JP2024531613A - 水分バリア機能及び酸素バリア機能を有する飲料容器 - Google Patents
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Abstract
本発明は、飲料容器(100)であって、飲料容器の内部のキャビティ(102)内に流体を注入することによって飲料を調製するための飲料容器に関する。キャビティはセルロース本体(200)によって画定され、飲料調製のための物質を封入する。飲料容器は、水分バリア機能及び酸素バリア機能を有する積層構造体(101)を有する。積層構造体は、セルロース本体と、積層構造としてセルロース本体に適用されるコーティング層(300)と、を備える。コーティング層は、積層構造体)に水分バリア機能を提供する水分バリアコーティング(320)を備える。コーティング層は、セルロース本体に最も近い積層構造の層を形成するベースコーティングとしての表面コーティング(310)を更に備える。本発明はまた、飲料容器を製造するための方法に関する。【選択図】 図1
Description
本発明は、飲料容器であって、飲料容器の内部のキャビティ内に流体を注入することによって飲料を調製するためのものであり、キャビティが飲料調製のための物質を収容する、飲料容器に関する。本発明はまた、当該飲料容器をする製造するための方法に関する。
当該技術分野において、カプセル又はポッドなど、使い捨て飲料容器が知られている。これらの飲料容器は、一般に、コーヒー、茶又はホットチョコレートのような飲料を一杯ごとに注出するために飲料調製マシンと共に使用され、新鮮な味、風味の可変性、及び飲料調製の利便性に起因して人気を博している。
通常、飲料容器は飲料成分を含み、飲料調製マシンの容器受容器に挿入される。容器受容器が閉じられ、飲料調製が開される。熱水又はミルクなどの流体が飲料容器に送出され、飲料容器内の飲料成分と相互作用して、所望の飲料を製造する。十分な量の流体が飲料容器を満たすと、飲料容器は流体の圧力を受けて開き、調製された飲料を放出する。このような飲料調製は、ユーザが自分の好みの飲料を決定し、所望の飲料成分を含む飲料容器をマシンに入れ、飲料調製プロセスを開始し、その直後に飲料を消費することができるので、便利である。
従来技術では、そのような飲料容器は、通常、プラスチック及び/又はアルミニウムで作製される。そのような飲料容器が1回だけ使用されるように構成されていることを考慮すると、そのような材料の再利用及びリサイクルは困難なので、飲料容器の処分が管理されなければならない。したがって、これらの材料を、処分及び/又はリサイクルに伴う既存の問題を克服する代替材料で置き換える試みがなされている。
例えば、飲料容器にセルロースを使用することによって、使用後の飲料容器の処分に関する問題を克服することができる。なぜなら、セルロースは堆肥化可能であるだけでなく、飲料調製プロセスにおいて必要とされる剛性を容器に提供するのに十分な材料強度も有するからである。しかしながら、セルロースは本質的には、酸素バリア性又は水分バリア性を備えていない。典型的には、酸素バリア性及び/又は水分バリア性は、容器の内部の成分を劣化から保護し、したがって、飲料容器の貯蔵寿命にとって重要である。
どのようにしてセルロース本体に酸素バリア性を提供するかは、一般に知られている。例えば、(バイオ)プラスチックから作製されたフィルムをセルロース本体に付着させることができる。
しかしながら、セルロース本体に水分バリア性を提供することについては、同じことを見出すことはできない。例えば、金属、又はポリ塩化ビニリデン(Polyvinylidene dichloride、PVDC)などの特定のプラスチックフィルムは、それらの水分バリア特性で知られている。しかしながら、材料は、飲料容器が堆肥化可能なままであることができるように、薄い層として塗布されなければならない。残念なことに、これにより、水分バリアを形成する構造体が機械的応力の影響を受けやすくなり、したがって、水分バリアの構造的完全性を冒すことなく、飲料容器への付着中又はその後に、過度に伸張又は変形することができない。更に、水分バリアに使用される材料は、セルロース本体又は酸素バリアのための材料に十分には接着しない。なぜなら、それぞれの材料の材料特性及び接合メカニズムがあまりにも相違しているからである。
これらの理由により、セルロース系の飲料容器は、典型的には水分バリアを有さず、代わりに酸素バリアのみを備えている。しかしながら、セルロース系の飲料容器は、飲料容器の内部の飲料成分の風味を保ち、貯蔵寿命を改善するために、水分バリア性を有する必要がある。
したがって、本発明の目的は、酸素バリア性及び水分バリア性を有する、ポッド又はカプセルなどの堆肥化可能な飲料容器を提供することである。更に、本発明の目的は、酸素バリア性及び水分バリア性を有する飲料容器の製造を容易にする方法を提供することである。ここで、本発明の特定の目的は、飲料容器が、その設計、形状及び/又はサイズにかかわらず、水分バリア性及び酸素バリア性を備えることができることである。
説明を読むことで明らかとなるこれらの目的及び他の目的は、独立請求項の主題によって解決される。従属請求項は、本発明の好ましい実施形態に言及する。
本発明の第1の態様は、飲料容器であって、飲料容器の内部のキャビティ内に流体を注入することによって飲料を調製するための飲料容器に関する。キャビティは、飲料調製のための物質を封入する。飲料容器は、水分バリア機能及び酸素バリア機能を有する積層構造体を備える。積層構造体は、キャビティを画定するセルロース本体を備える。積層構造体は、コーティング層を備える。コーティング層は、セルロース本体に積層構造として適用される。コーティング層は、セルロース本体に最も近い積層構造の層を形成するベースコーティングである表面コーティングを更に備える。コーティング層は、水分バリア機能を提供する水分バリアコーティングを備える。
換言すれば、飲料調製マシンにおいて飲料を調製するのに好適な容器を提供することができる。飲料容器は、物質を収容する区画、(中空)空間又はチャンバを有し得る。したがって、飲料容器は、キャビティを取り囲む三次元体であり得る。飲料調製プロセス中にキャビティに流体を注入することは、湿潤、浸出、抽出、溶解、及び/又は飲料製品を製造する任意の他の種類の対応する相互作用など、物質と流体との間の任意の種類の化学反応及び/又は物理的反応を含み得る、流体と物質との相互作用をもたらし得る。物質とは、特定の又は明確な化学構造を有する、任意のタイプの(固体、液体、少なくとも部分的に可溶性及び/若しくは浸透性の)物質であり得る。飲料容器は、複数の層(layers)、複数のプライ(plies)、複数のスラット(slats)、複数の段(tiers)又は複数の階層(strata)によって形成され得る構造(構成)を有し得る。好ましくは、複数の層は、それらの層によって被覆された個別の表面に垂直な方向にスタックされ得る。飲料容器の積層構造体は、水分バリア機能及び酸素バリア機能を備えており、すなわち、積層構造体は、酸素などの気体だけでなく、流体(すなわち、液体物質及び/又はガス状物質)が、飲料容器の(キャビティ)内部に入る及び/又はそこから出るのを防止又は阻止し得る構成を備え得る。当然ながら、積層構造体は、酸素以外の気体、例えば香味物質に対するバリア機能を提供するように構成されてもよい。積層構造体は、キャビティの(全般的な)形状及び/又は幾何学形状の輪郭を描き得る又は規定し得る(剛性の)セルロース本体を備える。積層構造体は、セルロース本体に積層構造で適用されるコーティング層を備える。したがって、積層構造体は、適用される基材の表面特性を変化させるように適合されたコーティング物質(単数又は複数)の(異なる、薄い、中実の、及び/又は接着性の)層を備え得る。コーティング層は、積層様式で設けられ(配置され)得る。コーティング層のうちの1つは、水分バリア機能のための水分バリアコーティングである。更に、コーティング層のうちの1つは、ベースコーティングとして機能し得る表面コーティングであり、これは、積層構造によって被覆された(例えば、セルロース本体の)それぞれの表面に垂直な方向においてセルロース本体の最も近くにあり得る積層構造の層である。
表面コーティングが積層構造の一部を形成するので、他の場合には非接着性材料のコーティングを飲料容器の表面に適用し、組み合わせることができる。更に、セルロース本体に最も近いコーティング層として表面コーティングを有することによって、セルロース本体と水分バリアとの間の十分な接着を保証することができる。更に、水分バリア性をコーティングとして提供することによって、飲料容器の形状に起因する水分バリア材料の機械的応力を考慮する必要がないので、飲料容器の設計又は形状にかかわらず、信頼性の高い水分バリア性を飲料容器に提供することができる。したがって、本発明の構成により、酸素バリア性だけでなく水分バリア性も備えたセルロース系の飲料容器を提供することが可能になる。更に、飲料容器は、その積層構成に起因して、異なる機能層を備えることができる。更に、堆肥化可能性を維持するのに十分な薄い厚さでコーティングを設けることができるので、飲料容器は堆肥化可能であることができる。したがって、本発明を用いると、従来技術の飲料容器に関する上述の問題を克服することが可能である。
好ましい実施形態によれば、表面コーティングは、表面コーティングが適用される積層構造体の別の層と比較して、孔径、透気度、及び/又は表面粗さが低減されるように構成され得る。好ましくは、セルロース本体は、表面コーティングが適用される他の層であり得る。例えば、粗さは、30~800Bendsten ml/分(Bendsten法)の範囲に含まれ得る。例えば、表面コーティングは、好ましくはスプレー又はプラズマとして適用されるアクリル系コーティングであり得る。
それによって、表面コーティングで被覆された表面の凹凸、空隙又は孔が平らに充填されるので、表面コーティングとそれに続くコーティング層との間の接着を改善することができる。これにより、それぞれの表面の間の均一な連結が促進される。
更なる好ましい実施形態によれば、表面コーティングは、化学的プロセス及び/又は機械的プロセスにおいて処理される表面層として、セルロース本体に設けられ得る。例えば、セルロース本体の表面層は、酸を使用することによって化学的に処理され得る。代替的に又は追加的に、セルロース本体の表面層は、例えばカレンダー加工プロセスにおいて機械的に処理され得る。
それによって、セルロース本体の表面及びその下の領域がコーティング層によって被覆されるように適合することが可能である。したがって、接合に好適な表面テクスチャに依拠する、相違する材料間の強力な接合を確立することができる。例えば、カレンダー加工プロセスにおいて、セルロース本体は、表面テクスチャが変化するように、熱及び圧力に曝露され得る。表面テクスチャの同様の改変は、コーティング層によって被覆されるセルロース本体の表面を化学的に処理することによって導き出され得る。表面テクスチャの変化は、表面で、及び/又は、それぞれのプロセスにおいて処理された表面の下方の特定の深さまで観察され得る。
好ましい実施形態によれば、水分バリアコーティングは、表面コーティングに直接適用され得る。
したがって、水分バリアコーティングを表面コーティングと直に物理的に接触して(すなわち、直接的に)設けることによって、飲料容器の水分バリアコーティングの信頼性の高い接着を保証することができる。特に、表面コーティングは、画定された表面特性を有する接着面を設ける。したがって、飲料容器の水分バリア機能の信頼性及び耐久性を改善することができる。
更なる好ましい実施形態によれば、水分バリアコーティングは、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ナノセルロース、マイクロセルロース、窒化ケイ素及び/又はアルミニウムを含み得る。好ましくは、水分バリアコーティングは、吹き付け、ラッカー加工、プラズマコーティングによって、又は、例えば物理蒸着プロセスにおけるメタライゼーションによって、設けられる。例えば、水分バリアコーティングは、積層構造のコーティング層のうちの1つに(これらのプロセスの誰かにおいて)適用され得る。
それによって、水分バリア性をコーティングとして提供することができる一方で、飲料容器のための信頼性の高い適切な水分バリア性を供給することができる。更に、水分バリアコーティングのための指定されている材料は、飲料容器の堆肥化可能性を維持することができるほど低い材料厚さをコーティングが有することを可能にする。
好ましい実施形態によれば、積層構造体は、酸素バリア機能を提供するための酸素バリア層を更に備え得る。酸素バリア層は、好ましくは堆肥化可能なプラスチックフィルムから作製され得る。例えば、酸素バリア層は、ポリビニルアルコール(Polyvinyl Alcohol、PVOH)を含み得る。酸素バリア層(又はフィルム)は、好ましくは、セルロース本体又はコーティング層の積層構造にラミネート又はヒートシールされ得る。
したがって、飲料容器が堆肥化可能であることを依然として可能にしながら、確立されたプロセスにおいて、飲料容器に酸素バリア性を提供することができる。
更なる好ましい実施形態によれば、酸素バリア層は、コーティング層に関してセルロース本体とは反対側にあり得る(配置され得る)。代替的に又は追加的に、酸素バリア層は、セルロース本体とコーティング層との間に挟まれ得る。代替的に又は追加的に、酸素バリア層は、セルロース本体に関してコーティング層とは反対側にあり得る(配置され得る)。代替的に又は追加的に、酸素バリア層は、キャビティに、又はセルロース本体に関してキャビティとは反対側にあり得る(配置され得る)。
それによって、感湿性を有する材料が酸素バリアに使用される場合に、酸素バリアを水分から保護することができる。例えば、これは、水分バリアコーティングなどの耐湿性材料の間に酸素バリアを挟むことによって、又は、典型的には飲料調製プロセス中に(のみ)水分に曝露される酸素バリアをキャビティに設けることによって、達成することができる。
好ましい実施形態によれば、コーティング層は、酸素バリア機能を提供するための酸素バリアコーティングを更に備えることができる。好ましくは、酸素バリアコーティングは、表面コーティングに(直接)適用され得る。例えば、酸素バリア機能は、吹き付け、ラッカー加工、プラズマコーティングによって、又は、例えば物理蒸着プロセスにおけるメタライゼーションによって適用され得る。代替的に又は追加的に、水分バリアコーティングが、酸素バリアコーティングに(直接)適用され得る。
それによって、酸素バリアをコーティングとして設けることもでき、他のコーティング層と一緒に適用することができる。したがって、飲料容器の製造を簡略化することができる。更に、他のコーティング層への酸素バリア材料の接着を改善することができる。ここで、酸素バリアコーティングは、表面コーティングの機能性を提供することさえも可能であり得る、又はそのように構成され得る。したがって、酸素バリアコーティングは、(例えば、表面コーティングと同様又は同一の方法で)作用する、又は積層構造の完全性を支持することが可能であり得る。
更なる好ましい実施形態によれば、セルロース本体は、酸素バリア機能を備え得る。好ましくは、酸素バリア機能は、セルロース本体によって提供され得る。例えば、セルロース本体は、その材料の組成又はセルロース本体の緻密度によって、酸素バリア機能を提供し得る。代替的に又は追加的に、酸素バリア機能は、セルロース本体が、化学的プロセスにおいて、例えば酸を使用して、及び/又は、機械的プロセス、例えばカレンダー加工プロセスにおいて処理されることによって、提供され得る。
それによって、セルロース本体内に一体化されている酸素バリア性を飲料容器に提供することが可能である。それによって、セルロース本体が物質を含むキャビティを取り囲み、したがって物質を四方から保護するので、酸素バリアの信頼性を改善することができる。また、飲料容器の製造工程を改善することができる。
好ましい実施形態によれば、コーティング層は、水分バリアコーティングの完全性を保護するためのマスクコーティングを備え得る。好ましくは、水分バリアコーティングは、マスクコーティングと表面コーティングとの間に挟まれ得る。代替的に又は追加的に、マスクコーティングが、水分バリアコーティングに(直接)適用され得る。
それによって、水分バリアコーティングは、水分バリアコーティングの完全性に影響を及ぼし得る引っ掻き傷又は他の環境的影響(温度、気体への曝露、又はUV劣化)から保護され得る。これは、特に、水分バリアコーティングが、メタライゼーションプロセスなどにおいて比較的薄いコーティング層として形成され、したがって、機械的損傷をより受けやすい場合に関連し得る。
更なる好ましい実施形態によれば、コーティング層は、飲料容器の内面又は外面を形成する最上層コーティングを備え得る。好ましくは、最上層コーティングは、キャビティを境界画定し得る。代替的又は追加的に、最上層コーティングは、ヒートシールのためのシール層であり得る。例えば、最上層コーティングは、吹き付け又はラッカー加工によって(積層構造に)適用され得る。
それによって、残りのコーティング層を熱から保護し得る、並びに/又は、例えば熱を印加することによって蓋などの他の構造体に飲料容器を封止するために使用され得る追加のコーティングを、飲料容器に設けることが可能である。
好ましい実施形態によれば、飲料容器の外部は、セルロース本体又はコーティング層(好ましくはマスクコーティング)によって形成され得る。好ましくは、キャビティは、酸素バリア層又はマスクコーティングによって境界画定され得る。
それによって、キャビティ内に注入された流体をセルロース本体が吸収することを回避することができる。飲料容器の外部にコーティング層を設けることによって、飲料調製マシンの容器受容器の内部で飲料容器が固着すること又は溶解することを回避することができる。
更に好ましい実施形態によれば、飲料容器は堆肥化可能であり得る。好ましくは、飲料容器は剛性の三次元体であり得る。
特定の硬さ(stiffness)を有するように飲料容器を設計することによって、開放している間にキャビティが潰れることを回避しながら、キャビティ内の圧力上昇を保証することができる。ここで、硬さは、構造体(例えば、セルロース本体又は飲料容器)の特性であり、したがって、様々な物理的パラメータ(例えば、弾性率)及びその構造体を記述する寸法に依存する。
飲料容器は、ポッド又はカプセルであり得る。セルロース本体は、キャビティを境界画定する壁部分を有してもよい。ここで、コーティング層は、好ましくは、少なくとも壁部分に設けられ得る。より好ましくは、コーティング層は、壁部分に関してキャビティと同じ側及び/又は異なる側に設けられ得る。
それによって、少なくとも、飲料調製のための物質を封入する飲料容器の一部に、水分バリア性及び酸素バリア性を提供することが可能である。
本発明の更なる態様は、水分バリア機能及び酸素バリア機能を有する積層構造体を有する飲料容器を製造するための方法に関する。ここで、飲料容器は、飲料調製のための物質を封入するための飲料容器の内部のキャビティ内に流体を注入することによって飲料を調製するように構成されている。この方法は、キャビティを形成するようにセルロース本体を画定するステップを含む。セルロース本体にコーティング層が適用されて、積層構造が形成される。コーティング層は、セルロース本体に最も近い積層構造の層を形成するベースコーティングである表面コーティングを更に備える。コーティング層は、水分バリア機能を提供する水分バリアコーティングを更に備える。
好ましくは、コーティング層を適用するステップは、例えば、吹き付け又はメタライゼーションによって、酸素バリアコーティングを適用することを更に含み得る。代替的に又は追加的に、例えばラミネーションによって、酸素バリア機能を提供するための酸素バリア層が適用され得る。代替的に又は追加的に、水分バリアコーティングの完全性を保護するためのマスクコーティングが適用され得る。代替的又は追加的に、ヒートシールのための最上層コーティングが適用され得る。
それによって、飲料容器について詳細に上述した利点の全ても示す水分バリア及び酸素バリアを有する堆肥化可能な飲料容器を製造することが可能である。
更なる好ましい実施形態によれば、キャビティは、物質として食品で充填され得る。好ましくは、キャビティは、蓋を用いて封止され得る。封止は、好ましくは、飲料容器の外部のセルロース本体にコーティング層を適用する前に行い得る。
それによって、特別な製造機械を提供する必要なく、飲料容器を形成して充填現場でコーティングを適用することを容易にする費用効果が高く簡略化された方法で、堆肥化可能な材料から飲料容器を製造することが可能である。したがって、従来技術の製造方法に存在する問題は、本発明によって克服することができる。
本発明の更なる特徴、利点、及び目的は、添付の図面と併せて本発明の実施形態の以下の詳細な説明を読めば、当業者には明らかになるであろう。数字が例えば明確にするために図から省略されている場合であっても、対応する特徴は依然として図に存在し得る。
本発明の異なる実施形態による、飲料容器の概略断面図の一部分をそれぞれ示す。
本発明の異なる実施形態による、飲料容器の概略断面図の一部分をそれぞれ示す。
本発明の異なる実施形態による、飲料容器の概略断面図の一部分をそれぞれ示す。
本発明の異なる実施形態による、飲料容器の概略断面図の一部分をそれぞれ示す。
本発明の異なる実施形態による、飲料容器の概略断面図の一部分をそれぞれ示す。
本発明の一実施形態による、飲料容器の一部分の斜視図を示す。
本発明の更なる実施形態による、飲料容器の斜視図を示す。
図面は、本発明による、飲料容器100の異なる複数の実施形態の異なる複数の図及び態様を示す。特に、図1~図5は、本発明の異なる実施形態による、飲料カプセル100の断面の概略図を示す。図6及び図7は、本発明の更なる実施形態による、飲料容器100の斜視図を示す。
飲料容器100は、飲料容器100の内部に流体を注入することによって飲料を調製するのに好適である(調製するように構成される)。例えば、飲料容器100は、カプセルマシンなどの飲料調製マシンと共に使用するのに好適であり得る。飲料容器100は、カプセルマシンのカプセルホルダの内部に配置可能であり得る。例えば、図6及び図7では、飲料容器100はポッド及びカプセルとしてそれぞれ例示的に示されており、ポッド及びカプセルは両方とも、カプセルマシンの対応するカプセルホルダによって受容されるのに好適である。例えば、飲料容器100は、丸い又は円形の形状を有してもよい。好ましくは、飲料容器100は、2つの端部の間に延びてもよく、飲料容器100内への開口部が一方の端部に設けられ得る。しかしながら、飲料容器100は、飲料調製マシンにおいて飲料を調製するのに好適であり得る任意の他の形状を有してもよい。
飲料容器100は、三次元体を有し得る。これは、図6及び図7に例示的に示されている。好ましくは、飲料容器100は、(全て)堆肥化可能な材料(単数又は複数)で作製されてもよく、及び/又はそのような物質を含有してもよい。ここで、EU 13432又はUS ASTM D6400などの国際標準は、材料の生分解性及び堆肥化可能性を決定するための技術的要件及び手順を規定している。例えば、試験のうちの1つは、材料が「工業的に堆肥化可能」であるとみなされるためには、対象となる材料の少なくとも90%が、制御された条件下で6ヶ月以内に生物学的に分解されることを必要とする。また、家庭での堆肥化可能性を証明するための同様の試験スキームも存在する。
飲料容器100は、剛性構造を有しても、又は軟質構造を有してもよい(すなわち、例えば、そのような構造をもたらす材料及び設計構成を有し得る)。好ましくは、飲料容器100は、画定された硬さ又は可撓性を有し得る。更に、飲料容器100は、好ましくは圧力(1~20バール)を印加して、飲料容器100の内部に熱(40℃~100℃)水又はミルクなどの流体を注入することによって飲料を調製するのに好適である(調製するように構成される)。
飲料容器100は、積層構造体101を備える。積層構造体101は全ての図に例示的に示されているが、図1~図5が特に好適である。積層構造体101は、水分バリア機能及び酸素バリア機能を備える。例えば、積層構造体101は、その個々の層を通じて酸素バリア機能及び水分バリア機能を提供することができる。それぞれの層は、個々の層間の良好な結合を保証しながら、個別の媒質(例えば、水及び/又は酸素などの気体)が飲料容器100に入る及び/又はそこから出るのを阻止するためのそれぞれのバリア機能を提供することができるように構成され得る。
酸素バリア機能は、飲料容器100に、平坦な形状の材料において1cm3/(m2bar日)未満の酸素透過率(oxygen transmission rate、OTR)に対応して、3D形状において低減されたOTRを提供し得る。ここで、OTRは、規定された期間にわたって物質を通過する酸素ガスの量の尺度であり得る。例えば、OTRは、DIN53380-3、ASTM D1434又はISO2872などの工業規格において指定されている既知の方法を使用して測定され得る。
水分バリア機能は、飲料容器100に、平坦な形状の材料において1g/m2/日未満の透湿率(moisture transmission rate、MTR)に対応して、3D形状において低減されたMTRを提供し得る。ここで、MTRは、飲料容器100の壁を通る水分(例えば、水蒸気)の通過の尺度であり得る。例えば、MTRは、ASTM E96などの工業規格において指定される既知の方法を使用して測定され得る。
水分バリア機能及び酸素バリア機能に関する、具体的にはそれらがどのくらい影響を受けているかに関する更なる詳細について、以下でより詳細に説明する。
積層構造体101は、セルロース本体200を備える。セルロース本体200は、飲料容器100の内部にキャビティ102を画定する。例えば、セルロース本体200は、キャビティ102を境界画定する壁部分211及び(一体的に設けられた)底部壁を有し得る。したがって、キャビティ102の形状及び輪郭は、壁部分211によって決定され得る。同様に、飲料容器100の形状及び輪郭は、壁部分211によって決定され得る。これは、図6に例示的に示されている。セルロース本体200は、パルプ繊維セルロース、バガスパルプ、竹材パルプ、及び/又は木材パルプなどの生分解性パルプ材料を含み得る。使用されるパルプ繊維に応じて、セルロース本体200の硬さは変動し得る。好ましくは、セルロース本体200は、パルプ成形によって作製され得る。ここで、パルプは、セルロース本体200の少なくとも一部を形成する成形型に(熱を印加して、又は熱を印加せずに適用を伴って、又は伴わずに)プレス加工され得る。また、紙形成も可能である。
キャビティ102は、飲料調製のための物質を封入する。したがって、キャビティ102に対する位置は、容器内部ICに(例えば、キャビティ102内に)あっても、又は容器外部OCにあってもよい。それぞれの位置は、全ての図において例示的に示されている。例えば、飲料調製のために飲料容器100の内部に流体(熱(40℃~100℃)水又はミルクなど)を注入するとき、物質は、所望の飲料を製造するためにキャビティ102内に注入された流体と相互作用し得る。したがって、キャビティ102(又はより全体的には飲料容器100)は、飲料調製マシンの、又は飲料調製プロセスにおける淹出チャンバを構成し得る。物質の例としては、焙煎挽きコーヒー、インスタントコーヒー、茶葉、シロップ濃縮物、果実抽出物濃縮物、チョコレート、脱水食用物質、及び/又はそれらの組み合わせであり得る。
積層構造体101は、セルロース本体200に積層構造体として適用されるコーティング層300を更に備える。例えば、コーティング層300は、少なくとも壁部分211に提供され得る。ここで、コーティング層300は、壁部分211に関してキャビティ102と同じ側又は異なる側のいずれかに提供され得る。例えば、図1~図4では、コーティング層300は、好ましくは、少なくとも容器内部ICに近接している又は容器内部ICにある、したがって、壁部分211に関してキャビティ102と同じ側にあるものとして例示的に示されている。それと比較して、図5では、コーティング層300は、容器外部OCに、したがって、壁部分211に関してキャビティ102とは異なる側に例示的に示されている。したがって、飲料容器100の外部は、例えば、セルロース本体200又はコーティング層300によって形成され得る。しかしながら、コーティング層300が壁部分211に関して両側に設けられ得ることも想到される。
例えば、コーティング層300は、セルロースで作製された本体にフィルムを適用することによって形成された層とは異なり得る。これは、それぞれの層を形成するコーティングの材料の厚さにおいて顕著であり得る。例えば、コーティング層300は、(別々にかつ)個々に20~250μmの厚さを有し得る。また、それぞれの材料間の材料の接合及び結合は、フィルム層の間の材料の接合と異なり得る。また、表面の凹凸は、コーティングによって、フィルムを用いるよりも高い程度まで平坦にすることができる。例えば、コーティング層300の表面粗さは10~100μmであり得る。コーティング層300を形成するコーティングは、それぞれ、液体、蒸気、又はプラズマとして、コーティングされるそれぞれの基板に適用され得る。
図1~図5は、コーティング層300の積層構造を例示的に示す。ここで、個々のコーティング層300は、スタック様式で配置され得る。スタック方向は、コーティング層300によって被覆されたそれぞれの表面に垂直な方向であり得る。例えば、キャビティ102の表面の異なる複数の部分は、コーティング層300によって連続的に(及び/又は結合して)被覆され得る。したがって、表面法線は、コーティング層300で被覆される表面のそれぞれの部分に応じて変動し得る。しかしながら、コーティング層300のスタック順序は、異なる複数の部分についての表面法線の任意の局所的変動にかかわらず、この方向では影響を受けない場合がある。
コーティング層300は、表面コーティング310を備える。表面コーティング310は、セルロース本体200に最も近い積層構造の層を形成するベースコーティングである。これは、図1~図5に例示的に示されている。図1及び図3~図5では、表面コーティング310は、セルロース本体200に直接適用されるものとして例示的に示されている。しかしながら、図2に例示的に示すように、積層構造体101の異なる材料又は層に表面コーティング310を適用することも想到される。
表面コーティング310は、表面コーティング310が適用される積層構造体101の別の層と比較して、孔径、透気度及び/又は表面粗さが低減されるように構成され得る。例えば、表面コーティング310は、セルロース本体200よりも小さい孔径又は低い表面粗さを有し得る。好ましくは、表面コーティング310は、既知のコーティングプロセスを用いて様々な他のコーティングを接着させることができるベースとして、表面を設けることができる。
表面コーティング310は、アクリル系コーティングであり得る。表面コーティングは、スプレー又はプラズマとして適用され得る。代替的又は追加的に、表面コーティング310は、化学的処理又は機械的処理を受け入れた後のセルロース本体200の表面層201であり得る。これは、図4に例示的に示されている。例えば、コーティング層300が適用される表面層201は、化学的プロセス及び/又は機械的プロセスにおいて処理され得る。例えば、セルロース本体200の表面特性を変更するために、セルロース本体200のそれぞれの表面(の一部分)が酸に曝露され得る、あるいは、カレンダー加工プロセスにおいて熱及び圧力をかけられ得る。表面コーティング310は、表面層201をもたらす化学的処理又は機械的処理に加えて追加的に適用され得ることも想到される。これは、図4に例示的に示されている。
更に、コーティング層300は、水分バリア機能を提供する水分バリアコーティング320を備える。これは、図1~図5に例示的に示されている。
好ましくは、水分バリアコーティング320は、表面コーティング310又は表面層201に直接適用され得る。これは図1、図2、図4及び図5に例示的に示されている。しかしながら、水分バリアコーティング320は、図3に例示的に示すように、他のコーティング層300のうちの1つに適用され得ることも想到される。例えば、水分バリアコーティング320は、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ナノセルロース、マイクロセルロース、窒化ケイ素及び/又はアルミニウムを含み得る。好ましくは、水分バリアコーティング320は、吹き付け、ラッカー加工、プラズマコーティングによって、又は、メタライゼーションによってコーティングされるそれぞれの表面に適用され得る。例えば、水分バリアコーティング320を適用するために、物理蒸着プロセスが使用され得る。
酸素バリア機能を提供するための様々な選択肢が存在することがあり、それらのうちのいくつかについて以下により詳細に説明する。
例えば、積層構造体101は、酸素バリア機能を提供するための酸素バリア層331を備え得る。これは、図1、図2、図5及び図6に例示的に示されている。ここで、酸素バリア層331は、ポリビニルアルコール(PVOH)、又は例えばBVOH(Butenediol Vinyl Alcohol Co-polymer、ブテンジオールビニルアルコールコポリマー)などの堆肥化可能なプラスチックフィルムから作製され得る。プラスチックフィルムは、セルロース本体200に成形、ラミネート又はヒートシールされ得る。これは、図2、図5及び図6に例示的に示されている。代替的に又は追加的に、プラスチックフィルムは、コーティング層300の積層構造にラミネート又はヒートシールされ得る。これは、図1に例示的に示されている。しかしながら、これらは例に過ぎず、完全な列挙を表すものではない。図1、図2及び図5から分かるように、セルロース本体200及びコーティング層300に関して酸素バリア層331を配置するために、様々な選択肢が存在し得る。例えば、酸素バリア層331は、コーティング層300に関してセルロース本体200とは反対側に配置され得る(図1)。代替的に又は追加的に、酸素バリア層331は、セルロース本体200とコーティング層300との間に挟まれて構成され得る(図2)。また、酸素バリア層331が、セルロース本体200に関してコーティング層300とは反対側に配置され得ることも想到される(図5)。したがって、酸素バリア層331は、飲料容器100の内面又は外面を形成し得る。したがって、キャビティ102は、図1、図5及び図6に例示的に示すような構成で、酸素バリア層331によって境界画定され得る。
代替的又は追加的に、コーティング層300は、酸素バリア機能を提供するためのコーティング層を備え得る。これは、図3に例示的に示されている。例えば、コーティング層300は、酸素バリア機能を提供するための酸素バリアコーティングを備え得る。ここで、酸素バリアコーティング332は、表面コーティング310に直接適用され得る。代替的に又は追加的に、水分バリアコーティング320が、酸素バリアコーティング332に(直接)適用され得る。これは図3に例示的に示されており、酸素バリアコーティング332は、(容器内部ICに向いている側の)水分バリアコーティング320と(その反対側の、例えば容器外部OCを向いている側の)表面コーティング310との間に挟まれている。これは、例えば、吹き付け、ラッカー加工、プラズマコーティングによって、又は、メタライゼーションによって達成され得る。メタライゼーションについては、物理蒸着プロセスが使用され得る。しかしながら、積層構造内の酸素バリアコーティング332の他の配置も想到される。
また、セルロース本体200が酸素バリア機能を備え得ることも想到される。これは、図4に例示的に示されている。ここで、酸素バリア機能は、セルロース本体200自体によって提供され得る。例えば、セルロース本体200は、上記で指定した酸素バリア機能性を提供することを可能にする構成又は組成を有し得る。例えば、セルロース本体200は、多量の繊維を含んでもよく、及び/又は高い緻密度を有してもよい。代替的又は追加的に、セルロース本体200の上面層230は、酸素バリア機能を確立するために機械的又は化学的に処理され得る。これは、図4に例示的に示されている。このために、セルロース本体200の表面を酸で処理してもよく、及び/又は、カレンダー加工プロセスにおいて圧力及び熱に曝露してもよい。ここで、上面層230は、セルロース本体200の表面層201と同じであってもよく、したがって、他の場合には表面コーティング310によって提供され得る機能性もまた提供し得ることも想到される。しかしながら、これは完全な列挙ではなく、他の構成及びプロセスも想到される。
好ましくは、酸素バリア機能を提供する積層構造体101の層は、容器内部ICに配置され得(例えば、図1及び図5)、あるいは、セルロース本体200とコーティング層300との間に配置され得る(例えば、図2及び図3)。例えば、これにより、外部環境からの水分との直接接触しないように積層構造体101のそれぞれの層が遮蔽され得るので、飲料容器100の貯蔵寿命全体にわたって酸素バリア機能の保持を向上させることが可能になり得る。
コーティング層300は、水分バリアコーティング320の完全性を保護するためのマスクコーティング340を更に備え得る。これは、図1~図5の全てに例示的に示されているが、マスクコーティング340は(好ましくは、全般的に、及び/又は図1~図5の全てにおいて)任意選択であり得る。マスクコーティング340は有機系材料又は金属で作製されてもよく、吹き付け、ラッカー加工、プラズマコーティングによって、又は、メタライゼーションによって、積層構造に含まれてもよい。好ましくは、マスクコーティング340は、表面コーティング310と共に水分バリアコーティング320(のみ)を(排他的に)挟むように配置され得る。これは、図1~図5に例示的に示されている。ここで、マスクコーティング340は、水分バリアコーティング320に直接適用され得る。また、マスクコーティング340が、飲料容器100の内部を向いた表面又は外部を向いた表面を形成し得ることも想到される。例えば、キャビティ102は、マスクコーティング340によって境界画定され得る。代替的又は追加的に、飲料容器100の外部は、図5に示すように、マスクコーティング340によって形成され得る。
更に、コーティング層300は、飲料容器100の内面又は外面を形成する最上層コーティング350を備え得る。最上層コーティング350は、ヒートシールのためのシール層であり得る。最上層コーティング350は、コーティング層300を熱から保護すること、及び/又はヒートシール適用例においてシーラントとして作用することを可能にする材料から構成又は作製され得る。最上層コーティング350は、有機系材料又は金属で作製されてもよく、吹き付け、ラッカー加工、プラズマコーティングによって、又は、メタライゼーションによって、積層構造に含まれてもよい。例えば、最上層コーティング350は、図2~図4に示すように、キャビティ102を境界画定し得る。代替的又は追加的に、最上層コーティング350は、図7に示すように、飲料容器100の外面を形成し得る。明示的には示されていないが、図1及び図5の例の各々に最上層コーティング350を設けることも想到される。
本発明の更なる態様は、上述した飲料容器100を製造するための方法に関する。ここで、セルロース本体200はキャビティ102を形成するように画定される。したがって、セルロース本体200は、キャビティ102を取り囲み得る三次元体を備え得る。例えば、セルロース本体200を設けるために、パルプ成形プロセスが完遂され得る。好ましくは、セルロース本体200は、更なる(後続の)ステップに進む前に、その完成した形状を有し得る。上述したコーティング層300は、積層構造を形成するようにセルロース本体200に設けられる。キャビティ102が、最初に、物質としての食品製品で充填され、次いで、蓋を用いて封止され得ることが想到される。蓋は、例えば図6及び図7に例示的に示すように、セルロース本体200のリム部分215に封止され得る。続いて、飲料容器100の外部で、セルロース本体200にコーティング層300が適用され得る。
例えば、図1の飲料容器100は、(完成した)セルロース本体200(又はその壁部分211)に表面コーティング310を適用することによって形成(又はラミネート)され得る。水分バリアコーティング320が適用され得る。マスクコーティング340又は最上層コーティング350など、コーティング層300の他の層が追加され得る。続いて、セルロース本体200又はキャビティ102の(中実な)輪郭を被覆する(それに従う)コーティング層330に、酸素バリア層331が形成され得る。
例えば、図2では、飲料容器100は、セルロース本体200を酸素バリア層331と共に成形することによって形成され得る。表面コーティング310及び水分バリアコーティング320が適用され得る。その後、マスクコーティング340又は最上層コーティング350など、コーティング層300の他の層が追加され得る。
図3では、飲料容器100は、(完成した)セルロース本体200(又はその壁部分211)に表面コーティング310を適用することによって形成され得る。酸素バリア機能は、表面コーティング310に酸素バリアコーティング332を適用することによって、飲料容器100に提供され得る。続いて、水分バリアコーティング320が適用され得る。また、マスクコーティング340又は最上層コーティング350など、コーティング層300の他の層が追加され得る。
図4では、例えば、飲料容器100は、酸素バリア機能を提供するために(完成した)セルロース本体200(又はその壁部分211)の表面に機械的処理又は化学的処理を施すことによって形成され得る。ここで、セルロース本体200の処理された表面は、酸素バリア機能を提供するだけでなく、上面層230及び表面層201を通じた表面コーティング310としても作用し得る。上面層230及び表面層201は、セルロース本体200の同じ層であることが想到される。次いで、水分バリアコーティング320がその上に適用され得る。その後、マスクコーティング340又は最上層コーティング350など、コーティング層300の他の層が追加され得る。
図5では、例えば、飲料容器100は、セルロース本体200(又はその壁部分211)を酸素バリア層331と共に成形することによって形成され得る。次いで、セルロース本体200に関して酸素バリア層331とは反対側に、表面コーティング310及び水分バリアコーティング320が適用され得る。その後、マスクコーティング340又は最上層コーティング350など、コーティング層300の他の層が追加され得る。
しかしながら、これらは単なる例であり、飲料容器100を製造するための方法の可能な構成の完全な列挙ではない。
本発明は、添付の特許請求の範囲によって包含される限り、上述した実施形態によって限定されない。上述した実施形態の全ての特徴は、任意の可能な方法で組み合わせることができ、交換可能に提供することができる。
例えば、積層構造体101は、追加の酸素バリア層331などの更なる層を備え得る。飲料容器100は、上述のコーティング層300のうちの2つ以上を備え得ることが更に想到される。代替的に又は追加的に、コーティング層300は、表面コーティング310、水分バリアコーティング320、酸素バリアコーティング332、マスクコーティング340及び/又は最上層コーティング350などの上述のコーティングのうちの1つ以上を備え得ることが想到される。
Claims (15)
- 飲料容器(100)であって、飲料調製のための物質を封入する前記飲料容器(100)の内部のキャビティ(102)内に流体を注入することによって飲料を調製するためのものであり、前記飲料容器(100)が、水分バリア機能及び酸素バリア機能を有する積層構造体(101)を有し、前記積層構造体(101)が、
前記キャビティ(102)を画定するセルロース本体(200)と、
前記セルロース本体(200)に積層構造として適用されるコーティング層(300)と、を備え、
前記コーティング層(300)が、
前記セルロース本体(200)に最も近い前記積層構造の層を形成するベースコーティングである表面コーティング(310)と、
前記水分バリア機能を提供する水分バリアコーティング(320)と、を備える、
飲料容器(100)。 - 前記表面コーティング(310)が、前記表面コーティング(310)が適用される前記積層構造体(101)の別の層と比較して、好ましくは前記セルロース本体(200)と比較して、表面粗さを提供するように構成され、好ましくは、前記表面コーティング(310)が、好ましくはスプレー又はプラズマとして適用される、アクリル系コーティングである、請求項1に記載の飲料容器(100)。
- 前記表面コーティング(310)が、前記セルロース本体(200)に表面層(201)として設けられ、前記表面層(201)が、化学的プロセスにおいて、例えば酸を使用して、及び/又は、機械的プロセス、例えばカレンダー加工プロセスにおいて処理される、請求項1又は2に記載の飲料容器(100)。
- 前記水分バリアコーティング(320)が、前記表面コーティング(310)に、又は前記コーティング層(300)のうちの1つに直接適用され、並びに/あるいは、
前記水分バリアコーティング(320)が、ポリ塩化ビニリデン(PVDC)、ナノセルロース、マイクロセルロース、窒化ケイ素及び/又はアルミニウムを含み、並びに/あるいは、
好ましくは、前記水分バリアコーティング(320)が、吹き付け、ラッカー加工、プラズマコーティングによって、又は、例えば物理蒸着プロセスにおけるメタライゼーションによって設けられる、請求項1~3のいずれか一項に記載の飲料容器(100)。 - 前記積層構造体(101)が、前記酸素バリア機能を提供するための酸素バリア層(331)を更に備え、好ましくは、前記酸素バリア層(331)が、前記セルロース本体(200)に、又は前記コーティング層(300)の前記積層構造にラミネート又はヒートシールされることがより好ましい、ポリビニルアルコール(PVOH)又はブテンジオールビニルアルコールコポリマー(BVOH)の少なくとも1つの層を備える堆肥化可能な材料を含む、請求項1~4のいずれか一項に記載の飲料容器(100)。
- 前記酸素バリア層(331)が、
前記コーティング層(300)に関して前記セルロース本体(200)とは反対側にある、又は、
前記セルロース本体(200)と前記コーティング層(300)との間に挟まれている、又は
前記セルロース本体(200)に関して前記コーティング層(300)とは反対側にある、又は
前記キャビティ(102)にある、若しくは前記セルロース本体(200)に関して前記キャビティ(102)とは反対側にある、
請求項5に記載の飲料容器(100)。 - 前記コーティング層(300)が、前記酸素バリア機能を提供するための酸素バリアコーティング(332)を更に備え、好ましくは、前記酸素バリアコーティング(332)が、好ましくは、例えば吹き付け、ラッカー加工、プラズマコーティングによって、又は、例えば物理蒸着プロセスにおけるメタライゼーションによって、前記表面コーティング(310)に直接適用され、より好ましくは、前記水分バリアコーティング(320)が、前記酸素バリアコーティング(332)に直接適用される、請求項1~6のいずれか一項に記載の飲料容器(100)。
- 前記セルロース本体(200)が前記酸素バリア機能を備え、好ましくは、前記酸素バリア機能が、前記セルロース本体(200)によって、あるいは、化学的プロセスにおいて、例えば酸を使用して、及び/又は、機械的プロセス、例えばカレンダー加工プロセスにおいて、前記セルロース本体(200)を処理することによって提供される、請求項1~7のいずれか一項に記載の飲料容器(100)。
- 前記コーティング層(300)が、前記水分バリアコーティング(320)の完全性を保護するためのマスクコーティング(340)を備え、好ましくは、前記水分バリアコーティング(320)が、前記マスクコーティング(340)と前記表面コーティング(310)との間に挟まれている、及び/又は、好ましくは、前記マスクコーティング(340)が、前記水分バリアコーティング(320)に直接適用される、請求項1~8のいずれか一項に記載の飲料容器(100)。
- 前記コーティング層(300)が、好ましくは前記キャビティ(102)を境界画定する、前記飲料容器(100)の内面又は外面を形成する最上層コーティング(350)を含み、並びに/あるいは、好ましくは、前記最上層コーティング(350)が、ヒートシールのためのシール層である、及び/又は、吹き付け若しくはラッカー加工によって適用される、請求項1~9のいずれか一項に記載の飲料容器(100)。
- 前記飲料容器(100)の外部が、前記セルロース本体(200)又は前記コーティング層(300)、好ましくは前記マスクコーティング(340)によって形成され、好ましくは、前記キャビティ(102)が、前記酸素バリア層(331)又は前記マスクコーティング(340)によって境界画定される、請求項1~10のいずれか一項に記載の飲料容器(100)。
- 前記飲料容器(100)が、堆肥化可能な、好ましくは剛性の、三次元体、好ましくはポッド又はカプセルであり、並びに/あるいは、前記セルロース本体(200)が、前記キャビティ(102)を境界画定する壁部分(211)を有し、好ましくは、前記コーティング層(300)が、少なくとも前記壁部分(211)に設けられ、より好ましくは、前記壁部分(211)に関して前記キャビティ(102)と同じ側及び/又は異なる側に設けられる、請求項1~11のいずれか一項に記載の飲料容器(100)。
- 水分バリア機能及び酸素バリア機能を有する積層構造体(101)を有する飲料容器(100)を製造するための方法であって、前記飲料容器(100)が、飲料調製のための物質を封入するための前記飲料容器(100)の内部のキャビティ(102)内に流体を注入することによって飲料を調製するように構成されており、前記方法が、
前記キャビティ(102)を形成するようにセルロース本体(200)を画定するステップと、
積層構造を形成するように、前記セルロース本体(200)にコーティング層(300)を適用するステップであって、前記コーティング層(300)が、
前記セルロース本体(200)に最も近い前記積層構造の層を形成するベースコーティングである表面コーティング(310)と、
前記水分バリア機能を提供する水分バリアコーティング(320)と、を備える、適用するステップと、
を含む、方法。 - コーティング層(300)を適用する前記ステップが、
例えば吹き付け若しくはメタライゼーションによって、酸素バリアコーティング(332)、及び/又は、例えばラミネーションによって、前記酸素バリア機能を提供するための酸素バリア層(331)、
前記水分バリアコーティング(320)の完全性を保護するためのマスクコーティング(340)、並びに/あるいは、
ヒートシールのための最上層コーティング(350)、
を適用すること、
を更に含む、請求項13に記載の方法。 - 前記キャビティ(102)が、好ましくは、前記飲料容器(100)の外部で前記セルロース本体(200)に前記コーティング層(300)を適用する前に、前記物質としての食品製品で充填され、蓋を用いて封止される、請求項13又は14に記載の方法。
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