ES2939589T5

ES2939589T5 - Capsule and device for preparing beverages and method for manufacturing a capsule

Info

Publication number: ES2939589T5
Application number: ES15784935T
Authority: ES
Inventors: Sander Gordon Zweed; Jan Andreae; Mark Eric Anton Arthur Klep
Original assignee: Advanced Tech Assets BV
Current assignee: Advanced Tech Assets BV
Priority date: 2015-10-13
Filing date: 2015-10-13
Publication date: 2026-04-23
Anticipated expiration: 2035-10-13
Also published as: WO2017063680A1; AU2015411918A1; EP3362377B2; EP3362377B1; AU2015411918B2; ES2939589T3; EP3362377A1

Description

[0001] DESCRIPCIÓN

[0003] Cápsula y dispositivo para preparar bebidas y método para fabricar una cápsula

[0005] La invención se refiere a una cápsula para uso en un dispositivo para preparar bebidas. La invención también se refiere a un elemento de cierre para uso en una cápsula según la invención. La invención se refiere a continuación a un método para fabricar una cápsula según la invención. La invención se refiere además a un conjunto de una cápsula de este tipo y un dispositivo para preparar bebidas.

[0007] En la técnica anterior se conocen diversas cápsulas para usar en un dispositivo para preparar bebidas. Una cápsula conocida, como se describe por ejemplo en EP0512468, comprende una carcasa esencialmente troncocónica compuesta por una pared periférica, un lado de entrada final conectado a la pared periférica y un borde de enganche conectado lateralmente a la pared periférica para sujetar la cápsula en un portacápsulas del dispositivo para preparar bebidas. El borde de enganche se conecta a una lámina perforada que también forma el lado de salida de la cápsula. La carcasa se llena de una sustancia a extraer, como granos de café molidos. Esta cápsula conocida se puede colocar en un dispositivo para preparar una bebida. Para ello, la cápsula se coloca en un portacápsulas, en el que luego se sujeta la cápsula, provocando así que se perfore el lado de entrada de la cápsula. Después de esto, se alimenta agua tibia a una presión bastante alta (6-20 bar) al portacápsulas y, por lo tanto, a la cápsula a través del lado de entrada, donde el agua debe entrar en contacto con la sustancia, formando así la bebida final. La acumulación de presión en la cápsula debe hacer que la lámina se deforme de tal manera que la lámina sea perforada por el portacápsulas, con el resultado de que la bebida formada pueda salir de la cápsula. La carcasa de la cápsula descrita en la citada patente se compone de aluminio. Aunque el aluminio tiene propiedades de barrera bastante favorables, lo que le permite conservar el café durante un largo período de tiempo, el procesamiento del aluminio es bastante problemático. Además, la cápsula debe desecharse después de su uso, generalmente mediante la eliminación de residuos estándar, lo que conduce a una contaminación ambiental considerable.

[0009] El documento WO03/002423 describe un cartucho flexible sellado, diseñado para ser extraído a presión, que contiene una sustancia para la preparación de una bebida, constituido por una primera y una segunda hoja de forma circular, ovalada o poligonal que dejan entre sí un espacio para la sustancia y se sueldan juntas por su periferia, estando hecha la primera hoja de un material elegido entre papel filtro, un material no tejido y semirrígido y estando hecha la segunda hoja de un material elegido entre papel filtro, un no tejido y un material compuesto, en el que la primera hoja es tal que deja pasar el agua a presión atmosférica o al perforar con un medio de perforación y la segunda hoja es tal que deja pasar el agua solo si se aplica una sobrepresión entre 0,1 y 3 bar alcanzada durante la extracción de dicho cartucho.

[0010] Un objetivo de la invención es proporcionar una cápsula que funcione de manera bastante fiable para preparar bebidas que, particularmente después de su uso, conduzca a una contaminación ambiental reducida.

[0012] Para ello, la invención proporciona así una cápsula del tipo mencionado al principio, que comprende: una carcasa esencialmente cerrada que está al menos parcialmente llena de una sustancia a extraer y/o disolver, como café molido, para preparar una bebida, en donde la carcasa se define al menos por una pared periférica, una pared inferior conectada a la pared periférica y un borde de enganche que sobresale lateralmente conectado a la pared periférica a una distancia de la pared inferior para permitir que la cápsula se sujete en un portacápsulas de un dispositivo para preparar bebidas; y al menos un elemento de cierre esencialmente cerrado configurado para permitir que la bebida fluya desde la cápsula, dicho elemento de cierre se conecta al borde de enganche que sobresale lateralmente para sellar la sustancia en la cápsula, en donde al menos una parte del elemento de cierre se compone de una lámina laminada, en donde la lámina se configura para rasgarse como resultado de la acumulación de presión en la cápsula cuando se inyecta agua en la cápsula, comprendiendo dicha lámina: al menos una capa debilitada, dicha capa debilitada se provee de al menos una zona debilitada, y dicha capa debilitada mira preferiblemente hacia la sustancia retenida por la carcasa, al menos una capa portadora que se hace al menos parcialmente de papel, en particular papel de filtro, y al menos una capa de barrera al oxígeno, dicha capa de barrera es esencialmente impermeable al oxígeno, y dicha capa de barrera al oxígeno se sitúa entre dicha capa debilitada y dicha capa portadora. La lámina laminada aplicada utilizada para sellar herméticamente la sustancia en la cápsula permite la aplicación de materiales más respetuosos con el medio ambiente en comparación con el aluminio, lo que conduce a una menor contaminación ambiental. La lámina aplicada para cerrar la carcasa se compone esencialmente de papel y plásticos (polímeros), y preferiblemente papel compostable y plásticos compostables como se esclarecerá más adelante. Además, la composición de la lámina laminada es tal que, durante el uso, la lámina se rasgará de manera controlada para permitir que la bebida fluya desde el cartucho de manera controlada. Preferiblemente, no se aplica ninguna capa de metal en la lámina. La capa de barrera al oxígeno permite conservar, sin oxígeno o con poco oxígeno, la sustancia contenida en la cápsula, generalmente café molido, hojas de té, sopa instantánea o leche en polvo (chocolate) para preparar café, sopa, té o (chocolate) leche respectivamente. La capa de barrera al oxígeno generalmente se configura de manera completamente cerrada (no perforada). Por lo tanto, preferiblemente, la capa de barrera al oxígeno cerrada no se debilita para que sea posible mantener la barrera al oxígeno tan favorable y uniforme como sea posible. Se prefiere en este caso que la barrera al oxígeno tenga un grosor de capa esencialmente uniforme. La al menos una capa debilitada se configura comúnmente para transportar, mantener en su lugar y soportar la capa de barrera al oxígeno, generalmente más delgada. La capa debilitada se provee de al menos un área debilitada (previamente formada, durante la producción de la lámina), con el resultado de que la capa debilitada como tal se debilita. Esta zona debilitada se puede formar de diversas formas, como se explicará con más detalle a continuación. El área debilitada sirve para permitir que la lámina se rasgue de una manera simple y preferiblemente controlada, cuando la cápsula se usa en un dispositivo para preparar bebidas. Si no se forma un área debilitada, una lámina de plástico (multicapa) tiende a estirarse en lugar de rasgarse, lo que puede hacer que la apertura de la cápsula en el lado de salida sea considerablemente más difícil e incluso imposible. Debido al área debilitada (selectiva del sitio) en al menos una capa portadora, el rasgado de la lámina se hace considerablemente más fácil y, en general, el comportamiento de rasgado de la lámina será esencialmente congruente con el comportamiento de rasgado de una clásica lámina a base de aluminio. La capa portadora que se compone al menos parcialmente, o preferiblemente completamente, de papel, en particular papel de filtro, comúnmente se configura para llevar otras capas de láminas. Comúnmente, esta capa portadora es la capa más gruesa de todas las capas de lámina para proporcionar a la lámina suficiente firmeza. El papel de filtro es un papel que es suficientemente poroso para permitir que una bebida fluya a su través mientras evita - eventuales - partículas sólidas (de tamaño medio) de la sustancia que fluyan a través de ella. Por lo tanto, además de proporcionar a la lámina una mayor firmeza, el papel de filtro también tiene una función de filtrado. Además, el papel de filtro evita que la lámina como tal se estire (excesivamente) durante el uso (a temperaturas operativas típicas entre 20 y 120 grados Celsius) y, por lo tanto, evita que la lámina como tal sea forzada, debido a la presión del agua, a aberturas de descarga del portacápsulas de un dispositivo para preparar bebidas, lo que asegura el correcto funcionamiento tanto de la cápsula, como del portacápsulas y, por lo tanto, del dispositivo. El papel de filtro utilizado también se denomina tela no tejida. En lugar de componer la capa portadora de papel (filtro), es concebible que la capa portadora esté compuesta al menos parcialmente de otro material que no se ablande y/o funda en un intervalo de temperatura de funcionamiento típico de entre 70 y 120 grados Celsius. Ejemplos de materiales alternativos para papel de filtro son celofán, acetato de celulosa y fibras de base biológica y/o compostables compuestas de viscosa, lignina y/o soja.

[0014] La lámina puede comprender de manera concebible una pluralidad de capas portadoras. También es concebible que la pluralidad de capas de soporte de la lámina se pueda configurar de forma debilitada, lo que conduce a una capa portadora debilitada. Esto hace posible que la lámina se mantenga lo suficientemente fácil de rasgar al mismo tiempo que proporciona a cada capa portadora su propia funcionalidad. Por ejemplo, es concebible que cada capa portadora pueda directa o indirectamente desempeñar un papel en para soportar la capa de barrera al oxígeno, con, por ejemplo, al menos una primera capa portadora funcionando principalmente como portador, mientras que al menos otra capa portadora funciona más como barrera contra la humedad. Se prefiere que al menos dos de las capas de lámina debilitada estén adyacentes entre sí. Más preferiblemente, las áreas debilitadas de las capas adyacentes deberían estar alineadas entre sí. Esto puede llevarse a cabo con bastante facilidad mediante la aplicación de un estampado calentado o un láser que procesa simultáneamente las capas portadoras antes mencionadas. La aplicación de un sello da como resultado un grosor de capa local (selectivo del sitio) reducido y, por lo tanto, un área debilitada de la capa de lámina.

[0016] Comúnmente, la al menos una capa portadora que se hace al menos parcialmente de papel de filtro forma una capa exterior de la lámina que mira lejos del borde de enganche saliente. Dado que esta capa de papel de filtro se usa comúnmente como capa exterior, esta capa de papel de filtro interactuará comúnmente con el portacápsulas del dispositivo, durante el uso de la cápsula. La capa de barrera al oxígeno normalmente se compone al menos esencialmente de un polímero, preferiblemente un polímero compostable, eventualmente enriquecido con uno o más aditivos. La capa debilitada comúnmente (también) se compone al menos esencialmente por un polímero, preferiblemente un polímero compostable, eventualmente enriquecido por uno o más aditivos.

[0018] La lámina laminada es preferiblemente una lámina compuesta (también denominada lámina de composición o abreviada como compuesta). Una lámina compuesta, en este caso, es una lámina hecha de tres o más capas de material individuales con propiedades físicas o químicas significativamente diferentes que, cuando se combinan, producen un laminado con características diferentes a las de las capas individuales. En la lámina laminada, las capas aplicadas se conectan entre sí y son mutuamente indivisibles. Por lo tanto, la lámina laminada como tal forma una sola pieza de material y, por lo tanto, un solo componente de cápsula. La lámina laminada es comúnmente flexible.

[0019] En una realización preferida, la al menos una capa debilitada (portadora) se provee de perforaciones. Las perforaciones juntas definieron el área debilitada (o sección debilitada o zona debilitada) de la capa debilitada. Las aberturas practicadas en al menos una capa portadora se componen preferiblemente por microperforaciones. La dimensión máxima de cada (micro)perforación está preferiblemente entre 1 y 10 milímetros, más preferiblemente entre 2 y 8 milímetros, y en particular entre 3 y 6 milímetros. Dicha dimensión máxima puede estar definida por la longitud, la anchura y/o el diámetro de cada (micro)perforación aplicada. En este caso, se puede preferir que al menos varias de estas aberturas (perforaciones) penetren completamente en al menos una capa portadora. Por lo tanto, en esta última realización, al menos varias de las perforaciones forman orificios pasantes que conectan los lados opuestos de la capa debilitada. En consecuencia, en caso de que esta capa debilitada perforada se aplique como una capa frente a la sustancia retenida por la carcasa, una capa de lámina adyacente también se enfrentará parcialmente a la sustancia retenida por la carcasa de la cápsula debido a los orificios pasantes de la capa debilitada perforada. Esta capa de lámina adyacente se puede formar por la capa de barrera al oxígeno o por otra capa, como una capa de imprimación intermedia. Sin embargo, para evitar la perforación de la capa de barrera al oxígeno, normalmente se prefiere que las aberturas no formen orificios pasantes en la capa debilitada. En este caso, las aberturas se realizan en una superficie de la capa debilitada que mira lejos de la capa de barrera al oxígeno. En este caso, las aberturas únicamente se extienden hasta una profundidad limitada en la capa debilitada. Esta profundidad limitada típicamente corresponde al 50-90 % del grosor total de la capa debilitada. Por ejemplo, en el caso de que el grosor de la capa debilitada sea de 27 micrómetros, entonces las aberturas practicadas en una superficie de la capa debilitada que mira lejos de la barrera al oxígeno podrían tener una profundidad de 20 micrómetros. Por lo tanto, en este caso, las aberturas (de un solo lado) se colocan a cierta distancia de la capa de barrera al oxígeno, lo que evita el daño no intencionado (perforación) de la capa de barrera al oxígeno durante el proceso de producción.

[0021] La (micro)perforación se puede formar con bastante facilidad mediante la aplicación de un láser que quema la perforación en al menos una capa debilitada, comúnmente de polímero. En este caso, la intensidad y la longitud de onda del láser se pueden ajustar de tal manera que solo se perfore la capa debilitada de la capa de lámina superpuesta, y que la capa de barrera al oxígeno subyacente (y otras capas, si corresponde) no se dañen por el láser y por lo tanto permanecen intactos. Se prefiere en este caso que las perforaciones se realicen en un patrón en al menos una capa debilitada. Preferiblemente, este patrón se extiende sobre toda la superficie que está limitada por la periferia interior del borde lateral de enganche y, por lo tanto, sobre todo el lado de salida de la cápsula. Los experimentos han demostrado que el rasgado controlado de la lámina se puede lograr mejor si se forma al menos una perforación, y preferiblemente cada perforación, por una pluralidad de segmentos de línea interconectados, en donde los segmentos de línea adyacentes forman un ángulo entre sí. Dicho ángulo se sitúa entre, por lo tanto, sin incluir, 0 y 180 grados, y da como resultado un punto debilitado en el lugar en donde se interconectan los segmentos de línea, lo que facilita significativamente un rasgado controlado de la lámina. El extremo exterior de al menos un segmento de línea se puede conectar a otro segmento de línea, lo que daría como resultado una perforación que tendría la forma de, por ejemplo, uno de los siguientes caracteres: W, E, T, Y, F, H, K, L, Z, V, N, M. También es concebible que al menos dos segmentos de línea se crucen, lo que daría como resultado una perforación que tendría la forma de, por ejemplo, uno de los siguientes caracteres: , X, ,<∗>, #. Se prefiere que al menos dos segmentos de línea adyacentes encierren mutuamente un ángulo agudo (ángulo entre 0 y 90 grados), lo que mejora aún más el comportamiento de rasgado controlado de la lámina. Aunque normalmente es menos ventajoso, también se pueden usar segmentos de una sola línea simples (que no estén interconectados con otros segmentos de línea) para definir las perforaciones. Se puede aplicar un patrón compuesto de una pluralidad de líneas discontinuas (líneas discontinuas o segmentos de línea). En este patrón, preferiblemente las líneas discontinuas se orientan entre sí esencialmente en paralelo. Las perforaciones configuradas en sucesión formando un segmento de línea continua se diseñan preferiblemente de manera alargada, y se prefiere particularmente que sean esencialmente rectangulares. Dicho diseño facilita el rasgado de la película, en donde la película se desgarra en los sitios de las líneas, determinando las líneas la ubicación de facto de las costuras de rasgado. En lugar de segmentos de línea, las perforaciones también se pueden formar por puntos, en donde puede formarse un patrón de puntos que actúa como área debilitada. Pueden lograrse patrones de rasgado alternativos, por ejemplo, mediante la formación de perforaciones de forma cuadrada y/o redondeada. El grosor de la capa debilitada está normalmente entre 10 y 50 micrómetros, preferiblemente entre 10 y 30 micrómetros.

[0023] En una variante de realización alternativa, al menos una capa debilitada se configura de manera debilitada mediante un daño previo de al menos una capa portadora, preferiblemente un lado frontal de la misma, de modo que también se facilita el rasgado de la capa portadora. El daño de la capa portadora se puede realizar, por ejemplo, mediante rasgado de la capa portadora y/o ataque químico de la capa portadora.

[0025] Como ya se ha indicado anteriormente, la capa debilitada mira preferiblemente hacia la sustancia contenida en la carcasa. Esta capa debilitada es entonces la primera capa expuesta a la acumulación de presión de agua en la cápsula. Debido al debilitamiento aplicado, esta capa (la más interna) también es la primera capa que puede rasgarse por la acumulación de presión en la cápsula durante la inyección de agua en la cápsula (generalmente a través de la pared inferior de la carcasa), con el resultado de que la bebida se puede desplazar a través de esta capa más interior. Dado que las capas de la lámina se conectan preferiblemente integralmente entre sí, formando así un material compuesto, el rasgado de la capa más interior conducirá con bastante rapidez al rasgado de las otras capas según el mismo patrón de rasgado. Por lo tanto, es importante definir el posicionamiento, el dimensionamiento y el diseño de las perforaciones (o debilitamientos alternativos como se ha indicado anteriormente) aplicados para debilitar selectivamente la posición de la capa debilitada lo mejor posible para lograr un rasgado controlado de la lámina durante el uso, y, por lo tanto, un flujo saliente controlado de bebida desde la cápsula. La unión integral de las capas de láminas entre sí puede llevarse a cabo mediante soldadura/fundición de las diversas capas de láminas y/o pegando las capas de láminas entre sí.

[0027] Bajo el efecto de la acumulación de presión en la cápsula, el elemento de cierre, a menudo simplemente formado por la lámina laminada, se deforma y finalmente sufre un rasgado controlado durante la interacción de la lámina deformada con una estructura de perforación de un dispositivo para preparar bebidas tales como una máquina de café. A temperaturas superiores entre 90 y 100 °C, que generalmente se aplican en la extracción y/o disolución de la sustancia, es concretamente la capa de barrera al oxígeno la que tiende a rasgarse y formarse alrededor y/o sobre la estructura de perforación de la máquina de café en lugar de rasgarse y/o perforarse. Al conectar la capa de barrera al oxígeno a la al menos una capa portadora debilitada, se puede forzar que se produzca la ruptura controlada de la capa de barrera al oxígeno, lo que facilita el proceso de preparación de la bebida.

[0029] La capa de barrera al oxígeno se fabrica preferiblemente, al menos parcialmente, a partir de un material seleccionado del grupo compuesto de alcohol polivinílico (PVOH), polivinilpirrolidona (PVP), poli(acetato de vinilo) (PVAc), alcohol etilenvinílico compostable (EVOH), un polímero de alcohol vinílico altamente amorfo (HAVOH), y celulosa nanofibrilada, derivados y copolímeros de (hemi)celulosa, y ácido poliglicólico (PGA). El PGA proporciona una barrera al oxígeno aún mejor que el alcohol etilvinílico (EVOH) comúnmente utilizado para películas de barrera. El PVOH y el HAVOH son generalmente las más preferidas de estas sustancias, ya que el PVOH se puede aplicar con bastante facilidad como una lámina sellada impermeable al oxígeno y tiene propiedades de adhesión favorables. La capa de barrera al oxígeno se compone preferiblemente por un recubrimiento híbrido de una fase orgánica, por ejemplo por aplicación de al menos uno de los componentes antes mencionados, y una fracción inorgánica que actúa como precursor. Más preferiblemente, la fracción inorgánica se compone de alcóxido de silicio (Si(OR)4), en donde R denota una cola orgánica derivada de una de las moléculas orgánicas antes mencionadas. Tales recubrimientos híbridos generalmente muestran propiedades de compostaje particularmente favorables y también poseen una impermeabilidad satisfactoria al oxígeno. Como alternativa menos respetuosa con el medio ambiente, la capa de barrera al oxígeno también se puede componer, por ejemplo, de poli(cloruro de vinilideno) (PVdC), alcohol etenovinílico (EVOH) o un óxido metálico como el SiO<2>o Al<2>O<3>.

[0031] La "permeabilidad al oxígeno" puede, p. ej., expresarse mediante el cálculo de la cantidad (cc/m<2>/día) de oxígeno permeado a través de una capa de barrera al oxígeno de 20 micrómetros de grosor. Este valor (cc·20 µm/m<2>/día) se conoce como una indicación de la permeabilidad al oxígeno. Según este método de cálculo, HAVOH tiene una permeabilidad al oxígeno de 0,0023 cc·20 µm/m<2>/día, PVOH de 0,0050 cc·20 µm/m<2>/día, en EVOH de 0,42 cc·20 µm/m<2>/día. Por lo tanto, en función de estas propiedades de barrera al oxígeno, HAVOH y PVOH son comúnmente más preferidos que EVOH. Además, HAVOH y PVOH son mejores compostables que EVOH (no modificado), lo que hace que el uso de HAVOH y PVOH sea más atractivo. Sin embargo, el EVOH es más estable en condiciones húmedas que el PVOH y el HAVOH, en donde el PVOH es más estable en condiciones húmedas que el HAVOH, como resultado de lo cual el PVOH se usa preferiblemente como componente principal de la capa de barrera al oxígeno.

[0033] Preferiblemente, la capa de barrera al oxígeno también es esencialmente impermeable al vapor de agua. Por ejemplo, cuando la cápsula se proporciona con café molido, no es deseable que el agua entre en contacto con el café antes de usar la cápsula para preparar el café. Si el vapor de agua llega al café molido antes de preparar el café, el café molido absorberá el vapor de agua y la máquina se apagará. Esto afecta adversamente la calidad del café. Esto también puede provocar que el proceso de extracción o infusión se vea perturbado en un momento posterior. Sin embargo, la capa de barrera al oxígeno, que incluye, por ejemplo, una capa de barrera al oxígeno basada en PVOH, suele ser sensible a la humedad, con el resultado de que la barrera al oxígeno sensible a la humedad generalmente se desintegrará con bastante rapidez y facilidad al entrar en contacto con la humedad (agua). Por esta razón, es particularmente preferible si la capa de barrera al oxígeno está rodeada (sellada) en al menos un lado, y preferiblemente en dos lados, por al menos una capa de material de apantallamiento que apantalla completamente la barrera al oxígeno de la atmósfera (que contiene humedad) que rodea la cápsula. Por atmósfera circundante se entiende el aire ambiente que rodea la cápsula. En este caso, la capa de material circundante se fabrica a partir de un material que es relativamente insensible a la humedad y es relativamente estable en un entorno húmedo y, por lo tanto, no se desintegrará ni degradará fácilmente al entrar en contacto con la humedad. Preferiblemente, esta capa de material que apantalla y por lo tanto protege la barrera al oxígeno debe ser completamente o al menos altamente impermeable a la humedad, funcionando dicha capa de material de apantallamiento como una especie de capa de barrera contra la humedad, con el resultado de que la humedad no puede o al menos no puede rápidamente entran en contacto fácilmente con la capa subyacente de barrera al oxígeno sensible a la humedad. Esto deja intacta la capa de barrera al oxígeno y hace que la cápsula y su contenido sean más duraderos. En este caso, se prefiere apantallamiento completo por parte de la capa de barrera al oxígeno del mundo exterior (el entorno inmediato). Al menos una capa de material de apantallamiento, que también puede funcionar como capa portadora debilitada o no debilitada, se coloca en al menos un lado exterior de la lámina para que funcione como partición entre la capa de barrera al oxígeno sensible a la humedad y el entorno inmediato de la lámina. Un material adecuado para una capa de apantallamiento (portadora) de este tipo es la celulosa y/o los polihidroxialcanoatos (PHA). La celulosa es generalmente (semi) transparente. Por lo tanto, es concebible aplicar una imagen que sea visible para el usuario o un patrón, motivo, diseño, texto y/o información visible entre la capa de barrera al oxígeno y la capa de apantallamiento transparente o semitransparente, por ejemplo mediante la aplicación de tinta, en particular por medio de un proceso de impresión. De esta manera, la cápsula se puede personalizar y/o caracterizar de manera efectiva, haciéndola así informativa, reconocible y/o atractiva por naturaleza. Preferiblemente, la capa de apantallamiento se sitúa entre la capa de barrera al oxígeno y la capa de papel de filtro. Aquí, más preferiblemente, la capa de apantallamiento se pega tanto a la capa de barrera al oxígeno como a la capa de papel de filtro. El grosor de la capa de apantallamiento se sitúa típicamente entre 10 y 50 micrómetros, preferiblemente entre 10 y 30 micrómetros.

[0035] En una realización preferida, el papel de filtro utilizado para componer la capa portadora tiene una densidad de papel entre 10 y 30 g/m2. Una densidad de papel dentro de este intervalo proporciona a la capa portadora suficiente firmeza, también durante el uso, al tiempo que evita que la capa a base de papel de filtro se vuelva demasiado pesada, lo que puede dificultar el rasgado de la lámina y el flujo saliente de la bebida de la cápsula. Exactamente por la misma razón, el grosor del papel de filtro utilizado para componer la capa portadora tiene un grosor comprendido entre 30 y 100 micrómetros, preferiblemente entre 50 y 100 micrómetros. Para asegurar una función de filtrado adecuada de la capa portadora basada en la capa de filtro, el papel de filtro usado para componer la capa portadora tiene preferiblemente una porosidad superior a 600 l/m2·s, preferiblemente superior a 800 l/m2·s. Esta porosidad normalmente será suficiente para permitir el flujo a través de la bebida y para evitar el flujo a través de partículas de sustancia sólida (de tamaño medio), evitando al mismo tiempo que la resistencia al flujo sea demasiado alta.

[0037] Preferiblemente, el papel de filtro usado para componer la capa portadora comprende una mezcla de fibras naturales y fibras sintéticas, en donde las fibras sintéticas se componen preferiblemente de un material compostable, tal como ácido poliláctico (PLA). Con el fin de impartir las propiedades deseadas a un papel o tela no tejida, a menudo se desea modificar su composición. Con este fin, el papel (filtro) utilizado para componer la capa portadora comprende al menos un agente de reticulación o funcionalización, preferiblemente seleccionado del grupo formado por: polisacáridos, ácidos carboxílicos, compuestos heteroaromáticos halogenados y sales de los mismos. Se ha encontrado que un agente de reticulación o funcionalización como se describe en esta memoria puede impartir propiedades específicas deseadas a un papel o tela no tejida, como una alta resistencia a la tracción tanto en estado seco como húmedo, incluso en condiciones exigentes, por ejemplo, valores extremos de pH. La porosidad, la adherencia, la humectabilidad o la hidrofilicidad/hidrofobicidad del papel (de filtro) o la tela no tejida se pueden controlar fácilmente para obtener las propiedades deseadas seleccionando adecuadamente un agente de reticulación o funcionalización específico como se describe en esta memoria, así como su cantidad o combinándolo con otros aditivos, tales como aditivos de polisacáridos, por ejemplo, carboximetilcelulosa (CMC). El término "agente de reticulación o funcionalización" indica un compuesto que es capaz de unirse a fibras, preferiblemente a través de enlaces covalentes, y es capaz de formar reticulaciones y/o funcionalizar fibras. Los términos "reticulación" tal como se usan en esta memoria no solo abarca el enlace de dos fibras o una fibra y un aditivo adicional, como un aditivo de polisacárido, sino que también abarca la reticulación dentro de una fibra. El término "reticulación" como se usa en esta memoria en particular abarca enlaces (por ejemplo, el enlace de dos fibras, el enlace de una fibra y un aditivo adicional, y/o la reticulación dentro de una fibra) dentro (en el interior) del papel o tela no-tejida, y en particular no únicamente en la superficie del papel o tela no tejida.

[0039] El término "funcionalización", como se usa en esta memoria, indica proporcionar al papel o a la tela no tejida una cierta funcionalidad o ciertas funcionalidades, tales como propiedades hidrofílicas, propiedades hidrofóbicas, humectabilidad, adherencia, estabilidad, resistencia a la tracción, resistencia y similares.

[0041] Como ya se ha mencionado anteriormente, las fibras adecuadas son fibras naturales o fibras celulósicas. Ejemplos preferidos incluyen fibras de celulosa, viscosa, lyocell, manila, yute, algodón, cáñamo, sisal, rayón, abacá y otros, y también incluyen fibras de pulpa de madera blanda y pulpa de madera dura. Otras fibras adecuadas son fibras sintéticas o fibras termosellables. Otros ejemplos incluyen fibras de polietileno (PE), polipropileno (PP), poliéster, como tereftalato de polietileno (PET), en donde un ejemplo preferido incluye fibras sintéticas compostables, por ejemplo compuestas de poli(ácido láctico) (PLA). Otros ejemplos preferidos incluyen fibras bicomponente, preferiblemente fibras bicomponente del tipo vaina-núcleo. Las fibras bicomponente se componen de dos tipos diferentes de polímeros que tienen diferentes características físicas y/o químicas, en particular diferentes características de fusión. Una fibra bicomponente del tipo vaina-núcleo tiene típicamente un núcleo que tiene un componente de punto de fusión más alto y una vaina que tiene un componente de punto de fusión más bajo. Ejemplos de fibras bicomponente, adecuadas para usar en la presente invención, incluyen fibras de PET/PET, fibras de PE/PP, fibras de PET/PE y fibras de PLA/PLA.

[0042] Como ya se ha indicado, también es posible utilizar mezclas de las fibras anteriores, tales como mezclas de dos o más fibras naturales, mezclas de dos o más fibras sintéticas o fibras termosellables, mezclas de fibras naturales y fibras sintéticas o fibras termosellables y cualquier combinación de las mismas. La longitud y lacoarseness(peso por unidad de longitud) de las fibras no están particularmente limitadas. Lacoarsenessde una fibra se define como el peso por unidad de longitud de la fibra. Típicamente, las fibras naturales o fibras celulósicas tienen una longitud de 1 a 15 mm, preferiblemente de 3 a 10 mm. Típicamente, las fibras naturales o fibras celulósicas tienen unacoarsenessde 30 a 300 mg/km, preferiblemente de 70 a 150 mg/km. Típicamente, las fibras sintéticas o las fibras termosellables tienen una longitud de 1 a 15 mm, preferiblemente de 2 a 12 mm. Las fibras termosellables adecuadas para usar en la presente invención tienen típicamente unacoarsenessde 0,1 a 5 decitex, preferiblemente de 0,3 a 3 decitex.

[0043] Tex es una unidad de medida para la densidad de masa lineal de fibras, hilos e hilos y se define como la masa en gramos por 1000 metros. El código de la unidad es "tex", en donde la unidad más utilizada es en realidad el decitex (abreviado dtex), que es la masa en gramos por 10.000 metros.

[0045] Preferiblemente, la lámina debe ser esencialmente completamente compostable. Dado que la cápsula se fabrica a partir de una pluralidad de materiales (biológicamente) compostables, la cápsula debe desecharse después de su uso, preferiblemente con los residuos VFG (desechos vegetales, frutales y de jardín), después de lo cual la cápsula se biodegrada a nivel molecular por microorganismos, en su caso después de la aplicación de calor de activación y humedad (agua). En este caso, también se prefiere fabricar los componentes de la cápsula a partir de biomateriales ("materiales de base biológica"), que son materiales que se originan de organismos vivos o anteriormente vivos, ya que esto aumenta aún más la durabilidad de la cápsula y reduce aún más la contaminación ambiental. En este proceso, las moléculas orgánicas, de las que se compone esencialmente la cápsula, se convierten en moléculas orgánicas más pequeñas y, finalmente, en agua, dióxido de carbono y biomasa (humus) y posibles componentes minerales como las sales. En las instalaciones industriales de compostaje, todo el proceso de compostaje suele requerir varias semanas. Este tipo de proceso de compostaje también se conoce como biodegradación. La fabricación de todos los componentes de la cápsula a partir de materiales totalmente compostables proporciona un beneficio considerable con respecto a la contaminación ambiental. Esto proporciona una solución en los esfuerzos en curso para mantener la descarga de desechos a un nivel manejable y tratar responsablemente los desechos residuales. Además de la reducción de la contaminación ambiental que acompaña al uso de la cápsula según la invención, la cápsula esencialmente cerrada es extremadamente adecuada para permitir que la sustancia, generalmente café, se conserve durante largos períodos de tiempo utilizando una barrera al oxígeno, preferiblemente tanto en la carcasa como en el elemento de cierre. Por esta razón, no se requiere un envase separado para mantener la calidad de la sustancia, específicamente el café.

[0046] En una realización preferida, la lámina comprende al menos una capa portadora que se compone de una tela no tejida (non-woven) y/o una tela tejida (woven). La capa compuesta por una tela no tejida (non-woven) y/o una tela tejida (woven) se fabrica, por ejemplo, a partir de ácido poliláctico (PLA) y/o celulosa. El ácido poliláctico y la celulosa son materiales compostables, por lo que la cápsula puede desecharse después de su uso y biodegradarse. Además, ambos materiales son relativamente impermeables a la humedad. La capa compuesta por una tela no tejida (nonwoven) y/o una tela tejida (woven) mira preferiblemente hacia la sustancia encerrada en la cápsula. La capa sirve para rigidizar la lámina como tal, que tiene una estructura abierta por naturaleza y, por lo tanto, ya se configura en un estado debilitado y puede rasgarse con bastante facilidad. La capa no tejida y/o tejida también puede servir como filtro para que las partículas de café molido en la cápsula no puedan salir de la cápsula, mientras que el fluido (agua) puede penetrar. La capa compuesta por una tela no tejida (no tejida) y/o una tela tejida (tejida) se puede pegar a la capa de barrera al oxígeno, por ejemplo mediante la aplicación de una cola esencialmente totalmente compostable, preferiblemente fabricada a partir de ácido poliláctico (PLA). El PLA es un material compostable, por lo que la cápsula puede desecharse después de su uso y biodegradarse. La capa de cola tiene preferiblemente un grosor de aproximadamente 2 micrómetros.

[0048] El borde de enganche de la cápsula generalmente se conecta, comúnmente conectado integralmente, a un extremo de la pared periférica que mira lejos de la pared inferior (fondo). De esta manera, se obtiene una cápsula asimétrica en el caso de que la superficie simétrica de la cápsula esté asegurada por el borde periférico (pestaña). En general, la pared periférica debe tener un diseño esencialmente troncocónico para que la cápsula pueda aplicarse en dispositivos conocidos para preparar bebidas. La pared inferior de la carcasa comúnmente se conecta integralmente a la pared periférica. La pared inferior es preferiblemente perforable para permitir que se inyecte agua en la cápsula a través de la pared inferior. La carcasa es preferiblemente esencialmente rígida (mantiene la forma). Con respecto al diseño, la cápsula debe ser preferiblemente congruente con la cápsula descrita en la patente mencionada anteriormente EP0512468.

[0050] Preferiblemente, la carcasa se compone de un laminado de una pluralidad de capas de material. En este caso, cada capa de material debe ser preferiblemente esencialmente compostable. Al aplicar un laminado de capas de material, es posible dotar eficientemente a la carcasa de las propiedades deseadas. Por ejemplo, al menos una capa de material puede formar una capa de barrera contra el oxígeno y/o el agua (vapor). Uno puede usar, p. ej., una pluralidad de polímeros sintéticos o naturales como la nitrocelulosa, polisacáridos como la hidroxietilcelulosa, poli(alcohol de vinilo)(PVOH) o alcohol etilenvinílico (EVOH), ácido poliláctico (PLA), poli(cloruro de vinilideno) (PVDC), quitosano, carboximetilcelulosa, poliacrilato, poliglicólido, poli(succinato de butileno) (PBS), acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), poliolefinas, poliéster, copoliésteres, poliamida, copolímeros PLA/caprolactona, polihidroxialcanoatos, polietileno biodegradable (PE), polipropileno (PP), polibuteno (PB) y copolímeros y mezclas de los mismos, opcionalmente mezcladas con almidón. Una capa de barrera para el oxígeno que comprende una pluralidad de polímeros sintéticos o naturales puede incluir además un reticulador como silano, glioxal, resina de melamina y similares. Esta capa de barrera para el oxígeno se compone preferiblemente de material compostable, por lo que se prefieren polímeros naturales como el almidón y el quitosano y polímeros sintéticos como el PVOH, el EVOH y el PLA. En una realización, la capa de material también comprende una cera y/o un relleno, como arcilla, que fortalece aún más la función de barrera. Donde sea aplicable, el polímero se dispersa o disuelve en un medio acuoso u otro basado en un solvente, conteniendo dicho medio partículas inorgánicas. Tales partículas inorgánicas se componen preferiblemente de partículas inorgánicas en capas o en forma de placa que contienen minerales arcillosos naturales o sintéticos tales como mica, caolinita, vermiculita, haloisita, montmorillonita y similares. Cuando corresponda, también se puede usar una lámina metalizada como barrera al oxígeno y/o una barrera contra el agua (vapor) en la carcasa. Para este propósito, se aplica preferiblemente un revestimiento de aluminio a una capa de material preformado del laminado. También es concebible el uso de varias barreras de oxígeno, que opcionalmente se pueden aplicar una encima de otra. Por ejemplo, es concebible recubrir una capa de PVOH con un revestimiento de aluminio. De esta manera, se produce una barrera al oxígeno múltiple. Una capa de material adicional del laminado puede funcionar opcionalmente como un revestimiento de apantallamiento y/o una capa coloreada para impartir un color deseado a la carcasa de la cápsula. Un ejemplo de dicha capa se compone de un polímero compostable seleccionado del grupo compuesto de poliésteres compostables, PLA, polihidroxialcanoatos, policaprolactonas, adipato de polibutileno succinato, cotereftalato de adipato de polibutileno, copolímeros de PLA/caprolactona, polietileno biodegradable y nitrocelulosa.

[0051] Todas las capas de material antes mencionadas se componen preferiblemente de un material compostable. La capa de barrera impermeable al oxígeno es generalmente sensible al agua, con el resultado de que la capa de barrera debe apantallarse preferiblemente del agua (vapor) por una capa de material circundante que rodee o encierre la capa de barrera, de modo que el al menos un material circundante al menos protege parcialmente, y preferiblemente completamente, la capa de barrera de la atmósfera que rodea la cápsula. Más preferiblemente, la capa de material circundante encierra completamente la capa de barrera al oxígeno. Se describen más detalles y realizaciones de la cápsula en la solicitud de patente internacional PCT/IB2014/002648, cuyo contenido completo se incorpora en este documento como referencia.

[0053] Las capas de material del laminado se sueldan o pegan preferiblemente entre sí mediante la aplicación de un pegamento esencialmente completamente compostable. Un ejemplo de cola compostable que puede usarse tanto en la carcasa como en el elemento de cierre se refiere a la cola que contiene del 1 al 70 % p/p de un polímero compostable seleccionado del grupo compuesto de un poliéster alifático o parcialmente aromático y un poliéster alifático termoplástico de uretano. Otro ejemplo de pegamento compostable se compone de polímeros acrílicos biodegradables, poliésteres biodegradables, PLA, polihidroxialcanoatos, policaprolactonas, adipato de polibutileno succinato, co-tereftalato de adipato de polibutileno, copolímeros de PLA/caprolactona, almidón, resinas de hidrocarburos y, por supuesto, resina de pino. Preferiblemente, el pegamento compostable contiene un polímero acrílico biodegradable o un adhesivo termofusible a base de policaprolactona.

[0054] Si corresponde, el pegamento compostable también comprende un agente que imparte adhesividad tal como una resina. Tal agente que imparte adhesividad contiene preferiblemente una resina vegetal tal como una resina de colofonio y fenol, un polímero de terpeno tal como una resina de terpenofenol y resina de terpeno modificada aromática, una resina de estireno, resina de cumarona/indeno, una resina de alquilfenol, una resina de xileno, una resina de petróleo de tipo C5, una resina de petróleo de tipo C9 y una resina hidrogenada alicíclica. Preferiblemente, el agente que imparte adhesividad comprende una resina vegetal tal como un colofonio y/o un polímero de terpeno, en vista del hecho de que dichos agentes que imparten adherencia muestran una fuerza adhesiva favorable en combinación con el polímero compostable presente en el pegamento compostable.

[0055] En una realización preferida, una capa de la lámina que se conecta al borde saliente y una parte del borde saliente a la que se conecta dicha capa de la lámina se componen esencialmente de los mismos materiales. Mediante el uso de (esencialmente) los mismos materiales (poliméricos) en la parte de contacto entre el borde y la lámina, se puede realizar fácil y perfectamente una soldadura duradera. Preferiblemente, se forma un cordón de soldadura anular mediante la lámina y el borde saliente soldados entre sí. Un cordón de soldadura anular asegura una conexión adecuada y completa entre la lámina y el borde, en donde se puede evitar el riesgo de fuga de agua y/o sustancia a través de un espacio encerrado por la lámina y el borde.

[0056] Además, un cordón de soldadura anular se extiende comúnmente a lo largo de todas las capas de lámina, en donde todas las capas de lámina se presionan juntas en el borde circunferencial de las capas de lámina para formar el cordón de soldadura. En el cordón de soldadura, las capas de lámina se deforman, cuya parte anular deformada de la lámina actúa como laberinto para la humedad, lo que evita o impide que la humedad atmosférica migre a las capas de lámina. La barrera contra la humedad creada de esta manera es particularmente ventajosa en el caso de que se aplique una o más capas de láminas sensibles a la humedad, por ejemplo, una capa basada en PVOH (que actúa como capa de barrera al oxígeno), en donde la funcionalidad de la capa de lámina individual y, por lo tanto, la lámina como tales pueden asegurarse de una manera relativamente eficiente y duradera.

[0057] La cápsula como tal se hace preferiblemente esencialmente únicamente de un material de base biológica compostable, tal como biopolímeros biodegradables, papel y/o cartón (reciclado) y polímeros sintéticos biodegradables. Los polímeros biodegradables incluyen preferiblemente poliésteres biodegradables, PLA, polihidroxialcanoatos, policaprolactonas, adipato de polibutileno succinato, co-tereftalato de adipato de polibutileno, copolímeros de PLA/caprolactona, polietileno biodegradable y nitrocelulosa. El PLA puede comprender tanto el enantiómero L (homopolímero PLLA) como el enantiómero D (homopolímero PDLA).

[0058] En una realización particularmente preferible, la cápsula se fabrica a partir de un polímero con base biológica (biopolímero). Esto se relaciona con los materiales que se fabrican a partir de materias primas biológicamente renovables (reciclables). Por lo tanto, esto se refiere al origen de los materiales. Ejemplos de ello son los bioplásticos, término que se utiliza para referirse a los plásticos elaborados a partir de productos naturales, como el almidón obtenido de la patata o el maíz, y también a partir de la celulosa. Estos son de hecho biopolímeros artificiales. Los biopolímeros se pueden seleccionar de carbohidratos, polisacáridos (por ejemplo, celulosa, almidón, glucógeno, hemicelulosa, quitina, fructanos, inulina, lignina y/o sustancias pectínicas), cauchos, proteínas, posiblemente cereales, proteínas vegetales y/o animales (como el gluten, proteínas de suero y/o gelatina), coloides (como hidrocoloide, por ejemplo hidrocoloide natural como cauchos), otros ácidos poliorgánicos (como PLA, poliglicólido y polihidroxialcanoato (PHA)), y mezclas y/o derivados modificados de los mismos.

[0059] Los materiales de base biológica se pueden renovar (reciclar) después de su uso, pero también se pueden compostar. Como se ha mencionado anteriormente, el compostaje se relaciona con la descomposición microbiológica de los materiales a partir de los cuales se fabrica la cápsula en un período de tiempo relativamente corto en al menos agua, carbono y biomasa (humus) y posiblemente metano. Preferiblemente se utilizan materiales, en particular polímeros, que en condiciones estrictas (de temperatura, humedad, tiempo, etc.) en un plazo máximo de 6 meses se convierten en agua, dióxido de carbono, biomasa y metano. Estos polímeros cumplen con los requisitos de EN13432, un estándar internacional para polímeros compostables. Esta norma define tanto el programa de prueba como los criterios de evaluación que deben cumplir los envases compostables, así como la velocidad y el grado en que un polímero biodegradable debe degradarse en condiciones comerciales de compostaje. Que un producto polimérico sea compostable o no depende, entre otros factores, de la geometría del producto y de los posibles aditivos, como por ejemplo talco, plastificantes compostables, incluida la glicerina, y/o materiales de relleno compostables, incluido el almidón. Donde corresponda, la cápsula se compone parcialmente de celulosa, tal como celulosa regenerada, celofán y/o diacetato de celulosa. En los casos en los que la carcasa y/o el elemento de cierre se fabriquen al menos parcialmente con celulosa, el tipo de celulosa utilizada debería poder soportar temperaturas relativamente altas hasta el punto de ebullición del agua. Por esta razón, la cápsula se fabrica preferiblemente a partir de una composición que comprende al menos del 20 al 90 % en peso de éster de celulosa, en donde el porcentaje en peso se calcula con respecto al peso de la composición total, al menos del 15 al 50 % en peso (p/p) de un plastificante, en donde el porcentaje en peso se calcula con respecto al peso de éster de celulosa presente en la composición y al menos del 5 al 70 % en peso de una carga orgánica, en donde el porcentaje en peso se calcula con respecto al peso de la composición total.

[0061] Los plastificantes se seleccionan preferiblemente del grupo que comprende glicerina, triacetina, trietilenglicol, trifenilfosfato, polietilenglicol, propilenglicol, lactato de etilo, lactato de metilo, triacetato de glicerol, citrato de acetil tributilo, citrato de trietilo, citrato de dietilo, acetato de glicerol, ftalato, sorbitol, maltitol, xilitol, eritritol, ésteres de ácidos grasos y mezclas de los mismos. Preferiblemente, la carga comprende silicato tal como talco.

[0063] Preferiblemente, la cápsula, es decir, la carcasa y/o el elemento de cierre, se fabrica al menos parcialmente a partir de ácido poliláctico o un derivado del mismo. El ácido poliláctico se puede mezclar opcionalmente con un almidón para mejorar la velocidad de descomposición del material. Donde corresponda, la capa compuesta de ácido poliláctico comprende aproximadamente del 2 % (p/p) a aproximadamente el 20 % (p/p) de almidón. En una variante de realización, el ácido poliláctico también comprende un estearato de metal de transición tal como una sal de estearato de aluminio, antimonio, bario, bismuto, cadmio, cerio, cromo, cobalto, cobre, galio, hierro, lantano, plomo, litio, magnesio, mercurio, molibdeno, níquel, potasio, metales de tierras raras, plata, sodio, estroncio, estaño, tungsteno, vanadio, itrio, zinc y circonio. Cuando sea aplicable, la capa compuesta de ácido poliláctico comprende aproximadamente del 0,5 % (p/p) a aproximadamente el 5 % (p/p) de un estearato metálico. En los casos en los que la carcasa y/o el elemento de cierre se fabriquen al menos parcialmente con ácido poliláctico (PLA), el ácido poliláctico debería poder soportar temperaturas relativamente altas de hasta el punto de ebullición del agua. Sin embargo, un ácido poliláctico puro generalmente no es adecuado para su uso debido a la temperatura de transición vítrea relativamente baja (T<g>) de 50 °C. Además, los ácidos polilácticos, en particular los homopolímeros PDLA y PLLA, muestran una tasa de cristalización relativamente baja, que generalmente es demasiado lenta para permitir una cristalización suficiente durante la producción de los componentes relevantes.

[0065] Por esta razón, es ventajoso que el material utilizado sea una composición líquida de ácido poliláctico que comprenda al menos el 94 % (p/p) de componentes ácidos. Se ha encontrado que tal composición líquida de ácido poliláctico no cristaliza por encima de una temperatura de 10 °C. Por lo tanto, dicha composición líquida de ácido poliláctico puede usarse para formar una capa de material de ácido poliláctico que puede soportar temperaturas relativamente altas hasta el punto de ebullición del agua. Preferiblemente, la composición comprende una concentración total de componentes ácidos de al menos el 95 % (p/p), y más preferiblemente, la concentración de componentes ácidos es de al menos el 96 % (p/p), 97 % (p/p), 98 % (p/p), o 99 % (p/p). Se obtienen propiedades particularmente favorables si la composición líquida de ácido poliláctico contiene una concentración total de componentes ácidos del 100 % (p/p). También se ha encontrado que es ventajoso si el material utilizado tiene una composición que comprende: una resina compostable de PLLA con una fracción limitada (≤ 5 % en moles) de PDLA, enriquecida con al menos un agente nucleante. Preferiblemente, el agente nucleante comprende una combinación de (i) preferiblemente entre el 0 y el 25 % p/p de un agente nucleante inorgánico, preferiblemente talco, y (ii) preferiblemente entre el 0 y el 30 % en peso de una carga inorgánica, preferiblemente con un lamelar, preferiblemente un mineral de arcilla, en particular un mineral de aluminio tal como caolín. La carcasa y el elemento de cierre se pueden fabricar esencialmente con la misma composición de material. En este caso, el componente principal común se compone preferiblemente de PLA y/o celulosa. Si corresponde, el PLA puede enriquecerse de forma selectiva en placas con uno de una pluralidad de aditivos, para permitir, por ejemplo, la regulación de la resistencia térmica y/o el módulo elástico. Una ventaja adicional de fabricar la carcasa y el elemento de cierre del mismo polímero es que ambos componentes se pueden fusionar entre sí, por lo que no se requiere pegamento.

[0067] Preferiblemente, la cápsula comprende un elemento de sellado anular sustancialmente compostable que preferiblemente se une, más preferiblemente soldado, al borde de enganche que sobresale y configurado para sellar sustancialmente un espacio entre la cápsula y en un portacápsulas un dispositivo para preparar bebidas mientras la cápsula se sujeta en el dispositivo. El elemento de sellado se compone preferiblemente de un material compostable. Este elemento de sellado compostable se hace preferiblemente de poliéster, más preferiblemente de un ácido poliláctico (amorfo) (PLA). Esta estructura amorfa puede obtenerse, por ejemplo, moldeando por inyección el PLA a temperaturas relativamente bajas entre 20 y 40 °C, preferiblemente entre 25 y 30 °C. A esta baja temperatura de procesamiento, el PLA no tiene la oportunidad de cristalizar, dando como resultado un estado amorfo. Sin embargo, si se aumenta la temperatura (por encima de 55-60 °C), por ejemplo durante el uso regular de la cápsula, el estado amorfo del PLA se cristalizará en parte, dando como resultado un estado semicristalino. Este proceso también se conoce como "cristalización en frío". A esta temperatura elevada del PLA que cristaliza, el PLA se vuelve gomoso, disminuyendo la tensión molecular y ocurriendo la relajación. Después del enfriamiento de la cápsula, después del uso, el estado semicristalino del PLA en el elemento de sellado, que se vuelve duro y rígido a temperaturas más bajas, continuará, facilitando significativamente la posterior expulsión de la cápsula de un portacápsulas. Preferiblemente, el elemento de sellado también contiene al menos un aditivo, en particular fibras de refuerzo (inorgánicas) y/o talco, para mejorar la resistencia del elemento de sellado. También es ventajoso si el elemento de sellado (anular) se hace al menos parcialmente de un elastómero basado en copoliéster termoplástico compostable (TPC) para proporcionar más flexibilidad al elemento de sellado, lo que puede beneficiar la capacidad de sellado del elemento de sellado. Normalmente, el elemento de sellado comprende entre el 80 y el 90 % en peso de PLA. Preferiblemente, el elemento de sellado comprende entre un 10 y un 20 % en peso de TPC. Un TPC adecuado es un polímero que tiene la fórmula molecular -(A)m-(B)n-, en la que m>1, n>1, y "A" se forma por segmentos rígidos de tereftalato de polibuteno (PBT), y "B" se forma por cadenas más largas de poliéter/poliéster amorfo y blando, como por ejemplo poli(tereftalato de tetrametilenéter glicol). Al ajustar la relación de los segmentos "A" y los segmentos "B", es posible cambiar las propiedades del TPC. Si el elemento de sellado comprende talco, también es preferiblemente del 1 al 5 % en peso. La adición de talco también contribuye a la flexibilidad del elemento de sellado.

[0069] Preferiblemente, el elemento de sellado se fusiona al menos parcialmente con el borde de enganche. Esto se consigue normalmente mediante soldadura, preferiblemente mediante soldadura ultrasónica. Debido al hecho de que las superficies de contacto del borde de enganche y el elemento de sellado normalmente se hacen sustancialmente del mismo material, en particular PLA, se puede producir una conexión relativamente fuerte por fusión. Esto hace posible fabricar la cápsula a partir de componentes que se unen sucesivamente entre sí para formar la cápsula definitiva, lo que normalmente beneficia al proceso de fabricación y, en particular, al diseño y la funcionalidad de los componentes. Preferiblemente, el cordón de soldadura (o cordón de fusión) discurre completamente alrededor de la (pared periférica de la) carcasa, de modo que se pueden evitar fugas entre el borde de enganche y el elemento de sellado. Es ventajoso que un borde exterior del elemento de obturación se conecte con el borde de enganche, mientras que un borde interior del elemento de sellado no se conecte con el borde de encaje. Esto mejora la flexibilidad del elemento de sellado (anular). En este caso, es concebible que el ancho del borde exterior del elemento de sellado sea sustancialmente igual al ancho del borde interior del elemento de sellado. Una parte del elemento de sellado, que incluye, por ejemplo (entre otros), el borde interior del elemento de sellado, se sitúa preferiblemente a una distancia del borde de enganche. Como resultado de ello, se forman intersticios o cámaras de aire entre el borde de enganche y el elemento de sellado, lo que también beneficia la flexibilidad del elemento de sellado. En una realización preferida, el elemento de sellado anular tiene un ancho que se corresponde sustancialmente con el ancho del borde de enganche. El elemento de sellado se puede componer al menos parcialmente de un material resiliente (elástico). El elemento de sellado (también) se puede componer al menos parcialmente de un material plásticamente deformable. Más detalles y realizaciones del elemento de sellado, en particular el anillo de sellado, se describen en la solicitud de patente internacional PCT/IB2014/002648, cuyo contenido completo se incorpora en este documento como referencia.

[0071] La invención también se refiere a una lámina laminada para usar en una cápsula según la invención, que comprende: al menos una capa debilitada, capa debilitada provista de al menos un área debilitada, al menos una capa portadora que se hace al menos parcialmente de papel (de filtro) y/o de otro material, preferiblemente poroso, que no se ablanda y/o funde a una temperatura entre 70 y 120 grados Celsius, y al menos una capa de barrera al oxígeno, cuya capa de barrera es esencialmente impermeable al oxígeno, y dicha capa de barrera al oxígeno se sitúa entre dicha capa debilitada y dicha capa portadora. Otras realizaciones y ventajas de la lámina ya se han descrito anteriormente de forma exhaustiva.

[0073] La invención también se refiere a un método para fabricar una cápsula para preparar bebidas, particularmente una cápsula según la invención, que comprende las etapas: A) fabricación de una carcasa de la cápsula, preferiblemente a partir de al menos un material compostable, en donde la carcasa esencialmente se cierra, y en donde la carcasa se define al menos por una pared periférica, una pared inferior conectada a la pared periférica y un borde de enganche que sobresale lateralmente conectado a la pared periférica a una distancia de la pared inferior para permitir que la cápsula se sujete en un portacápsulas de un dispositivo para preparar bebidas; B) fabricación de una lámina laminada, lámina que comprende al menos una capa debilitada, capa debilitada provista de al menos un área debilitada, y capa debilitada que mira preferiblemente a la sustancia retenida por la carcasa, al menos una capa portadora que se hace al menos parcialmente de papel (de filtro) y/o de otro material que no se ablande ni se funda en un intervalo de temperatura de funcionamiento típico entre 70 y 120 grados Celsius, y al menos una capa de barrera al oxígeno, capa de barrera que es esencialmente impermeable al oxígeno, y dicha capa de barrera al oxígeno se sitúa entre dicha capa debilitada y dicha capa portadora, C) llenado al menos parcial de la carcasa con una sustancia a extraer y/o disolver, como café molido, para preparar una bebida; y D) conexión de la lámina a la carcasa de tal manera que la sustancia quede encerrada en la cápsula de manera esencialmente hermética. Preferiblemente, la carcasa se fabrica durante la etapa A) mediante la coinyección de diversos materiales licuados esencialmente compostables en un molde, después de lo cual la carcasa se enfría a una temperatura por debajo de la temperatura de fusión más baja de los materiales. Más preferiblemente, la carcasa se fabrica durante la etapa A) mediante coinyección en un molde (i) al menos un material compostable licuado para formar al menos una capa de barrera al oxígeno, y (ii) al menos un material compostable licuado para formar la al menos una capa de material que rodea la capa de barrera al oxígeno, después de lo cual la carcasa se enfría a una temperatura por debajo de la temperatura de fusión más baja de los materiales.

[0074] Aquí, durante la fabricación de la carcasa por medio de coinyección en la etapa A), la capa de barrera al oxígeno preferiblemente se rodea completamente por al menos una capa de material circundante. En general, la inyección de diversos materiales en el molde se lleva a cabo sucesivamente, de modo que una capa de material ya inyectada puede enfriarse para conservar la forma antes de inyectar una o una pluralidad de capas sucesivas de material en el molde. En lugar de coinyección, la carcasa también puede fabricarse mediante termoconformado, generalmente de un laminado fabricado por coextrusión.

[0076] La fabricación de la lámina durante la etapa B) se realiza preferiblemente en etapas parciales. En una primera etapa parcial, las distintas capas de láminas de polímero, que incluyen al menos una capa portadora y al menos una capa de barrera al oxígeno, se unen primero entre sí, por ejemplo, mediante fusión y/o pegado. En una etapa parcial subsiguiente se debilita al menos una capa portadora, preferiblemente mediante perforación por láser de al menos una capa portadora. En este caso, el láser preferiblemente no debería dañar la capa de barrera al oxígeno. La perforación inicial de al menos una capa portadora y el posterior pegado de la capa portadora a una capa de lámina adicional deben hacer que las aberturas creadas (perforaciones) se llenen con pegamento aún líquido, lo que contrarrestaría la formación del área debilitada deseada de la capa portadora. Por lo tanto, se prefiere completar la fabricación del laminado antes de realizar perforaciones selectivas en capas y selectivas en el sitio en el laminado. Preferiblemente, el método según la invención también comprende la etapa E) que consiste en proporcionar y conectar un elemento de sellado anular al borde de enganche. Como ya se ha indicado anteriormente, la presencia de un elemento de sellado aumenta el efecto de sellado entre la cápsula y un portacápsulas durante la sujeción.

[0077] La fabricación de la lámina según la etapa B) se realiza comúnmente conectando entre sí al menos una capa portadora, al menos una capa de barrera al oxígeno y al menos una capa a debilitar (etapa B1), después de lo cual dicha al menos una capa a debilitar se provee de al menos un área debilitada (etapa B2). La etapa B2) se realiza comúnmente creando perforaciones en la capa a debilitar, preferiblemente por medio de un láser. Durante la etapa B1), preferiblemente, la capa de barrera al oxígeno se reviste sobre la capa que se va a debilitar, por ejemplo, utilizando una técnica de deposición física de vapor (VPD) (etapa secundaria B1i), después de lo cual la capa portadora (al menos parcialmente hecha de papel) se pega a la capa de barrera al oxígeno (etapa secundaria B1ii). Durante la etapa secundaria B1ii, también se aplica preferiblemente una capa intermedia de celulosa (basada), que se pega más preferiblemente entre la capa de barrera al oxígeno y la capa portadora. Esta capa (a base de celulosa) protege la capa de barrera al oxígeno del daño y la humedad. En una realización más preferida, la etapa B1 comprende las subetapas de:

[0078] B1a) B1a) aplicar una capa de imprimación sobre una capa a debilitar,

[0079] B1b) B1b) aplicar una capa de barrera al oxígeno sobre la capa de imprimación, preferiblemente mediante recubrimiento, por ejemplo mediante el uso de una técnica de deposición física de vapor (VPD), B1c) B1c) aplicar una primera capa adhesiva sobre un lado de la capa de barrera al oxígeno que mira lejos de la imprimación, dicha primera capa adhesiva se compone preferiblemente por un adhesivo de dos componentes,

[0080] B1d) B1d) aplicar una capa que comprende celulosa sobre un lado de la primera capa adhesiva que mira lejos de la capa de barrera al oxígeno,

[0081] B1e) B1e) aplicar una segunda capa adhesiva sobre un lado de la capa que comprende celulosa que mira hacia fuera de la primera capa adhesiva, segunda capa adhesiva que se compone preferiblemente por un adhesivo de un solo componente, y

[0082] B1f) B1f) aplicar una capa portadora, al menos parcialmente compuesta por papel (de filtro) sobre un lado de la segunda capa adhesiva que mira lejos de la capa basada en celulosa.

[0083] La primera capa adhesiva compuesta por un adhesivo de dos (o más) componentes no necesita aire para endurecerse, lo que es particularmente ventajoso en caso de que se aplique una capa de barrera al oxígeno sensible a la humedad en la subetapa B1b). La aplicación de la capa de barrera al oxígeno puede tener lugar en condiciones secas e incluso en condiciones de vacío, evitando la degradación de la barrera al oxígeno sensible a la humedad durante el proceso de producción. La segunda capa adhesiva es preferiblemente un adhesivo de un solo componente debido a su menor viscosidad en comparación con los adhesivos de dos componentes, lo que evita que la capa final, la capa portadora hecha al menos parcialmente de papel (de filtro), absorba una cantidad considerable de adhesivo, lo que dificultaría rotura de la lámina y el flujo saliente de bebida durante el uso de la lámina en una cápsula.

[0084] La invención se refiere además a un conjunto de una cápsula según la invención y un dispositivo para preparar bebidas, cuyo dispositivo comprende un portacápsulas para sujetar la cápsula. En este caso, el portacápsulas debería comprender generalmente una pluralidad de piezas de portacápsulas que sean móviles entre sí entre una posición abierta en la que la cápsula puede colocarse en el portacápsulas y una posición cerrada en la que el borde de enganche y el elemento de sellado de la cápsula son sujetados por las partes de soporte de una manera esencialmente impermeable a los fluidos.

[0085] La invención se refiere además al uso de una cápsula según la invención en un dispositivo para preparar bebidas. La invención también se refiere al uso de una cápsula según la invención en un dispositivo para preparar bebidas. La invención se explicará mediante los ejemplos de funcionamiento no limitativos representados en las siguientes figuras. Específicamente:

[0086] la figura 1 muestra una representación esquemática de una cápsula según la presente invención,

[0087] la figura 2 muestra una vista en perspectiva de una cápsula según la invención,

[0088] la figura 3 muestra una sección transversal de la cápsula según la figura 2,

[0089] la figura 4 muestra una sección transversal detallada de la cápsula según las figuras 1 y 2,

[0090] la figura 5 muestra una sección transversal detallada de la película utilizada en la cápsula según las figuras 2-4, la figura 6 muestra una vista de un patrón de perforación realizado en la película según la figura 5, la figura 7 muestra una representación esquemática de un método para fabricar una cápsula según la invención, la figura 8 muestra esquemáticamente la perforación de una película según la presente invención en una placa de perforación de una máquina de café;

[0091] las figuras 9a-9d muestran esquemáticamente diferentes formas de zonas debilitadas según la invención; y la figura 10 muestra esquemáticamente la conexión de la película y una cápsula según la presente invención. La figura 1 muestra una vista esquemática de una cápsula 1 provista de una lámina de cierre, también conocida como película de cierre 2. La película 2 se compone de un laminado de diversas capas 3, 4, 5. La primera capa es una capa interior debilitada localmente 3, por ejemplo hecha de al menos ácido poliláctico compostable (PLA) o polipropileno (PP), en la que se aplican perforaciones 6 que debilitan selectivamente la posición de la capa 3, lo que facilita el rasgado de la película 2 durante el uso de la cápsula. La primera capa 3 podría comprender PLA compostable, que podría formar una mezcla racémica. La mezcla racémica proporciona una estabilidad térmica mejorada debido a su estructura (semi) amorfa. La mezcla racémica también mejora la compostabilidad de la primera capa 3, ya que el PLA se dispone en una estructura (semi) amorfa en oposición a una estructura más cristalina en la que se dispondría el PLA de un solo enantiómero.

[0092] La primera capa 3 puede comprender además un material de relleno, tal como talco. La primera capa 3 también puede comprender polietilenglicol (PEG) o tereftalato de polibutileno (PBT). Estos materiales se suman a la viscosidad de la primera capa 3, viscosidad que es una propiedad deseada cuando la primera capa 3 se va a moldear por inyección. La primera capa 3 tiene preferiblemente una temperatura de fusión superior a 130 grados Celsius y tiene un grosor preferido de menos de 25 micrómetros.

[0093] La segunda capa 4 es una capa de barrera al oxígeno 4, que se puede hacer, por ejemplo, de PVOH. La segunda capa 4 se puede unir a la primera capa 3 por medio de un adhesivo (no mostrado), pero también se puede recubrir sobre la primera capa 3. La capa de barrera al oxígeno 4 evita que el oxígeno penetre en la película 2 de modo que los ingredientes de la cápsula 1 permanecen frescos durante el almacenamiento.

[0094] La tercera capa 5 es una capa de papel 5, por ejemplo hecha de papel de filtro 5. El papel 5 tiene preferiblemente una densidad de menos de 25 gramos por metro cuadrado, en particular una densidad entre 10 y 25 gramos por metro cuadrado. El papel 5 es poroso, de modo que cuando la cápsula 2 se usa para producir café, el líquido resultante puede fluir desde la cápsula 2, a través del papel de filtro 5.

[0095] El papel 5 añade integridad estructural a la película 2. El papel 5 se une, por ejemplo, a la segunda capa 4 por medio de un adhesivo (no mostrado). Las capas primera 3 y segunda 4 de la película 2 tienden a reblandecerse cuando se exponen a las temperaturas del agua caliente que se utilizan típicamente para preparar café. Las capas primera 3 y segunda 4 tienden por lo tanto a doblarse alrededor de una placa perforada de una máquina de café (no mostrada), en lugar de ser perforadas por la placa. El papel 5 evita que las capas primera 3 y segunda 4 lo hagan, ya que la capa de papel 5 no es sensible a la temperatura y mantiene sus características estructurales y porosas cuando se somete a las temperaturas del agua caliente. La capa de papel 5 es de base biológica y puede comprender fibras de celulosa. Las áreas debilitadas formadas por las perforaciones 6 de la primera capa 3 se proporcionan, por ejemplo, por medio de un láser. Un láser puede eliminar material muy localmente y, por lo tanto, puede proporcionar áreas debilitadas 6 muy localmente. El láser se usa para proporcionar las áreas debilitadas 6 en la primera capa 3 de la película 2, lo que significa que el láser debe ajustarse de manera que, cuando se aplica un rayo láser a la película 2, solo la primera capa 3 se ve afectada por el rayo, y que la segunda capa 4 permanece intacta. Las perforaciones 6 pueden formar orificios pasantes realizados en la primera capa 3 que conectan lados opuestos de dicha primera capa 3 y/o pueden reducir selectivamente el grosor de la primera capa 3 (sin formar orificios pasantes).

[0096] La figura 2 muestra una vista en perspectiva de una cápsula 11 según la invención. La figura 3 muestra una sección transversal de la cápsula 11 según la figura 2. La cápsula 11 inicialmente esencialmente cerrada comprende una carcasa 12, que tiene una pared inferior esencialmente cerrada 12a, una pared periférica troncocónica 12b adyacente a la pared inferior 12a, y un borde de enganche lateralmente saliente 12c (o pestaña) adyacente a la pared periférica troncocónica 12b. Esta carcasa 12 se llena de café (no se muestra) y forma la base de la cápsula 11. La carcasa 12 se fabrica mediante tecnología de coinyección, con el resultado de que la carcasa 12 se compone de un laminado (integrado) de dos capas de material compuesto de PLA entre las que se configura una capa de material fabricado a partir de PVOH. Esta composición es totalmente compostable. Preferiblemente, las capas de PLA están en estado amorfo. Las capas de PLA encierran completamente la capa de PVOH. Las capas de PLA funcionan específicamente como una barrera contra la humedad, mientras que la capa de PVOH funciona como una barrera al oxígeno. Un lado (inferior) del borde de enganche 12c que mira lejos del lado de extremo 12a se conecta a una película esencialmente compostable 13 para encerrar el café en la carcasa 12 de una manera esencialmente hermética. Un lado superior del borde de enganche 12a se conecta a un anillo de sellado 14 montado en la superficie (véase la figura 4). El anillo de sellado 14 determina el diámetro máximo de la cápsula 11, ya que ésta sobresale con respecto al borde periférico del borde de enganche 12c. El anillo de sellado 14 se compone de uno o varios aditivos, como talco, incluido PLA amorfo, y por lo tanto es esencialmente totalmente compostable. Como se muestra en la figura 4, el anillo de sellado 14 se fusiona por medio de dos cordones de soldadura concéntricos 15a, 15b al borde de enganche 12c. Un borde periférico más interno 14a del anillo de sellado 14 no se conecta a la carcasa 12 y se extiende en dirección hacia arriba. Un borde periférico más externo 14b del anillo de sellado 14 también está libre y no conectado al borde de enganche 12c. Estos extremos libres 14a, 14b facilitan la colocación del anillo de sellado 14 durante la sujeción de la cápsula 11 en un soporte de cápsula, lo que es beneficioso para la capacidad de sellado del anillo de sellado 14.

[0098] Entre los extremos libres 14a, 14b, el anillo de sellado 14 se provee de un borde circular elevado 14c repelente de agua que mejora aún más el efecto de sellado.

[0100] La película 13 cierra la carcasa 12 de una manera esencialmente hermética y se compone de un compuesto multicapa esencialmente totalmente compostable, y se compone sucesivamente, como se muestra en la figura 5, de una capa interior 13a debilitada localmente compuesta por PLA eventualmente provista de una capa de imprimación, una capa de barrera al oxígeno 13b compuesta de PVOH, una primera capa de pegamento (de dos componentes) 13c, una capa de celulosa 13d, una segunda capa de pegamento (de un solo componente) 13e y una capa exterior 13f de papel (de filtro). La capa más interior, la capa localmente debilitada 13a, se procesa por medio de un láser infrarrojo, haciendo que se haga un patrón (únicamente) en esta capa 13a, con el resultado de que la película 13 se rasgará más fácilmente durante el uso. Las perforaciones 17, mostradas esquemáticamente, se disponen preferiblemente en 11 filas, como también se muestra en la figura 6, en donde se muestra más particularmente que cada perforación tiene un diseño en forma de cruz definido por los segmentos de línea que intersecan 17', 17". Las capas de película más exteriores, particularmente la capa de barrera al oxígeno 13b, la capa de celulosa 13d y la capa de papel 13f no se configuran de manera debilitada y permanecen completamente intactas durante el procesamiento con láser.

[0102] El uso de la cápsula para preparar café puede describirse como sigue. La cápsula 1 se sujeta en un portacápsulas abierto (no mostrado), después de lo cual se cierra el portacápsulas. Durante el cierre del portacápsulas, el borde de enganche 12c y el anillo de sellado 14 unido al mismo se sujetan. Durante esta sujeción, el lado extremo 12a debe perforarse con elementos perforantes del portacápsulas, y el anillo de sellado 14 fabricado de PLA amorfo debe formarse parcialmente alrededor de un borde de sujeción del portacápsulas, creando así un sello. Después de esto, se introduce agua caliente con una temperatura de aproximadamente 95 °C en el portacápsulas y, a través del extremo 12a, en la cápsula 11. Este aumento de presión hace que la película 13 se deforme y, como resultado de las áreas debilitadas (perforaciones) realizadas en la capa que mira hacia el café 13a de la película 13, sufra un rasgado controlado al interactuar con una placa de perforación que forma parte del portacápsulas. Por medio de esta placa de perforación, se puede hacer que el café fluya fuera de la cápsula 11 y dentro de la taza. Durante este proceso de extracción, el anillo de sellado 14 cristalizará parcialmente como resultado de la "cristalización en frío" en forma semicristalina. Además, por encima de la temperatura de transición vítrea (Tg) del PLA de aproximadamente 55-60 °C, el anillo 14 se volverá algo gomoso, lo que mejora el efecto de sellado. Después del proceso de extracción, la temperatura del anillo de sellado 14 caerá con bastante rapidez por debajo de la temperatura de transición vítrea antes mencionada, con el resultado de que se obtiene un anillo de sellado semicristalino 14, relativamente rígido. Debido a la mayor rigidez en comparación con su estado amorfo inicial, el anillo de sellado 14 y, por lo tanto, la cápsula 11, pueden retirarse con bastante facilidad del portacápsulas.

[0104] La figura 7 muestra una representación esquemática de un método para fabricar una cápsula 20 según la invención. Al fabricar la cápsula 20, se produce una película de plástico laminado 21. La película 21 comprende una pluralidad de capas que contienen plástico 21a-21f, que se describen por separado a continuación.

[0106] Una capa interior 21a, como se muestra en la figura 7, se compone de un material compostable como PLA (ácido poliláctico) o polipropileno compostable (PP). La capa interior 21a podría comprender PLA compostable, que puede fabricarse a partir de una mezcla racémica de enantiómeros de PLA de izquierda y derecha. La mezcla racémica proporciona una estabilidad térmica mejorada. La mezcla racémica también mejora la compostabilidad de la primera capa 21a, ya que el PLA se dispone en una estructura semiamorfa en oposición a una estructura más cristalina en la que se dispondría el PLA de un solo enantiómero.

[0108] Una capa posterior 21b se refiere a una capa de barrera al oxígeno. Esta capa es relativamente delgada y se aplica preferiblemente a la primera capa 21a durante el proceso de fabricación de la película 21, preferiblemente mediante deposición de vapor. Debido al bajo grosor, preferiblemente entre 1 y 5 micrómetros, y más preferiblemente alrededor de 2 micrómetros, de la capa de barrera al oxígeno 21b, también se puede hablar de un revestimiento. La capa de barrera al oxígeno 21b preferiblemente se compone al menos parcialmente de un material compostable seleccionado del grupo compuesto de poli(alcohol de vinilo) (PVOH), polivinilpirrolidona (PVP) y poli(acetato de vinilo) (PVAc). El PVOH es generalmente la más preferida de estas sustancias, ya que el PVOH se puede aplicar con bastante facilidad como película densa impermeable al oxígeno y tiene propiedades adhesivas favorables. La capa de barrera al oxígeno se compone preferiblemente de un recubrimiento híbrido de una fase orgánica, por ejemplo formada por la aplicación de al menos uno de los componentes antes mencionados, y una fracción inorgánica que actúa como precursor. Más preferiblemente, la fracción inorgánica se compone de alcóxido de silicio (Si(OR)4), en donde R denota una cola orgánica derivada de una de las moléculas orgánicas antes mencionadas. Dichos recubrimientos híbridos generalmente muestran una compostabilidad particularmente favorable y también muestran una impermeabilidad al oxígeno satisfactoria. Como alternativa menos respetuosa con el medio ambiente, la capa de barrera al oxígeno se puede componer, por ejemplo, de poli(cloruro de vinilideno) (PVdC), alcohol etenovinílico (EVOH) o un óxido metálico como SiO2 o Al2O3.

[0109] Una tercera capa 21c se compone de una capa de pegamento y preferiblemente se compone de una capa de pegamento compostable. Esta capa de cola se forma preferiblemente por un adhesivo de dos componentes (2k). Un componente importante de esta capa de cola (capa adhesiva) puede ser harina de soja, que se usa, por ejemplo, en combinación con resina fenólica, o se mezcla con adhesivos a base de caseína o silicato de sodio.

[0110] La cuarta capa 21d se refiere a una capa de celulosa y/o PLA. La cuarta capa 21e apantalla la capa de barrera al oxígeno 21b, lo que permite evitar daños a la capa de barrera al oxígeno 21b. Además, este apantallamiento conduce a una mejor conservación de la capa de barrera al oxígeno 21b, ya que diversas capas de barrera al oxígeno 21b son sensibles a la humedad y se desintegran en un entorno húmedo. Al aplicar una capa de barrera contra la humedad, como por ejemplo celulosa o PLA, es posible mantener intacta la capa de barrera al oxígeno 21d durante un período de tiempo más largo, con el resultado de que la sustancia puede conservarse más tiempo en la cápsula.

[0111] La quinta capa 21e es compost de una capa de cola. En este caso se utiliza preferiblemente un adhesivo compostable. Esta capa de cola se forma preferiblemente por un componente monocomponente (1k). Un adhesivo compostable adecuado es, por ejemplo, un adhesivo sensible a la presión ("PSA") que contiene poli(D,L-lactida-co-glicolida-co-ccaprolactona).

[0112] Alternativamente, se puede usar una mezcla de terpolímeros que comprende poli(D,L-lactida-co-glicolida-co-ccaprolactona) junto con otra poli(D,L-lactida-co-glicolida-co-c-caprolactona) o juntas con un poli(D,L-lactida-coglicólido-co-mPEG). Por supuesto, también pueden usarse adhesivos alternativos concebibles.

[0113] La capa exterior 21f es una capa de papel 21f, por ejemplo hecha de papel de filtro. El papel tiene preferiblemente una densidad inferior a 25 gramos por metro cuadrado, en particular una densidad entre 10 y 25 gramos por metro cuadrado. El papel es poroso, de modo que cuando la cápsula se usa para producir café, el líquido resultante puede fluir desde la cápsula a través del papel de filtro.

[0114] El papel añade integridad estructural a la película. La otra capa tiende a ablandarse cuando se expone a las temperaturas del agua caliente que se utilizan típicamente para preparar café y tiende a doblarse alrededor de una placa perforada de una máquina de café (no mostrada), en lugar de ser perforada por la placa. El papel evita que las otras capas lo hagan, ya que la capa de papel no es sensible a la temperatura y mantiene sus características estructurales y porosas cuando se somete a las temperaturas del agua caliente. La capa de papel es de base biológica y puede comprender fibras de celulosa.

[0115] Después de fabricar la película laminada 21, la película 21 se procesa usando un láser infrarrojo 22 de tal manera que la capa interior 21a se perfora y, por lo tanto, se daña y se debilita intencionalmente. Las capas subyacentes 21b-21f no se exponen al láser y, por tanto, permanecen intactas, con el resultado de que la película 21 es inicialmente prácticamente impermeable al oxígeno/gas. El láser 22 realiza las perforaciones en la capa superior 21a en patrones 23, en donde cada patrón 23 se compone de una pluralidad de segmentos de línea. En este caso, el dimensionamiento de cada perforación es particularmente pequeño, y tienen una longitud y anchura típicas del orden de micrómetros. Una vez que se han realizado las perforaciones en la película 21, la película 21 se corta con un elemento de corte 25, como por ejemplo otro láser, un punzón o un cuchillo, de tal manera que se forman partes de película circulares (en forma de disco) que van a funcionar como elemento de cierre 25 para una cápsula.

[0116] Después de fabricar el elemento de cierre formado por la película procesada 21, el elemento de cierre debe aplicarse a una carcasa 27 llena de café molido 26 (y/o algún otro componente de la bebida). En este caso, la carcasa 27 tiene forma de copa y se configura esencialmente conservando la forma.

[0117] La carcasa 27 comprende un lado de entrada cerrado 28 (lado del extremo), una pared lateral en disminución 29 y un pestaña que sobresale lateralmente 30 que funciona como borde de enganche. Se aplica un anillo de sellado 31 al lado de la pestaña 30 que mira hacia la pared lateral 29. El anillo 31 se conecta preferiblemente de forma inseparable al pestaña 30. Una descripción más detallada de la carcasa 27 y el anillo 30 aplicado a la misma se describe en la solicitud de patente internacional número PCT/IB2014/002648 del solicitante, no prepublicada, cuyo contenido se incorpora aquí por referencia como parte integrante del contenido de la presente patente. La película 21 se pega y/o se suelda al pestaña 30, con el resultado de que el café se envasa en la cápsula de manera hermética. La película 21 se orienta de tal manera que la capa superior perforada mira hacia el café 26. La película 21 funciona como el lado de salida de la cápsula 27.

[0118] La figura 8 muestra esquemáticamente una película 42 según la invención, que podría tener la misma composición y/o podría ser idéntica a la película 21 mostrada en las figuras anteriores, que se perfora sobre una placa de perforación 48 de una máquina de café. La película 42 comprende una capa de papel 45 y una capa interior 43 debilitada localmente. La película 42 típicamente también proveer de una capa de barrera al oxígeno (no mostrada), revestida sobre la capa interior 43. Esta capa se comporta de manera similar a la capa interior 43. Opcionalmente, se aplica una capa de celulosa (no mostrada) entre la capa de barrera al oxígeno y la capa de papel 45.

[0119] La capa interior localmente debilitada 43 se provee de áreas debilitadas 47, que se disponen para rasgarse cuando se someten a presión. Cuando se rasgan, las áreas debilitadas 47 permiten que el fluido pase desde el interior de la cápsula (A) a la placa de perforación 18 y a través de los orificios 49 de la placa 48 hacia un lugar de distribución de bebidas (no mostrado). La capa de papel 45 evita que la capa interior 43 se pliegue sobre los orificios 49 lo que imposibilitaría la salida del café, ya que la capa de papel 45 proporciona integridad estructural y firmeza dejando un espacio abierto entre la película 42 y la placa de perforación 48 para que el líquido pase.

[0120] Las figuras 9a, 9b, 9c y 9d muestran esquemáticamente áreas debilitadas formadas por perforaciones (láser) 57 de una primera capa 53. Las áreas debilitadas 57 se forman por al menos dos segmentos de línea interconectados 57', 57", que encierran mutuamente un ángulo agudo (α) entre 0 y 90 grados. El número de áreas debilitadas 57 es típicamente aproximadamente el doble del número de elementos perforantes en una placa perforada de una máquina de café. En diámetro, el número de áreas debilitadas 57 es típicamente entre 8 y 16. Los ángulos agudos entre los segmentos de línea 57', 57" y, por lo tanto, la transición aguda entre un segmento de línea primero 57' y segundo 57" proporcionan una ubicación en la que la primera capa 53 típicamente se rasgará primero cuando se someta a presión. La figura 9a muestra esquemáticamente áreas debilitadas 57 en forma de líneas de intersección 57 o cruces 57. Las cruces 57 comprenden cuatro segmentos de línea conectados 57', 57", en donde dos de esos segmentos 57', 57" encierran mutuamente un ángulo agudo (α) de aproximadamente 90 grados. La figura 3a muestra aproximadamente 14 áreas debilitadas 57 en la dirección del diámetro, en donde las áreas debilitadas 57 se distribuyen sustancialmente iguales sobre la primera capa 53.

[0121] La figura 9b muestra esquemáticamente áreas debilitadas 57 en diferentes formas en comparación con la figura 9a. Las áreas debilitadas 57 tienen forma de V y X. La forma de X comprende básicamente dos formas de V especulares. La figura 9c muestra esquemáticamente áreas debilitadas 57 en diferentes formas en comparación con las figuras 9a y 9b. Las áreas debilitadas 57 tienen forma de Y, Z y asterisco.

[0122] La figura 9d muestra esquemáticamente áreas debilitadas 57 en diferentes formas en comparación con las figuras 9a, 9b y 9c. Las áreas debilitadas 57 tienen forma de L, de escalón y de rayo.

[0123] La figura 10 muestra esquemáticamente la unión de una película 62 a una cápsula 61. La película 62 se une al reborde 68 en forma de pestaña de la cápsula 61. La primera capa 63 de la película 62 se suelda al reborde 68. La segunda capa 64 se aplica a la primera capa 63 por deposición de vapor y la tercera capa 65 se pega a la segunda capa 64. La película 62, que comprende las tres capas diferentes, típicamente se lamina primero y luego se suelda al reborde 68. La soldadura típicamente implica presionar un elemento de soldadura caliente sobre la película 62 y la cápsula 61, y deja una impresión anular 69, en donde la película 62 se presiona o imprime en el reborde 68. La impresión 69 forma típicamente un laberinto 69 que mejora las propiedades de resistencia al agua de la película 62, y en particular de una o más capas sensibles a la humedad de dicha película 62.

[0124] Para permitir que la primera capa 63 y el reborde 68 en forma de pestaña se suelden entre sí, preferiblemente comprenden el mismo material. La primera capa 63 y el reborde 68 en forma de pestaña, por ejemplo, comprenden PLA de PP.

[0125] Los mismos materiales permiten una soldadura sólida y limpia y, por lo tanto, una conexión sólida de la película 62 y la cápsula 61.

Claims

1. REIVINDICACIONES

1. Cápsula (1, 11, 20, 61) para preparar bebidas, que comprende:

- una carcasa esencialmente cerrada (12, 27) que se llena al menos parcialmente de una sustancia (26) a extraer y/o disolver, como café molido, para preparar una bebida, en donde la carcasa (12, 27) se define al menos por una pared periférica (12b, 29), una pared inferior (12a, 28) conectada a la pared periférica, y un borde de enganche que sobresale lateralmente (12c, 30, 68) conectado a la pared periférica a una distancia de la pared inferior para permitir la sujeción de la cápsula (1, 11, 20, 61) en un portacápsulas de un dispositivo para preparar bebidas; y

- al menos un elemento de cierre esencialmente cerrado configurado para permitir que la bebida fluya desde la cápsula (1, 11, 20, 61), dicho elemento de cierre se conecta al borde de enganche que sobresale lateralmente para sellar la sustancia en la cápsula, en donde al menos una parte del elemento de cierre se compone de una lámina laminada (2, 13, 21, 42, 62), en donde la lámina se configura para rasgarse como resultado de la acumulación de presión en la cápsula cuando se inyecta agua en la cápsula (1, 11, 20, 61), comprendiendo dicha lámina:

● al menos una capa debilitada (3, 13a, 21a, 43, 63), dicha capa debilitada se provee de al menos un área debilitada, y dicha capa debilitada mira preferiblemente a la sustancia retenida por la carcasa, ● al menos una capa portadora (5, 13b, 13d, 21f, 45, 65) que se compone al menos parcialmente de papel y/o de otro material que no se ablanda y/o funde a una temperatura entre 70 y 120 grados Celsius, y caracterizado por que comprende

● al menos una capa de barrera al oxígeno (4, 13b, 21b, 64), dicha capa de barrera (4, 13b, 21b, 64) esencialmente impermeable al oxígeno y capa de barrera al oxígeno (4, 13b, 21b, 64) se sitúa entre dicha capa debilitada y dicha capa portadora.

2. Cápsula (1, 11, 20, 61) según la reivindicación 1, en donde la capa de barrera al oxígeno (4, 13b, 21b, 64) está cerrada y en donde la capa de barrera al oxígeno (4, 13b, 21b, 64) no está debilitada.

3. Cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde las capas de lámina se acoplan para formar un material compuesto.

4. Cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde al menos una capa portadora (5, 13b, 13d, 21f, 45, 65) que se hace al menos parcialmente de papel forma una capa exterior de la lámina que mira lejos del borde de enganche que sobresale.

5. Cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la zona debilitada de al menos una capa debilitada (3, 13a, 21a, 43, 63) se provee de perforaciones (6, 17, 57), en donde las perforaciones (6, 17, 57) se disponen preferiblemente en un patrón en la al menos una capa debilitada.

6. Cápsula (1, 11, 20, 61) según la reivindicación 5, en donde al menos una perforación se forma por una pluralidad de segmentos de línea interconectados (17', 17", 57', 57"), en donde los segmentos de línea adyacentes encierran mutuamente un ángulo, preferiblemente un ángulo agudo, y en donde al menos varias de las perforaciones (6, 17, 57) forman preferiblemente orificios pasantes que conectan los lados opuestos de la capa debilitada (3, 13a, 21a, 43, 63).

7. Cápsula (1, 11, 20, 61) según la reivindicación 6, en donde la capa debilitada perforada (3, 13a, 21a, 43, 63) mira hacia la sustancia retenida por la carcasa, y en donde la capa de barrera al oxígeno recubre la capa debilitada, y en donde preferiblemente se sitúa una capa de imprimación entre la capa debilitada (3, 13a, 21a, 43, 63) y la capa de barrera al oxígeno (4, 13b, 21b, 64).

8. Cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la lámina comprende al menos una capa de apantallamiento (21e) que mira hacia un lado de la capa de barrera al oxígeno (4, 13b, 21b, 64) que mira hacia el lado contrario a la carcasa de la cápsula, en donde la capa de apantallamiento forma una capa de barrera contra la humedad, y en donde la capa de apantallamiento se sitúa preferiblemente entre la capa de barrera al oxígeno (4, 13b, 21b, 64) y la capa portadora (5, 13b, 13d, 21f, 45, 65).

9. Cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el papel utilizado para componer la capa portadora (5, 13b, 13d, 21f, 45, 65) tiene una densidad de papel entre 10 y 30 g/m<2>.

10. Cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde el papel utilizado para componer la capa portadora (5, 13b, 13d, 21f, 45, 65) tiene un grosor entre 30 y 100 micrómetros, preferiblemente entre 50 y 100 micrómetros.

11. Cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones anteriores, en donde la lámina es esencialmente totalmente compostable.

12. Lámina laminada para uso en una cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones anteriores, que comprende:

● al menos una capa debilitada (3, 13a, 21a, 43, 63), dicha capa debilitada se provee de al menos un área debilitada,

● al menos una capa portadora (5, 13b, 13d, 21f, 45, 65) que se hace al menos parcialmente de papel, en particular papel de filtro y/o de otro material que no se ablande y/o funda a una temperatura entre 70 y 120 grados Celsius, y

● al menos una capa de barrera al oxígeno (4, 13b, 21b, 64), dicha capa de barrera es esencialmente impermeable al oxígeno, y dicha capa de barrera al oxígeno se sitúa entre dicha capa debilitada y dicha capa portadora.

13. Método para fabricar una cápsula (1, 11, 20, 61) para preparar bebidas según una de las reivindicaciones 1-11, que comprende las etapas:

A) fabricación de una carcasa (12, 27) de la cápsula, preferiblemente de al menos un material compostable, en donde la carcasa esencialmente está cerrada, y en donde la carcasa se define al menos por una pared periférica (12b, 29), una pared inferior (12a, 28) conectada a la pared periférica, y un borde de enganche que sobresale lateralmente (12c, 30, 68) conectado a la pared periférica a una distancia de la pared inferior para permitir que la cápsula se sujete en un portacápsulas de un dispositivo para preparar bebidas;

B) fabricación de una lámina laminada (2, 13, 21, 42, 62), dicha lámina comprende al menos una capa debilitada (3, 13a, 21a, 43, 63), dicha capa debilitada se provee de al menos un área debilitada y dicha capa debilitada mira preferiblemente hacia la sustancia retenida por la carcasa, al menos una capa portadora que se hace al menos parcialmente de papel, en particular papel de filtro y/o de otro material que no se ablanda y/o no se funde a una temperatura entre 70 y 120 grados Celsius, y al menos una capa de barrera al oxígeno (4, 13b, 21b, 64), dicha capa de barrera es esencialmente impermeable al oxígeno, y dicha capa de barrera al oxígeno se sitúa entre dicha capa debilitada y dicha capa portadora,

C) llenado al menos parcial de la carcasa (12, 27) con una sustancia (26) a extraer y/o disolver, como café molido, para preparar una bebida; y

D) conexión de la lámina a la carcasa de tal manera que la sustancia quede encerrada en la cápsula de manera esencialmente hermética.

14. Conjunto de una cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones 1 a 11 y un dispositivo para preparar bebidas, dicho dispositivo comprende un portacápsulas para sujetar la cápsula.

15. Uso de una cápsula (1, 11, 20, 61) según una de las reivindicaciones 1 a 11 en un dispositivo para preparar bebidas.