(57)【要約】カプセル（１）の本体部分（２）を生産する方法は、本体部分（２）をポリマー材料から形成することと、その後、本体部分（２）の１つ以上の穿刺ゾーン（３０）を処理することにより、穿刺ゾーンのポリマー材料の１つ以上の材料特性を本体部分（２）の残りの部分のポリマー材料の材料特性に対して変化させることとを含む。飲料の調製のためのカプセル（１）は、飲料調製機械の１つ以上の穿刺具（１３）によって使用時に穿刺され、圧力下の水をカプセル（１）の内部の中に給送するための１つ以上の入口開口を提供するように意図されている１つ以上の穿刺ゾーン（３０）を備えている本体部分（２）を備えている。本体部分（２）は、ポリマー材料から形成されている。穿刺ゾーンのポリマー材料は、本体部分（２）の形成後、その材料特性のうちの１つ以上のものを変化させるように処理された変質させられた構造を備えている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
カプセルの本体部分を生産する方法であって、
前記本体部分をポリマー材料から形成するステップと、
その後、前記本体部分の１つ以上の穿刺ゾーンを処理することにより、前記１つ以上の穿刺ゾーンの前記ポリマー材料の１つ以上の材料特性を前記本体部分の残りの部分の前記ポリマー材料の前記材料特性に対して変化させるステップと
を含む、方法。
【請求項２】
前記１つ以上の穿刺ゾーンを処理することは、前記１つ以上の穿刺ゾーンを放射エネルギーにさらすことを含む、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
前記１つ以上の穿刺ゾーンを処理することは、前記１つ以上の穿刺ゾーンを電磁放射にさらすことを含む、請求項２に記載の方法。
【請求項４】
前記電磁放射は、赤外線放射、可視光放射、紫外線放射、軟Ｘ線放射、Ｘ線放射、ガンマ線放射、および電子ビーム放射のうちの１つ以上のものである、請求項３に記載の方法。
【請求項５】
前記１つ以上の穿刺ゾーンを処理することは、前記ポリマー材料を劣化させること、炭化させること、発泡化させること、エージングさせること、または脆化させることのうちの１つ以上のものを含む、請求項１〜４のいずれかに記載の方法。
【請求項６】
前記放射エネルギーは、集束ビームの形態で前記１つ以上の穿刺ゾーンに印加される、請求項１〜５のいずれかに記載の方法。
【請求項７】
前記１つ以上の穿刺ゾーンのレーザ処理を含む、請求項１〜６のいずれかに記載の方法。
【請求項８】
前記本体部分は、前記ポリマー材料から成形される、請求項１〜７のいずれかに記載の方法。
【請求項９】
前記本体部分は、一体型成形体として形成される、請求項１〜８のいずれかに記載の方法。
【請求項１０】
前記本体部分は、単一材料から成形される、請求項１〜９のいずれかに記載の方法。
【請求項１１】
前記本体部分は、射出成形される、請求項１〜１０のいずれかに記載の方法。
【請求項１２】
前記本体部分は、ポリオレフィンを含む材料から形成される、請求項１〜１１のいずれかに記載の方法。
【請求項１３】
前記本体部分は、熱可塑性ポリオレフィンを含む材料から形成される、請求項１〜１２のいずれかに記載の方法。
【請求項１４】
前記本体部分は、ポリプロピレンおよび／またはポリエチレンを含む材料から形成される、請求項１〜１３のいずれかに記載の方法。
【請求項１５】
前記ポリマー材料は、放射エネルギーによる前記１つ以上の穿刺ゾーンの処理を促進するように意図されている添加剤を含む、請求項１〜１４のいずれかに記載の方法。
【請求項１６】
前記添加剤は、カーボンブラック、黒鉛、およびドープ二酸化スズから成る群から選択される１つ以上の化合物である、請求項１５に記載の方法。
【請求項１７】
前記二酸化スズは、アンチモン、フッ素、塩素、タングステン、モリブデン、鉄、またはリンのうちの１つ以上のものでドープされる、請求項１６に記載の方法。
【請求項１８】
前記本体部分は、カップ形状に成形される、請求項１〜１７のいずれかに記載の方法。
【請求項１９】
前記本体部分は、入口壁を備え、前記１つ以上の穿刺ゾーンは、前記入口壁上に位置している、請求項１〜１８のいずれかに記載の方法。
【請求項２０】
前記１つ以上の穿刺ゾーンは、環状ゾーンを備えている、請求項１〜１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２１】
前記環状ゾーンは、円周方向に連続的である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２２】
前記環状ゾーンは、円周方向に断続的である、請求項２０に記載の方法。
【請求項２３】
前記環状ゾーンは、円周方向パターン、好ましくは、繰り返しパターンを備えている、請求項２１または請求項２２に記載の方法。
【請求項２４】
前記１つ以上の穿刺ゾーンは、２つ以上の同心円状に配列された環状ゾーンを備えている、請求項１〜２３のいずれかに記載の方法。
【請求項２５】
前記１つ以上の穿刺ゾーンは、円形ゾーンを備えている、請求項１から１９のいずれかに記載の方法。
【請求項２６】
前記本体部分は、０．２０〜０．５０ｍｍの範囲内、好ましくは、０．３０〜０．４０ｍｍの範囲内の前記１つ以上の穿刺ゾーン内の厚さを有する、請求項１〜２５のいずれかに記載の方法。
【請求項２７】
前記１つ以上の穿刺ゾーンは、前記本体部分の入口壁面積の１０〜９０％の面積を備えている、請求項１〜２６のいずれかに記載の方法。
【請求項２８】
前記本体部分の残りの部分の前記ポリマー材料をマスキングし、処理中の前記本体部分の前記残りの部分の変化を防止することをさらに含む、請求項１〜２７のいずれかに記載の方法。
【請求項２９】
前記本体部分は、飲料調製機械の封入部材との密閉係合を形成し、それによって、使用時の水のバイパス流を防止または制限するように構成されている密閉部材をさらに備えている、請求項１〜２８のいずれかに記載の方法。
【請求項３０】
前記密閉部材は、処理されていない前記本体部分の残りの部分の一部を形成している、請求項２９に記載の方法。
【請求項３１】
前記本体部分の前記１つ以上の穿刺ゾーンは、前記密閉部材より低い靱性を有する、請求項２９から３０のいずれかに記載の方法。
【請求項３２】
飲料の調製のためのカプセルを生産する方法であって、
請求項１〜３１のいずれかに記載の本体部分を生産するステップと、
飲料原料を前記本体部分の中に挿入するステップと、
前記本体部分を蓋で密閉するステップと
を含む、方法。
【請求項３３】
請求項１から３１のいずれかに記載の方法によって取得可能なカプセルの本体部分。
【請求項３４】
飲料調製機械とともに使用される場合の飲料の調製のためのカプセルであって、前記カプセルは、本体部分および蓋を備え、前記本体部分および蓋は、飲料原料を含むための前記カプセルの内部を一緒に画定し、
前記本体部分は、１つ以上の穿刺ゾーンを備え、前記１つ以上の穿刺ゾーンは、使用時、前記飲料調製機械の１つ以上の穿刺具によって穿刺され、それによって、圧力下の水を前記カプセルの前記内部の中に給送するための１つ以上の入口開口を提供するように意図されており、
前記本体部分は、ポリマー材料から形成されており、
前記１つ以上の穿刺ゾーンの前記ポリマー材料は、変質させられた構造を備え、前記変質させられた構造は、前記本体部分の形成後、前記１つ以上の穿刺ゾーンの前記ポリマー材料の１つ以上の材料特性を前記本体部分の残りの部分の前記ポリマー材料の前記材料特性に対して変化させるように処理されている、カプセル。
【請求項３５】
前記変質させられた構造は、劣化、炭化、発泡化、エージング、または脆化させられた構造のうちの１つ以上のものを備えている、請求項３４に記載のカプセル。
【請求項３６】
前記本体部分は、前記ポリマー材料から成形されている、請求項３４〜３５のいずれかに記載のカプセル。
【請求項３７】
前記本体部分は、一体型成形体である、請求項３４〜３６のいずれかに記載のカプセル。
【請求項３８】
前記本体部分は、単一材料から成形されている、請求項３４〜３７のいずれかに記載のカプセル。
【請求項３９】
前記本体部分は、射出成形されている、請求項３４〜３８のいずれかに記載のカプセル。
【請求項４０】
前記本体部分は、ポリオレフィンを含む材料から形成されている、請求項３４〜３９のいずれかに記載のカプセル。
【請求項４１】
前記本体部分は、熱可塑性ポリオレフィンを含む材料から形成されている、請求項３４〜４０のいずれかに記載のカプセル。
【請求項４２】
前記本体部分は、ポリプロピレンおよび／またはポリエチレンを含む材料から形成されている、請求項３４〜４１のいずれかに記載のカプセル。
【請求項４３】
前記ポリマー材料は、放射エネルギーによる前記１つ以上の穿刺ゾーンの処理を促進するように意図されている添加剤を含む、請求項３４〜４２のいずれかに記載のカプセル。
【請求項４４】
前記添加剤は、カーボンブラック、黒鉛、およびドープ二酸化スズから成る群から選択される１つ以上の化合物である、請求項４３に記載のカプセル。
【請求項４５】
前記二酸化スズは、アンチモン、フッ素、塩素、タングステン、モリブデン、鉄、またはリンのうちの１つ以上のものでドープされている、請求項４４に記載のカプセル。
【請求項４６】
前記本体部分は、カップ形状である、請求項３４〜４５のいずれかに記載のカプセル。
【請求項４７】
前記本体部分は、入口壁を備え、前記１つ以上の穿刺ゾーンは、前記入口壁上に位置している、請求項３４〜４６のいずれかに記載のカプセル。
【請求項４８】
前記１つ以上の穿刺ゾーンは、環状ゾーンを備えている、請求項３４〜４７のいずれかに記載のカプセル。
【請求項４９】
前記環状ゾーンは、円周方向に連続的である、請求項４８に記載のカプセル。
【請求項５０】
前記環状ゾーンは、円周方向に断続的である、請求項４８に記載のカプセル。
【請求項５１】
前記環状ゾーンは、円周方向パターン、好ましくは、繰り返しパターンを備えている、請求項４９または請求項５０に記載のカプセル。
【請求項５２】
前記１つ以上の穿刺ゾーンは、２つ以上の同心円状に配列された環状ゾーンを備えている、請求項３４〜５１のいずれかに記載のカプセル。
【請求項５３】
前記１つ以上の穿刺ゾーンは、円形ゾーンを備えている、請求項３４〜４７のいずれかに記載のカプセル。
【請求項５４】
前記本体部分は、飲料調製機械の封入部材との密閉係合を形成し、それによって、使用時の水のバイパス流を防止または制限するように構成されている密閉部材をさらに備えている、請求項３４〜５３のいずれかに記載のカプセル。
【請求項５５】
前記密閉部材は、処理されていない前記本体部分の残りの部分の一部を形成している、請求項５４に記載のカプセル。
【請求項５６】
前記本体部分の１つ以上の穿刺ゾーンは、前記密閉部材より低い靱性を有する、請求項３４〜５５のいずれかに記載のカプセル。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、飲料カプセルに関連する方法および装置に関する。特に、飲料調製機械とともに使用されるときの飲料、例えば、コーヒーの調製のためのカプセルに関し、カプセルは、本体部分および蓋を備え、それらは、飲料原料を含むためのカプセルの内部を一緒に画定する、さらに、本開示は、該カプセルおよびその構成要素を生産する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルミニウムから形成される使い捨て飲料カプセルが、長年、知られている。実施例は、第ＥＰ０５１２４７０号に説明されている。当該文書のカプセルは、コーヒーで充填され、カップの側壁から延びる辺縁に接合されたアルミニウムカバーによって閉鎖される、円錐台形形状のカップを備えている。カプセルを受け取るように設計された抽出装置のカプセルホルダは、起伏表面要素部材を伴う、フローグリルを備えている。抽出装置はさらに、水注入器と、カプセルの外側形状に実質的に対応する形状の内部陥凹を伴う、環状要素とを備えている。
【０００３】
動作時、第ＥＰ０５１２４７０号（特許文献１）のカプセルは、カプセルホルダ内に設置される。水注入器は、カプセルの上側入口面を穿孔する。カプセルのアルミニウムカバーは、カプセルホルダの起伏表面要素部材上に据えられる。水が、水注入器を通して注入され、コーヒーに接触する。カプセルは、水によって加圧され、アルミニウムカバーが外向きに変形させられ、起伏表面要素部材に対して引き裂かれることをもたらす。抽出されたコーヒーは、引き裂かれたアルミニウムカバーおよびフローグリルを通して流動し、抽出装置によって、受器、例えば、カップの中に放出される。
【０００４】
穿刺を要求しない事前に形成された入口開口をカプセルの入口面に提供することも知られている。しかしながら、これは、コーヒーが、取扱および輸送の間、カプセルから失われ、貯蔵の間、コーヒーの酸化につながり得るという不利点をもたらす。したがって、カプセルの中に飲料原料に接触する水を給送するための入口開口が、飲料形成時に飲料調製機械によって作成される、閉鎖または密閉されたカプセルを使用することが好ましい。この目的のために、抽出デバイスは、典型的には、針またはブレード等の１つ以上の突出部品の形態をとり、カプセルに対して移動され（またはその逆）、カプセルを穿孔する、入口穿刺具を具備する。
【０００５】
より最近では、少なくとも部分的に、ポリマー材料から、前述の一般的構成の飲料カプセルを製造することが公知である。例えば、ＰＥまたはＰＰポリマー等の材料から形成されるカップ形状の本体部分をアルミニウムベースのカバーと組み合わせ、カプセルを形成することが公知である。そのようなものの実施例は、第ＷＯ２０１０／０４１１７９号（特許文献２）に説明されている。潜在的問題の１つは、ＰＥまたはＰＰ等のポリマーから作製される飲料カプセルが、公知の飲料調製機械の入口穿刺具を使用して穿孔することが困難であり得ることである。例えば、カプセルの材料は、穿刺段階の間、たわみ、または変形し、入口開口が完全に形成されず、開口が、したがって、所望より小さい開放面積を有する結果をもたらし得る。別の実施例では、入口穿刺具によって加えられる力は、特に、カプセルの材料が、比較的に弾力的なポリマー材料である場合、カプセルの材料内に所望のサイズの入口開口を完全に形成するために不十分であり得る。極端な場合、カプセル材料は、開口が全く形成されない程度まで、たわみ、または変形し得る、またはカプセルの材料は、十分に弾力的であり得る。
【０００６】
カプセルの幾何学形状を改変し、入口開口が形成される領域においてカプセルを補強することによって、本問題を克服するための試みが成されている。第ＷＯ２０１０／０４１１７９号は、カプセルが、入口壁内に提供されるくぼんだ部分を備え得ることを説明している。このくぼんだ部分は、入口壁上の対応する半径方向リッジと協働する、補強要素であるように意図される。第ＷＯ２０１２／０８０５０１号（特許文献３）は、カプセルのベース（入口壁である）が、複数の陥凹としてベース上に円周方向に配列される補強ゾーンを具備する、カプセルを説明している。しかしながら、カプセルの幾何学形状の改変は、カプセルの完全な再設計を要求し、カプセルがいくつかの飲料調製機械における使用のために適合性のないものにし得る。加えて、入口壁の補強の増加は、入口穿刺具によって加えられる力が比較的に弱い場合、入口開口を形成する問題を増加させ得る。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】欧州特許出願公開第０５１２４７０号明細書
【特許文献２】国際出願第２０１０／０４１１７９号明細書
【特許文献３】国際出願第２０１２／０８０５０１号明細書
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００８】
一側面では、本開示は、カプセルの本体部分を生産する方法であって、
―本体部分をポリマー材料から形成するステップと、
―その後、本体部分の１つ以上の穿刺ゾーンを処理することにより、１つ以上の穿刺ゾーンのポリマー材料の１つ以上の材料特性を本体部分の残りの部分のポリマー材料の材料特性に対して変化させるステップと
を含む、方法を提供する。
【０００９】
有利には、１つ以上の穿刺ゾーンの材料特性のうちの１つ以上のものを変化させることによって、本体部分は、飲料調製機械によって使用時に十分かつ確実に穿刺されることを可能にするように、所望に応じて構成されることができる。変化は、本体部分の形成後に生じるため、技法は、任意の幾何学形状の本体部分に適用されることができ、本体部分から形成されるように意図されるカプセルの形状の全体的変化を要求しない。
【００１０】
加えて、有利には、本体部分の異なるゾーンの材料特性は、成形後、本体部分の１つ以上のゾーンを処理することによって制御されることができる。これは、複数の異なる材料から本体部分の形成を試みる必要性および複雑性を回避することができる。例えば、本体部分は、使用されるであろう飲料調製機械の封入部材と密閉界面を形成するように意図されているゾーンを備え得る。本体部分のこのゾーンに対して比較的に靱性または軟質の材料を使用して、より良好なシールが形成されることを可能にすることは、有益であり得る。しかしながら、穿刺されるように意図される本体部分のゾーンまたは複数のゾーンは、比較的に脆いまたは穿刺がより容易であるように作製されることから利益を享受し得る。本開示は、有利には、本体部分の異なる部分の材料特性が正確に制御されることを可能にする。
【００１１】
１つ以上の穿刺ゾーンを処理することは、１つ以上の穿刺ゾーンを放射エネルギーにさらすことを含み得る。
【００１２】
有利には、放射エネルギーの使用は、本体部分の一部を選択的に処理するための正確な手段を提供する。処理されるように意図されない部分は、放射エネルギーにさらされないようにマスキングされ得る。
【００１３】
１つ以上の穿刺ゾーンを処理することは、１つ以上の穿刺ゾーンを電磁放射にさらすことを含み得る。
【００１４】
電磁放射は、赤外線放射、可視光放射、紫外線放射、軟Ｘ線放射、Ｘ線放射、ガンマ線放射、および電子ビーム放射のうちの１つ以上のものであり得る。
【００１５】
１つ以上の穿刺ゾーンを処理することは、ポリマー材料を劣化させること、炭化させること、発泡化させること、エージングさせること、または脆化させることのうちの１つ以上のものを含み得る。
【００１６】
ポリマー材料の劣化、発泡化、および／または炭化は、１つ以上の穿刺ゾーンのポリマー材料が、構造的により脆弱となるように作製され、故に、入口穿刺具の針またはブレードによってより容易に穿刺されるという利点を有することができる。特に、理論によって拘束されることを所望するわけではないが、処理は、ポリマー分子鎖切断プロセスおよび／または後結晶化を通して、物理的材料特性の変化につながり得る。
【００１７】
ポリマー材料のエージングまたは脆化は、１つ以上の穿刺ゾーンのポリマー材料が、ばく露前より脆くされるので、穿刺の間のカプセルの過剰たわみまたは変形が、制限もしくは防止され得るという利点を有することができる。加えて、比較的エージングした、すなわち、脆いポリマー材料は、入口穿刺具の針またはブレード（１つ以上の点荷重をポリマー材料に加える傾向がある）の荷重下、破壊において亀裂および／または破断を生じる（より軟質のポリマー材料に主な、しなやかな「引き裂き」破壊モードとは対照的）傾向が増す。ポリマー材料の破断および／または亀裂は、ポリマー材料の破断および／または亀裂が、点荷重の場所から外向きに伝搬する傾向を有するため、衝突する入口穿刺具の面積より大きい面積の入口開口を形成する傾向を有することが見出されている。その結果、比較的脆い材料の提供は、カプセルの中への加圧された水の進入のために得られる流動面積が増加した拡大入口開口の形成につながり得る。
【００１８】
放射エネルギーは、集束ビームの形態で１つ以上の穿刺ゾーンに印加され得る。
【００１９】
１つ以上の穿刺ゾーンは、レーザ処理を受け得る。
【００２０】
本体部分は、ポリマー材料から成形され得る。本体部分は、一体型成形体として形成され得る。本体部分は、単一材料から成形され得る。本体部分は、射出成形され得る。
【００２１】
本体部分は、ポリオレフィンを含む材料から形成され得る。本体部分は、熱可塑性ポリオレフィンを含む材料から形成され得る。本体部分は、ポリプロピレンおよび／またはポリエチレンを含む材料から形成され得る。代替として、他のポリマー、例えば、ポリ乳酸（ＰＬＡ）が、使用され得る。
【００２２】
ポリマー材料は、放射エネルギーによる１つ以上の穿刺ゾーンの処理を促進するように意図されている添加剤を含み得る。添加剤は、カーボンブラック、黒鉛、およびドープ二酸化スズから成る群から選択される１つ以上の化合物であり得る。
【００２３】
二酸化スズは、アンチモン、フッ素、塩素、タングステン、モリブデン、鉄、またはリンのうちの１つ以上のものでドープされ得る。
【００２４】
本体部分は、カップ形状に成形され得る。本体部分は、入口壁を備え得、１つ以上の穿刺ゾーンは、入口壁上に位置する。
【００２５】
１つ以上の穿刺ゾーンは、環状ゾーンを備え得る。環状ゾーンは、円周方向に連続的であり得る。代替として、環状ゾーンは、円周方向に断続的であり得る。ある実施例では、環状ゾーンは、円周方向パターン、好ましくは、繰り返しパターンを備え得る。
【００２６】
１つ以上の穿刺ゾーンは、２つ以上の同心円状に配列された環状ゾーンを備え得る。
【００２７】
１つ以上の穿刺ゾーンは、円形ゾーンを備え得る。
【００２８】
本体部分は、０．２０〜０．５０ｍｍの範囲内、好ましくは、０．３０〜０．４０ｍｍの範囲内の１つ以上の穿刺ゾーン内の厚さを有し得る。
【００２９】
１つ以上の穿刺ゾーンは、本体部分の入口壁面積の１０〜９０％の面積を備え得る。
【００３０】
本方法はさらに、処理中の本体部分の残りの部分の変化を防止するために、本体部分の残りの部分のポリマー材料をマスキングすることを含み得る。
【００３１】
本体部分はさらに、飲料調製機械の封入部材との密閉係合を形成し、それによって、使用時の水のバイパス流を防止または制限するように構成されている密閉部材を備え得る。密閉部材は、処理されていない本体部分の残りの部分の一部を形成し得る。本体部分の１つ以上の穿刺ゾーンは、密閉部材より低い靱性を有し得る。
【００３２】
本開示はまた、飲料の調製のためのカプセルを生産する方法であって、
―前述のように本体部分を生産するステップと、
―飲料原料を本体部分の中に挿入するステップと、
―本体部分を蓋で密閉するステップと
を含む、方法に関する。
【００３３】
本開示はさらに、前述のような方法によって取得可能なカプセルの本体部分に関する。
【００３４】
別の側面では、本開示は、飲料調製機械とともに使用される場合の飲料の調製のためのカプセルであって、飲料原料を含むためのカプセルの内部を一緒に画定する、本体部分および蓋を備え、
本体部分は、使用時、飲料調製機械の１つ以上の穿刺具によって穿刺され、それによって、圧力下の水をカプセルの内部の中に給送するための１つ以上の入口開口を提供するように意図されている、１つ以上の穿刺ゾーンを備え、
本体部分は、ポリマー材料から形成され、
１つ以上の穿刺ゾーンのポリマー材料は、本体部分の形成後、１つ以上の穿刺ゾーンのポリマー材料の１つ以上の材料特性を本体部分の残りの部分のポリマー材料の材料特性に対して変化させるように処理された変質させられた構造を備えている、
カプセルを提供する。
【００３５】
変質させられた構造は、劣化、炭化、発泡化、エージング、または脆化させられた構造のうちの１つ以上のものを備え得る。
【００３６】
本体部分は、ポリマー材料から成形され得る。本体部分は、一体型成形体であり得る。本体部分は、単一材料から成形され得る。本体部分は、射出成形され得る。
【００３７】
本体部分は、ポリオレフィンを含む材料から形成され得る。本体部分は、熱可塑性ポリオレフィンを含む材料から形成され得る。一実施例では、本体部分は、ポリプロピレンおよび／またはポリエチレンを含む材料から形成され得る。
【００３８】
ポリマー材料は、放射エネルギーによる１つ以上の穿刺ゾーンの処理を促進するように意図されている添加剤を備え得る。添加剤は、カーボンブラック、黒鉛、およびドープ二酸化スズから成る群から選択される１つ以上の化合物であり得る。二酸化スズは、アンチモン、フッ素、塩素、タングステン、モリブデン、鉄、またはリンのうちの１つ以上のものでドープされ得る。
【００３９】
本体部分は、カップ形状であり得る。本体部分は、入口壁を備え得、１つ以上の穿刺ゾーンは、入口壁上に位置する。
【００４０】
１つ以上の穿刺ゾーンは、環状ゾーンを備え得る。環状ゾーンは、円周方向に連続的であり得る。代替として、環状ゾーンは、円周方向に断続的であり得る。ある実施例では、環状ゾーンは、円周方向パターン、好ましくは、繰り返しパターンを備え得る。
【００４１】
１つ以上の穿刺ゾーンは、２つ以上の同心円状に配列された環状ゾーンを備え得る。
【００４２】
１つ以上の穿刺ゾーンは、円形ゾーンを備え得る。
【００４３】
本体部分はさらに、飲料調製機械の封入部材との密閉係合を形成し、それによって、使用時の水のバイパス流を防止または制限するように構成されている密閉部材を備え得る。
【００４４】
密閉部材は、処理されていない本体部分の残りの部分の一部を形成し得る。
【００４５】
本体部分の１つ以上の穿刺ゾーンは、密閉部材より低い靱性を有する。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
本開示の実施形態が、ここで、付随の図面を参照して、単なる一例として説明される。
【図１】図１は、本開示による、カプセルの概略図である。
【図２】図２は、穿刺に先立って、飲料調製機械の中に挿入される、図１のカプセルの概略図である。
【図３】図３は、カプセルの入口端の穿刺後の図２に相当する図である。
【図４】図４は、図１のカプセルの概略端面図である。
【図５】図５は、図１のカプセルのカップ形状の本体を処理するための第１の装置の略図である。
【図６】図６ａおよび６ｂは、本開示の処理を受けないサンプルカプセル内の穿刺された入口孔を示す、写真である。
【図７】図７ａおよび７ｂは、本開示の易壊化処理を受けたサンプルカプセル内の穿刺された入口孔を示す、写真である。
【図８】図８は、図１のカプセルのカップ形状の本体を処理するための第２の装置の略図である。
【図９】図９は、図１のカプセルのカップ形状の本体を処理するための第３の装置の略図である。
【図１０−１】図１０ａ―１０ｆは、穿刺ゾーンの配列の実施例を図式的に示す。
【図１０−２】図１０ａ―１０ｆは、穿刺ゾーンの配列の実施例を図式的に示す。
【発明を実施するための形態】
【００４７】
以下の説明では、本開示の実施形態が、図１に示されるようなカプセル１の代表的設計を参照して、単なる一例として説明される。しかしながら、本開示は、図１に示される特定の設計のカプセルとの使用に限定されない。
【００４８】
図１の例示的カプセルは、カップ形状の本体部分２と、蓋３とを備えている。
【００４９】
カップ形状の本体部分２は、単一の一体型射出成形体として、ポリマー材料から形成される。カップ形状の本体部分２を形成するための好適な材料の実施例として、熱可塑性ポリオレフィンを含むポリオレフィンが挙げられる。一実施例では、カップ形状の本体部分２は、ポリプロピレンおよび／またはポリエチレンを含む材料から形成される。
【００５０】
カップ形状の本体部分２は、カプセル１の入口端を形成する底壁５と、底壁５から延びる側壁４と、外向きに延びるフランジ６とを備えている。密閉要素７が、フランジ６上に提供され得る。図示される実施例では、密閉要素７は、フランジ６の表面から突出する一体型円周方向リブの形態をとる。
【００５１】
アルミニウム箔、ポリマー積層、またはそれらの組み合わせ等の好適な材料から形成され得る蓋３は、カップ形状の本体部分２を閉鎖し、使用時、焙煎挽豆コーヒー等の飲料原料で充塞され得るカプセルの内部８を画定するように、フランジ６に接着または別様に密閉される。
【００５２】
本開示によると、以下により詳細に説明される実施形態の各々に一般的であるように、カップ形状の本体部分２は、その形成後、処理ステップを受ける。処理は、カップ形状の本体部分２の残りの部分のポリマー材料と比較して、カップ形状の本体部分２の少なくとも一部の材料特性の改変をもたらす。より具体的には、カップ形状の本体部分２の１つ以上の穿刺ゾーン３０が、そのように処理される。
【００５３】
カップ形状の本体部分２の「１つ以上の穿刺ゾーン」３０は、使用時、カプセル１が利用される飲料調製機械によって穿刺されることが意図される、カップ形状の本体部分２のそれらの１つ以上の面積を包含する。１つ以上の穿刺ゾーン３０の場所は、飲料調製機械の入口穿刺配列の設計に応じて、変動し得る。例えば、入口穿刺配列のタイプの１つの略図は、図２および３に示される。これらの図では、飲料調製機械の一部のみが、示され、これは、理解を容易にするために図式的に示される。示されるように、飲料調製機械の上側封入部材１０は、３つの穿刺具１３の形態における入口穿刺配列が延びる、ベース壁１２を有するように提供される。加えて、上側封入部材１０は、環状辺縁１４で終了する円周方向側壁１１を備えている。
【００５４】
本図示される実施例では、３つの穿刺具１３が、上側封入部材１０の名目上の中心縦軸の周囲に円形配列で位置する。その結果、使用時、カプセル１の底壁５は、カプセル１の中心縦軸の周囲の円形配列内にある３つの点で穿刺されるであろう。その結果、本実施例のための１つ以上の穿刺ゾーン３０は、図４に示されるように、単一環状穿刺ゾーン３０と見なされ得る。本実施例では、穿刺ゾーン３０は、底壁５の一部のみを形成する。この環状穿刺ゾーン３０は、その縦軸の周囲のカプセル１の回転の向きがどのようなものであれ、使用時、飲料調製機械の穿刺具１３によって穿刺されるであろう３つの場所の各々を包含する。使用時、１つ以上の穿刺ゾーン３０の材料の全てが、穿刺具１３によって穿刺される必要がないことに留意されたい。
【００５５】
図１０ａ−１０ｆは、単なる一例として、使用され得る１つ以上の穿刺ゾーン３０のための種々の配列を図式的に図示する。
【００５６】
図１０ａの実施例では、図４におけるように、１つ以上の穿刺ゾーン３０は、単一の円周方向に連続した環状ゾーンを備えている。
【００５７】
図１０ｂの実施例では、１つ以上の穿刺ゾーン３０は、好ましくは、カップ形状の本体部分２の縦軸を中心として互に同心円状に配列される、２つの円周方向に連続した環状ゾーンを備えている。
【００５８】
図１０ｃの実施例では、１つ以上の穿刺ゾーン３０は、好ましくは、カップ形状の本体部分２の縦軸を中心として互に同心円状に配列される、互に対して同心円状に配列される、「破線」外観を有する、２つの円周方向に連続した環状ゾーンを備えている。
【００５９】
図１０ｄの実施例では、１つ以上の穿刺ゾーン３０は、示されるように、単一環状円周方向パターン、好ましくは、繰り返しパターンを備えている。本実施例では、繰り返されるユニットは、三角形として成形され、繰り返されるユニットは、円周方向パターンが円周方向に連続するように、直接、互に隣接する。
【００６０】
図１０ｅの実施例は、図１０ｄのものに類似するが、繰り返されるユニットは、反転ポイントを有する六角形形状に成形され、繰り返されるユニットは、円周方向パターンが円周方向に断続するように、互から間隔を置かれる。
【００６１】
図１０ｆの実施例では、１つ以上の穿刺ゾーン３０は、再び、示されるように、円周方向パターン、好ましくは、繰り返しパターンを備えている。本実施例では、繰り返されるユニットは、サイズが減少する３つの円形面積群として成形される。各繰り返されるユニットは、互から間隔を置かれる。
【００６２】
１つ以上の穿刺ゾーン３０の種々の配列が、本開示の範囲から逸脱することなく、使用されることができることを理解されるであろう。
【００６３】
カプセル１の底壁５は、典型的には、０．２０〜０．５０ｍｍの範囲内、より典型的には、０．３０〜０．４０ｍｍの範囲内の厚さを有し得る。一実施例では、厚さは、０．３５〜０．３８ｍｍである。底壁５の厚さは、底壁５の範囲にわたり変動するか、代替として、均一であり得る。
【００６４】
カプセル１は、上側封入部材１０内に受け取られるようにサイズ決定され、構成される。
【００６５】
使用時、カプセル１は、飲料調製機械の中に挿入され、上側封入部材１０は、概して、図２に示される位置から、環状辺縁１４がカプセル１のフランジ６に対して密閉するように、上側封入部材１０がカプセル１に対して移動された図３に示されるような位置に移動される。（参照を容易にするために、蓋３を穿刺する飲料調製機械の下側封入部材およびその関連付けられた出口穿刺配列は、図から省略されている）。そうすることによって、密閉要素７は、そのように形成されたシールの完全性に寄与し得る。図３から分かるように、上側封入部材１０の移動は、穿刺具１３をカプセル１の底壁５のポリマー材料に接触および穿刺させる。底壁５の穿刺は、内部８の中への水の進入を可能にし、カプセル１内に保持される飲料原料との相互作用から飲料を形成する。飲料は、次いで、飲料調製機械の出口穿刺配列によって蓋３内に形成される開口を介して出力される。
【００６６】
処理ステップは、１つ以上の穿刺ゾーン３０を放射エネルギーにさらすステップであり得る。この処理を達成するために、１つ以上の穿刺ゾーン３０のポリマー材料は、放射エネルギー源にさらされ得る。放射エネルギー源は、１つ以上の穿刺ゾーン３０が放射エネルギーにさらされるような様式において、放射エネルギーを放出する。
【００６７】
放射エネルギー源の一部としてのマスク、またはそれとは別個のマスクが、カップ形状の本体部分２の材料のどの部分が放射エネルギーにさらされるかを制御するために提供され得る。例えば、マスクは、カップ形状の本体部分２と放射エネルギー源との間に挿入される、カップ形状の本体部分２と別個の要素であり得るか、または代替として、カップ形状の本体部分２のポリマー材料の表面に一時的または恒久的に適用される、好適な材料の層であり得る。利用されている放射エネルギーに不透過性である、マスクのための任意の好適な材料が、使用され得る。
【００６８】
放射エネルギー源は、要求されるタイプの放射エネルギーを発生および放出可能な好適な源でありさえすれば任意のものであり得る。放射エネルギー源は、放射エネルギーの集束ビームを発生させるための機構を備え得る。代替として、または加えて、１つ以上の集束要素が、放射エネルギー源とカップ形状の本体部分２との間に挿入され、放射エネルギーを１つ以上の穿刺ゾーン３０のポリマー材料上に集束させ得る。
【００６９】
図５は、処理装置の第１の実施例を図示し、１つ以上の穿刺ゾーン３０のポリマー材料が、ＵＶ源５０からの紫外線（ＵＶ）放射５１へのばく露を伴う処理を受ける。処理は、カップ形状の本体部分２の成形後に実施され、カップ形状の本体部分２の残りの部分のポリマー材料と比較して、１つ以上の穿刺ゾーン３０の材料を比較に脆くする。
【００７０】
図示されるように、マスク４０が、ＵＶ源５０とカップ形状の本体部分２との間に挿入される。マスク４０は、環状開口４１の直下の環状ゾーン内において、ＵＶ放射５１がカップ形状の本体部分２のポリマー材料に接触することを可能にするが、カップ形状の本体部分２のポリマー材料の残りの部分のばく露を防止する環状開口４１を備えている。
【００７１】
所望に応じて、添加剤が、ポリマー材料に添加され、脆化反応を加速させ得る。
【００７２】
ＵＶ放射を使用して脆化されたカップ形状の本体部分２の比較研究が、行われる。カップ形状の本体部分２は、高密度ポリエチレンである、Ｒｉｇｉｄｅｘ（登録商標）ポリマーから射出成形された。カップ形状の本体部分２は、厚さ０．３ｍｍの底壁５を有するように成形された。
【００７３】
カップ形状の本体部分２の第１の試験群は、波長２５４ｎｍにおいて紫外線放射を放出する、２つの９Ｗ紫外線ランプの形態における紫外線（ＵＶ）光源にさらされた。ばく露は、１９０時間継続された。カップ形状の本体部分２の第２の対照群は、ＵＶ光源にさらされず、１９０時間の同一期間の間、静置された。
【００７４】
ばく露の完了時、穿刺試験が、１５ｍｍ／分の速度において、Ｚｗｉｃｋ  ２５０ｋＮ試験機械を使用して、カップ形状の本体部分２の底壁５に実施された。図６ａおよび６ｂは、穿刺後の第２の対照群のカップ形状の本体部分２の底壁５の典型的外観を図示する。図７ａおよび７ｂは、ＵＶ放射エネルギー源にさらされた第１の試験群からのカップ形状の本体部分２に対する等価な図を示す。
【００７５】
対照群および試験群に関して得られた破壊モードの比較は、ポリマー材料の破壊の性質上の明確な差異を示す。ばく露されなかったカップ形状の本体部分２の穿刺された領域は、靱性の指示とともに、より平滑な境界の破壊を示す。対照的に、ＵＶ放射にさらされたカップ形状の本体部分２は、不均一な境界破壊、および穿刺具の場所から半径方向外向きに広がる亀裂の証拠とともに、ひびで覆われた破壊領域を示す。
【００７６】
図８および９は、１つ以上の穿刺ゾーン３０のポリマー材料が、レーザ源５０からの放射５１へのばく露を伴う処理を受ける、処理装置の第２のおよび第３の実施例を図示する。処理は、１つ以上の穿刺ゾーン３０の材料の劣化、発泡化、および／または炭化させるために、カップ形状の本体部分２の成形後に実施される。これは、１つ以上の穿刺ゾーン３０の材料を脆弱化させ、より容易に穿刺可能にする。
【００７７】
図８に図式的に図示される装置は、フォトマスキングレーザ処理の実施例を描写する。フォトマスキングレーザ処理では、レーザ源は、処理される面積を表すマスク４０またはテンプレートに投影される。図示される実施例では、マスク４０は、環状処理面積を画定する。フィルタ処理されたレーザビームが、次いで、高エネルギーを伴うレーザビームをカップ形状の本体部分２上に集中させる、光学レンズ配列を通して通過する。
【００７８】
典型的には、フォトマスキングレーザ処理のために、レーザは、波長１０６００ｎｍを伴う、ＣＯ２レーザである。レーザのパルス周波数は、典型的には、１００Ｈｚより高く、レーザパワーは、典型的には、範囲１０〜２００Ｗの範囲内である。処理される面積全体が、同時にばく露されるため、処理は、非常に迅速である。
【００７９】
図９に図式的に図示される装置は、ビーム操向レーザ処理の実施例を描写する。ビーム操向レーザ処理では、レーザビーム５１は、２つの検流計動作式ミラーを使用して、要求される処理面積をトレースするように操向される。したがって、マスクの使用は、不可欠ではない（但し、挿入されるマスクは、所望に応じて、同様に使用されることができる）。
【００８０】
典型的には、ビーム操向レーザ処理のために、レーザは、波長１０６４ｎｍ（赤外線光）を伴うＮｄ：ＹＡＧ（ネオジムドープされたイットリウムアルミニウムガーネット）レーザまたは波長５３２ｎｍ（緑色光）を伴う二重Ｎｄ：ＹＡＧレーザである。レーザパワーは、典型的には、Ｎｄ：ＹＡＧレーザに対して２．５〜１０Ｗ、二重Ｎｄ：ＹＡＧレーザに対して１〜３Ｗの範囲内である。ポリマー材料内に熱発生を有益に産生するために、１〜５０ｋＨｚの範囲内の高パルスレート周波数を使用することが典型的である。
【００８１】
前述のように、レーザ処理の両方法では、目標は、１つ以上の穿刺ゾーン３０の材料の劣化、発泡化、および／または炭化をもたらすことである。劣化は、事例において、ポリマー材料の局所加熱に起因する、ポリマー材料の材料特性（強度、靱性、弾性等）のうちの１つ以上のものの劣化である。発泡化は、化合物の燃焼または蒸発に起因する、ポリマー内のガスの発生である。産生された高温ガスは、ポリマーマトリクス内にあり、したがって、拡張泡を産生する。炭化または乾留（ｃｈａｒｒｉｎｇ）は、ポリマー材料の劣化がポリマー材料の局所燃焼を生じさせるために十分である場合に生じる。
【００８２】
レーザ処理によってもたらされる効果は、１つ以上の穿刺ゾーン３０の材料の厚さ全体を通して生成され得るか、または材料の表面領域にのみ影響を及ぼすために使用され得る。
【００８３】
異なるポリマー材料は、レーザ処理に対して異なる応答を有する。同一ポリマーでも、異なるグレードおよび異なる色のポリマーは、レーザ放射に異なって応答し得る。その結果、１つ以上の添加剤が、ポリマー材料に添加され、レーザ処理の好適性を改善することができる。例えば、カーボンブラック、黒鉛、およびドープ二酸化スズ等の添加剤が、添加され得る。一実施例は、アンチモンドープスズ酸化物顔料を含む、ＢＡＳＦ  Ｃｏｒｐｏｒａｔｉｏｎ製Ｍａｒｋ−ｉｔＴＭレーザマーキング顔料である。典型的には、ポリマー中の添加剤は、レーザ放射を容易に吸収し、熱を発生させ、次いで、周囲ポリマーマトリクスに影響を及ぼす、要素として作用する。したがって、そうでなければレーザ源の波長における放射に対して「透過性」であり得る、ポリマーでさえ、処理されることができる。
【００８４】
本説明では、本開示は、添付図に示されるカプセル１の設計を参照して、単なる一例として説明された。いくつかの代替も、添付の請求項に記載される本開示の範囲内であることが理解されるであろう。
【００８５】
例えば、カプセルの本体部分２は、カップ形状以外であり得る。
【００８６】
例えば、カップ形状の本体部分２は、フランジ６の表面から突出する円周方向リブの形態で密閉要素７を備え得るように説明された。しかしながら、他の形態の密閉要素もまた、フランジ６または底壁５もしくは側壁４等のカップ形状の本体部分２の他の部分のいずれか上に提供され得る。例えば、密閉要素７は、複数のリッジ、ステップ形成、傾斜表面、または飲料調製機械の上側封入部材との必要密閉界面を達成する、類似幾何学的形態の形態をとり得る。
【００８７】
例えば、説明は、カップ形状の本体部分２が単一の一体型成形体から形成されるように説明したが、カップ形状の本体部分２は、２つ以上の部片から形成され得、射出成形以外の方法によって形成され得る。加えて、カップ形状の本体部分２は、２つ以上の異なる材料から形成され得る。例えば、２つの異なるポリマー材料の共成形体として形成され得る。
【００８８】
例えば、添付図では、カプセルは、概略形態で示され、特に、カップ形状の本体部分２は、単に、底壁５、側壁４、および外向きに延びるフランジ６を示す、簡略化された様式で示された。しかしながら、他の特徴が、当技術分野において周知のように、カップ形状の本体部分２の一部として存在し得る。例えば、１つ以上の補強構造、例えば、カップ形状の本体部分２の構造を強化するためのリッジまたはリブが、提供され得る。カプセル１はまた、底壁５の入口端および／または蓋３の出口端もしくはその近傍に、内部フィルタを具備し得る。
【００８９】
例えば、前述の説明では、飲料調製機械は、カプセル１の縦軸の周囲の環状または円形経路に沿って底壁５を穿刺する、３つの穿刺具１３を具備する。読者は、広範囲の他の穿刺配列も検討され得ることを理解するであろう。その結果、１つ以上の穿刺ゾーン３０の等しく広範囲の形状、サイズ、および場所も、検討され得る。例えば、１つ以上の穿刺ゾーン３０は、環状面積とは対照的に、１つ以上の円形面積を備え得る。１つ以上の穿刺ゾーン３０は、底壁５の全体を被覆するように延在し得る。１つ以上の穿刺ゾーン３０は、特に、カプセル１の形状または設計が、飲料調製機械の上側封入部材内におけるその回転を妨害する場合、カプセル１の縦軸を中心として回転対称でないこともある。
【００９０】
例えば、前述の説明では、カプセル１は、使用時、飲料調製機械の下側封入部材によって引き裂かれ、また穿刺される、蓋３を有するように説明された。しかしながら、カプセル１は、他の形態をとってもよく、例えば、カプセルの出口は、使用時、飲料調製機械の下側封入部材によって穿刺され、または引き裂かれるように意図されない、事前に穿刺された、すなわち、多孔性シートまたは壁として形成される。
【図１】
2017503722.tif 000003
【図２】
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【図３】
2017503722.tif 000005
【図４】
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【図５】
2017503722.tif 000007
【図６ａ】
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【図６ｂ】
2017503722.tif 000009
【図７ａ】
2017503722.tif 000010
【図７ｂ】
2017503722.tif 000011
【図８】
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【図９】
2017503722.tif 000013
【図１０ａ】
2017503722.tif 000014
【図１０ｂ】
2017503722.tif 000015
【図１０ｃ】
2017503722.tif 000016
【図１０ｄ】
2017503722.tif 000017
【図１０ｅ】
2017503722.tif 000018
【図１０ｆ】
2017503722.tif 000019
【国際調査報告】
2017503722.tif 000020
2017503722.tif 000021
2017503722.tif 000022