ITMO20120128A1 - Apparato e metodo per realizzare capsule con filtro - Google Patents

Description

Apparato e metodo per realizzare capsule con filtro La presente invenzione concerne apparati e metodi per realizzare oggetti mediante formatura di un foglio di materiale plastico termoformabile. In particolare, l’invenzione si riferisce ad un apparato e un metodo per realizzare capsule, o contenitori similari, provviste di un filtro interno atto a contenere un prodotto per la preparazione di una bevanda, ad esempio caffà ̈ o tà ̈.

Sono note capsule monouso, sigillate con elemento filtrante o filtro interno, comprendenti un contenitore od involucro esterno, realizzato in materiale plastico, a forma di bicchiere o tazza, provvisto di una parete di fondo e di una parete laterale che definiscono una cavità aperta. L’apertura di quest’ultima à ̈ chiusa ermeticamente da un elemento di copertura in modo da sigillare all’interno della cavità dell’involucro l’elemento filtrante contenente il prodotto da cui ottenere la bevanda. L’elemento di copertura e la parete di fondo del contenitore sono generalmente perforabili per consentire l’immissione di un liquido in pressione, tipicamente acqua, (tipicamente attraverso l’elemento di copertura) e l’estrazione della bevanda ottenuta dalla percolazione del suddetto liquido attraverso il prodotto (tipicamente attraverso la parete di fondo).

Il filtro, che à ̈ conformato in modo da realizzare una rispettiva cavità aperta verso l’alto per contenere il prodotto, à ̈ saldato alla parete laterale del contenitore in corrispondenza di un suo bordo periferico superiore. Il filtro suddivide quindi l’interno del contenitore in una prima camera superiore contenente il prodotto ed accessibile attraverso l’apertura superiore del contenitore (per consentirne il riempimento) ed una seconda camera inferiore, compresa tra il filtro e la parete di fondo e/o la parete laterale del contenitore, che consente di prelevare la bevanda ricavata dal prodotto.

L’involucro in materiale plastico e l’elemento filtrante sono generalmente realizzati separatamente e associati in una macchina confezionatrice che provvede anche a riempire con il prodotto di preparazione della bevanda e quindi chiudere con l’elemento di copertura la capsula.

L’involucro della capsula può essere realizzato in apparati di termoformatura comprendenti una pluralità di stazioni operative attraverso le quali à ̈ fatto avanzare, tramite opportuni mezzi di avanzamento, un foglio di materiale plastico termoformabile svolto da una bobina.

Le stazioni operative generalmente comprendono in sequenza una stazione di riscaldamento, una stazione di formatura ed una stazione di tranciatura.

Nella stazione di riscaldamento il materiale in foglio à ̈ preparato per la successiva operazione di formatura ossia à ̈ riscaldando fino ad una predefinita temperatura di rammollimento, in modo da incrementarne la plasticità e la deformabilità. La stazione di formatura comprende uno stampo di formatura in cui uno o più punzoni spingono il foglio all’interno di rispettive cavità di una matrice in modo da realizzare gli involucri. Nella stazione di tranciatura un elemento tranciante separa gli involucri formati sul foglio di materiale plastico, tranciando quest’ultimo secondo predefiniti contorni di taglio.

L’involucro della capsula può alternativamente essere realizzato in apparati di formatura per iniezione comprendenti uno stampo chiuso in cui materiale plastico alla temperatura di fusione viene iniettato ad elevata pressione per realizzare una singola capsula oppure una pluralità di capsule, ad esempio disposte in file o in una schiera bidimensionale.

L’elemento filtrante, costituito di materiale permeabile quale carta filtro oppure tessuto non tessuto, à ̈ realizzato ripiegando opportunamente a formare una cavità (tipicamente a forma conica o troncoconica) una porzione di materiale ritagliata da un film del suddetto materiale svolto da una bobina.

Gli elementi filtranti sono inseriti nei rispettivi involucri della capsula e ad essi fissati tramite saldatura nella macchina confezionatrice.

Il metodo di realizzazione sopra descritto à ̈ complesso e laborioso e richiede che la macchina confezionatrice sia provvista di una stazione in grado di assemblare le capsule ossia fissare gli elementi filtranti ai rispettivi involucri. Le fasi di prelievo, movimentazione ed inserimento degli elementi filtranti risultano particolarmente critiche a causa della delicatezza e dell’instabilità degli elementi filtranti, una volta ripiegati e sagomati. I mezzi della stazione di assemblaggio devono essere molto precisi ed accurati per assicurare che l’elemento filtrante non venga danneggiato o deformato o erroneamente posizionato nella capsula, ciò determinando lo scarto della capsula e quindi una diminuzione della produttività della macchina confezionatrice.

Tale macchina risulta dunque più complessa e costosa delle macchine confezionatrici normalmente utilizzate per riempire capsule con prodotti quali caffà ̈, te e similari.

Il trasporto e trasferimento degli involucri e degli elementi filtranti dai rispettivi apparati di realizzazione alla macchina confezionatrice richiede, inoltre, che i suddetti involucri ed elementi filtranti siano inseriti all’interno di confezioni intermedie sigillate per garantirne integrità ed igienicità. Tale confezionamento intermedio oltre a richiedere tempo e risulta costoso.

Sono noti altresì apparati che permettono di realizzare sia i contenitori, realizzati tramite termoformatura, sia gli elementi filtranti ed associarli così da ottenere capsule pronte per essere utilizzate in una macchina confezionatrice sostanzialmente standard.

Tali apparati comprendono stazioni operative per la realizzazione degli involucri, stazioni operative per la realizzazione degli elementi filtranti, e mezzi per movimentare e posizionare all’interno di ciascun involucro un rispettivo elemento filtrante.

Le operazioni di movimentazione ed inserimento degli elementi filtranti risultano anche in questo caso particolarmente critiche e complesse a causa della delicatezza e dell’instabilità degli elementi filtranti, una volta ripiegati e sagomati. Gli elementi filtranti possono infatti essere facilmente danneggiati o deformati od erroneamente posizionato negli involucri. Tali apparati sono soggetti ad un numero elevato di capsule da scartare e presentano una produttività limitata.

Uno scopo della presente invenzione à ̈ di migliorare gli apparati noti per realizzare capsule comprendenti un involucro o contenitore alloggiante un elemento filtrante interno disposto per ricevere un prodotto per la preparazione di una bevanda o similare.

Altro scopo à ̈ realizzare un apparato che permetta di associare involucri ad elementi filtranti formati da un film di materiale filtrante in modo preciso ed efficiente, così da ottenere capsule pronte per il riempimento con un prodotto.

Altro scopo ancora à ̈ realizzare un apparato che permetta di realizzare involucri termoformati da un foglio di materiale plastico ed elementi filtranti formati da un film di materiale filtrante, di associare in modo preciso ed efficiente gli elementi filtranti ai rispettivi involucri. Ulteriore scopo à ̈ realizzare un apparato avente funzionamento semplice ed affidabile, avente elevata produttività.

In un primo aspetto dell’invenzione à ̈ previsto un apparato per realizzare capsule secondo la rivendicazione 1.

In un secondo aspetto à ̈ previsto un metodo per realizzare capsule secondo la rivendicazione 14.

L’invenzione potrà essere meglio compresa ed attuata con riferimento agli allegati disegni che ne illustrano alcune forme esemplificative e non limitative di attuazione, in cui:

- figura 1 à ̈ una vista schematica frontale dell’apparato di formatura dell’invenzione;

- figura 2 à ̈ una sezione trasversale di una stazione di saldatura dell’apparato di figura 1;

- figura 3 à ̈ una sezione trasversale di una prima stazione di stiramento dell’apparato di figura 1;

- figura 4 à ̈ una sezione trasversale di una seconda stazione di stiramento dell’apparato di figura 1;

- figure 5, 6 e 7 sono sezioni di una capsula realizzata dall’apparato di formatura di figura 1 in corrispondenza di successive stazioni operative.

Con riferimento a figura 1, à ̈ illustrato schematicamente l’apparato di termoformatura 1 dell’invenzione disposto per realizzare una o più capsule 60, ciascuna delle quali comprendente un involucro o contenitore 50 provvisto di una cavità 51 contenente un elemento filtrante o filtro 65 disposto per ricevere un prodotto per la preparazione di una bevanda, ad esempio caffà ̈ o tà ̈.

L’involucro 50 à ̈ realizzato mediante termoformatura di un foglio 100 di materiale plastico termoformabile, mono o multistrato.

L’elemento filtrante 65 à ̈ realizzato a partire da un film 110 di materiale filtrante, in particolare un materiale tessuto non tessuto contenente filamenti o fibre di materiale plastico che fondendo ne consentono la saldatura, come meglio spiegato nel seguito della descrizione.

L’apparato 1 comprende mezzi di sovrapposizione 6 per applicare al foglio 100 di materiale plastico termoformabile, sul quale à ̈ stato formato almeno un involucro 50 provvisto di una cavità 51, un film 110 di materiale filtrante in modo da coprire un’apertura 52 della cavità 51.

Il foglio 100 ed il film 110 sono movimentati lungo una prima direzione F di avanzamento. In particolare, il foglio 100 Ã ̈ svolto da una rispettiva bobina ed movimentato lungo un piano H, ad esempio orizzontale, con moto alternato intermittente da mezzi di avanzamento noti ed non illustrati. Il film 110 Ã ̈ svolto da una rispettiva bobina (non illustrata), movimentato lungo una seconda direzione G, ad esempio ortogonale alla prima direzione F, e deviato e sovrapposto al foglio 100 da rulli deviatori 16 dei mezzi di sovrapposizione.

Ciascun involucro 50 può essere alternativamente realizzato, secondo una variante non illustrata, tramite stampaggio ad iniezione di materiale plastico alla opportuna temperatura di fusione. Una pluralità di involucri 50 ordinati in una fila oppure in una schiera bidimensionale, uniti tra loro oppure distinti singolarmente ed opportunamente inseriti in mezzi di supporto di tipo noto, possono essere alimentati lungo un piano di movimentazione ai mezzi di sovrapposizione 6. Il film 110 di materiale filtrante svolto da una bobina può essere così applicato a ciascun involucro 50, in modo analogo a quanto sopra illustrato relativamente ad involucri 50 ottenuti tramite termoformatura.

Il film 110 di materiale filtrante potrebbe anche essere alimentato alternativamente ai mezzi di sovrapposizione 6 in spezzoni pre-tagliati invece che da bobina, qualora il processo produttivo lo richiedesse.

L’apparato 1 comprende mezzi di bloccaggio per bloccare il film 110 all’involucro 50, e primi mezzi di stiramento, compresi in una prima stazione di stiramento 3, per riscaldare e stirare una porzione 111 del film 110, bloccato dai mezzi di bloccaggio, affacciata alla, e parzialmente all’interno della, cavità 51 in modo da ottenere l’elemento filtrante 65.

Una seconda stazione di stiramento 4 à ̈ prevista a valle della prima stazione di stiramento 3, con riferimento alla prima direzione F, comprendente secondi mezzi di stiramento per ulteriormente stirare e stabilizzare l’elemento filtrante 65, il film 110 bloccato all’involucro 50 dai mezzi di bloccaggio.

L’apparato comprende, opzionalmente come detto in precedenza, una stazione di formatura 5 disposta per termoformare il foglio 100 di materiale plastico termoformabile in modo da ottenere l’involucro 50. La stazione di formatura 5 à ̈ posta a monte dei mezzi di sovrapposizione 6 con riferimento alla prima direzione F.

L’apparato 1 comprende inoltre una stazione di saldatura 2 disposta per fissare il film 110 all’involucro 50.

Come illustrato in figura 5, l’involucro 50 comprende una parete di base 53 ed una parete laterale 54 che definiscono la cavità 51 aperta. Alla parete laterale 54 à ̈ fissato, da parte opposta alla parete di base 35, un bordo a flangia 55 che circonda l’apertura 52 della cavità 51. Il bordo a flangia 55 comprende una faccia piana di forma anulare, ad esempio circolare. Al bordo a flangia 55 dell’involucro 50 à ̈ fissato mediante saldatura il film 110 di materiale filtrante.

Si osserva che qualora l’involucro 50 sia realizzato tramite termoformatura, il bordo a flangia 55 fa ancora parte del foglio 100 di materiale plastico e quindi il film 110 à ̈ saldato più precisamente al foglio 100 comprendente il bordo a flangia 55, nel quale gli involucri 50 sono stati formati e non ancora separati singolarmente tramite tranciatura. Se invece l’involucro 50 à ̈ realizzato tramite stampaggio ad iniezione, il film 110 à ̈ saldato al bordo a flangia 55 di ciascun involucro 50, movimentato ad esempio singolarmente. Senza perdere in generalità, e per maggiore semplicità, si intenderà che il film 110 di materiale filtrante à ̈ saldato all’involucro 50 sia quando l’involucro 50 à ̈ ottenuto tramite termoformatura oppure quando l’involucro à ̈ ottenuto tramite stampaggio ad iniezione.

Una stazione di riscaldamento, non illustrata, può essere prevista a monte della stazione di formatura 5, se presente, per riscaldare il foglio 100 fino ad una temperatura di rammollimento del materiale plastico per consentirne la successiva deformazione e formatura.

Come illustrato nella figura 1, le diverse stazioni operative 5, 2, 3, 4 sono disposte per realizzare una pluralità di capsule 60.

Con particolare riferimento alla figura 2, la stazione di saldatura 2 comprende mezzi di bloccaggio saldanti dei mezzi di bloccaggio, comprendenti un primo elemento di riscontro 21 provvisto di mezzi saldanti ed un secondo elemento di riscontro 22 provvisto di una parete di riscontro 25 e di una o più sedi 24 per alloggiare rispettivi involucri 50. Le sedi 24 sono realizzate e si aprono su detta parete di riscontro 25.

I mezzi di bloccaggio saldanti comprendono una o più risalti riscaldati 23 realizzati su una parete frontale 27 del primo elemento di riscontro 21. Ciascun risalto riscaldato 23 ha sostanzialmente la stessa forma del bordo a flangia 55 dell’involucro 50.

Nella forma di realizzazione illustrata a titolo esemplificativo e non limitativo, il secondo elemento di riscontro 22 comprende una pluralità di sedi 24, ad esempio sei, ed il primo elemento di riscontro 21 comprende lo stesso numero di risalti riscaldati 23.

Il primo elemento di riscontro 21 à ̈ mobile rispetto al secondo elemento di riscontro 22 in modo tale che ciascun risalto riscaldato 23 sia in grado di bloccare e comprimere contro la parete di riscontro 25, e quindi saldare reciprocamente, il film 110 e l’involucro 50 in corrispondenza ed intorno all’apertura 52 dell’involucro 50, ossia saldare il film 110 al bordo a flangia 55 dell’involucro 50 realizzando una porzione saldata 58. In particolare, il primo elemento di riscontro 21 à ̈ mobile in avvicinamento al, ed allontanamento dal, secondo elemento di riscontro 22 lungo una terza direzione T trasversale, in particolare ortogonale alla prima direzione F ed al piano H. Il secondo elemento di riscontro 22 à ̈ mobile anch’esso lungo la terza direzione di movimentazione T in avvicinamento alla, ed allontanamento dalla, pluralità di involucri 50. Più precisamente, il secondo elemento di riscontro 22 à ̈ mobile tra una rispettiva prima posizione non operativa in cui esso à ̈ distanziato da ciascun involucro 50 per consentirne l’avanzamento lungo la prima direzione F, ed una rispettiva posizione operativa in cui esso à ̈ a contatto almeno del bordo a flangia 55 degli involucri 50 inseriti all’interno delle rispettive cavità 24. Il primo elemento di riscontro 21 riscontra il secondo elemento di riscontro 22 quando quest’ultimo à ̈ disposto nella rispettiva posizione operativa. Il primo elemento di riscontro 21 comprende, opzionalmente, uno o più elementi spintori 26, ciascuno dei quali disposto per spingere all’interno di una rispettiva cavità 51 di una stabilita quantità L la porzione 111 della pellicola 110, prima che i mezzi saldanti 23 comprimano e saldino il film 110 al bordo a flangia 55 dell’involucro 50. Il numero degli elementi spintori 26 à ̈ pari al numero delle sedi 24.

Ciascun elemento spintore 26 comprende sostanzialmente un piattello fissato con un perno alla parete frontale 27 del primo elemento di riscontro 21. Quando il primo elemento di riscontro 21 si avvicina progressivamente e quindi riscontra il secondo elemento di riscontro 22, l’elemento spintore 26 spinge e trascina all’interno della cavità 51 la porzione 111 del film 110. L’elemento spintore 26 penetra all’interno della cavità 51 della quantità L, che à ̈ calcolata in modo che la porzione 111 del film 110 abbia dimensioni (estensione) tali da garantire che il materiale filtrante del film 110 non si laceri o squarci o si assottigli eccessivamente durante le successive operazioni di stiraggio o imbutitura necessarie a formare e realizzare un elemento filtrante 65 di desiderate dimensioni e volume. L’elemento spintore 26 realizza una procedura cosiddetta di “arricchimento del materiale†in quanto la porzione di film 111 interessata dallo stiramento viene così aumentata prima che il film 110 sia saldato.

Si precisa che il primo elemento di riscontro 21 può anche essere privo dell’elemento spintore 26 se l’elemento filtrante 65 à ̈ di piccole dimensioni e/o volume e se comunque l’operazione di stiraggio o formatura dell’elemento filtrante 65 stesso à ̈ modesta e non richiede che una porzione di film 110 sia trascinata preliminarmente all’interno della cavità 51. Ancora, il primo elemento di riscontro 21 può anche essere privo dell’elemento spintore 26 se la stazione di saldatura 2 à ̈ posta a valle almeno della prima stazione di stiramento 3, come sarà illustrato più dettagliatamente nel seguito.

Con particolare riferimento alla figura 3, i primi mezzi di stiramento sono compresi nella stazione di stiramento 3 e comprendono almeno un primo punzone 31 riscaldato ed una prima matrice 32 provvista di uno o più primi alloggiamenti 34 per ricevere rispettivi involucri 51 con corrispondenti porzioni 111 di film 110 ad essi bloccate. La stazione di saldatura 2 disposta a monte della prima stazione di stiramento 3 blocca saldando ciascuna porzione 111 di film 110 a ciascun involucro 50 grazie ai mezzi di bloccaggio saldanti. Il film 110 risulta così fissato al bordo a flangia 55 dell’involucro 50 che circonda l’apertura 52 della cavità 51.

La prima matrice 32 comprende una prima parete 35 sostanzialmente frontale ed affacciata al primo punzone 31 sulla quale sono realizzati e si aprono i primi alloggiamenti 34. Nella forma di realizzazione illustrata, la prima stazione di stiramento 3 comprende una pluralità di primi punzoni 31, ad esempio sei, e la prima matrice 32 comprende lo stesso numero di primi alloggiamenti 34.

Ciascun primo punzone 31 à ̈ mobile ed inseribile all’interno del rispettivo primo alloggiamento 34 in modo da riscaldare e stirare la corrispondente porzione 111 del film 110 e formare l’elemento filtrante 65. Il primo punzone 31 può essere rivestito di materiale antiaderente (ad esempio teflon), ha, forma troncoconica, ad esempio, e presenta una punta arrotondata oppure piatta.

La prima stazione di stiramento 3 comprende altresì primi mezzi di bloccaggio comprendenti almeno un primo elemento di bloccaggio 33 mobile e disposto per comprimere e bloccare il foglio 100 ed il film 110 contro la prima parete 35 della matrice 32, in modo da impedire cedimenti delle porzioni saldate o spostamenti indesiderati del foglio 100 e/o involucro 50 associato al film 110 durante la fase di stiramento della porzione 111 del film 110.

I primi punzoni 31 sono fissati ad un primo elemento di supporto 37 mobile lungo la terza direzione T in avvicinamento alla, ed allontanamento dalla, prima matrice 32. Al primo elemento di supporto 37 à ̈ altresì collegato elasticamente il primo elemento di bloccaggio 33.

La prima matrice 32 à ̈ mobile anch’essa lungo la terza direzione di movimentazione T in avvicinamento a, ed allontanamento da, ciascun involucro 50. Più precisamente, la prima matrice 32 à ̈ mobile tra una rispettiva prima posizione non operativa in cui essa à ̈ distanziata da ciascun involucro 50 per consentirne l’avanzamento lungo la prima direzione F, ed una rispettiva posizione operativa in cui essa à ̈ a contatto del bordo a flangia 55 di ciascun involucro 50, gli involucri 50 inseriti all’interno dei rispettivi primi alloggiamenti 34.

Con la prima matrice 32 disposta nella rispettiva posizione operativa, il primo elemento di supporto 37 à ̈ movimentato in avvicinamento alla suddetta prima matrice 32, in modo che l’elemento di bloccaggio 33 comprima e blocchi contro la prima parete 35 l’involucro 50 ed il film 110. Movimentando ulteriormente il primo elemento di supporto 37, i primi punzoni 31 s’impegnano nelle rispettivi porzioni 111 del film 110 che progressivamente stirano, riscaldano e deformano all’interno dei corrispondenti primi alloggiamenti 34. Ciascun primo punzone 31 sostanzialmente forma a caldo la corrispondente porzione 111 del film 110 ottenendo l’elemento filtrante 65 provvisto di una rispettiva concavità 65a destinata a ricevere il prodotto con cui preparare una bevanda. L’elemento filtrante 65 ha forma troncoconica, sostanzialmente coincidente con quella del primo punzone 31. Il primo punzone 31 à ̈ riscaldato ad una prima temperatura T1 compresa tra 110°C e 140°C, in particolare tra 120° e 135°, preferibilmente 130°, in modo da rammollire e rendere deformabili i filamenti o fibre di materiale plastico contenute nel materiale filtrante del film 110. In questo modo, il film 110 può essere stirato e sostanzialmente formato senza lacerarsi o strapparsi; il suo spessore si riduce progressivamente ed uniformemente a partire da una porzione periferica 65b adiacente alla porzione saldata 58 del bordo a flangia 55 fino ad una parete di fondo 65c, affacciata alla parete di base 53 dell’involucro 50.

La figura 4 illustra la seconda stazione di stiramento 4 comprendente secondi mezzi di stiramento comprendenti almeno un secondo punzone 41 termoregolato ed una seconda matrice 42 provvista di almeno uno o più secondi alloggiamenti 44 per ricevere rispettivi involucri 50 con corrispondenti elementi filtranti 65 ad essi saldati.

La seconda matrice 42 comprende una seconda parete 45 sostanzialmente frontale ed affacciata al secondo punzone 41 sulla quale sono realizzati e si aprono i secondi alloggiamenti 44. Nella forma di realizzazione illustrata, la seconda stazione di stiramento 4 comprende una pluralità di secondi punzoni 41, ad esempio sei, e la seconda matrice 42 comprende lo stesso numero di secondi alloggiamenti 44.

Ciascun secondo punzone 41 à ̈ mobile ed inseribile all’interno del rispettivo secondo alloggiamento 44 in modo da ulteriormente stirare e stabilizzare l’elemento filtrante 65 così da ultimare e consolidare la forma di quest’ultimo, ad una temperatura inferiore a quella con la quale l’elemento filtrante 65 à ̈ stato formato dal primo punzone 31. Il secondo punzone 41 à ̈ realizzato in materiale ad elevata conducibilità termica (ad esempio acciaio oppure acciaio e teflon), ha forma troncoconica, e, ad esempio, presenta una sagomatura in grado di definire la forma definitiva dell’elemento filtrante 65.

La seconda stazione di stiramento 4 comprende, inoltre, secondi mezzi di bloccaggio comprendenti un secondo elemento di bloccaggio 43 mobile e disposto per comprimere e bloccare l’involucro 50 ed il film 110 contro la seconda parete 45 della seconda matrice 42 in modo da impedire cedimenti delle porzioni saldate o spostamenti indesiderati dell’involucro 50 e/o del film 110 durante la fase di ulteriore stiramento e stabilizzazione dell’elemento filtrante 65.

I mezzi di bloccaggio comprendono quindi i primi mezzi di bloccaggio 33 compresi nella prima stazione di stiramento 3, i mezzi di bloccaggio saldanti 21 e 22 compresi nella stazione di saldatura 2 e i secondi mezzi di bloccaggio 43 compresi nella seconda stazione di stiramento 4.

I secondi punzoni 41 sono fissati ad un secondo elemento di supporto 47 mobile lungo la terza direzione T in avvicinamento alla, ed allontanamento dalla, seconda matrice 42. Al secondo elemento di supporto 47 à ̈ altresì collegato elasticamente il secondo elemento di bloccaggio 43.

La seconda matrice 42 à ̈ mobile anch’essa lungo la terza direzione di movimentazione T in avvicinamento a, ed allontanamento da ciascun involucro 50. Più precisamente, la seconda matrice 42 à ̈ mobile tra una rispettiva prima posizione non operativa in cui essa à ̈ distanziata da ciascun involucro 50 per consentirne l’avanzamento lungo la prima direzione F, ed una rispettiva posizione operativa in cui essa à ̈ a contatto di ciascun involucro 50, in particolare del bordo a flangia 55 dell’involucro 50, gli involucri 50 inseriti all’interno dei rispettivi secondi alloggiamenti 44. Con la seconda matrice 42 disposta nella rispettiva posizione operativa, il secondo elemento di supporto 47 à ̈ movimentato in avvicinamento alla suddetta seconda matrice 42, in modo che il secondo elemento di bloccaggio 43 comprima e blocchi contro la seconda parete 45 il film 110 a ciascun involucro 50. Movimentando ulteriormente il secondo elemento di supporto 47, i secondi punzoni 41 s’impegnano nei rispettivi elementi filtranti 65 che stirano ulteriormente, deformano e stabilizzano all’interno dei corrispondenti secondi alloggiamenti 44. Ciascun secondo punzone 41 forma ulteriormente l’elemento filtrante 65 deformandolo nuovamente sino alla forma finale definitiva, ad esempio una forma troncoconica.

Il secondo punzone 41 à ̈ termoregolato ad una seconda temperatura T2 compresa tra 10°C e 100°C, preferibilmente tra 30° e 70°, in particolare 40°, inferiore alla prima temperatura T1 a cui à ̈ riscaldato il primo punzone 31 e pertanto l’ulteriore deformazione e stabilizzazione dell’elemento filtrante 65 avviene sostanzialmente mediante raffreddamento dell’elemento filtrante 65. In questo modo può essere stabilizzata la disposizione dei filamenti di materiale plastico contenuti nel materiale filtrante del film 110. L’elemento filtrante 65 mantiene così stabilmente e definitivamente la sua forma finale conferitagli dal secondo punzone 41. È bene rilevare che lo stiramento ad opera dei secondi mezzi di stiramento, consente non solo di limitare il ritorno elastico delle fibre contenute nel film 110 di tessuto non tessuto e di stabilizzare la forma definitiva dell’elemento filtrante 65, ma anche di rinforzare ed irrobustire il materiale filtrante stesso che assottigliato realizza le pareti laterali e di fondo del suddetto elemento filtrante 65.

Grazie alle due successive fasi di stiramento, a caldo ad una prima temperatura T1 nella prima stazione di stiramento 3 e ad una seconda temperatura T2, inferiore alla prima temperatura T1, nella seconda stazione di stiramento 4, à ̈ possibile realizzare un elemento filtrante 65 in grado di contenere il prodotto e sopportare in modo efficace e sicuro il passaggio attraverso quest’ultimo di un fluido in pressione, durante una procedura di preparazione di una relativa bevanda.

Prove condotte dal richiedente hanno mostrato che in seguito ai due successivi stiramenti le pareti dell’elemento filtrante 65 hanno uno spessore che si riduce progressivamente ed uniformemente a partire dalla porzione periferica 65b adiacente alla porzione saldata 58 del bordo a flangia 55 fino alla parete di fondo 65c. Più precisamente, lo spessore di una parete laterale 65d dell’elemento filtrante 65 à ̈ pari a circa 50- 70% dello spessore iniziale del film 110, mentre lo spessore della parete di fondo 65c à ̈ pari a circa 25-30% dello spessore iniziale del film 110.

L’apparato 1 dell’invenzione comprende, inoltre, una stazione di tranciatura 7 posta a valle della prima stazione di stiramento 3 e della seconda stazione di stiramento 4 per tranciare il foglio 100, nel caso di una pluralità di involucri 50 ottenuti tramite termoformatura, associato al film 101 in modo da realizzare le singole capsule 60, ossia gli involucri 50 provvisti di rispettivi elementi filtranti 65. La separazione à ̈ prevista in corrispondenza del bordo a flangia 55.

Nel caso invece di involucri già tra loro separati, se realizzati tramite stampaggio ad iniezione, la stazione di tranciatura 7 realizza una singola capsula tranciando in corrispondenza del bordo a flangia 51 un perimetro come desiderato.

Le capsule 60 così realizzate possono essere utilizzate per alimentare una macchina confezionatrice di tipo tradizionale in grado di dosare un prodotto all’interno degli elementi filtranti e chiudere con una pellicola di copertura le capsule così riempite.

La stazione di tranciatura 7 comprende almeno un terzo punzone 71 cooperante con una terza matrice 72 per separare ciascuna capsula 60 tranciando il film 110 ed il foglio 100 in corrispondenza della porzione saldata 58. Tale porzione saldata 58, indurita a seguito del raffreddamento dopo la saldatura consente un taglio preciso e netto. In particolare, il film 110 può essere tranciato senza che si generino filamenti o fibre in uscita dai bordi tagliati come accade negli apparati noti che tranciano separatamente il film di materiale filtrante.

In una versione dell’apparato 1 dell’invenzione non illustrata nelle figure, sono previste una stazione di riempimento per dosare un prodotto all’interno dell’elemento filtrante 65 di ciascuna capsula 60 ed una stazione di chiusura per sovrapporre e fissare un film di copertura al film 110 ed al foglio 100 in modo da chiudere ermeticamente all’interno della cavità 51 dell’involucro 50 l’elemento filtrante 65 con il prodotto. In questa versione dell’apparato 1, la stazione di tranciatura 7 à ̈ posizionata a valle della stazione di riempimento e della stazione di chiusura con riferimento alla prima direzione F.

In un’ulteriore versione dell’apparato 1 dell’invenzione non illustrata nelle figure, la stazione di saldatura 2 à ̈ prevista a valle sia della prima stazione di stiramento 3 che della seconda stazione di stiramento 4, con riferimento alla prima direzione F. In questa ulteriore versione dell’apparato 1, i primi mezzi di bloccaggio 33 compresi nella prima stazione di stiramento 3 bloccano il film 110 al foglio 100 e/o all’involucro 50, sovrapposto tramite i mezzi di sovrapposizione 6, per evitare spostamenti del film 110 stesso quando i primi mezzi di stiramento 31 e 32 formano l’elemento filtrante 65, stirando la porzione 111 di film 110 posta affacciata alla cavità 51. I secondi mezzi di stiramento 41 e 42 compresi nella seconda stazione di stiramento 4 ulteriormente stirano e stabilizzano l’elemento filtrante 65, mentre i secondi mezzi di bloccaggio 43 della seconda stazione di stiramento 4 evitano spostamenti del film 110 associato all’involucro 50.

I mezzi di bloccaggio saldanti compresi nella stazione di saldatura 2 saldano reciprocamente l’involucro 50 ed il film 110 quando l’elemento filtrante 65 à ̈ già stato definitivamente formato e stabilizzato.

In un’ulteriore altra versione dell’apparato 1 dell’invenzione non illustrata nelle figure, la stazione di saldatura 2 à ̈ prevista a valle della prima stazione di stiramento 3 e a monte della seconda stazione di stiramento 4, con riferimento alla prima direzione F.

In questa ulteriore altra versione dell’apparato 1, analogamente a quanto detto in precedenza in relazione all’ulteriore versione dell’apparato 1, i primi mezzi di bloccaggio 33 bloccano il film 110 al foglio 100 e/o all’involucro 50, per evitare spostamenti del film 110 stesso quando i primi mezzi di stiramento 31 e 32 formano l’elemento filtrante 65.

I mezzi di bloccaggio saldanti saldano reciprocamente l’involucro 50 ed il film 110, quando l’elemento filtrante 65 à ̈ già stato formato e stirato dai primi mezzi di stiramento 31 e 32. I secondi mezzi di stiramento 41 e 42 ulteriormente stirano e stabilizzano l’elemento filtrante 65, saldato all’involucro 50.

Si osserva che con riferimento all’ulteriore versione e all’ulteriore altra versione dell’apparato 1, in cui la stazione di saldatura 2 à ̈ prevista almeno a valle della prima stazione di stiramento 3, la stazione di saldatura 2 à ̈ priva dello spintore 26 in quanto la saldatura del film 110 all’involucro 50 o al foglio 100 à ̈ eseguita su un elemento filtrante 65 già preliminarmente (apparato secondo l’ulteriore altra versione) oppure definitivamente (apparato secondo l’ulteriore versione) formato e stabilizzato.

L’apparato 1 secondo queste ulteriori versioni sopra illustrate, può inoltre prevedere mezzi di presa e trascinamento per mantenere associato ciascun elemento filtrante 65, già preliminarmente e/o definitivamente formato e stabilizzato, al rispettivo involucro 50 durante la movimentazione tra la prima stazione di stiramento 3 e/o la seconda stazione di stiramento 4 fino alla stazione di saldatura 2. I mezzi di presa e trascinamento bloccano cioà ̈ reciprocamente il film 110 all’involucro 50 tra le stazioni operative e prima della stazione di saldatura 2.

In uso, gli involucri 50 sono alimentati lungo il piano di movimentazione a partire dai mezzi di sovrapposizione 6 alla stazione di saldatura 2 e successivamente alla prima stazione di stiramento 3 ed alla seconda stazione di stiramento 4, disposte a valle della stazione di saldatura 2.

Secondo le versioni alternative dell’apparato 1 dell’invenzione, in uso, gli involucri 50 sono alimentati lungo il piano di movimentazione a partire dai mezzi di sovrapposizione 6 alla prima stazione di stiramento 3 e successivamente: alla seconda stazione di stiramento 4 (o alla stazione di saldatura 2) e alla stazione di saldatura 2 (o alla seconda stazione di stiramento 4) le quali sono disposte a valle della prima stazione di stiramento 3.

Il metodo dell’invenzione per realizzare una capsula 60 provvista di un involucro 50 contenente un elemento filtrante 65 atto a ricevere un prodotto per preparare una bevanda o similare, comprende pertanto le fasi di:

- applicare ad un involucro 50 con una cavità 51, un film 110 di materiale filtrante in modo da coprire un’apertura 52 della cavità 51;

- bloccare il film 110 all’involucro 50 ;

- riscaldare e stirare una porzione 111 del film 110 affacciata alla cavità 51 e bloccata all’involucro 50 in modo da formare ed ottenere un elemento filtrante 65.

Il metodo prevede inoltre dopo detto riscaldare e stirare la porzione 111, ulteriormente stirare e raffreddare l’elemento filtrante 65 in modo da ultimare, stabilizzare e consolidare la forma di quest’ultimo e rinforzare ed irrigidire il materiale filtrante che forma le pareti laterali e di fondo del suddetto elemento filtrante.

Il metodo comprende prima di detto applicare, opzionalmente, formare il foglio 100 di materiale termoformabile in modo da realizzare su di esso almeno l’involucro 50 provvisto della cavità 51.

La fase di bloccare il film 110 all’involucro 50 comprende inoltre bloccare saldando il film 110 all’involucro 50 stesso e tranciare l’involucro 50 ed il film 110 in corrispondenza di un bordo a flangia 55 in cui à ̈ presente una porzione saldata 58 posta intorno ad un’apertura 52 cavità 51, per ottenere così ciascuna capsula 60.

Tale fase di bloccare saldando può essere prevista prima di detto riscaldare e stirare e detto ulteriormente stirare e stabilizzare. Se tale fase di bloccare saldando à ̈ prevista prima del riscaldare e stirare, può essere previsto di spingere la porzione 111 del film 110 all’interno della cavità 51 di una stabilita quantità L in modo tale che tale porzione 111 del foglio 110 abbia dimensioni tali da garantire che il film 110 non si laceri o squarci o si assottigli eccessivamente durante le fasi di stiramento necessarie a formare e realizzare un elemento filtrante 65 di desiderate dimensioni e volume.

Secondo varianti alternative del metodo dell’invenzione, à ̈ previsto bloccare saldando dopo detto riscaldare e stirare oppure dopo anche detto ulteriormente stirare e stabilizzare. In queste varianti, à ̈ previsto comunque bloccare il film 110 all’involucro 50 durante detto riscaldare e stirare oppure durante detto ulteriormente stirare e stabilizzare.

Dopo detto riscaldare e stirare e detto ulteriormente stirare e stabilizzare l’involucro 50 ed il film 101 sono tranciati in corrispondenza di una porzione saldata 58 posta intorno all’apertura 52 della cavità 51, in modo da separare ciascuna capsule 60 dal materiale in foglio 100 oppure definire una forma finale del perimetro del bordo a flangia come desiderato.

In una variante del metodo à ̈ previsto, dopo detto riscaldare e stirare e dopo detto ulteriormente stirare e raffreddare, dosare un prodotto all’interno dell’elemento filtrante 65 e sovrapporre e fissare un film di copertura al film 110 ed al foglio 100 in modo da chiudere ermeticamente all’interno della cavità 51 detto elemento filtrante 65 ed detto prodotto.

Grazie all’apparato ed al metodo dell’invenzione à ̈ dunque possibile realizzare elementi filtranti 65 formati da un film 110 di materiale filtrante associandoli in modo preciso ed efficiente ai rispettivi involucri 50 così da ottenere capsule 60 pronte per il riempimento con un prodotto per la preparazione di una bevanda o similare.

Se inoltre gli involucri 50 sono ottenuti tramite termoformatura da un foglio 100 di materiale plastico, si osserva che vantaggiosamente sia gli involucri 50 che gli elementi filtranti 65 sono ottenibili in un unico processo produttivo.

È bene rilevare che l’apparato ed il metodo dell’invenzione consentono di formare l’elemento filtrante 65 dopo che il film 110 di materiale filtrante à ̈ stato bloccato, o anche bloccato tramite saldatura, all’involucro 50. In questo modo à ̈ possibile evitare le complesse procedure di trasferimento e movimentazione dell’elemento filtrante secondo gli apparati ed i metodi di tipo noto. L’elemento filtrante 65 à ̈ inoltre ottenuto per stiramento o imbutitura del film di materiale filtrante ed non mediante semplice piegatura. Il processo in due fasi di stiramento, prima a caldo ad una temperatura T1 e successivamente ad una temperatura T2, inferiore alla temperatura T1 che lo stabilizza, oltre a consentire di conferire la desiderata forma all’elemento filtrante 65, permette di stabilizzare tale forma e rinforzare ed irrigidire il materiale filtrante che, assottigliato, realizza le pareti dell’elemento filtrante 65.

L’apparato ed il metodo dell’invenzione consentono quindi di associare in modo assolutamente preciso gli elementi filtranti nei rispettivi involucri 50, giacché i suddetti elemento filtranti 65 sono realizzati all’interno degli involucri 65 stessi.

Diversamente dagli apparati e metodi noti, non sono quindi necessari appositi mezzi per trasferire ed inserire gli elementi filtranti (realizzati in una relativa stazione operativa dell’apparato) negli involucri, detti dispositivi essendo complessi e costosi e, causando generalmente un elevato numero di capsule da scartare, a causa della delicatezza e dell’instabilità degli elementi filtranti, una volta ripiegati e formati.

Si osserva, infine, che l’apparato di realizzazione delle capsule à ̈ semplice ed affidabile, e consente di ottenere un’elevata produttività, ad esempio dimensionando opportunamente le stazioni operative, in particolare il numero di punzoni e di alloggiamenti delle matrici.

Claims (18)

1. RIVENDICAZIONI 1. Apparato per realizzare una capsula (60) provvista di un involucro (50) contenente un elemento filtrante (65) atto a ricevere un prodotto per preparare una bevanda o similare, comprendente: - mezzi di sovrapposizione (6) per applicare ad almeno un involucro (50) con una cavità (51), un film (110) di materiale filtrante in modo da coprire un’apertura (52) di detta cavità (51), detto involucro (50) e detto film (110) sovrapposti essendo movimentati lungo una prima direzione (F) di avanzamento; - mezzi di bloccaggio (33, 21, 22, 43) per bloccare detto film (110) a detto involucro (50), e - primi mezzi di stiramento (31,32) compresi in una prima stazione di stiramento (3) per riscaldare e per stirare una porzione (111) di detto film (110) affacciata a detta cavità (51) e bloccata a detto involucro (50) in modo da ottenere un elemento filtrante (65).
2. 2. Apparato secondo la rivendicazione 1, e comprendente secondi mezzi di stiramento (41, 42) compresi in una seconda stazione di stiramento (4) per ulteriormente stirare e stabilizzare detto elemento filtrante (65), detta seconda stazione di stiramento (4) essendo posta a valle di detta prima stazione di stiramento (3) con riferimento a detta prima direzione (F).
3. 3. Apparato secondo la rivendicazione 1 oppure 2, in cui detto involucro (50) à ̈ ottenibile da un foglio (100) di materiale plastico termoformabile, e comprendente una stazione di formatura (5) per termoformare detto foglio (100) ed ottenere detto involucro (50) provvisto di detta cavità (51), in particolare detta stazione di formatura (5) essendo posta a monte di detti mezzi di sovrapposizione (6) con riferimento a detta prima direzione (F).
4. 4. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, in cui detti primi mezzi di stiramento (31, 32) comprendono almeno un primo punzone (31) riscaldato ed una prima matrice (32) provvista di almeno un primo alloggiamento (34) per ricevere detto involucro (51) con una rispettiva porzione (111) di film (110) ad esso bloccato, detto primo punzone (31) essendo mobile ed inseribile in detto primo alloggiamento (34) in modo da riscaldare e stirare detta porzione (111) di film (110) e formare detto elemento filtrante (65).
5. 5. Apparato secondo la rivendicazione 4, in cui detta prima stazione di stiramento (3) comprende primi mezzi di bloccaggio di detti mezzi di bloccaggio (33, 21, 22, 43), comprendenti un primo elemento di bloccaggio (33) mobile e disposto per comprimere e bloccare detto involucro (50) e detto film (110) contro una prima parete (35) di detta prima matrice (32), su detta prima parete (35) essendo realizzato detto primo alloggiamento (34).
6. 6. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, e comprendente una stazione di saldatura (2) per fissare detto involucro (50) a detto film (110), in cui detta stazione di saldatura (2) comprende mezzi di bloccaggio saldanti di detti mezzi di bloccaggio (33, 21, 22, 43), comprendenti un primo elemento di riscontro (21) provvisto di mezzi saldanti (23) ed un secondo elemento di riscontro (22) provvisto di una parete di riscontro (25) e di almeno una prima sede (24) atta a ricevere detto involucro (50), detto primo elemento di riscontro (21) essendo mobile in modo tale che detti mezzi saldanti (23) comprimano contro detta parete di riscontro (25) e saldino reciprocamente detto involucro (50) e detto film (110) in corrispondenza di un bordo a flangia (55) ed intorno all’apertura (52) di detta cavità (51).
7. 7. Apparato secondo la rivendicazione 6, in cui detta stazione di saldatura (2) Ã ̈ posta a valle di detta prima stazione di stiramento (3) con riferimento a detta prima direzione (F); oppure, quando dipendente dalla rivendicazione 2, in cui detta stazione di saldatura (2) Ã ̈ posta a valle di detta prima stazione di stiramento (3) e di detta seconda stazione di stiramento (4) con riferimento a detta prima direzione (F).
8. 8. Apparato secondo la rivendicazione 6, in cui detta stazione di saldatura (2) à ̈ posta a monte di detta prima stazione di stiramento (3) con riferimento a detta prima direzione (F), e detto primo elemento di riscontro (21) comprende almeno un elemento spintore (26) disposto per spingere di una stabilita quantità (L) all’interno di detta cavità (51) detta porzione (111) di film (110), prima che detti mezzi saldanti (23) comprimano detto bordo a flangia (55) e detto film (110) contro detta parete di riscontro (25).
9. 9. Apparato secondo una delle rivendicazioni da 2 a 8, quando dipendenti dalla rivendicazione 2, in cui detti secondi mezzi di stiramento (41, 42) comprendono almeno un secondo punzone (41) termoregolato ed una seconda matrice (42) provvista di almeno un secondo alloggiamento (44) per ricevere detto involucro (50) con detto elemento filtrante (65), detto secondo punzone (41) essendo mobile ed inseribile in detto secondo alloggiamento (44) in modo da ulteriormente stirare e raffreddare detto elemento filtrante (65) così da ultimare e stabilizzare la forma di quest’ultimo.
10. 10. Apparato secondo la rivendicazione 9, in cui detta seconda stazione di stiramento (4) comprende secondi mezzi di bloccaggio di detti mezzi di bloccaggio (33, 21, 22, 43) comprendenti un secondo elemento di bloccaggio (43) mobile e disposto per comprimere e bloccare detto involucro (50) e detto film (110) contro una seconda parete (45) di detta seconda matrice (44), su detta seconda parete (45) essendo realizzato detto secondo alloggiamento (44).
11. 11. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, quando dipendente dalla rivendicazione 6, e comprendente una stazione di tranciatura (7) posta a valle almeno di detta prima stazione di stiramento (3) con riferimento a detta prima direzione (F) e disposta per tranciare detto involucro e detto film (101) tra loro saldati in detta stazione di saldatura (2) in modo da realizzare detta capsula (60).
12. 12. Apparato secondo una delle rivendicazioni precedenti, comprendente una stazione di riempimento per dosare un prodotto all’interno di detto elemento filtrante (65) ed una stazione di chiusura per sovrapporre e fissare un film di copertura a detto film (110) e detto involucro (50) in modo da chiudere ermeticamente all’interno della cavità (51) dell’involucro (50) l’elemento filtrante (65) ed il prodotto.
13. 13. Apparato secondo la rivendicazione 12, quando dipendente dalla rivendicazione 11, in cui detta stazione di tranciatura (7) Ã ̈ posta a valle di detta stazione di riempimento e di detta stazione di chiusura con riferimento a detta prima direzione (F).
14. 14. Metodo per realizzare una capsula (60) provvista di un involucro (50) contenente un elemento filtrante (65) atto a ricevere un prodotto per preparare una bevanda o similare, comprendente: - applicare ad un involucro (50) con una cavità (51) un film (110) di materiale filtrante in modo da coprire un’apertura (52) di detta cavità (51); - bloccare detto film (110) a detto involucro (50); - riscaldare e stirare una porzione (111) di detto film (110) affacciata a detta cavità (51) e bloccata a detto involucro (50) in modo da formare ed ottenere un elemento filtrante (65).
15. 15. Metodo secondo la rivendicazione 14, e comprendente dopo detto riscaldare e stirare detta porzione (111), ulteriormente stirare e stabilizzare detto elemento filtrante (65) così da ultimare e stabilizzare la forma di quest’ultimo.
16. 16. Metodo secondo la rivendicazione 14 oppure la 15, e comprendente prima di detto applicare, formare un foglio (100) di materiale plastico termoformabile in modo da realizzare su di esso almeno detto involucro (50) provvisto di detta cavità (51).
17. 17. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 14 a 16, in cui detto bloccare comprende saldare detto involucro (50) a detto film (110) e detto metodo comprende ulteriormente dopo almeno detto riscaldare e stirare, tranciare detto involucro (50) e detto film (110) in corrispondenza di una porzione saldata (58) posta intorno ad un’apertura (52) di detta cavità (51) in modo da ottenere dette capsule (60).
18. 18. Metodo secondo una delle rivendicazioni da 14 a 17, comprendente dopo detto almeno stirare e riscaldare, dosare un prodotto all’interno di detto elemento filtrante (65) e sovrapporre e fissare un film di copertura a detto involucro (50) e detto film (110) in modo da chiudere ermeticamente all’interno di detta cavità (51) detto elemento filtrante (65) e detto prodotto.