用于制造分装胶囊的方法和分装胶囊技术

本发明专利技术涉及一种用于制造胶囊的方法，其包括以下步骤：提供由塑料制成的基体(2)，其具有基底区域(5)、周向侧壁(6)和与周向侧壁邻接的周向基体凸缘(41)；提供由塑料制成的盖(3)；用提取材料填充基体(2)；将盖(3)置于基体(2)上，使得盖的紧固部分平放在基体凸缘(41)上；和借助于超声波焊接将盖凸缘紧固至基体凸缘。在紧固盖凸缘时，紧固部的内表面(33)平放在基体凸缘的凸缘表面(43)上。将施加有机械振动并具有能量导向器(52)的超声波焊极(50)压靠紧固部分的外表面(34)或基体凸缘，使得机械振动的作用导致盖的塑料材料或基体凸缘的塑料材料在外表面处开始液化。外表面处开始液化。外表面处开始液化。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于制造分装胶囊的方法和分装胶囊
[0001]本专利技术涉及由存在于胶囊中的提取材料诸如磨碎的咖啡制备饮料等。本专利技术特别涉及一种用于制造填充有提取材料的胶囊的方法以及通过所述方法制造的胶囊。
[0002]用于由存在于分装包装中的提取材料制备饮料的提取装置例如被称为咖啡机、浓缩咖啡机或茶机，并且继续享有日益增加的普及性。例如，在许多相应的系统中，分装包装被实施为胶囊，其中提取材料以气密方式被封装。为了提取，胶囊在彼此相对的两侧被刺穿。冲调液体—一般是热水—被引入第一侧。冲调的产品在第二侧从胶囊中被排出。根据要制备的饮料和系统，胶囊内部必须存在相当大的压力。代替其中分装胶囊被刺穿的系统，还存在具有已经设置有穿孔的胶囊的系统，所述穿孔被保护膜覆盖，例如，所述膜在冲调过程之前被去除或溶解。
[0003]铝和塑料如聚丙烯已经特别被认为是胶囊材料。铝胶囊给提取材料带来非常好的稳定性(风味保护)，但其制造非常耗能。聚丙烯胶囊在能量需求和处置方面具有优势，但对刺穿机制和风味保护的要求增加了。铝和塑料作为胶囊材料都被批判，前者是由于制造中的高能耗，而后者特别是由于浪费的问题。
[0004]从WO 2010/118543已知一种咖啡分装胶囊，其包括由塑料制成的大致立方体形状，并且与已知的杯形胶囊相比，在一个(顶部)盖表面的平面上不包括凸缘。这种周向凸缘对于根据现有技术的胶囊系统是必需的，这是由于借助于用作盖的膜密封胶囊以及其他原因。当借助于超声波焊接进行密封时，凸缘对于容纳能量导向器是必需的。如果胶囊是借助于热密封来密封的，那么凸缘是必需的，以便盖在足够大的区域上接触。与此相反，根据WO 2010/118543使用圆顶盖，并且例如借助于超声波切割和焊接进行密封。因此，根据WO 2010/118543的教导制造的胶囊，与其(“立方体”)形状无关，具有仅在由盖表面限定的平面之间形成最小的凸缘的周向焊接脊，然而，与已知胶囊的凸缘相比，该周向焊接脊的外延和侧向突起显著减小。
[0005]所谓的生物塑料也已经被讨论作为胶囊材料。由可再生资源制造的塑料被称为此类(所谓的生物基塑料)。生物塑料也是能够生物降解的塑料(所谓的可生物降解塑料)。提议用于制造分装胶囊的塑料是可生物降解的，并且部分包含一部分生物基塑料。
[0006]在本文中，“可生物降解”是指根据EN13432(版本：2019年底)标准可生物降解，“生物基”是指“由可再生资源制成，而不是石化基”。
[0007]可获得的生物塑料，特别是可生物降解塑料，具有以下性质：所述塑料在相对低的温度下软化，因此在低温下已经具有一定的流动性(低玻璃化转变温度)，但是所述塑料在变得完全可流动之前必须被加热到相对高的温度(也就是说，熔点，如果定义的话，不是特别低)。这给焊接带来了特别的挑战，因为转变为非常可流动的状态(高于熔点，如果定义的话)是可靠焊接的先决条件，因此材料基本上可流动的时间跨度大于传统塑料。
[0008]因此，为了制造胶囊，对于不具有密封膜作为盖，而是具有有三维尺寸形状的塑料主体作为盖的胶囊，例如，特别是对于具有WO 2010/118543或例如WO 2015/096990中描述的形状的胶囊的情况，产生了特别的挑战。
[0009]本专利技术的目的是改善用于制造胶囊，例如在WO 2010/118543中描述的类型的胶囊
的方法，以便当使用具有低玻璃化转变温度的塑料，特别是可生物降解的和/或生物基的塑料时能够更简单地制造，并且能够可靠地密封胶囊。
[0010]根据本专利技术的一个方面，用于制造胶囊的方法包括以下步骤：
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提供具有基底区域、周向侧壁和与周向侧壁相邻的周向基体凸缘的塑料基体；
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提供用于密封胶囊的塑料盖，即用于与基体一起形成封闭的胶囊的塑料盖；
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用提取材料填充基体；
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将盖置于基体上，使得盖的紧固部分接触基体凸缘；
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借助于超声波焊接将盖凸缘紧固至基体凸缘；
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其中，当附接盖凸缘时，紧固部分的内表面与基体凸缘的凸缘表面区域接触，并且在其上施加有机械振动并具有能量导向器的超声波焊极压靠紧固部分的外表面或凸缘的外表面，使得盖的塑料材料和基体凸缘的塑料材料由于机械振动的作用在外表面处开始液化。
[0017]当紧固盖凸缘时，紧固部分的内表面与基体凸缘的凸缘表面区域接触，这特别意味着这种接触发生在施加或开始能量输入的时间点。对于根据现有技术的程序，在任何时间点都不会发生区域接触：在根据现有技术的超声波焊接过程开始时，没有区域接触，而是仅沿着由能量导向器限定的边缘接触(线接触)，并且在最后，元件被彼此焊接，因此也不会发生区域接触。
[0018]所述程序的效果是熔体首先在外表面、在能量导向器和塑料材料之间的接触点处形成，因此基本上从背面形成。也就是说，液化在外表面(“背面”)处开始；液化首先发生在外表面。外表面处的材料特别是在某个时间点变成液体，而区域接触位置的材料仍然是固体。
[0019]由于超声波焊极的持续压力和持续的机械振动，能量导向器随后被压入塑料材料中。液化特别地准穿过紧固部分或基体凸缘的材料。仅作为其结果，在基体凸缘和紧固部分之间的边界处形成熔体，例如，由于熔体通过盖或凸缘的材料从外侧渗透到另一内表面。这与现有技术相反，根据现有技术，基体或盖本身包括能量导向器，因此线接触一般在基体和盖之间的开始处产生，其中塑料的熔化在能量导向器和接触线处开始。
[0020]焊接发生在该过程开始时盖与凸缘表面区域接触的地方，即在区域接触的位置，特别是在围绕线的区域，线的位置由超声波焊极的能量导向器限定，即，该线为距由能量导向器形成的边缘最小距离的线。与其中基体凸缘包括卷边或类似物，密封膜被压入卷边或类似物以密封胶囊的实施方案相反，基体凸缘的材料和紧固部分的材料的熔化特别是沿着彼此平行接触的平坦表面发生。
[0021]已经令人惊讶地发现，具有从背面形成熔体的明显效率较低的程序为塑料例如诸如生物塑料产生了最佳结果，在相对低的温度下已经变得略微可流动。对于在这种材料的塑料上使用能量导向器的常规程序，产生的焊接经常是不充分的。对此的一种可能解释是，能量导向器在塑料在低温软化的焊接过程中的早期时间点失效，因为所述材料太软，因此能量吸收不充分。位于更靠近内部的能量导向器也可能在塑料上形成弱点，因为材料在那里严重变形并熔化。
[0022]特别地，可以设置成，能量输入从盖侧发生，也就是说，当紧固盖凸缘时，超声波焊极压靠紧固部分，而基体支撑在工具(砧座)中。然后，盖的塑料材料首先在外表面处液化，
直到熔体也在基体凸缘的边界表面处形成，例如，由于所述熔体从外表面渗透到所述点，并且凸缘的材料也由于传热而液化。与相反的布置(来自基体侧，即从下方的超声波的作用)相比，所述布置经常是有利的，特别是因为基体被填充，并且必须确保当超声波直接作用在基体上时填充不被干扰。从下方作用的超声波在实践中也可能本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于制造填充有用于制造冲调产品的提取材料的分装胶囊(1)的方法，其包括以下步骤：
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提供由塑料制成的基体(2)，其具有基底区域(5)、周向侧壁(6)和与周向侧壁相邻的周向基体凸缘(41)；
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提供由塑料制成的盖(3)；
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用提取材料填充基体(2)；
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将盖(3)置于基体(2)上，使得盖的紧固部分接触基体凸缘(41)；和
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借助于超声波焊接将盖凸缘紧固至基体凸缘，其特征在于
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当附接盖凸缘时，紧固部分的内表面(33)与基体凸缘的凸缘表面(43)区域接触，并且在其上施加有机械振动并具有能量导向器(52)的超声波焊极(50)压靠紧固部分的外表面(34)或基体凸缘的外表面，使得盖的塑料材料和基体凸缘的塑料材料由于机械振动的作用在外表面处开始液化。2.根据权利要求1所述的方法，其中，当紧固所述盖凸缘(41)时，将所述超声波焊极(50)压靠在所述紧固部分上，同时所述基体(2)由工具(70)支撑。3.根据权利要求1或2所述的方法，其中，所述紧固部分的内表面(33)和所述基体凸缘的凸缘表面(43)是平坦的并且彼此平行。4.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，所述能量导向器(52)具有周向肋的形状。5.根据前述权利要求中任一项所述的方法，其中，由所述基体凸缘(41)和焊接至...

【专利技术属性】
技术研发人员：R，
申请(专利权)人：奇堡股份有限公司，
类型：发明
国别省市：