ES2890416T3 - Película rompible para cápsulas con sustancias extraíbles y cápsula sellada con dicha película - Google Patents
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Abstract
Película rompible para el sellado de una cápsula para sustancias extraíbles, que consiste en al menos una capa de soporte (1) de tela no tejida a base de PLA y una capa de barrera a gases (2), acopladas mutuamente, caracterizada por que dicha capa de soporte (1) está compuesta por una tela no tejida de un material plástico soldable y compostable, dicha capa de barrera (2) está compuesta por una capa central a base de celulosa (2') en cuyas superficies exteriores están provistos revestimientos protectores delgados (2"), obtenidos por deposición de un barniz a base de PVdc, PVOH, sílice u óxidos de aluminio o una metalización de aluminio metálico, estando acopladas mutuamente dicha capa de soporte (1) y dicha capa de barrera (2) con adhesivo (3).
Description
DESCRIPCIÓN
Película rompible para cápsulas con sustancias extraíbles y cápsula sellada con dicha película
Campo de la invención
La presente invención se refiere a una película para sellar una cápsula de sustancias extraíbles, en particular, a una película de material rompible.
Estado de la técnica anterior
La necesidad de poder ofrecer cápsulas de sustancias extraíbles en el mercado, en particular, cápsulas de café, que sean sustancialmente compostables, existe desde hace mucho tiempo.
De hecho, las cápsulas para sustancias extraíbles, es decir, las cápsulas que se insertan en máquinas de extracción con líquido a presión, tradicionalmente están compuestas por un cuerpo principal en forma de copa, típicamente hecho de aluminio o materiales plásticos de bajo coste y una película de sellado perforable, típicamente hecha de un material más frágil, como una lámina de aluminio. Este tipo de construcción es muy eficaz en términos de rendimiento/coste. Sin embargo, la enorme difusión de los sistemas de extracción, particularmente para el café, ha aumentado considerablemente el número de cápsulas producidas y utilizadas en el mercado, creando importantes problemas de desecho. De hecho, la presencia simultánea de materiales muy diferentes, como el residuo orgánico del material que origina la bebida (por ejemplo, café molido), la lámina de metal y el cuerpo de plástico o metal, son incompatibles entre sí en cuanto a la viabilidad de una recogida selectiva de residuos y, por lo tanto, de un reciclaje.
Para resolver parcialmente este problema, se han ofrecido en el mercado cápsulas parcialmente compostables. En particular, el cuerpo en forma de copa de la cápsula se ha fabricado con materiales plásticos degradables que pueden desecharse junto con el material orgánico de la bebida. Y, al contrario, la película de sellado del cuerpo en forma de copa tiene algunos problemas de funcionalidad que dificultan la sustitución de una clásica lámina de aluminio soldable: de hecho, la doble necesidad de tener un material que sea fácil de soldar y sellar al cuerpo en forma de copa, así como suficientemente frágil para romperse por la presión para la extracción de la bebida, ha dificultado el uso de materiales alternativos hasta ahora. En resumen, el correcto equilibrio entre rigidez y resiliencia de los distintos componentes de la película es esencial para su efectividad durante el uso en una cápsula para extracción de sustancias ya que debe asegurar el sellado hermético, pero también debe poder romper con las presiones de funcionamiento de las máquinas de extracción.
El documento WO2015177591 se refiere a una solución para una película de sellado de una cápsula de bebida, que se compone de materiales compostables, en particular, a base de PLA y celulosa. En este documento se proponen varias realizaciones, pero básicamente la película de sellado comprende al menos tres capas funcionalmente diferentes laminadas entre sí: una primera capa de soporte en forma de película continua de PLA o celulosa, opcionalmente acoplada a una fina capa filtrante de tela no tejida, que se utiliza para soldar la película al cuerpo en forma de copa de la cápsula, una segunda capa intermedia de barrera al oxígeno a base de PVOH, PVP o PVAc y una tercera capa de protección exterior de la barrera a base de celulosa. La función de soporte la realiza la capa interna a base de una película de PLA continua que, con este fin, tiene un espesor del orden de 20-50 pm. Las otras capas son más delgadas y, por lo tanto, son estructuralmente dependientes del soporte interno.
Dicha configuración como tal es muy difícil de romper con las presiones involucradas en las máquinas de extracción. Por lo tanto, este documento enseña a proporcionar áreas debilitadas en la capa de soporte interna, en particular, perforando microagujeros o microincisiones con dispositivos láser. Por lo tanto, este modo constructivo es caro, debido al proceso láser, y también complejo, porque requiere debilitar la capa de soporte antes de aplicarla y laminarla a las otras capas. Además, este procesamiento es muy delicado, porque la profundidad de las incisiones no se puede determinar con precisión. El producto final resultante no ha resultado ser satisfactorio.
El documento WO2015/121489 describe una estructura de cápsula adicional obtenida con material biodegradable. En este caso, está previsto que la funda esté compuesta por una película de tela no tejida a base de PLA. Sin embargo, no se propone ninguna estructura laminada particular que sea eficaz como barrera y, al mismo tiempo, se pueda romper fácilmente con la simple aplicación de presión.
El documento WO2015/162632 describe una cápsula biodegradable y compostable que comprende una cubierta cerrada a través de una membrana, que es de una sola capa y está hecha de un material que comprende un polímero biodegradable y compostable (como PLA), o una mezcla de polímeros biodegradables y compostables, y un porcentaje de cargas comprendido entre el 15 % y el 90 %. Opcionalmente, dicha capa única está acoplada con una capa de barrera.
Sumario de la invención
Por lo tanto, el problema subyacente a la invención es proponer una película compostable y soldable para una cápsula
para la extracción de sustancias, como bebidas, que supere los inconvenientes de la técnica anterior. En particular, está destinada a proporcionar una película en capas que esté optimizada para ser soldable al material del cuerpo en forma de copa de la cápsula, lo que da como resultado un buen sellado y barrera al oxígeno/atmósfera externa y, principalmente, que sea fácilmente rompible, con las típicas presiones operativas e incluso sin la intervención de elementos de perforación, sin requerir tratamientos o procesamientos complejos o costosos.
Estos objetos se consiguen mediante las características mencionadas en las reivindicaciones 1 y 5. Las reivindicaciones dependientes describen las realizaciones preferidas de la invención.
En particular, aquí se proporciona una película rompible para el sellado de una cápsula para sustancias extraíbles, que consiste en al menos una capa de soporte de tela no tejida a base de PLA y una capa de barrera a gases, acopladas mutuamente, en donde dicha capa de soporte está compuesta de una tela no tejida de un material plástico soldable y compostable, dicha capa de barrera está compuesta de una capa central a base de celulosa en cuyas superficies exteriores están provistos revestimientos protectores delgados, obtenidos por deposición de un barniz, a base de PVdc, PVOH, sílice u óxidos de aluminio o una metalización de aluminio metálico, y dicha capa de soporte y dicha capa de barrera están acopladas mutuamente con adhesivo.
De acuerdo con un aspecto preferente, la capa de soporte de tela no tejida a base de PLA tiene un peso de 15-25 g/m2 Además, preferentemente, la capa central tiene un espesor de 17-23 pm, mientras que los dos revestimientos protectores tienen un espesor del orden de 1 pm.
De acuerdo con otro aspecto, el adhesivo están en la cantidad de 1,5-4 g/m2.
De acuerdo con un aspecto adicional, se proporciona una cápsula compostable para bebidas extraíbles a presión, que comprende un cuerpo en forma de copa hecho de material a base de PLA u otros materiales plásticos similares, cerrado por una película de sellado compostable tal y como se ha descrito anteriormente.
Breve descripción de los dibujos
Otras características y ventajas de la invención serán de cualquier modo más evidentes a partir de la siguiente descripción detallada de una realización preferida, dada a modo de mero ejemplo no limitante e ilustrada en los dibujos adjuntos, en donde:
la Fig. 1 es una vista en sección transversal de una película de acuerdo con una realización preferida de la presente invención; y
la Fig. 2 es una vista esquemática de una cápsula ilustrativa sobre la que se aplica la película de acuerdo con la invención.
Descripción detallada de algunas realizaciones preferidas
De acuerdo con la invención se proporciona una película compuesta P de estructura simple, apta para ser soldada en el perímetro del borde de la boca de una cápsula, en particular, en el borde de la boca de un cuerpo T en forma de copa de material a base de PLA u otros materiales plásticos similares o compuestos relacionados.
En la siguiente descripción, por motivos de sencillez, se hará referencia a una cápsula para la extracción de bebidas, por ejemplo, café, pero se entiende que la cápsula también puede contener otros tipos de sustancias extraíbles. La figura 1 muestra el diseño de la película estratificada por acoplamiento o laminación. Consiste solo en dos componentes principales, una primera capa de soporte 1 a base de tela no tejida de PLA y una segunda capa 2, configurada apropiadamente, que actúa como barrera a gases y aromas.
Ambos componentes tienen su propia consistencia, lo cual no requiere más contribuciones de otros elementos cooperantes para realizar su función.
La primera capa de soporte 1 tiene un espesor adecuado para actuar, al mismo tiempo, como elemento filtrante (es decir, para dificultar el paso de las partículas del material de infusión, que, de otro modo, saldrían de la cápsula a través de la rasgadura de la película), y como soporte de soldadura al cuerpo en forma de copa de la cápsula. Por lo tanto, está en un lado de la película destinado a ser dirigido hacia el interior de la cápsula y se suelda al borde perimetral del cuerpo en forma de copa de la cápsula mediante técnicas conocidas como tal (por ejemplo, por técnicas de ultrasonido o con elementos calentados). Ventajosamente se compone de una tela no tejida robusta a base de PLA, es decir, con un peso de 15-25 g/m2 que produce, en condiciones de producción estándar, un espesor de aproximadamente 75-110 pm (espesor que podría variar significativamente de acuerdo con las presiones de fabricación de dicha tela no tejida).
Las telas no tejidas de mayor peso han demostrado ser inadecuadas para lograr una soldadura eficaz, por lo tanto,
proporcionan peores resultados también en términos de sellado hermético.
La segunda capa de barrera 2 está compuesta ventajosamente, a su vez, de una fina capa protectora 2' de barrera de oxígeno a base de celulosa y dos revestimientos exteriores muy finos 2", que actúan como protección contra la humedad de la capa de celulosa, en particular, dos revestimientos de barniz de PVdC, PVOH, sílice u óxidos de aluminio o una metalización a base de aluminio metálico. La capa de barrera de celulosa tiene un espesor del orden de 17-23 |jm, mientras que los dos revestimientos de protección tienen espesores del orden de 1 jm o preferiblemente menos.
Los espesores identificados así son los óptimos que se han identificado después de una extensa experimentación sobre las diversas combinaciones de espesores y materiales y que han proporcionado una efectividad operativa real. Mayores espesores no permiten que la película se rompa adecuadamente (especialmente en el caso de una acción por una presión dentro de la cápsula); los espesores más pequeños de la capa intermedia producen una rasgadura excesiva (es decir, aberturas demasiado anchas en la película de cubierta) durante la aplicación de presión dentro de la cápsula, en detrimento de la calidad de la bebida extraída.
La adhesión de los dos revestimientos exteriores 2" a la capa central 2' tiene lugar durante el proceso de aplicación del barniz o la deposición del material de metalización. Esta capa de barrera 2 configurada de este modo tiene un espesor reducido y es lo suficientemente rígida para ser perforada fácilmente cuando se expone a presiones de trabajo o a los elementos perforantes existentes en las máquinas de extracción de bebidas.
Dado que la capa de soporte 1 está hecha de tela no tejida, por definición, la sustancia líquida o bebida puede atravesarla, que, al mismo tiempo, actúa como elemento filtrante.
La película final se obtiene acoplando la capa de soporte 1 con la capa barrera 2 interponiendo un adhesivo 3, preferiblemente compostable, de calidad adecuada, por ejemplo, pegamentos a base de caseína, en una cantidad del orden de 1,5-4 g/m2 También debe tenerse en cuenta que la baja cantidad de adhesivo requerida en la película, típicamente menos del 1 % en peso, hace que la naturaleza del adhesivo sea sustancialmente irrelevante para los propósitos de compostabilidad de la cápsula en su conjunto.
La película optimizada de este modo ha demostrado ser excelente para el propósito establecido en la introducción. La simplicidad del proceso de acoplamiento o laminación entre dos capas y las pocas capas esenciales hace que el producto sea rentable y se pueda fabricar sin equipos complejos. La composición particular y los espesores identificados hacen que el laminado se suelde al cuerpo en forma de copa de la cápsula y, por lo tanto, el perfecto sellado de este último, muy fácil. La capa de soporte interior 1 también actúa como elemento filtrante, mientras que la capa de barrera externa tiene características que la hacen perfectamente funcional en términos de sellado de la atmósfera externa e igualmente efectiva para romperse bajo presión.
La película P de acuerdo con la invención está destinada a aplicarse en el borde de la boca de un cuerpo T en forma de copa de una cápsula (figura 2), después de haberlo llenado con el material granular que se va a extraer, por ejemplo, café molido, té o cualquier otra sustancia comestible (caldo liofilizado, leche en polvo, esencias perfumadas, medicamentos y más), para sellarse para su almacenamiento hasta la extracción en una máquina dispensadora.
En la máquina dispensadora, se inyecta un líquido de extracción (normalmente agua caliente) en la cápsula, que luego sale a través de la película rompible. La rotura de la película de acuerdo con la invención se puede obtener mediante simple presión del líquido desde el interior de la cápsula o mediante la ayuda de elementos de perforación que actúan desde el exterior.
Sin embargo, se entiende que la invención no se limita a la configuración particular ilustrada anteriormente, que representa un ejemplo no limitativo de su alcance, sino que son posibles varias variantes, todas dentro del alcance de los expertos en la técnica, que mantienen la misma eficacia sin por ello apartarse del alcance de protección de la invención que se define por las reivindicaciones adjuntas.
Claims (5)
1. Película rompible para el sellado de una cápsula para sustancias extraíbles, que consiste en al menos una capa de soporte (1) de tela no tejida a base de PLA y una capa de barrera a gases (2), acopladas mutuamente, caracterizada por que
dicha capa de soporte (1) está compuesta por una tela no tejida de un material plástico soldable y compostable, dicha capa de barrera (2) está compuesta por una capa central a base de celulosa (2') en cuyas superficies exteriores están provistos revestimientos protectores delgados (2"), obtenidos por deposición de un barniz a base de PVdc, PVOH, sílice u óxidos de aluminio o una metalización de aluminio metálico,
estando acopladas mutuamente dicha capa de soporte (1) y dicha capa de barrera (2) con adhesivo (3).
2. Película según la reivindicación 1, en donde dicha capa de soporte de tela no tejida a base de PLA (1) tiene un peso de 15-25 g/m2
3. Película según la reivindicación 1 o 2, en donde dicha capa central (2') tiene un espesor de 17-23 pm, mientras que los dos revestimientos protectores (2") tienen un espesor del orden de 1 pm.
4. Película según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores, en donde dicho adhesivo (3) está en una cantidad de 1,5-4 g/m2.
5. Cápsula compostable para bebidas extraíbles a presión, que comprende un cuerpo en forma de copa hecho de material a base de PLA u otros materiales plásticos similares, cerrado por una película de sellado compostable según una cualquiera de las reivindicaciones anteriores.
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