojo usando uma cabeça de soldadura e molde combinados, que compreende as etapas de: a) posicionar o elemento de filtro na, ou perto de uma embocadura do corpo da cápsula em formato de bojo; b) movimentar a cabeça de soldadura e molde combinados de modo a entrarem em contato e orientarem o elemento de filtro na cápsula em formato de bojo; c) sendo que, durante a etapa b), o elemento de filtro é deformado por um molde acionado por mola da cabeça de soldadura e molde combinados para formar um elemento de filtro em formato de bojo; e d) usar uma cabeça de soldadura da cabeça de soldadura e molde combinados para consolidar o elemento de filtro em formato de bojo ao corpo da cápsula em formato de bojo.

Vantajosamente, a cabeça de soldadura e molde combinados obtêm, em uma operação individual, as funções múltiplas de inserir o elemento de filtro no interior do corpo da cápsula em formato de bojo, a modelagem do elemento de filtro ao interior do elemento de filtro em formato de bojo, e a consolidação do elemento de filtro em formato de bojo e o corpo da cápsula em formato de bojo. Isto permite um procedimento de montagem menos complicado e mais rápido. O método também é adequado para a montagem de um elemento de filtro em uma cápsula, nos casos em que o elemento de filtro não se estende a uma base do corpo da cápsula em formato de bojo.

Uma magnitude de um pico de força aplicado ao elemento de filtro pelo molde acionado por mola pode ser limitada permitindo-se que o molde acionado por mola se mova em relação à cabeça de soldadura contra uma atuação da mola.

Tipicamente, o material filtrante é produzido a partir de um material que tem uma resistência à ruptura relativamente baixa. A presente requerente observou que o uso de um molde sólido e não maleável para conduzir o elemento de filtro ao interior do corpo da cápsula em formato de bojo pode levar ao rasgamento do elemento de filtro caso uma carga muito alta seja aplicada ao elemento de filtro pelo molde. Com o uso do molde acionado por mola da presente descrição, a probabilidade de rasgamento do elemento de filtro é diminuída ou evitada uma vez que o pico de força aplicado pelo molde ao elemento de filtro pode ser moderado pela conformidade do molde.

Consequentemente, a magnitude do pico de força aplicado ao elemento de filtro é, de preferência, menor que a força requerida para rasgar o elemento de filtro em formato de bojo. Por exemplo, a magnitude do pico de força aplicado ao elemento de filtro pode ser menor que 45N, de preferência menor que 40N, com mais preferência menor que 30N.

Ao final da etapa b), uma porção do elemento de filtro em formato de bojo pode ser mantida em contato com o corpo da cápsula em formato de bojo pela cabeça de soldadura. Vantajosamente, isto permite que a consolidação do elemento de filtro em formato de bojo e do corpo da cápsula em formato de bojo se aloque após o elemento de filtro ter sido deformado no interior do elemento de filtro em formato de bojo. Em outras palavras, um único movimento da cabeça de soldadura e molde combinados não apenas insere e deforma o elemento de filtro ao interior do formato requerido como também prepara o elemento de filtro em formato de bojo para uma etapa de consolidação. Isto evita a necessidade de uma pluralidade de movimentos recíprocos de máquina para inserir, deformar e consolidar o elemento de filtro, que, desta forma, resulta em um processo de montagem mais rápido.

O elemento de filtro em formato de bojo pode ser consolidado ao corpo da cápsula em formato de bojo de modo que o elemento de filtro em formato de bojo seja suspenso no interior do corpo da cápsula em formato de bojo, com uma base do elemento de filtro em formato de bojo sem contato com uma base do corpo da cápsula em formato de bojo.

Durante a etapa d), uma porção do elemento de filtro em formato de bojo pode ser consolidada ao corpo da cápsula em formato de bojo usando uma porção aquecida da cabeça de soldadura. A cabeça de soldadura pode ser aquecida por uma serpentina de aquecedor com resistência ou faixa com resistência. A porção aquecida pode compreender um componente de cerâmica aquecido.

Durante a etapa d), ao menos uma porção do corpo da cápsula em formato de bojo pode ser amaciado pela porção aquecida da cabeça de soldadura, permitindo, dessa forma, que a cabeça de soldadura se mova ainda mais ao interior do corpo da cápsula em formato de bojo.

O calor aplicado ao corpo da cápsula em formato de bojo pode resultar no amaciamento do material do corpo da cápsula em formato de bojo e/ou pode resultar no afinamento localizado de uma parede lateral do corpo da cápsula em formato de bojo. Em qualquer dos casos, isto pode permitir, ainda, que a cabeça de soldadura se mova adicionalmente para o interior do corpo da cápsula em formato de bojo posto que a força de reação aplicada à cabeça de soldadura pelo corpo da cápsula em formato de bojo pode ser reduzida pelo amaciamento de material.

Durante os ditos movimentos adicionais da cabeça de soldadura no interior do corpo da cápsula em formato de bojo, movimentos adicionais do molde acionado por mola no interior do corpo da cápsula em formato de bojo podem ser limitados ou evitados permitindo que o molde acionado por mola se mova em relação à cabeça de soldadura contra uma atuação da mola.

Vantajosamente, até mesmo nos casos em que a cabeça de soldadura se move mais distantemente no interior do corpo da cápsula em formato de bojo, o movimento adicional do molde no interior do corpo da cápsula em formato de bojo é limitado ou evitado devido ao molde ser acionado por mola. Em outras palavras, o deslocamento adicional da cabeça de soldadura é parcialmente ou totalmente acomodado pela compressão da atuação da mola existente entre a cabeça de soldadura e o molde. Isto diminui significativamente ou elimina qualquer carregamento adicional a ser aplicado ao elemento de filtro em formato de bojo durante a etapa de consolidação.

O molde acionado por mola pode ser acoplado de maneira deslizante aa cabeça de soldadura, com uma mola de compressão estendendo-se entre o molde acionado por mola e a cabeça de soldadura. Como uma alternativa a uma mola de compressão, o molde pode ser acionado por mola pelo, por exemplo, uso de uma mola elastomérica, uma mola a gás, uma pistão a gás, ou outro arranjo proporcionando conformidade entre a cabeça de soldadura e o molde ou conformidade no interior do molde propriamente dito. O elemento proporcionando conformidade pode ser um elemento separado ou pode formar uma parte integrante da cabeça de soldadura ou do molde. O material e/ou o formato do moldem pode produzir a conformidade.

O método pode compreender, adicionalmente, a etapa de: e) remover a cabeça de soldadura e molde combinados do corpo da cápsula em formato de bojo.

Durante a etapa e) o molde acionado por mola pode ser flexível para ajudar a separar o molde acionado por mola do elemento de filtro em formato de bojo.

O molde pode ser formado a partir de um material rígido. Em alguns aspectos, o uso de um molde flexível pode reduzir o risco de o elemento de filtro em formato de bojo ser rasgado na retirada da cabeça de soldadura e molde combinados. Uma parte ou a totalidade do molde pode portanto ser formado a partir de um material flexível. Alternativamente, o molde pode compreender um formato geométrico proporcionando uma flexibilidade inerente.

A presente descrição também apresenta um método para fabricação de uma cápsula de bebida, que compreende as etapas de: i) preencher a porção de um ou mais ingredientes de bebidas em um corpo da cápsula em formato de bojo que tem um elemento de filtro consolidado a isso pelo método descrito acima; e ii) fechar e vedar o corpo da cápsula em formato de bojo usando uma tampa.

A presente descrição também apresenta uma cápsula de bebidas produzida usando o método descrito acima.

Um ou mais ingredientes da bebida podem ser um ingrediente extraível/infusível como grãos de café torrados ou folha de chá. Os ingredientes das bebidas podem ser uma mistura de ingredientes extraíveis/infusíveis e ingredientes solúveis em água. O ingrediente solúvel em água pode ser, por exemplo, um café secado por atomização instantâneo ou secado por congelamento, um chocolate em pó, um leite em pó ou um creme em pó. Leite em pó pode incluir leite desnatado em pó, leite semidesnatado em pó e leite integral, concentrados, isolados e frações de proteína do leite em pó, ou qualquer combinação dos mesmos. Cremes em pó podem ser fabricados a partir de ingredientes à base de laticínios ou não e contêm, tipicamente, gordura emulsionada estabilizada por proteína, ou amido modificado disperso em um veículo que facilita a secagem, especialmente secagem por atomização. O ingrediente em pó pode ser aglomerado.

A presente descrição também apresenta uma cabeça de soldadura e molde combinados para ser usados na montagem da cápsula de bebidas, que compreende uma cabeça de soldadura e um molde, sendo que o molde é acionado por mola.

O molde acionado por mola pode ser acoplado de maneira deslizante aa cabeça de soldadura, com uma mola estendendo- se entre o molde acionado por mola e a cabeça de soldadura.

Conforme observado acima, a mola pode ser uma mola de compressão, uma mola elastomérica, uma mola a gás, um pistão a gás ou outro arranjo proporcionando conformidade entre a cabeça de soldadura e o molde. O elemento proporcionando conformidade pode ser um elemento separado ou pode formar uma parte integrante da cabeça de soldadura ou do molde.

O molde acionado por mola pode compreender um corpo em formação.

Ao menos uma porção do corpo em formação pode ser flexível.

A presente descrição também proporciona o uso de uma cabeça de soldadura e molde combinados, conforme descrito acima, para montar um elemento de filtro com um corpo de cápsula em formato de bojo.

O corpo de cápsula em formato de bojo pode ser formado a partir de um material polimérico. Por exemplo, pode ser formado a partir de polipropileno, poliéster, poliestireno, náilon, poliuretano, acetal, copolímero de polióxido de metileno (acetal) (por exemplo, Centrodal C), ou outros plásticos de engenharia.

O corpo da cápsula em formato de bojo pode compreender um material laminado. Por exemplo, o corpo da cápsula em formato de bojo pode compreender um laminado de poliestireno e polietileno. Em outro exemplo, o corpo em formato de bojo pode ser formado a partir de um laminado tendo camadas de poliestireno, etileno vinil álcool (EVOH) e polietileno.

O corpo da cápsula em formato de bojo pode compreender uma camada de barreira. A camada de barreira pode formar uma camada de uma estrutura laminada do corpo da cápsula em formato de bojo. A camada de barreira pode ser substancialmente impermeável a oxigênio/ar e/ou umidade. De preferência, a camada de barreira age para preservar os conteúdos da cápsula de possível degradação devido à exposição ao oxigênio/ar e/ou umidade. Um exemplo de uma camada de barreira adequada é EVOH.

Materiais adequados para o elemento de filtro incluem materiais passíveis de vedação pelo calor, tecidos e não tecidos, papel e celulose, assim como plásticos como polipropileno e polietileno. O papel ou material de celulose pode conter fibras de outro material, por exemplo, polipropileno ou polietileno.

O molde acionado por mola pode ser produzido totalmente ou parcialmente a partir de um material que é resistente ao calor. O molde acionado por mola pode ser formado de um material rígido como alumínio, aço doce, cobre, latão ou aço inoxidável. Ele pode também ser produzido a partir de um material não metálico como uma cerâmica ou um polímero. O polímero pode compreender tecido consolidado resinado sintético, por exemplo, uma resina de formaldeído fenol incluindo tecidos de algodão ou de linho adicionais. Um exemplo do mesmo é o Tufnol (RTM) disponível junto à Tufnol Composites Ltd., de Birmingham, Reino Unido. O molde acionado por mola pode ser produzido totalmente ou em parte a partir de um material que é flexível. Um exemplo é o silicone.

Descrição dos desenhos

Serão descritos a seguir aspectos da presente revelação, somente a título de exemplo, com referência aos desenhos anexados, nos quais: a Figura 1 é uma representação em seção transversal de uma cabeça de soldadura e molde combinados, um corpo da cápsula em formato de bojo e um elemento de filtro antes da montagem; a Figura 2 é uma representação em seção transversal do elemento de filtro a ser inserido no corpo da cápsula em formato de bojo pela cabeça de soldadura e molde combinados; a Figura 3 é uma representação em seção transversal do elemento de filtro inserido no interior do corpo da cápsula em formato de bojo e pronto para a consolidação; a Figura 4 é uma representação em seção transversal da cabeça de soldadura e molde combinados retirados do corpo da cápsula em formato de bojo; e a Figura 5 é uma representação em perspectiva de uma cápsula formada com o uso do corpo da cápsula em formato de bojo da Figura 4.

Descrição detalhada

Uma cápsula 1, que pode ser, por exemplo, uma cápsula de bebidas, contendo uma porção de um ou mais ingredientes de bebidas, é mostrada na Figura 5. A cápsula 1 compreende um corpo da cápsula em formato de bojo 2 que tem uma base 4 de um formato circular e uma parede lateral 5 estendendo-se para cima. Uma extremidade superior aberta do corpo da cápsula em formato de bojo 2 é fechada e vedada por uma tampa 3. A cápsula 1 contém um elemento de filtro em formato de bojo 56 (mostrado na Figura 4) que serve para permitir que um líquido de passe através dele enquanto retém um resíduo sólido. A tampa 3 apresenta uma superfície perfurante superior da cápsula 1. A base 4 apresenta uma superfície perfurante superior da cápsula 1.

O corpo da cápsula em formato de bojo 2 pode ser formado a partir de um laminado que tem camadas de poliestireno, etileno vinil álcool (EVOH) e polietileno.

A tampa 3 pode ser formada a partir de polietileno, polipropileno, poliésteres incluindo politereftalato de etileno, cloreto de polivinila, cloreto de polivinilideno, poliamidas incluindo náilon, poliuretano, papel, viscose e/ou um laminado metálico. A tampa pode compreender um laminado, ser metalizado ou formado de copolímeros. Em um exemplo, a tampa compreende um laminado de polietileno- alumínio.

A Figura 1 mostra o corpo da cápsula em formato de bojo 2 e um elemento de filtro 8 a partir do qual o elemento de filtro em formato de bojo 56 será formado. O elemento de filtro 8 compreende uma peça circular e flexível com corte por matriz de material filtrante adequado, passível de vedação pelo calor.

A Figura 1 também mostra uma cabeça de soldadura e molde combinados 60 que são usados para montar o elemento de filtro 8 com o corpo da cápsula em formato de bojo 2.

Conforme mostrado na Figura 1, a parede lateral 5 do corpo de cápsula em formato de bojo é provida em sua face interna de uma pluralidade de ranhuras 28 que se projetam radialmente para dentro, de modo a definir as canaletas 29 interpostas entre as ranhuras 28 que correm ao longo de uma extensão substancial da parede lateral 5 da extremidade superior aberta 20 em direção à base 4. A parede lateral 5 tem, geralmente, um formato frusto-cônico, com um diâmetro na extremidade superior aberta 20 que é maior do que um diâmetro na parede lateral 5 adjacente à base 4. Uma região superior da parede lateral 5 adjacente à borda superior 21 tem uma seção afunilada para dentro 22 se estendendo para baixo a partir da borda superior 21. Além disso, a parede lateral 5 na região da base 4 é dotada de uma seção afunilada para fora 23. Uma extremidade superior da seção afunilada externa 23 se conecta ao restante da parede lateral 5 em um ressalto virado para fora 24.

A cabeça de soldadura e molde combinados 60 compreendem uma cabeça de soldadura 70 e um molde acionado por mola 80.

A cabeça de soldadura 70 compreende um corpo geralmente sólido 71 que tem um orifício 72 atravessante. O orifício 72 está situado no centro do corpo sólido 71 e orientado ao longo de um eixo longitudinal da cabeça de soldadura 70. Uma extremidade superior do corpo sólido 71 é dotada de uma pluralidade de orifícios rosqueados 75 para permitir que a cabeça de soldadura 70 seja acoplada a um mecanismo (não mostrado) que controla o movimento e o aquecimento da cabeça de soldadura 70. Uma face da extremidade inferior 73 da cabeça de soldadura 70 é perpendicular ao eixo longitudinal. Uma zona de soldagem 74 em direção a uma extremidade inferior do corpo sólido 71 é moldada para se conformar ao corpo da cápsula em formato de bojo 2. No exemplo ilustrado, a zona de soldagem 74 compreende duas superfícies afuniladas que se adaptam em formato da seção interior afunilada 22 do corpo da cápsula em formato de bojo 2. A cabeça de soldadura pode ser formada a partir de um material adequado capaz de transmitir energia térmica por meio da zona de soldagem 74. Exemplos incluem aço doce, alumínio, cobre e latão.

O molde acionado por mola 80 compreende um corpo em formação 86, uma perna de acoplamento 83 e uma mola 84. O corpo em formação 86 compreende uma base 82 de um formato circular e uma parede lateral 81 que se estende para cima a partir da base 82 e termina em uma aba circular 87. A parede lateral 81 tem um formato de tronco cônico, a inclinação da qual está de acordo, em geral, com a inclinação da parede lateral 5 do corpo de cápsula em formato de bojo 2. Um canto externo 85 na junção entre a parede lateral 81 e a base 82 é um raio para impedir quaisquer bordas afiadas que podem rasgar o elemento de filtro 8. A perna de acoplamento 83 se estende para cima a partir da base 82 no interior da parede lateral 81. A perna de acoplamento 83 é cilíndrica e situada em um centro do corpo em formação 86 e é conformada e dimensionada para ser recebida como um encaixe deslizante no interior do orifício 72 da cabeça de soldadura 70. O corpo em formação 86 é produzido de um material rígido, como alumínio ou cobre. Alternativamente, um material com um grau de flexibilidade, como uma borracha de silicone, pode ser utilizado.

A mola 84 está localizada ao redor da perna de acoplamento 83 e se estende a partir de uma face interna da base 82 à face na extremidade inferior 73 da cabeça de soldadura 70. A mola é uma mola de compressão helicoidal.

A perna de acoplamento 83 é retida no interior do orifício 72 por meio de um pino rosqueado, orifício e a disposição de arruela 88 em uma extremidade superior da perna de acoplamento 83.

Como montado e visto na orientação mostrada na Figura 1, o molde acionado por mola 80 em repouso está inclinado para baixo distante da cabeça de soldadura 70 pela mola 84, de modo que um espaçamento 90 existe entre a borda circular 87 da parede lateral do corpo em formação 86 e a face da extremidade inferior 73 da cabeça de soldadura 70.

As etapas na montagem do elemento de filtro 8 com o corpo de cápsula em formato de bojo 2 são mostradas nas Figuras 2 a 4.

Em uma primeira etapa mostrada na Figura 2, o corpo da cápsula em formato de bojo 2 é sustentado em um suporte adequado (não mostrado), e a cabeça de soldadura e molde combinados 60 são movidos para baixo por meios mecânicos, de modo que o elemento de filtro 8 seja conduzido para baixo na extremidade superior aberta 20 do corpo da cápsula em formato de bojo 2 pelo molde acionado por mola 80. Este movimento provoca o elemento de filtro previamente horizontal 8 a começar a ser deformado no interior do elemento de filtro em formato de bojo 56. Uma porção central do elemento de filtro 8 contatado pela base 82 do corpo em formação 86 se tornará uma base 52 do elemento de filtro em formato de bojo 56. Uma zona intermediária 53 do elemento de filtro 8 irá formar uma porção de uma parede lateral 51 do elemento de filtro em formato de bojo 56. Uma zona periférica 50 do elemento de filtro 8 irá formar uma zona de consolidada da parede lateral 51 do elemento de filtro em formato de bojo 56. Durante esta primeira etapa, a resistência de movimento do elemento de filtro 8 é baixa e consequentemente o molde acionado por mola 80 se move em sincronia com a cabeça de soldadura 70 e o tamanho do espaçamento 90 permanece substancialmente inalterado.

A inserção da cabeça de soldadura e molde combinados 60 continua até o ponto ser alcançado, mostrado na Figura 3, nos casos em que o elemento de filtro 8 foi totalmente inserido e a cabeça de soldadura 70 entrou em contato com a zona periférica 50 do elemento de filtro 8. Neste ponto o elemento de filtro 8 foi completamente deformado no interior do elemento de filtro em formato de bojo 56. Além disso, a zona de soldagem 74 da cabeça de soldadura 70 atua para manter firmemente a zona periférica 50 do elemento de filtro 8 contra a seção afunilada para dentro 22 do corpo da cápsula em formato de bojo 2. Conforme pode ser visto na Figura 3, a base 52 do elemento de filtro em formato de bojo 56 é mantido livre da base 4 da cápsula em formato de bojo 2 pela distância 55. Até este ponto, a resistência de movimento do elemento de filtro 8 permanece baixa e consequentemente o molde acionado por mola 80 se move em sincronia com a cabeça de soldadura 70 e o tamanho do espaçamento 90 permanece substancialmente inalterado

A consolidação do elemento de filtro em formato de bojo 56 ao corpo da cápsula em formato de bojo 2 acontece nesse momento devido à energia térmica da zona de soldagem 74 causando a fusão localizada do material do elemento de filtro 8 e do corpo da cápsula em formato de bojo 2. O aquecimento do material do corpo da cápsula em formato de bojo 2 tem demonstrado ter uma tendência a amaciar e/ou afinar o corpo da cápsula em formato de bojo 2. Isto permite que a cabeça de soldadura 70 se mova para baixo, mais distante no interior do corpo da cápsula em formato de bojo 2. Este movimento mais distante para dentro da cabeça de soldadura 70 teria uma tendência, caso o corpo em formação 86 não fosse acionado por mola, de transmitir uma força aumentada ao elemento de filtro em formato de bojo 56 (que agora não é livre para mover-se em relação ao corpo da cápsula em formato de bojo 2). Entretanto, o molde acionado por mola 80 significa que o movimento mais distante para dentro da cabeça de soldadura 70 é acomodado pela conformidade da cabeça de soldadura e molde combinados 60 - especificamente, é acomodado pela compressão da mola 84 de modo a mover o corpo em formação 86 em relação à cabeça de soldadura de modo a reduzir o tamanho do espaçamento 90.

A etapa final, mostrada na Figura 4, é para retirar a cabeça de soldadura e molde combinados 60. Nesta etapa, a retirada do corpo em formação 86 a partir do elemento de filtro em formato de bojo 56 pode ser auxiliada, no caso em que o corpo em formação 86 é formado a partir de um material flexível, mediante a flexibilização do corpo em formação 86, o que reduz as possibilidades de rasgamento do elemento de filtro em formato de bojo 56.

A montagem do elemento de filtro em formato de bojo 56 e do corpo da cápsula em formato de bojo 2 pode, então, ser submetida a etapas adicionais do processo de modo a preencher a cápsula com uma porção de um ou mais ingredientes de bebidas, e aplicar a tampa 3.

Como parte do método de montagem descrito acima, o coeficiente da mola do molde acionado pela mola 80 deve ser escolhido conforme requerido, dependendo da geometria específica do corpo da cápsula em formato de bojo 2 e o material do elemento de filtro 8 para assegurar que a carga máxima conferida ao elemento de filtro 8/elemento de filtro em formato de bojo 56 não exceda sua resistência ao rasgamento. O coeficiente da mola do molde acionado pela mola 80 depende não apenas do coeficiente da mola 84 propriamente dito mas também dos efeitos do atrito entre os componentes do molde 80. Em um experimento, uma peça circular do material filtrante que compreende papel tecido e polietileno de diâmetro 97 mm e espessura 0,1 mm, foi consolidado de acordo com o método descrito acima em um corpo da cápsula em formato de bojo 2 com uma face interna formada de polietileno e um diâmetro interno na embocadura superior aberta 20 de 45 mm. A profundidade do elemento de filtro em formato de bojo 56 formado foi de 33 mm. Para este exemplo, um coeficiente da mola de cerca de 2,0 a 4,0 N/mm, de preferência 3,0 N/mm para o molde acionado por mola 80 foi considerado ser benéfico. Isto foi obtido com uso de uma mola de compressão helicoidal que tem um coeficiente da mola de cerca de 1,0 a 3,0 N/mm, de preferência 2,0 N/mm.

Exemplos

Testes foram conduzidos para averiguar a resistência à ruptura de um elemento de filtro típico. Os resultados são mostrados na Tabela 1 abaixo. O elemento de filtro composto de uma peça circular de material filtrante compreende papel tecido e polietileno de diâmetro 97 mm e espessura 0,1 mm. Um corpo em formação 86 foi acionado a uma velocidade fixada de 100 mm/minuto até que ocorresse o rasgamento do elemento de filtro.

A partir disso, pode-se notar que, para este exemplo, limitar o pico de força aplicado ao elemento de filtro 8/elemento de filtro em formato de bojo 56 a menos de 48N é preferencial para reduzir ou eliminar as chances de rasgamento.

Testes comparativos foram então feitos para comparar o pico de força aplicado ao elemento de filtro 8/elemento de filtro em formato de bojo 56 usando o método da presente descrição (fazendo uso de um molde acionado por mola 80), comparado com um método de montagem usando uma cabeça de soldadura e molde que consiste em um molde sólido de tampa que não é acionado por mola em relação à cabeça de soldadura. Como acima, o material filtrante era composto de papel tecido e polietileno de diâmetro 97 mm e espessura 0,1 mm. O corpo da cápsula 2 era composto de uma face interna formada por polietileno e um diâmetro interno na embocadura superior aberta de 20 a 45 mm. A profundidade do elemento de filtro em formato de bojo 56 formado foi de 33 mm. Para a cabeça de soldadura e molde combinados 60, um coeficiente da mola de 3,0 N/mm para o molde acionado por mola 80 foi escolhido pelo uso de uma mola de compressão que tem um coeficiente da mola de 2,0 N/mm. Os resultados são mostrados na Tabela 2 abaixo. Tabela 2

O uso do molde acionado por mola resultou em uma carga máxima significativamente reduzida a ser aplicada ao elemento de filtro 8/elemento de filtro em formato de bojo 56 e em cada caso impediu o rasgamento do material.

No aspecto acima, o corpo em formação 86 compreende uma estrutura de paredes finas, integral e em formato de bojo. Entretanto, outras formas do membro de formação podem ser usadas como parte do molde acionado por mola 80. Por exemplo, o corpo em formação 86 pode ser formado a partir de uma pluralidade de partes separadas. O corpo em formação 86 pode compreender uma base 82, mas não uma parede lateral.

Claims

1. Método de montagem de um elemento de filtro (8) com um corpo da cápsula em formato de bojo (2) usando uma cabeça de soldadura e molde combinados (60), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: a) posicionar o elemento de filtro (8) em, ou perto da embocadura (20) do corpo da cápsula em formato de bojo (2); b) movimentar a cabeça de soldadura e molde combinados (60) de modo a entrar em contato e conduzir o elemento de filtro (8) ao interior do corpo da cápsula em formato de bojo (2); c) sendo que, durante a etapa b), o elemento de filtro (8) é deformado por um molde acionado por mola (80) da cabeça de soldadura e molde combinados (60) para formar um elemento de filtro em formato de bojo (56); e d) usar uma cabeça de soldadura (70) da cabeça de soldadura e molde combinados (60) para consolidar o elemento de filtro em formato de bojo (56) ao corpo da cápsula em formato de bojo (2).

2. Método, de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato de que a magnitude de um pico de força aplicado ao elemento de filtro (8) pelo molde acionado por mola (80) é limitada, permitindo que o molde acionado por mola (80) se mova em relação à cabeça de soldadura (70) contra uma atuação da mola.

3. Método, de acordo com a reivindicação 2, caracterizado pelo fato de que a magnitude do pico de força aplicado ao elemento de filtro (8) é menor que a força necessária para rasgar o elemento de filtro em formato de bojo (56).

4. Método, de acordo com a reivindicação 2 ou reivindicação 3, caracterizado pelo fato de que a magnitude do pico de força aplicado ao elemento de filtro (8) é menor que 45N, de preferência menor que 40N, com mais preferência menor que 30N.

5. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, ao final da etapa b), uma porção do elemento de filtro em formato de bojo (56) é mantida em contato com o corpo de cápsula em formato de bojo (2) pela cabeça de soldadura (70).

6. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o elemento de filtro em formato de bojo (56) é consolidado ao corpo da cápsula em formato de bojo (2), de modo que o elemento de filtro em formato de bojo (56) seja suspenso no interior do corpo da cápsula em formato de bojo (2), com uma base do elemento de filtro em formato de bojo (56) sem contato com uma base do corpo da cápsula em formato de bojo (2).

7. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que, durante a etapa d), uma porção do elemento de filtro em formato de bojo (56) é consolidada ao corpo de cápsula em formato de bojo (2) com o uso de uma porção aquecida da cabeça de soldadura (70).

8. Método, de acordo com a reivindicação 7, caracterizado pelo fato de que, durante a etapa d), ao menos uma porção do corpo de cápsula em formato de bojo (2) é amaciada pela porção aquecida da cabeça de soldadura (70), permitindo, dessa forma, que a cabeça de soldadura (70) se mova, adicionalmente, ao corpo de cápsula em formato de bojo (2); e preferencialmente, durante o dito movimento adicional da cabeça de soldadura (70) no corpo da cápsula em formato de bojo (2), o movimento adicional do molde acionado por mola (80) no corpo da cápsula em formato de bojo (2) é limitado ou evitado, permitindo que o molde acionado por mola (80) se mova em relação à cabeça de soldadura (70) contra uma atuação da mola.

9. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que o molde acionado por mola (80) é acoplado de maneira deslizante à cabeça de soldadura (70), com uma mola de compressão (84) estendendo-se entre o molde acionado por mola (80) e a cabeça de soldadura (70).

10. Método, de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado pelo fato de que compreende a etapa adicional de: e) retirar a cabeça de soldadura e molde combinados (60) do corpo da cápsula em formato de bojo (2).

11. Método, de acordo com a reivindicação 10, caracterizado pelo fato de que, durante a etapa e), o molde acionado por mola (80) se flexiona para ajudar a separar o molde acionado por mola (80) do elemento de filtro em formato de bojo (56).

12. Método para a fabricação de uma cápsula de bebida (1), caracterizado pelo fato de que compreende as etapas de: i) preencher uma porção de um ou mais ingredientes de bebidas em um corpo da cápsula em formato de bojo (2) que tem um elemento de filtro (8) consolidado a isso pelo método descrito em qualquer das reivindicações 1 a 11; e ii) fechar e vedar o corpo da cápsula em formato de bojo (2) usando uma tampa (3).

13. Combinação entre cabeça de soldadura e molde (60) para uso na montagem de uma cápsula de bebidas (1), em que compreende uma cabeça de soldadura (70) e um molde (80), sendo que o molde (80) é acionado por mola; caracterizada pelo fato que o molde acionado por mola (80) compreende um corpo em formação (86); e em que pelo menos uma porção do corpo em formação (86) é flexível.

14. Combinação entre cabeça de soldadura e molde (60), de acordo com a reivindicação 13, caracterizada pelo fato de que o molde acionado por mola (80) é acoplado de maneira deslizante à cabeça de soldadura (70), com uma mola (84) estendendo-se entre o molde acionado por mola (80) e a cabeça de soldadura (70).

15. Uso de combinação entre cabeça de soldadura e molde (60), conforme definido na reivindicação 13 ou 14, caracterizado pelo fato de que é usado para montar um elemento de filtro (8) com um corpo de cápsula em formato de bojo (2).