PT2012994E - Método para produzir uma cápsula para preparar uma bebida com um elemento de vedação para estanquidade a água fixo aquela - Google Patents

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DESCRIÇÃO "MÉTODO PARA PRODUZIR UMA CÁPSULA PARA PREPARAR UMA BEBIDA COM UM ELEMENTO DE VEDAÇÃO PARA ESTANQUIDADE A ÁGUA FIXO AQUELA" A presente invenção refere-se, de um modo geral, a cápsulas para conter ingredientes de bebida para um sistema de produção de bebidas para utilização em associação com tais cápsulas, bem como a um método para produzir tais cápsulas. 0 antecedente da presente invenção é o campo de cápsulas que contêm ingredientes de bebida (e. g. , café moido, leite em pó) ou outros ingredientes comestíveis (e. g., sopa desidratada). Por meio de uma interacção destes ingredientes com um líquido, pode produzir-se uma bebida ou outros comestíveis. A interacção pode ser, por exemplo, um processo de extracção, infusão ou dissolução. Tal cápsula está particularmente adaptada para conter café moído de modo a produzir uma bebida de café através de água quente sob pressão a entrar na cápsula e escoamento de uma bebida de café da cápsula.

Sistemas e métodos para obter fluidos comestíveis a partir de cápsulas contendo substâncias são conhecidos, por exemplo, do documento EP-A-512470. 0 princípio geral deste processo de extracção pode ser resumido como se segue: 1 • Uma cápsula inicialmente fechada é inserida entre um meio de suporte de cápsula que está fechado de um modo estanque a água em torno da cápsula; • Um meio de injecção de água da máquina injecta água na cápsula; • A água interage com os ingredientes contidos na cápsula à medida que atravessa o interior da cápsula e, depois, deixa a cápsula através de, pelo menos, uma abertura/perfuração criada na segunda parede.

Os ingredientes na cápsula constituem o "afunilamento" do trajecto de escoamento da água e, por esse motivo, irão provocar uma queda de pressão entre o lado a montante e o lado a jusante do escoamento de líquido do através da cápsula, cuja queda de pressão irá mesmo aumentar durante a interacção entre o líquido e os ingredientes, por exemplo, devido a uma dilatação dos ingredientes. De um modo correspondente, deve ser assegurado que o único escoamento de água ocorra efectivamente no interior da cápsula e que não possa escoar-se água do injector de água para dentro do interstício entre o elemento de fecho anular e o exterior da cápsula e, depois, para o orifício de escoamento do dispositivo. Por outras palavras, qualquer escoamento de água exterior à cápsula tem de ser interrompido por um engate vedante entre um elemento de fecho anular do meio de suporte e a cápsula e no trajecto de escoamento entre o injector de água e o orifício de escoamento de bebida.

Tal engate vedante pode ser obtido, pelo menos a um certo nível, pelo engate por aperto entre o meio de suporte de cápsula (i. e., elemento de fecho anular e suporte de cápsula) e o aro do tipo flange do corpo. 2

No caso de o engate vedante não estar a funcionar adequadamente e a água se escoar para fora da cápsula, não será criada pressão suficiente dentro da cápsula para rasgar a superfície de rasgamento ou, em alternativa, a pressão não provocará o rasgamento completo da superfície de rasgamento e, por esse motivo, ocorre uma deficiente extracção da substância. Num tal cenário, a água será escoada do dispositivo de produção de bebidas sem ter interagido ou interagido totalmente, em condições de pressão suficientes, com os ingredientes contidos na cápsula.

Pode conceber-se um melhoramento de acordo com o qual este engate vedante é adicionalmente melhorado por revestimento da parede interior do elemento anular com um material elástico de borracha. Por outras palavras, de acordo com a referida abordagem, o engate vedante é assegurado por estruturas fixas a, ou ligadas ao dispositivo de produção de bebidas. Isto tem desvantagens por, após a utilização de um número substancial de cápsulas, ocorrer um desgaste do meio vedante fixo, de tal modo que a qualidade da bebida produzida vai ficando crescentemente deteriorada pela água que passa pelo vedante que já não é adequadamente eficaz. Além disso, o meio vedante pode ficar sujo com resíduos orgânicos que se lhe aderiram, o que não é muito higiénico e pode afectar, igualmente, as condições de vedação e de pressão durante a extracção.

Qualquer "fuga" no exterior da cápsula reduz a pressão criada dentro da cápsula. Por outro lado, uma suficiente pressão de extracção é um factor chave bem conhecido para a qualidade do café do tipo expresso. 0 pedido de patente Europeia da mesma requerente N° 04025320.5, intitulado "Capsule with sealing means" visa um melhoramento do engate vedante posicionado entre 3 a entrada de líquido e o lado do escoamento de bebida de um tal sistema de produção de bebidas. A invenção visa transferir uma parte resiliente do engate vedante do dispositivo de produção de bebidas para a cápsula. A vantagem é que, qualquer elemento de vedação resiliente, é apenas utilizado uma vez (i. e., apenas com a cápsula associada) de tal modo que pode ser assegurado um adequado funcionamento do vedante e não ocorrem problemas de higiene no elemento de vedação. A presente invenção visa outro melhoramento do pedido de patente Europeia da mesma requerente N° 04025320.5 ou documento EP 1654966 Al, de modo a melhorar as condições de vedação entre a cápsula e o vedante, para assegurar estanquidade a água durante a infusão. De facto, é importante evitar qualquer potencial fuga de liquido entre o elemento de vedação e o resto da cápsula, em particular, graças a uma boa ligação criada entre os dois.

Além disso, é também importante que o elemento de vedação seja integrado na cápsula utilizando um processo que possa ser implementado numa larga escala industrial, seja altamente fiável com mínimos produtos defeituosos e possa ser igualmente rentável. O documento EP 1247756 refere-se a uma cápsula fechada para a preparação de uma bebida compreendendo um corpo com uma abertura e uma membrana flexível passível de ser rasgada a fechar a referida abertura; sendo a membrana eventualmente injectada por co-injecção no corpo. Contudo, a membrana não é um elemento de vedação da cápsula. 4 0 documento FR 2617389 refere-se a um cartucho de filtração para a preparação de um café do tipo expresso possuindo um corpo com uma parte de aro formada de modo integrante com o corpo e concebida para proporcionar um meio vedante para melhorar o engate estanque do cartucho no elemento de alimentação de água da máquina de café. 0 documento FR-A-2617389 divulga um método de acordo com o preâmbulo da reivindicação 1. 0 objectivo é obtido por meio das características das reivindicações independentes. As reivindicações dependentes desenvolvem adicionalmente a ideia central da presente invenção.

Para isto, o método da invenção serve para proporcionar um elemento de vedação no corpo de uma cápsula contendo ingredientes de bebida concebida para inserção num dispositivo de produção de bebidas, no qual um líquido sob pressão entra na cápsula de modo a interagir com os ingredientes na cápsula e para escoar uma bebida da cápsula, caracterizado por compreender proporcionar um corpo e injectar, pelo menos, um material vedante por moldagem por injecção sobre, pelo menos, uma parte da superfície externa do corpo para fixar de um modo vedante, por moldação, um elemento de vedação ao corpo.

Mais particularmente, a injecção de um material vedante (ou selante) para formar o elemento de vedação oferece muitas vantagens. Primeiramente, a adesão do elemento de vedação pode ser muito melhorada comparada com a fixação de um elemento de vedação pré-fabricado. Em resultado, podem ser impedidas fugas 5 de líquido entre o elemento de vedação e o corpo da cápsula e as condições das extracções podem ser melhor garantidas e mantidas de cápsula para cápsula (melhor reprodutibilidade das condições de infusão). Estando o elemento de vedação mais solidamente fixo como uma parte da cápsula, existe menos risco de o elemento de vedação se separar ou ser removido para utilização em máquinas de infusão de bebidas que não se destinem a receber cápsulas sem o elemento de vedação e, consequentemente, também reduz o risco de avarias.

Além disso, isto oferece mais oportunidades para produzir o corpo da cápsula com formas mais simples ou mais variadas. 0 método é também mais rápido, mais rentável do que juntar e fixar um elemento de vedação por meios mecânicos, soldadura e/ou adesivos e pode ser implementado de um modo eficaz, com elevada produtividade e em grande escala industrial.

De um modo preferido, o material vedante é constituído por um material diferente do material do corpo. De um modo mais preferido, o material vedante é mais mole do que o material do corpo.

Num modo preferido, o corpo é formado com um aro do tipo flange e o passo de injecção compreende injectar o elemento de vedação sobre o aro do tipo flange. 0 aro do tipo flange representa a zona na qual a cápsula é presa pelos elementos de fecho (e. g., um elemento em campânula e um suporte de cápsula fechando-se hermeticamente em torno da cápsula) do dispositivo de produção de bebidas. Sendo o elemento de vedação injectado de material mais mole do que o corpo no aro do tipo flange, pode ser comprimido para compensar as irregularidades, folgas de tolerância ou fissuras e assim sucessivamente, para manter a 6 estanquidade a água sob a pressão de infusão no fecho para a cápsula. 0 aro do tipo flange pode compreender, ainda, uma parte de ancoragem e uma parte de suporte. A parte de ancoragem é disposta de modo a que, durante a injecção, o material do elemento de vedaçao possa escoar-se na parte de ancoragem para melhorar a ligação entre o elemento de vedação e o corpo. A parte de ancoragem pode ser formada por uma parte parcialmente curva. A parte curva pode compreender uma abertura, e. g., uma abertura anular, para o plástico fluir durante a injecção. A parte curva pode ser formada durante a operação de embutidura do corpo que antecede a injecção do elemento de vedação ou, em alternativa, é formada numa operação de formação separada do aro do tipo flange após embutidura da cavidade do corpo da cápsula. A operação para injectar o elemento de vedação é, de um modo preferido, uma injecção de plástico a alta pressão. 0 corpo de cápsula é preso internamente, i. e., no lado de cavidade e externamente, i. e., no lado externo da parede lateral do corpo, por uma matriz de injecção e uma zona de injecção é definida pelas matrizes para delimitar o volume a encher para o material vedante. 0 material vedante pode ser injectado a uma pressão que excede 500 bar, de um modo preferido, entre 500 e 2000 bar, de um modo mais preferido, entre 800 e 1500 bar. 0 tempo de injecção é muito rápido e, tipicamente, não deve exceder mais do que um segundo. Logo a seguir à injecção, o material vedante pode arrefecer para solidificar durante alguns segundos, em geral, entre 3 a 8 segundos. 7 0 material para o elemento de vedação deve ser escolhido de entre elastómero termoplástico possuindo características de resiliência, resistência ao calor e à pressão e injectável. De um modo preferido, o material termoplástico é, tipicamente, um Elastómero Termoplástico ("TPE"). De um modo mais preferido, o TPE é um elastómero à base de polipropileno.

Como mencionado, num passo de produção preliminar, o corpo de cápsula pode ser preformado por embutidura de uma folha metálica ou metálica e plástica. 0 corpo de cápsula pode ser estampado durante um passo ou durante passos sequenciais para formar uma cavidade aberta principal final que possibilita o enchimento dos inqredientes alimentares. 0 aro do tipo flanqe, meio de ancoragem, em particular, a extremidade curva do aro ou outras formas funcionais importantes, podem ser formadas durante a(s) operação(ões) de embutidura.

Além disso, pode ser efectuada, pelo menos, uma deformação localizada da parede lateral de corpo para criar outro meio de ancoragem para o elemento de vedação, em particular, numa parte de rebordo do elemento de vedação que se estende ao longo do corpo de parede lateral. A(s) deformação(ões) localizada(s) pode(m) ser formada(s) na parede lateral do corpo para criar, por exemplo, uma ou mais saliências em forma de arco da parede do corpo que se eleva para dentro do material do elemento de vedação. A(s) referida(s) deformação(ões) localizada(s) pode(m) ser efectuada(s) durante a injecção ou arrefecimento do elemento de vedação injectado. Num outro passo subsequente, o corpo é cheio com o ingrediente alimentar, tal como café torrado e moído. 8 0 corpo de cápsula pode compreender alumínio. Pode ser uma única folha de alumínio ou múltiplas folhas de plástico e alumínio, tais como de polipropileno e alumínio. A invenção também se refere à produção de uma cápsula contendo ingredientes de bebida concebida para inserção num dispositivo de produção de bebidas, i. e., entre elementos de fecho de cápsula, no qual um líquido sob pressão entra na cápsula, de modo a interagir com os ingredientes na cápsula e para escoar uma bebida da cápsula. A cápsula compreende um corpo com um elemento de vedação nele fixo. 0 elemento de vedação destina-se a proporcionar estanquidade a água entre a cápsula e, pelo menos, uma superfície de pressão do dispositivo de produção, i. e., de um dos elementos de fecho do dispositivo. 0 método compreende proporcionar um corpo, encher o corpo com ingredientes alimentares e fechar de modo impermeável o corpo. 0 método também compreende injectar, pelo menos, um material vedante por moldagem por injecção sobre, pelo menos, uma parte da superfície externa do corpo para formar um elemento de vedação fixo de modo vedante ao corpo.

Num passo subsequente, a seguir ao passo de enchimento de ingrediente alimentar, uma membrana é soldada ao longo de uma parte da face externa do aro do tipo flange, para fechar a cápsula. A membrana vedante pode também ser alumínio ou um laminado de plástico e alumínio.

Outras vantagens, características e objectivos da presente invenção tornar-se-ão evidentes para o especialista na técnica aquando da leitura da descrição detalhada seguinte das formas de realização da presente invenção, tomada em conjunto com as figuras dos desenhos anexos. 9 A Fig. 1 mostra uma primeira forma de realização do sistema de cápsulas da presente invenção, no qual uma cápsula está colocada no suporte de cápsula mas ainda não atingiu a sua posição fechada no dispositivo de produção de bebidas, A Fig. 2 mostra uma ampliação da Fig. 1, A Fig. 3 mostra a primeira forma de realização numa condição em que uma cápsula atingiu a sua posição fechada entre as partes de fecho de cápsula, i. e., um elemento em campânula e o suporte de cápsula,

As Figs. 4 e 5 mostram, esquematicamente, a operação de injecção do elemento de vedação no corpo de cápsula,

As Figs. 6 a 10 mostram um detalhes da matriz de injecção macho que retém o corpo de cápsula e proporciona uma deformação in situ durante a operação de injecção, A Fig. 6 mostra a matriz macho sem o corpo de cápsula ai posicionado, A Fig. 7 mostra a matriz macho com o corpo de cápsula a ser posicionada após injecção do elemento de vedação, A Fig. 8 mostra a matriz macho com o corpo de cápsula a ser posicionado mas com o elemento de vedação removido para mostrar as deformações localizadas formadas no corpo pela matriz, A Fig. 9 mostra uma vista em corte da matriz macho sem o corpo de cápsula, 10 A Fig. 10 mostra uma vista em corte de detalhe da matriz macho com o corpo de cápsula posicionado e o elemento de vedação a ser injectado,

As Figs. 11 a 13 mostram vistas da configuração de dispositivo de injecção no local de produção possibilitando uma elevada produtividade de partes de cápsula injectadas, A Fig. 14 é um diagrama que ilustra os passos de acordo com um modo do método da invenção, A Fig. 15 é um diagrama que ilustra os passos de acordo com uma variante do método da invenção.

Note-se que a seguir a invenção será explicada fazendo referência a uma determinada concepção de uma cápsula, i. e., uma concepção de acordo com a qual a cápsula compreende um corpo base do tipo chávena e um elemento de folha de fecho. Contudo, deve compreender-se que são viáveis outras concepções da cápsula, tais como, e. g., cápsulas possuindo uma forma lenticular com duas paredes essencialmente correspondentes e opostas (e. g., folhas) que estão vedadas no e. g., bordo em forma de anel. De um modo geral, uma cápsula de acordo com a presente invenção compreende, pelo menos, dois elementos (faces) de parede opostos que estão ligados um ao outro nos seus respectivos bordos para formar uma zona vedada de aro do tipo flange, fechando, deste modo, um interior vedado. A forma de realização mostra um suporte 13 de cápsula possuindo elementos 12 em relevo que estão concebidos para rasgar e perfurar um elemento 5 de folha, fechando um corpo 4 base do tipo chávena da cápsula 1. Este rasgamento do elemento 5 11 de folha pode ocorrer assim que a pressão no interior da cápsula excede um valor limite. Note-se que os elementos em relevo podem possuir qualquer forma saliente susceptivel de provocar um rasgamento controlado do elemento de folha. A titulo de exemplo, citam-se apenas pirâmides, agulhas, bossas, cilindros, estrias alongadas. 0 elemento em relevo pode também ser único. A Fig. 1 mostra uma condição na qual uma tal cápsula foi colocada num suporte 13 de cápsula, repousando o elemento 5 de folha nos elementos 12 em relevo do suporte 13 de cápsula e ficando o corpo 4 base do tipo chávena da cápsula 1 já parcialmente envolvido pela parede 25 circunferencial de um elemento 9 de fecho do dispositivo de produção de bebidas. 0 elemento de fecho mostrado pode possuir a forma de uma campânula. São viáveis outras formas, em que a concepção do contorno interior (recesso) do elemento de fecho está, geralmente, adaptada para corresponder substancialmente aos contornos da cápsula 1. 0 suporte 13 de cápsula (representando, igualmente, um elemento de fecho) e o elemento 9 de fecho podem, deste modo, fechar selectivamente um espaço 22 de fecho de cápsula quando transferidos de uma posição aberta para uma posição de fecho de cápsula.

Note-se que o elemento 5 de folha como mostrado não é necessária e exactamente liso devido a uma sobrepressão definida dentro da cápsula, cuja sobrepressão é gerada introduzindo e. g., um gás protector aquando da produção da cápsula cheia e 12 durante a desgaseificaçao atrasada dos ingredientes alimentares após vedação, por exemplo dióxido de carbono do café. 0 elemento 9 de fecho (campânula) compreende, ainda, uma superfície 18 de pressão anular e uma abertura 20 de entrada de água para fornecer um líquido, tal como, por exemplo, água quente sob pressão, a um sistema 14 de injecção de água que está montado de modo separável (e. g., aparafusado) no elemento 9 em campânula. O sistema de injecção de água pode compreender um ou mais elementos 24 de perfuração (lâminas, pinos, etc.) concebidos para produzirem uma ou mais aberturas na parede 17 de topo da cápsula 1 quando o suporte 13 de cápsula e o elemento 9 em campânula são deslocados próximos em conjunto e. g., por um mecanismo de fecho accionado manual ou automaticamente. Um canal 19 atravessa o sistema de injecção e conduz ao fecho 22 do elemento 9 de fecho, de tal modo que pode ser fornecida água ao interior da cápsula 1 assim que os elementos 24 de perfuração se projectem para o interior da cápsula 1. A cápsula 1 compreende a referida parede 17 de topo, uma parede 7 lateral e um aro 6 do tipo flange, em que o elemento 5 de folha está vedado no referido aro 6 do tipo flange para fechar hermeticamente o corpo 4 base do tipo chávena da cápsula 1. De novo, são possíveis outras concepções para a cápsula desde que a cápsula possa ser vedada e contenha os ingredientes mencionados.

De acordo com a presente invenção, a superfície exterior da cápsula 1 apresenta um elemento 8 de vedação estanque a água, dedicado, (constituído por material vedante) subsequentemente 13 denominado "elemento de vedaçao". 0 elemento 8 de vedação pode ser compressível, de um modo mais preferido, resiliente. 0 material para o elemento de vedação pode ser um elastómero termoplástico injectável.

Como é mais evidente na Fig. 2, a cápsula da invenção compreende um aro 6 do tipo flange com uma parte 6 0 de suporte para o elemento de vedação e uma parte 61 de extremidade parcialmente curva formando uma parte de ancoragem para o elemento de vedação. A parte 60 de suporte funde-se com a parede 7 lateral do corpo 4 com um determinado ângulo (i. e., ligeiramente superior a 90 graus quando o corpo possui uma forma truncada) . O aro do tipo flange, bem como a superfície 70 de base da parede lateral recebe o elemento 8 de vedação anular. De modo a afixar o elemento de vedação ao aro do tipo flange de um modo fiável, o elemento de vedação estende-se em direcção à parte 61 parcialmente curva por intermédio de uma parte 80 de ligação que é injectada na parte 61 parcialmente curva do aro. A extremidade curva forma um "gancho" para o material vedante que, assim, aumenta a ligação e também a estanquidade a água entre o elemento de vedação e o aro. No exterior da parte 61 parcialmente curva, o elemento 8 de vedação estende-se ao longo da parte 60 de suporte do aro do tipo flange por intermédio de uma parte 81 de vedação que se estende pela parte 8 2 de rebordo aplicada contra a superfície 70 de base da parede 7 lateral do corpo. A parte 81 de vedação e a parte 82 de rebordo podem formar superfícies com diferentes inclinações ou podem fundir-se numa única superfície inclinada contínua, côncava ou lisa. A forma do elemento 8 de vedação num perfil em cunha é escolhida para proporcionar uma massa de material suficiente para compensar as irregularidades, tolerâncias, fissuras ou outros 14 interstícios (e. g., devido ao desgaste das superfícies mecânicas) entre a cápsula e o fecho ou elemento em campânula. Como a vedação estanque, a água também pode ser obtida dinamicamente, i. e., por efeito da água sob pressão que força o elemento de vedação, a forma, dimensão e massa total do elemento de vedação deve ser suficiente para deformar, deste modo "escoar" de modo resiliente e encher correctamente as aberturas deixadas quando a pressão se forma durante a infusão. A Fig. 3 mostra a condição na qual o elemento 9 de fecho e o suporte 13 de cápsula são colocados em engate de fecho por pressão no aro e devido à entrada da água no interior da cápsula e, formando aí uma pressão, os elementos 12 piramidais em relevo do suporte 13 de cápsula produzem aberturas no elemento 5 de folha da cápsula 1. Após inserção da cápsula, os elementos 24 de lâmina do injector 14 de água criaram previamente perfurações 16 na parede 17 de topo da cápsula 1. Quando se formou uma pressão suficiente de fluido dentro da cápsula, a bebida produzida a partir dos ingredientes contidos na cápsula podem ser escoados em pequenos interstícios ou perfurações criados pelo rasgamento do elemento 5 de folha pelos elementos 12 em relevo.

Num primeiro passo do método (não ilustrado), é produzido o corpo 4 da cápsula. 0 corpo pode ser produzido com uma pré-forma do aro 6 do tipo flange que permanece aberto para injecção do material do elemento de vedação no passo de injecção subsequente. 0 corpo 4 pode ser preformado por embutidura de uma folha metálica ou de um conjunto de múltiplas folhas incluindo metal, e. g., alumínio e plástico, e. g., polipropileno e, eventualmente, ligantes e/ou vernizes. Dependendo da complexidade da forma do corpo e da profundidade da cavidade, a folha pode ser estampada em mais do que um único passo. Também, 15 a cavidade do corpo e o aro do tipo flange podem ser formados numa mesma operação ou, em alternativa, em operações separadas.

As Fig. 4 e 5 mostram a operação de injecção do elemento 8 de vedação no corpo 7 preformado. 0 corpo pode, deste modo, ser colocado entre um conjunto 30 de matriz de injecção. O conjunto de matriz compreende, tipicamente, dois elementos de matriz, um elemento 31 de matriz fêmea e um elemento 32 de matriz macho que estão montados de modo estanque em torno do corpo de cápsula e deixam um espaço 35 de injecção para o material vedante a ser injectado para formar o elemento de vedação. 0 elemento 31 de matriz fêmea envolve a parede 7 lateral externa e a parede 17 de topo do corpo e, normalmente, também delimita o volume 35 para o elemento de vedação a ser injectado no aro 6 do tipo flange e estende-se ainda até uma linha 34 divisória que pode estar situada, por exemplo, substancialmente na extremidade da parte 61 parcialmente curva do aro, para possibilitar, por esse motivo, uma fácil remoção do corpo da matriz após a injecção. O elemento 32 de matriz macho é inserido na cavidade do corpo e corresponde à forma externa do aro do tipo flange (e. g., superfície inferior do aro rim) até à linha 34 divisória.

De um modo vantajoso, o conjunto 30 de matriz estende-se ao longo de todo o lado 7 do corpo e impõe uma pressão mecânica relativamente elevada sobre a parede 7 lateral. As vantagens são a duplicar.

Em primeiro lugar, a injecção é efectuada num pequeno intervalo de tempo a pressão relativamente elevada, por esse motivo, tem de ser obtida uma disposição de vedação estanque a pressão por injecção, em particular, na linha 34 de união entre 16 a parede lateral externa do corpo e o ponto mais elevado do elemento de vedação.

Em segundo lugar, a pressão também pode ser eficaz para alisar a superfície 73 externa da parede lateral do corpo. A operação de embutidura inicial tende a criar estrias na superfície da parede lateral devido à forma geralmente truncada do corpo. Por esse motivo, a pressão mecânica exercida pelas matrizes macho e fêmea directamente em todas as superfícies opostas da parede 7 lateral possibilita alisar as estrias e eliminar ou, pelo menos, reduzir significativamente este defeito visual. A injecção ocorre através, pelo menos, de um pequeno orifício 36 de injecção. A abertura do orifício à entrada do espaço de injecção pode ser da ordem de 0,5-1 mm. A injecção é efectuada a uma pressão elevada, i. e., uma média de entre 700 a 1500 bar durante menos de 1,01 segundos, tipicamente, 0,01 segundos. 0 plástico é injectado a uma temperatura acima da transição vítrea. O elastómero termoplástico preferido é um TPE. 0 elemento 8 de vedação que se obtém é deixado a arrefecer durante, pelo menos, alguns segundos, tipicamente, 5-10 segundos, antes do conjunto de matriz ser novamente aberto e o corpo ser extraído. O arrefecimento pode ser auxiliado com um fluido de refrigeração que circula dentro de um circuito de refrigeração do conjunto de matriz para reduzir o ciclo de endurecimento para o elemento de vedação.

As Fig. 6 a 10 mostram em detalhe a disposição 40 de matriz macho de injecção de acordo com uma possível forma de realização. A disposição 40 de matriz macho pode ser montada de um modo impermeável numa estrutura 41. Compreende um mandril 42 17 com uma extremidade que corresponde substancialmente com a cavidade interna do corpo da cápsula, como ilustrado na Fig. 8. Dentro do mandril proporciona-se um conjunto 43 de punçoamento excêntrico móvel como ilustrado pelas Fig. 9 e 10. O conjunto excêntrico compreende dois elementos 44, 45 de punçoamento montados de modo deslizante ao longo de ranhuras 37, 38 orientadas radialmente do mandril (Fig. 9). Os elementos 44, 45 de punçoamento são activados em extensão/retracção através das ranhuras por um impulsor 46 longitudinal que se desloca para trás e para a frente ao longo do eixo longitudinal do mandril. O impulsor central possui partes de rampa 47, 48 que activam os elementos 44, 45 de punçoamento em movimentos de deslizamento radial opostos ao longo das ranhuras.

Como ilustrado na Fig. 10, quando o impulsor central é empurrado para cima, os elementos 44, 45 de punçoamento são deslocados radialmente contra a parede 7 lateral do corpo 4 e, deste modo, obrigam a parede lateral do corpo de captura a deformar-se para fora de acordo com indentações 71, 72 em forma de arco (Fig. 8) que se projectam para dentro do elemento 8 de vedação (Fig. 10). As indentações podem ser formadas em qualquer momento após o corpo de cápsula ser inserido no mandril e antes do material de injecção ter endurecido. De um modo preferido, as indentações são criadas imediatamente após a injecção, e. g., 0,5-1 seg. após a interrupção da injecção.

As indentações 71, 72 melhoram a ancoragem do elemento de vedação na parede lateral numa zona de base que é essencial e onde o elemento de vedação tende a desprender-se do corpo. Em consequência, também proporciona até certo ponto uma vedação mais impermeável a água ao prevenir o risco de fugas na interface entre o elemento de vedação e o corpo. 18

Deve notar-se que a(s) indentação(ões) pode(m) ser formada(s) de muitos modos que um especialista na técnica possa conceber e que a presente invenção apenas se refere a um modo industrial possível para efeitos apenas ilustrativos. Também, as indentações podem possuir diferentes formas, tais como pinos, protuberâncias, etc.

As Fig. 11 a 14 ilustram uma possível configuração para a estação de injecção para gerir ciclos de injecção com um elevado débito. 0 princípio geral será explicado de seguida. A Fig. 11 representa a configuração geral da injecção que pode lidar duas séries de conjuntos de injecção a correr simultaneamente em lados opostos. 0 princípio baseia-se num elemento 60 cúbico de matriz fêmea de injecção que compreende quatro lados 61, 62, 63, 64 de matriz de injecção e pode rodar a 90 graus ao longo de um eixo 65 central para deslocar os lados de um trajecto incremental de 90 graus. Cada lado fêmea inclui uma série de cavidades 600 de matriz de injecção para inserção individual de corpos de cápsula. As cavidades são habitualmente distribuídas no lado de matriz de acordo com um padrão predefinido, de um modo preferido, ao longo de várias linhas e colunas, por exemplo, num padrão quadrado, 7 linhas vezes 7 colunas, que proporcionam, deste modo, um total de 49 sítios de injecção individuais. O padrão e o número de linhas e colunas no padrão podem variar dependendo da produção requerida. A matriz 60 cúbica fêmea de injecção está associada a duas matrizes 66, 67 macho viradas para lados 61, 63 opostos do elemento cúbico de matriz fêmea. As matrizes 66, 67 macho podem deslocar-se alternadamente em relação à matriz 60 cúbica para poderem abrir e fechar contra os lados de cavidade da matriz 19 cúbica de injecção. As matrizes 66, 67 macho compreendem, ainda, mandris 42 macho em número e de acordo com uma distribuição correspondentes ao número e distribuição dos lados de injecção.

Na direcção ortogonal à "direcção I de injecção" (i. e., a direcção na qual os conjuntos de matriz são simultaneamente fechados sobre a matriz cúbica) , são posicionados, virados para os outros dois lados 62, 63 opostos da matriz cúbica, meios 68, 69 de stock e transporte para carregamento/descarregamento automático dos corpos nas cavidades 600 dos referidos lados. Estes meios de stock e transporte podem compreender áreas 680, 681 de carga dispostas para compreender corpos "despidos" de cápsula (corpos sem elementos de vedação injectados) dispostos em padrões quadrados e áreas 682, 683 de stock dos corpos dispostas para receber corpos "vedados" de cápsulas (i. e., corpos com os elementos de vedação injectados). No meio, estão dispostos robôs 684, 685 multidireccionais configurados em, pelo menos, três direcções para, respectivamente: a) descarregar de uma vez só os corpos vedados de um dado padrão a partir dos lados de injecção total, b) transportar os corpos vedados de um dado padrão para as áreas 682, 683 de stock dos corpos, c) recolher de uma vez só os corpos despidos de um dado padrão da área 680, 681 de carga e d) transportá-los e colocá-los nas cavidades vazias dos lados de injecção deslocados para ficarem virados para os meios de stock e transporte.

Os robôs 684, 685 multidireccionais podem compreender meios de aspiração individuais, por exemplo, meios de aspiração assistidos a vácuo, para recolher, transportar e libertar os corpos, todos de uma vez. 20 A Fig. 12 ilustra um ciclo de injecção de duas séries de padrões Jl, J2 simultaneamente injectados. As outras operações de carregamento/descarregamento podem correr simultaneamente durante a injecção nestes lados 61, 63. No passo A, os meios robóticos removem os corpos vedados dos lados 62, 63 completos.

Depois, no passo B, os meios robóticos transportam e descarregam os corpos vedados na área 682, 683 de descarregamento. No passo C , os meios robóticos recolhem um novo padrão em espera de corpos despidos de cápsulas (e. g., 49 corpos dispostos num padrão quadrado de 7X7) das áreas 680, 681 de stock dos corpos. Depois, no passo D na Fig. 13, os meios robóticos transportam e carregam as séries capturadas de corpos despidos nos lados 62, 64 de injecção vazios do elemento 60 cúbico de matriz. Os passos A-D podem ser implementados enguanto duas outras séries de corpos nos dois lados 61, 63 contíguos são injectadas com os elementos de vedação. Por esse motivo, pode obter-se uma produtividade muito mais elevada, uma vez que quase em cada, cerca de, 10 segundos, duas séries de 49 (logo 98 corpos no total) podem ser injectadas com elementos de vedação. A configuração de injecção das Fig. 11 a 13 pode ser simplificada para formar apenas uma estação de carregamento/descarregamento com apenas uma matriz de injecção macho.

Como ilustrado na Fig. 14, o método inclui um ou mais passos 100 de embutidura do corpo da cápsula, moldagem 110 por injecção do elemento de vedação (ou "anel") . Num passo 120 seguinte, o corpo é cheio com ingredientes alimentares e finalmente, no passo 130, a membrana 5 é soldada e. g., por soldadura térmica ou ultrassónica, na face externa da parte 60 de suporte do aro do tipo flange. Podem ser previstos outros 21 passos em qualquer momento adequado durante o processo de produção, tais como posicionamento e afixação de filtros dentro do corpo e/ou da membrana 5 antes ou após a embutidura do corpo. A presente invenção inclui outras variantes possíveis. Por exemplo, o elemento de vedação pode ser formado por dois ou mais materiais de injecção possuindo diferentes durezas. Por exemplo, uma camada interior de um primeiro material pode ser primeiramente injectada no corpo. Uma camada exterior de um segundo material mais mole do que o material da camada interior pode, depois, ser moldada por cima da camada interior. A camada interior pode servir para melhorar a ligação para o segundo material. 0 material exterior pode ser mais mole para reduzir os esforços de fecho necessários para fechar os elementos de fecho do dispositivo de produção de bebidas sobre a cápsula.

Numa outra possível variante ilustrada na Fig. 15, o corpo de cápsula pode ser formado de material plástico. 0 corpo é também, de um modo preferido, moldado por injecção. 0 corpo e o elemento de vedação podem ser, assim, co-injectados (passo 140). O corpo pode ser em plástico com módulo de Young mais elevado do que o do elemento de vedação, mas os dois materiais devem ser compatíveis para aderirem um ao outro. Um exemplo de um material adequado para o corpo e elemento de vedação é um TPE. O corpo também pode ser dotado com múltiplas camadas injectadas compreendendo uma, ou mais, camada barreira a gás, tal como o EVOH (Copolimero do Álcool Etileno-Vinílico) que está integrada entre camadas interior e exterior constituídas por TPE.

Lisboa, 13 de Setembro de 2012 22

Claims (16)

1. REIVINDICAÇÕES 1. Método para proporcionar um elemento de vedação no corpo (4) de uma cápsula (1) contendo ingredientes de bebida concebida para inserção num dispositivo de produção de bebidas, no qual um liquido sob pressão entra na cápsula de modo a interagir com os ingredientes na cápsula e para escoar uma bebida da cápsula, estando o elemento de vedação geometricamente disposto para estar em engate vedante com, pelo menos, uma superfície correspondente do dispositivo de produção de bebidas; caracterizado por compreender proporcionar um corpo (4) e injectar, pelo menos, um material vedante por moldagem por injecção sobre, pelo menos, uma parte da superfície externa do corpo (4) para fixar de um modo vedante, por moldação, um elemento (8) de vedação ao corpo e por o corpo (4) ser formado com um aro (6) do tipo flange e o passo de injecção compreender injectar o elemento (8) de vedação sobre o aro (6) do tipo flange.
2. 2. Método de acordo com a reivindicação 1, caracterizado por o material injectado para o elemento (8) de vedação ser diferente do material que forma o corpo.
3. 3. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o material injectado para o elemento (8) de vedação ser mais mole do que o material que forma o corpo (4).
4. 4. Método de acordo com a reivindicação 2, caracterizado por o aro (6) do tipo flange compreender uma parte (61) de 1 ancoragem e uma parte (60) de suporte; em que o passo de injecção compreende injectar o elemento (8) de vedação tanto na parte (61) de ancoragem como na parte (60) de suporte.
5. 5. Método de acordo com a reivindicação 4, caracterizado por a parte de ancoragem ser formada por uma parte parcialmente curva compreendendo uma abertura para escoamento do plástico durante a injecção.
6. 6. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por a injecção se efectuar sob uma pressão de cerca de 500 a 2000 bar e durante menos do que ou cerca de um segundo.
7. 7. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por, após a injecção, o corpo (4) com o seu elemento (8) de vedação injectado poder arrefecer durante alguns segundos na matriz (31, 32) de injecção.
8. 8. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o material injectado ser um Elastómero Termoplástico.
9. 9. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por o corpo (4) de cápsula ser pré-formado por embutidura de uma folha metálica ou de metal-piástico.
10. 10. Método de acordo com a reivindicação 9, caracterizado por o corpo (4) de cápsula compreender alumínio. 2
11. 11. Método de acordo com as reivindicações 9 ou 10, caracterizado por ser efectuada, pelo menos, uma deformação (71, 72) localizada da parede (7) lateral de corpo para criar um meio de ancoragem para o elemento (8) de vedação.
12. 12. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a, pelo menos uma, deformação (71, 72) localizada ser efectuada durante a injecção ou arrefecimento do elemento (8) de vedação moldado por injecção.
13. 13. Método de acordo com a reivindicação 11, caracterizado por a, pelo menos uma, deformação localizada ser efectuada pela operação de embutidura.
14. 14. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 8, caracterizado por o corpo (4) ser moldado por injecção.
15. 15. Método de acordo com qualquer uma da reivindicação 14, caracterizado por o corpo (4) ser co-injectado com o elemento de vedação (8).
16. 16. Método de acordo com qualquer uma das reivindicações anteriores, caracterizado por compreender soldar uma membrana (5) para fechar hermeticamente o corpo (4). Lisboa, 13 de Setembro de 2012 3