FR3085301A1 - Opercule compostable destine a obturer une capsule et capsule obturee par l'opercule - Google Patents

Opercule compostable destine a obturer une capsule et capsule obturee par l'opercule Download PDF

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Abstract

Opercule compostable destiné à obturer une capsule de boisson, constitué d'un complexe multicouche comprenant au moins : - un non tissé comprenant des fibres, dont au moins 50% en poids est composé de fibres à base d'acide polylactique (PLA), - un film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) autre que du PLA.

Description

OPERCULE COMPOSTABLE DESTINE A OBTURER UNE CAPSULE ET CAPSULE OBTUREE PAR L’OPERCULE
DOMAINE DE L’INVENTION
L’invention concerne un opercule destiné à obturer une capsule, notamment de café. L’invention a également pour objet une capsule obturée par ledit opercule. Elle concerne enfin l’utilisation de cet opercule pour l’obturation d’une capsule contenant une denrée alimentaire, en particulier du café moulu.
Dans la suite de la description, l’invention est décrite en relation avec des capsules de café. Néanmoins, elle trouve une application pour tous les domaines pour lesquels l’opercule est susceptible de renfermer des substances alimentaires et doit être résistant à l’eau, à la pression, à la déchirure et avantageusement thermoscellable sur une capsule ou tout autre contenant alimentaire. Plus spécifiquement, l’invention s'applique à un opercule compostable destiné à obturer une capsule contenant une poudre sèche (par exemple du café, du thé, du chocolat chaud, etc.) pour préparer une boisson.
ETAT ANTERIEUR DE LA TECHNIQUE
Les dosettes de café disponibles sur le marché contiennent généralement environ 5 à 15 g de café moulu. Les quantités en masse sont inférieures pour le thé, bien que le volume de matière à infuser soit généralement comparable. Le temps de percolation des machines à café est typiquement de 10 à 60 secondes pour un volume d'eau d'environ 30 à 40 ml pour des capsules d'expresso. La fourchette de temps de percolation est identique pour un volume d'eau d'environ 120 à 300 ml pour des capsules de café filtre.
Dans l'industrie alimentaire, les matériaux utilisés sont régulièrement soumis à des exigences de plus en plus strictes notamment en matière d'environnement. Ainsi, les produits actuellement développés n'ont plus pour seul objectif de répondre aux goûts des consommateurs. Ils doivent également respecter l'environnement. Le respect de l’environnement peut être d’ordre réglementaire. Il reflète également de plus en plus la tendance des consommateurs pour des produits réutilisables, recyclables ou dégradables.
Deux types de dosettes à café sont actuellement proposés sur le marché à savoir :
des dosettes souples constituées pour l’essentiel d’un sachet en non tissé comprenant le café, des dosettes rigides ou capsules constituées d’une capsule proprement dite, fermée au moyen d’un opercule.
L’invention concerne spécifiquement les dosettes rigides.
On connaît sur le marché européen les capsules de type Nespresso®. De telles capsules sont décrites, par exemple, dans les brevets US 7 153 530 et US 7 658 141. Ces capsules sont typiquement pourvues d'une paroi latérale tronconique et d'un fond formé au choix, d'aluminium (20-100 pm), de plastique pur ou multicouche, d’un composite carton / aluminium / plastique, ou d’un composite plastique / carton. Une couche de type polyuréthane est prévue au fond de la capsule pour filtrer le café. L’opercule de ces capsules Nespresso® peut être formé de divers matériaux, tels que de l'aluminium ou un composite multicouche comprenant du papier, de l'aluminium et / ou du plastique (par exemple polypropylène (PP), polyéthylène (PE), polyamide (PA), polyéthylène téréphtalate (PET), éthylène alcool vinylique (EVOH), polychlorure de vinylidène (PVDC), etc.). En pratique, l’opercule circulaire est thermosoudé ou serti à la périphérie de la capsule.
Il y a cependant une forte demande pour transformer ces dosettes rigides non compostables en dosettes rigides compostables.
Le document US 8 956 672 décrit des capsules du type Nespresso® présentant des caractéristiques spécifiques de forme inversée. Dans les modes de réalisation illustrés, l’opercule est fixé sur une collerette incurvée. Il peut être formé d'aluminium ou d'un composite multicouche comprenant du papier, de l'aluminium et / ou du plastique (par exemple polypropylène (PP), polyéthylène (PE), polyamide (PA), polyéthylène téréphtalate (PET), éthylène alcool vinylique (EVOH), polychlorure de vinylidène (PVDC), etc.). L’opercule est scellé sur la partie incurvée de la collerette et comprend des orifices calibrés de sorte à créer des restrictions engendrant une montée en contre-pression lors du processus d'extraction. Un filtre peut éventuellement être placé entre la chambre et l’opercule.
Le document EP2690035A décrit d’autres formes de capsules. Il décrit notamment une capsule comprenant un fond perforé renforcé par une nervure circulaire, une paroi latérale tronconique ou frusto-conique munie d’une collerette, et un opercule fixé sur la collerette après remplissage de la capsule au moyen de l’ingrédient.
D'autres conceptions de capsules sont décrites dans le document US 7 543 527. La capsule est formée à partir d'une coupelle cylindrique ou légèrement conique. Elle contient un moyen de distribution positionné à l'intérieur de la coupelle sur un épaulement supérieur, à proximité de l’opercule, permettant de modifier l'écoulement du liquide dans la capsule pendant l'infusion. La coupelle comprend en outre un moyen de distribution inférieur permettant de recueillir l’excès de liquide hors de la tasse pendant l'extraction. La coupelle et l’opercule sont constitués d'un film composite multicouche étanche aux gaz.
Des procédés et des dispositifs pour la préparation de produits alimentaires ou de boissons sont également décrits dans le document EP 1 659 909 Bl. Ce document décrit ainsi une capsule comprenant un fond et une paroi latérale munie d’une collerette. La capsule est typiquement faite de matière plastique, telle que EVOH, PVDC, PP, PE et / ou PA sous forme mono- ou multicouche. Un opercule est thermoscellé sur la capsule. L’opercule est fabriqué en un matériau perforable, tel que aluminium, aluminium / plastique, carton / plastique, carton / aluminium / plastique, ou un plastique mono- ou multicouche.
Le document EP 2 648 579 Bl décrit une cartouche de capsules de différentes formes tronconique, prismatique, pyramidale, etc. Les capsules sont munies d’une collerette sur laquelle est thermoscellé un opercule.
Bien que plusieurs modes de réalisation de capsules aient été proposés, la plupart d’entre eux ne sont pas compostables.
Pour résoudre ce problème, on a développé des capsules constituées de matières plastiques à base d’acide polylactique (PLA) ou de matières plastiques dites « PLA compatibles ». Les matières dites « PLA compatibles » correspondent à un mélange de PLA et de fibres végétales. Elles sont biodégradables et compostables. Ainsi, ces capsules remplissent les conditions de compostabilité imposées par la norme EN 13432.
Dans la suite de la description et dans les revendications, le terme opercule compostable désigne un opercule comprenant au maximum de 5% en poids de la proportion totale de constituants organiques sans biodégradabilité déterminée (par exemple issus de liant ou de fibres non compostables) répondant ainsi à la norme EN 13432.
De même, par « capsule ou corps de capsule compostable », on désigne une capsule comprenant un maximum de 5% en poids de la proportion totale de constituants organiques sans biodégradabilité déterminée (par exemple issus de liant ou de fibres non compostables) répondant ainsi à la norme EN 13432.
A ce jour, aucune solution satisfaisante n'a été proposée pour combiner des opercules compostables avec lesdites capsules. Ceci n’a rien de surprenant, tant les contraintes liées à l’opercule sont nombreuses. En effet, ces dosettes sont susceptibles d’être utilisées dans des machines à café à des valeurs de pression et de température auxquelles elles doivent être mécaniquement résistantes.
Pour l’essentiel, la mise en œuvre des capsules dans une machine à café à dosettes ou capsules individuelles se fait selon le processus suivant. Le fond de la capsule, une fois la capsule mise en place dans son emplacement est percuté. Les orifices formés permettent l’introduction de l’eau chauffée à une température de 96 °C dans le corps de la capsule à une pression comprise entre 10 et 12 bars. L’eau remplissant la capsule exerce progressivement une pression sur l’opercule qui vient au contact d’éléments de perçage agencés dans la machine, du type picots. La pression au moment de la perforation de l’opercule et lors de la percolation est comprise, le plus souvent, entre 5 et 15 bars en fonction de la granulométrie du café. Une fois l’opercule percé à la forme des picots, le café s’écoule dans la tasse. Les constructeurs imposent un certain nombre de conditions en termes d’écoulement du café. En particulier, la poudre ne doit pas se retrouver dans la tasse. Par ailleurs, une dose de café d’environ 30 ml doit s’écouler en environ 30 secondes. En outre, le liquide en cours d’écoulement doit présenter une couleur et une densité s’apparentant à celle de la mousse. Il existe également un certain nombre de contraintes une fois le café coulé alors même que la capsule n’a pas encore été éjectée. En effet, dans l’hypothèse où l’utilisateur n’éjecte la capsule que quelques heures après que le café ait coulé, c’est-à-dire une fois la température de la capsule revenue à la température ambiante, il ne faut pas que la capsule soit déformée. A défaut, elle ne tombe pas dans le réceptacle prévu à cet effet lors de l’introduction d’une nouvelle capsule. Il ne faut pas non plus que l’opercule se délamine.
Dans le cadre de la présente invention, on considère qu’un opercule est satisfaisant en matière de résistance à la pression lorsque l’opercule ne se déchire pas lorsqu’il est soumis à une pression exercée par le mélange de poudre et d’eau comprise entre 5 et 15 bars au moment de la perforation de l’opercule et lors de la percolation. Avant la perforation, l’opercule ne doit pas se déchirer sous l’effet de la pression de l’eau augmentant dans la capsule. Après perforation, les trous issus de la perforation ne doivent pas se déchirer et ainsi s’agrandir sous l’effet de la pression, de manière d’une part à ne pas laisser échapper la poudre et d’autre part, à garder les caractéristiques du café en matière de mousse notamment.
Le document FR 3 050 725, au nom du Demandeur, décrit un opercule compostable destiné à obturer une capsule contenant du café notamment, constitué d’un complexe multicouche combinant un non-tissé à base de fibres d’acide polylactique avec un support constitué d’un papier sulfurisé.
Bien que cet opercule donne satisfaction en termes de compostabilité, la barrière à l’humidité de cette opercule reste limitée.
Le document US 2012/0097602 décrit une capsule obturée par un opercule. La paroi de la capsule comprend une couche barrière à l’oxygène prise en sandwich entre deux couches dont une à base de PLA et l’autre à base de PLA ou d’un copolymère PHA/PLA réticulé. L’opercule peut être bicouche. Dans un mode de réalisation particulier, une des deux couches est à base d’un polymère biodegradable thermorésistant choisi parmi les polyoléfines (PE, PP, etc...) ou les polyesters (PHA autres que PLA, PLA) tandis que l’autre couche est à base de PLA. Aucune combinaison spécifique de matière n’est décrite.
Le problème que se propose de résoudre l’invention est donc celui de mettre au point un opercule compostable pour l’obturation d’une capsule, en particulier une capsule contenant du café qui réponde aux conditions d’utilisation de ce type d’opercules dans les machines à café, notamment les machines à café à dosettes ou capsules individuelles, en particulier la résistance à l’humidité, la résistance à la pression exercée par le mélange de poudre et d’eau, l’absence de délamination, les propriétés filtres interdisant le passage du café dans la tasse au moment de la percolation.
Un autre problème que se propose de résoudre l’invention est également celui de mettre au point un opercule qui puisse s’intégrer dans les chaînes de fabrication actuelles de capsules sans modification substantielles desdites chaînes.
Un problème supplémentaire que se propose de résoudre l’invention est celui de mettre au point un opercule qui soit barrière aux arômes.
EXPOSE DE L’INVENTION
Pour ce faire, le Demandeur a mis au point un opercule comprenant 2 couches, respectivement un non tissé à base de fibres d’acide polylactique (PLA) et un film d’épaisseur spécifique à base de polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) autre que PLA. L’opercule ainsi obtenu est résistant à la pression, à l’humidité et s’intégre facilement aux chaînes de fabrication de capsules existantes. Il présente en outre une barrière aux arômes satisfaisante.
Plus précisément, l’invention a pour objet un opercule compostable destiné à obturer une capsule de boisson contenant du café par exemple, constitué d’un complexe multicouche comprenant au moins :
un non tissé comprenant des fibres biodégradables, dont au moins 50% en poids sont des fibres d’acide polylactique (PLA), un film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) autre que du PLA, le film ayant une épaisseur comprise entre 50 pm et inférieure ou égale à 300 pm.
Selon une première caractéristique, l’opercule selon l’invention comprend un non tissé comprenant des fibres, dont au moins 50% en poids, avantageusement 80% en poids, de préférence 100% en poids est composé de fibres à base d’acide polylactique (PLA).
L'acide polylactique (PLA) présente l'avantage particulier d'être biosourcé, biodégradable et compostable. Dans la suite de la description et les revendications, les termes acide polylactique et PLA désignent un polyester aliphatique thermoplastique, renouvelable, biodégradable, formé à partir d'acide lactique ou d'une source d'acide lactique, telle que par exemple l'amidon de maïs, la canne à sucre, etc. Le terme PLA peut désigner toutes les formes stéréoisomères de PLA, du type L- ou D, et leur mélange racémique. Par exemple, le PLA peut comprendre l'acide D-polylactique, l'acide L-polylactique (également connu sous le nom de PLLA), l'acide D, L-polylactique, l'acide méso polylactique, ainsi que toute combinaison d'acide D-polylactique, d'acide L-polylactique, acide D, L- polylactique et acide méso -polylactique. Les PLA peuvent avoir, par exemple, un poids moléculaire moyen en nombre compris entre environ 15 000 et environ 300 000. Dans la préparation du PLA, la fermentation bactérienne peut être utilisée pour produire de l'acide lactique, qui peut être oligomérisé puis dimérisé catalytiquement pour fournir le monomère pour la polymérisation par ouverture de cycle. Le PLA peut ainsi être préparé avec un haut poids moléculaire par polymérisation par ouverture de cycle du monomère en utilisant, par exemple, un catalyseur d'octanoate stanneux, du chlorure d'étain (II), etc.
Selon l’invention, le cas échéant, le complément à 100% de fibres est constitué de fibres biodégradables.
Dans la suite de la description et dans les revendications, l’expression fibres biodégradables signifie que les fibres peuvent être décomposées en substances organiques par des organismes vivants, tels que des microorganismes.
Les fibres biodégradables sont avantageusement choisies dans le groupe comprenant les fibres de polyéthylène (PE), de polypropylène (PP), de polybutane (PB), de polymères à base d'amidon, de polymères à base de cellulose, de polymères d'éthylène-alcool vinylique (EVOH), d’acide polybutanediolsuccinique (PBS), de fibres de cellulose biosourcées choisies dans le groupe comprenant coton, fibres de bois, fibres de lin.
Le terme polymère à base de cellulose désigne un polymère, ou une combinaison de polymères, qui peut être dérivé ou préparé, de, à partir de cellulose. Les polymères à base de cellulose utilisables dans les modes de réalisation de la présente invention peuvent comprendre par exemple des esters de cellulose tels que le formiate de cellulose, l'acétate de cellulose, le diacétate de cellulose, le propionate de cellulose, le butyrate de cellulose, le valérate cellulosique, et leurs mélanges.
Dans un mode de réalisation préféré, les fibres sont constituées exclusivement de fibres à base d’acide polylactique (PLA).
Avantageusement, 40% en poids au moins des fibres sont des fibres thermoscellables. Les fibres thermoscellables ont de préférence un point de fusion d’au moins 100°C.
De manière générale, un non tissé est un matériau obtenu par arrangement aléatoire de fibres individuelles qui sont entrelacées. La cohésion des fibres entre elles peut être assurée par addition d’adhésif ou de liants (latex, alcool polyvinylique, amidon...), par chauffage, par pression, ou par aiguilletage par exemple. De nombreux procédés de préparation des non tissés font partie des connaissances générales de l’homme du métier. Ils incluent par exemple les procédés de filage par fusion/soufflage (« meltblowing »), de filage direct ou par voie fondue (« spin laying », « spunbond »), de cardage (« carding »), de dispersion par jet d’air (« air laying »), ou de dispersion par jet d’eau (« water laying »).
Outre les fibres, le non tissé peut donc également comprendre des additifs, des charges minérales. L’incorporation d’additifs, ou de charges, ou de fibres autres que celles de PLA peut permettre de moduler le point de fusion du non tissé à base de PLA.
En pratique, le non tissé comprend au moins 85 %, plus préférentiellement au moins 90 % en poids de fibres.
Dans un mode de réalisation avantageux, la cohésion des fibres, et donc du non tissé, est obtenue en l’absence d’adhésif ou de liant par un procédé de fabrication par voie fondue (« spunbond »).
Dans ces conditions, le non tissé comprend 100 % en poids de fibres, dont au moins 50% en poids, avantageusement 100% en poids sont constituées de préférence de fibres de PLA.
Le non tissé peut être monocouche. De manière avantageuse, il peut s’agir d’un non tissé bicouche. Le bicouche peut être monocomposant, c’est-à-dire ne contenir qu’un seul type de PLA ou bicomposants, c’est-à-dire contenir 2 types de PLA ayant des points de fusion différents.
Dans un mode de réalisation particulier, les fibres de PLA ont une structure noyau / enveloppe, c'est-à-dire que les fibres sont des fibres à deux composants. En pratique, les fibres comprennent un noyau contenant de l'acide polylactique (PLA-1) revêtu d'une enveloppe ou d'une gaine contenant de l'acide polylactique (PLA-2). Le noyau a un diamètre dl, et la gaine a une épaisseur radiale el. Le rapport du diamètre dl à l'épaisseur radiale el peut être modifié pour faire varier les propriétés des fibres. En pratique, le PLA1 de l'âme est un copolymère de monomère d'acide lactique L1 et de monomère d'acide lactique DL Le PLA-2 de la gaine est un copolymère de monomère d'acide lactique L2 et de monomère d'acide lactique D2, dont le taux de monomère D2 est supérieure au taux de monomères Dl de PLA-1. Le noyau peut en outre contenir un plastifiant polymère.
Selon une autre caractéristique avantageuse, le non tissé présente une face interne et une face externe, la face interne présentant un point de fusion inférieur à celui de la face externe, la face interne étant destinée à être positionnée en regard du film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA).
La perméabilité à l’air du non tissé mesurée selon la norme DIN 53887 est avantageusement comprise entre 3000 to 5000 l/m2/s.
Le non tissé à base de fibres de PLA présente avantageusement une épaisseur comprise entre 20 et 30 micromètres.
Enfin et en pratique, le grammage du non tissé est compris entre 5 et 100 g/m2, avantageusement entre 10 et 30 g/m2, encore plus avantageusement entre 15 et 20 g/m2, de préférence de l’ordre de 18 g/m2.
Selon une autre caractéristique, le complexe multicouche comprend en outre un film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) autre que du PLA. Selon l’invention, le film a une épaisseur comprise entre 50 pm et 300 pm.
Dans la suite de la description et dans les revendications, le terme polyhydroxyalcanoate (PHA) désigne de manière générale des polyesters aliphatiques thermoplastiques renouvelables qui peuvent être produits par polymérisation de monomères acide hydroxy aliphatiques (y compris les dimères des acides hydroxy aliphatiques), par fermentation bactérienne de l'amidon, sucres, lipides, etc. Les PHA peuvent comprendre un ou plusieurs poly-bêta-hydroxybutyrate (PHB) (également connu sous le nom de poly-3hydroxybutyrate), poly-alpha-hydroxybutyrate (également connu sous le nom de poly-2hydroxybutyrate), poly-3-hydroxypropionate, poly-3-hydroxyvalérate, poly (3hydroxybutyrate-co-3-hydroxyhexanoate) (ΡΗΒΗ), poly-4-hydroxybutyrate, poly-4hydroxyvalérate, poly-5-hydroxyvalérate, poly-3-hydroxyhexanoate, poly-4hydroxyhexanoate, poly-6-hydroxyhexanoate, polyhydroxybutyrate-valérate (PHBV), acide polyglycolique, acide polylactique (PLA), etc., y compris les copolymères, mélanges, et combinaisons, etc., de différents polymères PHA, etc. Les PHA peuvent être synthétisés par des procédés décrits, par exemple, dans le document US 7 267 794, US 7 276 361.
Dans un mode réalisation avantageux, le PHA est le poly (3-hydroxybutyrate-co-3hydroxyhexanoate) (PHBH).
En pratique, le film à base polymère polyhydroxyalcanoate (PHA), notamment le PHBH est extrudé via une filière plate et étiré ainsi que calandré.
Conformément à l’invention, le film a une épaisseur comprise entre 50 pm et 300 pm. Lorsque l’épaisseur du film est inférieure à 50 pm, l’opercule ne résiste pas assez à la pression et l’écoulement commence avant que le café ne soit correctement extrait. Par ailleurs, dans le cas où le film a une épaisseur inférieure à 50 pm, l’opercule n’est pas assez rigide et les perforations peuvent se déchirer, ce qui, comme vu précédemment n’est pas acceptable. Lorsque l’épaisseur du film est supérieure à 300 pm, l’opercule résiste trop à la pression et un mauvais écoulement, voire aucun écoulement du café, est constaté. Par ailleurs, dans le cas où le film a une épaisseur supérieure à 300 pm, l’opercule est trop rigide et la perforation de celui-ci n’est pas optimale, ce qui se traduit par un mauvais écoulement du café.
De manière avantageuse, le film a une épaisseur supérieure ou égale à 100 pm et inférieure ou égale à 200 pm, de manière encore plus avantageuse supérieure ou égale à 125 pm et inférieure ou égal à 200 pm.
Outre le PHA, le film peut comprendre des additifs, tels que des charges minérales notamment.
En pratique, le PHA représente entre 80 et 98% en poids du film, avantageusement entre 90 et 95% en poids.
De manière avantageuse, le grammage du film comprenant le polymère PHA est compris entre 150 et 500 g/m2, avantageusement entre 200 et 300 g/m2, de préférence de l’ordre de 240 g/m2.
Selon l’invention, le film comprenant le polymère PHA est associé au non-tissé par liaison thermique, en particulier par calandrage à chaud ou pressage à chaud. Sur machine pilote, les conditions de températures sont comprises entre 110 et 150°C, avantageusement comprise entre 120 et 145°C. La pression appliquée est comprise entre 130 et 230 kN, avantageusement de l’ordre de 150 à 200 kN. La vitesse est comprise entre 4 et 7 m/s, de préférence de l’ordre de 5,5 m/s.
Dans un mode de réalisation particulier, l’opercule est constitué exclusivement du non tissé comprenant des fibres à base d’acide polylactique (PLA) et du film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) autre que du PLA.
L'épaisseur du complexe multicouche, objet de l'invention, est typiquement comprise entre 110 et 310 micromètres, et avantageusement entre 150 et 200 micromètres.
Selon une caractéristique supplémentaire, l’opercule est compostable et répond ainsi à la norme EN 13432.
L’invention a également pour objet une capsule de boisson munie d’un opercule compostable, tel que précédemment décrit. Dans un mode de réalisation particulier, la capsule contient du café.
Dans un mode de réalisation préféré, la capsule proprement dite est en PHA / PLA ou en un matériau PHA compatible. Cela présente l’avantage de pouvoir solidariser l’opercule sur la capsule par thermoscellage de la partie non tissé de l’opercule dans la mesure où les matériaux sont compatibles (PHA ou PHA compatible). Les matières dites « PHA compatibles » correspondent à un mélange de PHA et de fibres végétales. En pratique, le thermoscellage est effectué par ultra-son.
De préférence, la capsule de boisson est utilisée dans une machine à boissons individuelles.
Avantageusement, la capsule de boisson est compostable et répond à la norme EN 13432.
L'invention a également pour objet l'utilisation de l’opercule compostable tel que décrit précédemment pour sceller une capsule de boisson, en particulier de café. Pour ce faire et selon un autre aspect, le non tissé est appliqué sur la surface de la capsule en regard de l’opercule.
L’invention concerne également le procédé de fabrication de cette capsule, lequel comprend les étapes suivantes :
- on forme une bande d’un complexe multicouche comprenant successivement :
un non tissé comprenant des fibres, dont au moins 50% en poids est composé de fibres à base d’acide polylactique (PLA), un film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) autre que du PLA, le film ayant une épaisseur comprise entre 50 pm et 300 pm,
- en parallèle, on remplit les alvéoles formées dans un plateau au moyen de capsules individuelles contenant du café notamment, on superpose la bande sur le plateau, de sorte à ce que le non tissé soit en regard du plateau,
- on découpe la bande au droit de chacune des capsules pour former des opercules,
- on thermoscelle les opercules sur les capsules.
Selon le procédé, le thermoscellage est effectué par ultra son.
L’invention et les avantages qui en découlent ressortiront mieux des figures et des exemples suivant donnés afin d’illustrer l’invention et non de manière limitative.
DESCRIPTION DES FIGURES
La figure 1 illustre l’opercule objet de la présente invention.
La figure 2 est une représentation d'une capsule de boisson comprenant un opercule selon l’invention.
EXEMPLES DE REALISATION DE L’INVENTION
Sur la figure 1, est représenté un opercule sous la forme d’un complexe multicouche comprenant successivement :
un film 1 comprenant un polymère PHBH, le film ayant une épaisseur égale à 200 pm ;
un non tissé 2 comprenant 100 % en poids de fibres constituées de PLA.
Le non tissé 2 est formé exclusivement de fibres de PLA. Les fibres de PLA sont monocomposant. Le non tissé est fabriqué par voie fondue (« spunbond »). L’épaisseur du non tissé est égale à 20 pm.
Le non tissé et le film sont associés par calandrage à chaud dans des conditions telles que la face ayant le plus faible point de fusion du non tissé se trouve en regard du film.
L’opercule représenté sur la figure 1 est ensuite thermoscellé par ultrason sur une capsule remplie de café moulu et constituée essentiellement de polymères compostables à base de PHA. Les capsules ainsi obtenues génèrent un écoulement du café dans le délai requis par les constructeurs, le tout accompagné d’une mousse de qualité équivalente aux capsules actuelles. La capsule ainsi fabriquée répond à la norme de compostabilité EN 13432.
La Figure 2 représente une capsule dont la forme est adaptée à l’opercule de l’invention. Ce type de forme est représentatif des capsules généralement utilisées et décrites, de manière non limitative, dans les documents US 7 153 530 et 7 658 141 pour ce qui est des capsules Nespresso®, US 7 543 527, EP 2 690 035 Bl, EP 1 659 909 Bl et / ou EP 2 648 579 Bl. Par conséquent, la capsule de la Fig. 2 peut éventuellement comprendre une ou plusieurs caractéristiques décrites dans ces documents, en combinaison avec l’opercule de la présente invention.
La capsule 30 comprend généralement un corps 4. Le corps 4 comprend une paroi latérale 5 et un fond 6 définissant un volume central 7. La paroi latérale 4 peut être cylindrique, conique, tronconique, etc... La paroi latérale comprend un rebord 8 s'étendant radialement vers l'extérieur de l'axe longitudinal 9 de l’opercule 10 et de la capsule 3. Le rebord 8 comprend une face inférieure 14 et une face supérieure 13.
La capsule peut être utilisée dans les 2 sens, c'est-à-dire lorsque l’opercule 10 est au sommet de la capsule pendant les opérations de brassage et d'extraction) et à l’inverse, lorsque l’opercule (10) est à la base de la capsule pendant les opérations de brassage et d'extraction). Dans certaines applications, le fond 6 de la capsule peut également comprendre un second opercule conforme à la présente invention, qui peut être percé de la même manière que l’opercule 10.
La capsule 3 peut comprendre un ou plusieurs moyens de filtration et / ou de distribution du contenu de la capsule. Bien que non représenté, le matériau filtrant peut recouvrir partiellement ou complètement la face supérieure du rebord. Dans d'autres modes de réalisation également non représentés, le matériau filtrant peut être fixé sur le fond de la capsule 3 ou sur la face inférieure 14 de l’opercule 10.
En pratique, on fabrique le corps de capsule 4 et on le remplit avec un aliment (par exemple du café moulu, des feuilles de thé, un mélange de chocolat chaud, etc.). On fixe ensuite l’opercule 10 sur la capsule 3. La plupart du temps, on fixe la face inférieure 11 de l’opercule 10 sur la face supérieure 12 du rebord 8 du corps de capsule 4.
L’opercule 10 est thermoscellé à la capsule 3, de sorte que le non tissé 2 est en contact avec la capsule 3. Dans d'autres formes de réalisation, l’opercule 10 peut être scellé à la capsule 3 par l'intermédiaire d'un adhésif, d'un soudage au laser, d'un soudage par ultrasons ou d'autres procédés connus.
Evaluation de la barrière à l’humidité
On compare dans cet exemple les performances de barrière à l’humidité de l’opercule de l’invention selon la figure 1 avec un opercule tel que décrit dans le document FR 3 050 725. Ce second opercule est constitué d’un support en papier sulfurisé véritable, d’une couche adhésive et d’un non tissé en PLA (contre-exemple).
Le taux de transmission de l’humidité à travers ces deux opercules est mesuré à 23°C à une humidité relative de 50%.
Le taux de transmission de l’humidité à travers l’opercule selon l’invention est de 7g/m2.jour +/- 2g/m2.jour. Le taux de transmission de l’humidité à travers l’opercule selon FR 3 050 725 est de 85g/m2.jour +/- 2g/m2.jour.
Ainsi, l’opercule selon l’invention permet de diminuer le taux de transmission de l’humidité de près de 92%.
Evaluation de la barrière aromatique
Dans cet exemple, on reproduit l’opercule de la figure 1.
Cinq capsules contenant du café moulu ont été obturées avec chacun des opercules (échantillons 200a, 200b, 200c, 200d, 200e et 200f).
Les capsules ainsi obtenues ont été placées dans des bocaux. Les bocaux ont ensuite été fermés hermétiquement. Après une période de temps donnée, les bocaux sont ouverts et l’odeur dégagée lors de l’ouverture est mesurée de manière olfactive.
Le premier bocal est ouvert après 15 jours et l’échantillon 200a ne dégage pas d’odeur ou une très faible odeur. Quinze jours après l’ouverture du premier bocal, le second bocal est ouvert. L’échantillon 200b ne dégage pas d’odeur ou une très faible odeur. Un mois après l’ouverture du premier bocal, le troisième bocal est ouvert. L’échantillon 200c dégage une 5 très faible odeur. Deux mois après l’ouverture du premier bocal, le quatrième bocal est ouvert. L’échantillon 200d dégage une très faible odeur. Trois mois après l’ouverture du premier bocal, le cinquième bocal est ouvert. L’échantillon 200e dégage une faible odeur.

Claims (15)

  1. REVENDICATIONS
    1. Opercule compostable destiné à obturer une capsule de boisson, constitué d’un complexe multicouche comprenant au moins :
    - un non tissé comprenant des fibres, dont au moins 50% en poids est composé de fibres à base d’acide polylactique (PLA),
    - un film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) autre que du PLA.
  2. 2. Opercule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le film a une épaisseur comprise entre 50 uni et 300 μηι.
  3. 3. Opercule selon la revendication 1, caractérisé en ce que le complément à 100% de fibres constitutives du non tissé est composé de fibres biodégradables choisies dans le groupe comprenant les fibres de polyéthylène (PE), de polypropylène (PP), de polybutane (PB), de polymères à base d'amidon, de polymères à base de cellulose, de polymères d'éthylène-alcool vinylique (EVOH), d’acide polybutanediolsuccinique (PBS), de fibres de cellulose biosourcées choisies dans le groupe comprenant coton, fibres de bois, fibres de lin.
  4. 4. Opercule selon la revendication 1, caractérisé en ce que les fibres constitutives du non tissé sont exclusivement des fibres à base d’acide polylactique (PLA)
  5. 5. Opercule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’au moins 40% des fibres constitutives du non tissé sont thermoscellables et présentent avantageusement un point de fusion d’au moins 100°C.
  6. 6. Opercule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le non tissé comprend au moins 85 %, plus préférentiellement au moins 90 % en poids de fibres. 7
  7. 7. Opercule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le grammage du non tissé est compris entre 5 et 100 g/m, avantageusement entre 10 et 30 g/m, encore plus avantageusement entre 15 et 20 g/m2, de préférence de l’ordre de 18 g/m2.
  8. 8. Opercule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le non tissé présente une face interne et une face externe, la face interne présentant un point de fusion inférieur à celui de la face externe, la face interne étant destinée à être positionnée en regard du film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA).
  9. 9. Opercule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le polymère PHA représente entre 80 et 98% en poids du film, avantageusement entre 90 et 95% en poids.
  10. 10. Opercule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) a une épaisseur comprise entre 100 et 200 pm.
  11. 11. Opercule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce que le film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) a un grammage compris entre 150 et 500 g/m2, avantageusement entre 20 et 300 g/m2, de préférence de l’ordre de 240g/m2.
  12. 12. Opercule selon l’une des revendications précédentes, caractérisé en ce qu’il est constitué d’un complexe multicouche lui-même constitué :
    - d’un non tissé comprenant des fibres, dont au moins 50% en poids est composé de fibres à base d’acide polylactique (PLA),
    - d’un film comprenant un polymère polyhydroxyalcanoate (PHA) autre que du PLA, le film ayant une épaisseur supérieure ou égale à 50 pm et inférieure ou égale à 300 pm.
  13. 13. Capsule de boisson, de café notamment, comprenant un opercule selon l’une des revendications 1 à 12.
  14. 14. Capsule selon la revendication 13, caractérisée en ce que la capsule proprement dite est en polymère PHA / PLA
  15. 15. Lïtilisation de la capsule selon l’une des revendications 13 à 14 dans une machine à boisson individuelle.
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