Компостируемая многослойная мембрана и картридж с указанной мембраной
Изобретение относится к области мембранного компостирования и касается компостируемой многослойной мембраны (10) для картриджей, содержащих растворимые продукты или продукты, пригодные для варки с помощью воды под давлением, содержащей первый барьерный слой (11), содержащий компостируемую барьерную пленку, первый слой (12) металлизации, промежуточный слой (13), содержащий по меньшей мере один клей, второй барьерный слой (14), содержащий компостируемую барьерную пленку. Компостируемая многослойная пленка (10) отличается тем, что она содержит слой (18), содержащий термостойкий лак, рядом с первым барьерным слоем (11) на противоположной стороне по отношению к стороне, на которой осажден слой (12) металлизации, второй слой (17) металлизации, расположенный между промежуточным слоем (13) и указанным вторым барьерным слоем (14), причем указанная компостируемая барьерная пленка указанного первого барьерного слоя (11) и указанного второго барьерного слоя (14) выполнена не из целлюлозного материала, так что указанная компостируемая многослойная мембрана (10) имеет величину OTR меньше 0,5 куб. см/м2/день/атм. Изобретение также относится к картриджам (1) для растворимых продуктов или продуктов, пригодных для варки с помощью воды под давлением, содержащим корпус (2), выполненный из компостируемого или биоразлагаемого материала, который ограничивает герметично запечатанный объем (3) у двух противолежащих оснований (4, 5), в котором содержится растворимый или пригодный для варки продукт, и по меньшей мере одну компостируемую многослойную мембрану (10) согласно изобретению. Изобретение обеспечивает получение крышечного элемента, т.е. мембраны или крышки для картриджа, которая является компостируемой и может обеспечивать барьер для картриджа, поддерживая назначение последнего, а именно дозирование продукта посредством варки среды под давлением. 2 н. и 12 з.п. ф-лы, 3 ил.
Область техники, к которой относится изобретение
Настоящее изобретение относится к компостируемой многослойной мембране, как это определено во вступительной части п. 1 формулы изобретения.
В частности, но без ограничения, многослойная мембрана пригодна для использования в картриджах, содержащих кофе или растворимые продукты для приготовления напитка с помощью экстракционного устройства, используя воду и другие среды под давлением, или в герметичных контейнерах или в других сходных изделиях или устройствах, которые должны быть уплотнены или закупорены.
Уровень техники
Компостирование является процессом утилизации органических отходов, который используют для получения натурального удобрения, известного как компост и содержащего органические материалы, которые можно разделить на влажную массу (отходы фруктов и овощей, кофейных зерен и чайных фильтров, формованного хлеба, яичной скорлупы и костей, скошенной травы) и сухую массу (сухие листья, древесные опилки, солома, мелкие ветки, древесная стружка и кора, обыкновенная бумага и бумажные салфетки, картон).
Согласно стандарту EN 13421 отходы считаются компостируемыми, если они удовлетворяют следующим требованиям: a) по меньшей мере, 90% уровень биоразложения достигается меньше чем за 6 месяцев; b) размельчение, например, раздробленность, и невозможность зрительного восприятия готового компоста. Доля остатков исследуемого материала размерами более 2 мм должна быть меньше 10% от исходной массы; c) низкие уровни тяжелых металлов и отсутствие отрицательных воздействий на качество компоста; d) стабильные показатели pH, солесодержания, летучих твердых веществ, N, P, Mg, K.
Повышение уровня осведомленности потребителей о проблемах с захоронением отходов вынудило ряд отраслей промышленности осуществлять контроль новых материалов для изготовления потребительских продуктов с целью соответствия требованиям рынка к экологической стабильности.
Изготовители одноразовых картриджей (или капсул) для молотого кофе или других пригодных для варки продуктов весьма заинтересованы в таких усовершенствованиях и разрабатывают решения в области экологической стабильности.
В настоящее время существуют картриджи следующих типов:
a) жесткие или полужесткие картриджи, имеющие корпусной элемент контейнера, выполненный из жесткого или гибкого некомпостируемого материала (например, из алюминия), и крышечный элемент (также известный как крышка или мембрана), выполненный из алюминия. Два указанных элемента свариваются друг с другом с помощь термосварки для формирования полости, в которой содержится растворимый или пригодный для варки продукт. Полость имеет свойства, препятствующие проникновению в нее кислорода и воды. Эти картриджи должны иметь отверстия с противоположных сторон, так чтобы варящаяся или растворяющая жидкость могли поступать в полость и вытекать из нее для дозирования напитка;
b) картриджи из фильтровальной бумаги, которые имеют корпус и крышку, изготовленные из фильтровальной бумаги или сходных материалов, которые не имеют защитных свойств. Указанная вторая конструкция картриджа требует упаковывания картриджа в защитную обертку, например, изготовленную из алюминия, для сохранения органолептических свойств продукта, что, в свою очередь, требует использования производственных систем, имеющих повышенный расход энергии и высокую стоимость;
c) жесткие или полужесткие картриджи, имеющие корпусной элемент контейнера, выполненный из жесткого или гибкого компостируемого материала, и крышечный элемент (также известный как крышка или мембрана), выполненный из фильтровальной бумаги. Эти картриджи не противодействую проникновению в них кислорода и воды. Указанная третья конструкция картриджа требует упаковывания картриджа в защитную обертку, например, изготовленную из алюминия, для сохранения органолептических свойств продукта, что, в свою очередь, требует использования производственных систем, имеющих повышенный расход энергии и высокую стоимость.
В документе US 2017/0107034 приведено описание компостируемого контейнера для разового приготовления напитков с помощью дозирующей машины, который содержит корпус, фильтр и крышку. Один из слоев крышки выполнен из бумаги, обработанной полимером, имеющим свойства противокислородной защиты, который придает защитные свойства бумажному слою. Многослойная структура из US 2017/0107034 имеет интенсивность переноса кислорода (OTR) меньше 0,3 куб. см.мил/100 дюйм2.день.атм.
В документе EP 2218653 приведено описание упаковки, содержащей оболочку, волокнистый слой, прикрепленный к стенке оболочки, и закрывающую мембрану, герметично прикрепленную к оболочке, причем оболочка, волокнистый слой и закрывающая мембрана выполнены из многослойной металлизированной целлюлозы, имеющей 2 слоя.
В документе US 2017/0008694 приведено описание капсулы, содержащей, по существу, жесткий закрытый корпус, имеющий дно, боковые стенки и фланец, и крышечный элемент, установленный на корпус для запечатывания корпуса. Эта капсула выполнена из слоистого материала, содержащего, по меньшей мере, один противокислородный слой, помещенный между двумя слоями водонепроницаемого материала, которые защищают противокислородный слой от изменения состояния. Противокислородный слой и слой, препятствующий проникновению воды, выполнены из целлюлозы.
В документе US 2014/0037916 приведено описание крышки для упаковок для одноразового приготовления напитков посредством варки, которая содержит компостируемый слой печатной бумаги, слой PLA и компостируемую сердцевину, помещенную между указанными двумя слоями. Такая крышка имеет OTR, равную 0,4 куб. см/100 дюйм2/день.
В документе US 2014/0366745 заявитель описывает картриджи для кофе или растворимых продуктов для приготовления напитков посредством варки, содержащие полый корпус трубчатой формы, который герметично закрыт у противоположных оснований многослойной пластиковой пленкой, содержащей барьерную пленку, выполненную из алюминия, и, по меньшей мере, одну пластиковую пленку. Пластиковая пленка имеет, по меньшей мере, одну насечку, предварительно выполненную с помощью лазера, которая служит для облегчения разрушения мембраны под действием варящейся жидкости под давлением.
Согласно существующему уровню техники вышеупомянутые картриджи содержат материалы, которые не удовлетворяют требованиям к компостируемости, т.е. алюминий, который используют для формирования крышечного элемента или защитной обертки, в которую упаковывают картридж из фильтровальной бумаги.
Кроме того, в документах US 2017/0107034, EP 2218653, US 2017/0008694 и US 2014/0037916 указано, что компостируемый барьерный слой крышки получают с использованием бумаги. С этой целью бумага (которая, по существу, является компостируемым материалом, но не имеет противокислородных свойств) должна подвергаться соответствующим операциям обработки, что влияет как на стоимость производственного процесса, так и на полученные характеристики, принимая во внимание интенсивность переноса кислорода. Другими словами, даже когда бумага подвергается обработке для придания ей защитных свойств, она не обеспечивает достижения показателей OTR, которые сохраняют свежесть и вкусовые свойства растворимых продуктов, содержащихся в картридже, с учетом возрастающих требований к срокам хранения продуктов.
Показатель OTR многослойной структуры US 2017/0107034, указанный как 0,3 куб. см.мил/100 дюйм2.день.атм, выраженный в единицах системы СИ, т.е. куб. см/м2/день/атм, соответствует показателю OTR, который равен 4,6.
И, наконец, крышка из US 2014/0366745, выполненная из некомпостируемых материалов, не соответствует требованиям к компостируемости по стандарту EN 13241.
Раскрытие изобретения
Предметом настоящего изобретения является крышечный элемент, т.е. мембрана или крышка для картриджа, которая является компостируемой и может обеспечивать барьер для картриджа, поддерживая назначение последнего, а именно, дозирование продукта посредством варки среды под давлением.
Эти задачи изобретения решаются с помощью компостируемой многослойной мембраны для картриджей, содержащих растворимые продукты или продукты пригодные для варки под действием воды или другой среды под давлением, как установлено в приложенной формуле изобретения.
Настоящее изобретение может предложить мембрану, которая имеет такие же защитные свойства, как и алюминий, удовлетворяя при этом требованиям к компостируемости.
Кроме того, настоящее изобретение предлагает мембрану, которая может обеспечить надлежащее дозирование продукта посредством варки среды под давлением.
Другими словами, настоящее изобретение может предложить картридж или капсулу, для растворимых продуктов или продуктов, пригодных для варки с помощью воды или другой среды под давлением, который содержит корпус, выполненный из биоразлагаемого или компостируемого материала, ограничивающий герметично запечатанный объем у двух противолежащих оснований, в котором содержится растворимый или пригодный для варки продукт, и, по меньшей мере, одну компостируемую многослойную мембрану.
Краткое описание чертежей
Характеристики и преимущества настоящего изобретения станут понятными из приведенного ниже подробного описания возможных практических вариантов выполнения, показанных в виде неограничивающих примеров со ссылкой на чертежи, на которых:
фиг. 1 - схематический вид картриджа 1 изобретения, содержащего корпус 2, который ограничивает герметично запечатываемый объем 3 между верхней стенкой 4 и нижней стенкой 5, причем верхняя стенка 4 состоит из компостируемой многослойной мембраны согласно изобретению, которая действует в виде запечатывающей мембраны;
фиг. 2 - схематический вид картриджа 1 согласно изобретению, содержащего корпус 2, который ограничивает герметично запечатываемый объем 3 между верхней стенкой 4 и нижней стенкой 5, и перегородку 6 для закрывания нижней стенки 5;
фиг. 3 - схематический вид компостируемой многослойной мембраны согласно изобретению.
Осуществление изобретения
Несмотря на то, что это не указано в явном виде, отдельные признаки, описанные со ссылкой на каждый вариант выполнения, следует рассматривать как дополнительные и/или взаимозаменяемые с другими признаками, описанными со ссылкой на другие варианты выполнения.
Структура и преимущества многослойной мембраны или крышки изобретения, а также картриджа с указанной мембраной также описаны ниже со ссылкой на фиг. 3.
В контексте настоящего описания предусмотрено, что термин «барьерная пленка» означает пленку, которая имеет свойства, обеспечивающие защиту от проникновения кислорода, воды, газов, запахов по отдельности или в комбинации.
Предусмотрено, что термин «ориентированная пленка» означает полимерную пленку, полимерные цепи которой продолжаются и ориентированы в одном или нескольких общих направлениях. Способность полимера выдерживать механическую нагрузку, зависит от прочности ковалентных связей и от сил, действующих между молекулами. В неупорядоченной системе эта нагрузка переносится за счет слабого ван-дер-ваальсового взаимодействия между полимерными цепями в случайных конфигурациях в виде «свернутого кольца». Если значительная доля полимерных цепей может быть выровнена в направлении нагрузки, бо̀льшая часть нагрузки может передаваться ковалентным связям основной цепи. Эта ориентация обеспечивает более высокую прочность ориентированного материала в направлении ориентации. И, наоборот, ориентация имеет неблагоприятное воздействие на характеристики растяжения слоев, легкость резки и способность к герметизации.
Независимо от ориентации слоев компостируемая многослойная мембрана имеет модуль упругости, т.е. прочность на прокол, который предпочтительно составляет 3 - 30 Н и измеряется по ASTM F 1306.
Как вариант, компостируемая многослойная мембрана имеет модуль упругости, т.е. прочность на прокол, который составляет 2 - 15 Н и измеряется согласно указаниям DIN 14477.
По конкретному аспекту компостируемая мембрана 10 имеет толщину S в диапазоне 40 - 200 мкм.
Толщина мембраны 10 является критичным параметром для функционирования картриджа, поскольку прочность на разрыв картриджа под действием давления основана на указанной толщине.
Было установлено, что увеличенная толщина материала мембраны 10 потребовала бы соответствующего увеличения давления дозирования среды для варки, что могло бы привести к останову машины для дозирования из-за превышения давления.
Согласно варианту выполнения, компостируемая многослойная мембрана 10 содержит:
- первый барьерный слой, содержащий компостируемую барьерную пленку;
- слой 12 металлизации;
- промежуточный слой 13, содержащий, по меньшей мере, один клей;
- второй барьерный слой 14, содержащий компостируемую барьерную пленку.
Другими словами, первый барьерный слой 11 является наружным слоем, а второй барьерный слой является внутренним слоем многослойной мембраны 10.
Согласно варианту выполнения, компостируемая барьерная пленка первого барьерного слоя 11 и второго барьерного слоя 14 выполнена не из целлюлозного материала или бумаги.
Многослойная мембрана 10 содержит слой 18, содержащий термостойкий лак, рядом с первым барьерным слоем 11 на противоположной стороне по отношению к стороне, на которой осажден слой 12 металлизации.
Слой 18 термостойкого лака преимущественно позволяет изготавливать компостируемую барьерную пленку первого барьерного слоя 11 и второго барьерного слоя 14 с использованием продуктов, которые изготовлены не из целлюлозного материала или бумаги, тем самым обеспечивая возможность приваривания мембраны 10 к корпусу картриджа.
Согласно варианту выполнения, компостируемая многослойная мембрана 10 содержит второй слой 17 металлизации, расположенный между промежуточным слоем 13 и вторым барьерным слоем 14.
Второй слой 17 металлизации позволяет второму слою 14, который содержит компостируемую пленку, также иметь барьерные свойства.
Варианты выполнения компостируемой многослойной мембраны 10, описанные ниже, преимущественно позволяют получать показатели противокислородной защиты, т.е. интенсивность переноса кислорода (OTR), меньше 0,1 куб. см/м2/день/атм при относительной влажности (RH) 0% и при температуре 23°C независимо от толщины компостируемой многослойной мембраны 10. Также следует отметить, что OTR зависит не от толщины барьерного слоя 11, 14, а от толщины слоя 12 металлизации.
В контексте настоящего документа предусмотрено, что термин «наружный» относится к поверхности мембраны, которая обращена наружу или к окружающей среде, в то время как термин «внутренний» относится к поверхности мембраны, которая при использовании обращена к объему, окруженному корпусом картриджа, т.е. к поверхности мембраны, которая расположена с противоположной стороны от поверхности мембраны, обращенной к окружающей среде.
Первый вариант выполнения
В первом варианте выполнения компостируемая многослойная мембрана 10 содержит барьерные слои 11, 14, содержащие компостируемую ориентированную барьерную пленку.
Было установлено, что компостируемая многослойная мембрана 10, образованная по первому варианту выполнения, исходя из обеспечения надлежащего функционирования картриджа 1, имеет модуль упругости, т.е. прочность на прокол, который предпочтительно составляет 15 - 30 Н и измеряется по ASTM F 1306.
Предпочтительная компостируемая ориентированная пленка является целлофаном, который преимущественно имеет свойства, делающие целлофан биоразлагаемым и обеспечивающие защиту от проникновения кислорода.
Целлофаны, используемые для целей настоящего изобретения, предпочтительно являются целлофанами, которые имеют способность к разрыванию и саморазрыванию под действием давления среды.
Слой 12 металлизации преимущественно повышает показатели противокислородной защиты первого барьерного слоя и создает влагоудерживающий барьер.
Металлизацию можно выполнять с помощью хорошо известных способов, в которых, как правило, металл, выбранный для осаждения, надлежащим образом нагревают, после чего распыляют на требуемую поверхность.
Предпочтительно, металл, который используют для получения слоя 12 металлизации, является алюминием. Более предпочтительно, такой слой алюминия имеет толщину 200 - 500 Å.
В другом варианте выполнения слой 12 металлизации получают посредством осаждения оксидов SiOx и ALOx.
Слой 12 металлизации и второй барьерный слой 14 разделены промежуточным слоем 13, содержащим, по меньшей мере, один клей, причем, указанный, по меньшей мере, один клей предпочтительно выбирают из компостируемых или небиоразлагаемых клеев.
Доля указанного промежуточного слоя 13 в общей массе обеспечивает, что даже при наличии, по меньшей мере, одного некомпостируемого клея вся многослойная мембрана удовлетворяет требованиям к способности к биоразложению.
Промежуточный слой 13 предпочтительно содержит клей, выбранный из группы, состоящей из полиуретановых клеев; однокомпонентных, двухкомпонентных и многокомпонентных клеев; клеев, содержащих блокированные изоционаты (т.е. изоционатные группы с защищенной реакционноспособной группой, которая может быть удалена при высоких температурах перекрестных связываний), клеев, склеивающих при надавливании (PSA-клеев). Неограничивающие примеры PSA-клеев включают в себя, например, акриловые полимеры, бутил, этиленвинилацетатную (EVA) смолу с высоким содержанием винилацетата, натуральный каучук, нитрилы, силиконовые каучуки, которые требуют присутствия специальных «MQ»-веществ из силикатной смолы для повышения клейкости, а именно, монофункционального («M») триметилсиланового соединения, вступающего в реакцию с четырехфункциональным («Q) тетрахлорид кремнием, стирольные блок-сополимеры (SBC), также известные как клеи на основе сополимер-стирола и клеи на основе каучука, стирол-бутадиен-стирол (SBS), стирол-этилен-бутилен-стирол (SEBS), стирол-этилен/пропилен(SEP), стирол-изопрен-стирол (SIS), виниловые эфиры и их смеси.
Предпочтительно, промежуточный слой 13 компостируемой многослойной мембраны 10 содержит полиуретановый клей, предпочтительно многокомпонентный полиуретановый клей.
Более предпочтительно, многокомпонентный полиуретановый клей содержит изоционатный компонент. Следует отметить, что изоционатный компонент может быть, например, ароматического, алифатического или циклоалифатического типа и может иметь среднюю функциональность больше, чем 2.
В качестве иллюстрации и без ограничения указанный изоционат может содержать, например, по меньшей мере, одно из соединений, к которым относится толуилендиизоцианат (TDI), метилендифенилдиизоцианат (MDI), фенилендиизоцианат, ксилилендиизоцианат, дифенилметандиизоцианат, полифенилметанполиизоцианат (полимерный MDI), нафталиндиизоцианат, трифенилметантриизоцианат, дифенилсульфондиизоцианат, этилендиизоцианат, циклогександиизоцианат, пропилендиизоцианат, тетраметилендиизоцианат, экзаметилендиизоцианат, изофорондиизоцианат (IPDI), димеры и тримеры этих диизоцианатов или их смеси.
В предпочтительном варианте выполнения полиуретановый клей также содержит пластификатор.
В целях настоящего изобретения полиуретановый клей предпочтительно является клеем, не содержащим растворителя, клеем, содержащим растворитель, или клеем, применяемым в виде водных растворов.
В другом варианте выполнения полиуретановый клей предпочтительно содержит, по меньшей мере, любой из имеющихся в продаже обычных компонентов, к которым относятся катализатор, неорганический наполнитель, краситель, антиоксидант, ультрафиолетовый поглотитель, усилитель адгезии, оксид кальция, включенные расширенные микросферы (например, известные под торговым наименованием EXPANCEL®), осушающие вещества и их смеси.
По другому варианту выполнения полиуретановый клей предпочтительно содержит, по меньшей мере, любой из имеющихся в продаже обычных компонентов, к которым относятся органические наполнители, удлинители цепей, УФ-стабилизаторы, светостабилизаторы, фунгициды, биоциды, противоплесневые вещества, замедлители горения, поверхностные добавки, растворители, минеральные масла, диспергирующие добавки, противовспенивающие вещества, стабилизаторы хранения, латентные отверждающие вещества, замедлители отверждения, растворители или их смеси.
Следует отметить, что в первом варианте выполнения компостируемая многослойная мембрана 10 предпочтительно содержит второй слой 17 металлизации, расположенный между промежуточным слоем 13 и вторым барьерным слоем 14.
Этот слой 17 металлизации улучшает показатели противокислородной защиты второго барьерного слоя и создает влагоудерживающий барьер.
Предпочтительно, металл, который используют для получения слоя 17 металлизации, является алюминием.
Более предпочтительно, такой слой алюминия имеет толщину 200 - 500 Å.
Как вариант, слой 17 металлизации получают посредством осаждения оксидов SiOx и ALOx.
Предпочтительно, многослойная мембрана 10 изобретения содержит слой 18 термостойкого лака рядом с первым барьерным слоем 11 на противоположной стороне по отношению к стороне, на которой осажден слой 12 металлизации. Этот слой 18 термостойкого лака обращен наружу от мембраны 10.
В качестве термостойких лаков пригодными являются материалы, которые включают в себя, например, лаки на основе винилхлоридной смолы, полиуретановой смолы, нитрополиуретановой смолы, нитроакриловой смолы, нитроцеллюлозной смолы; полиэфирной смолы; целлюлозы; акриловой смолы; стирольной смолы; стирол-акриловой смолы; эпоксидной смолы; алкидной смолы; меламиновой смолы; силоксановых смол; уретановых смол; мочевинных смол.
Следует отметить, что по более предпочтительному варианту выполнения применительно к первому варианту выполнения компостируемая многослойная мембрана 10 содержит фильтр 16 рядом со вторым барьерным слоем 14 на противоположной стороне по отношению к стороне, которая соединена с промежуточным слоем 13, содержащим клей.
В компоновке компостируемой многослойной мембраны 10, описанной выше в первом варианте выполнения, мембрана 10 имеет величину OTR меньше 0,5 куб. см/м2/день/атм.
Если величина OTR должна быть подсчитана как функция толщины мембраны 10 (хотя это и нецелесообразно, поскольку величина OTR не зависит от толщины барьерных слоев 11, 14), в компоновке, описанной выше со ссылкой на первый вариант выполнения, мембрана 10 имеет величину OTR, которая равна 0,057 куб. см/100 дюйм2/день/атм.
Предпочтительно, указанный фильтр 16 выполнен из нетканого материала, например, из нетканого материала из полимолочной кислоты (PLA).
Фильтр 16 может быть объединен или не объединен с компостируемой многослойной мембраной.
Если фильтр 16 объединен, он предпочтительно соединен с мембраной с помощью хорошо известных способов, таких как термосварка, склеивание, точечное склеивание и т.п., где склеивание предпочтительно выполняют с помощью компостируемых или некомпостируемых клеев.
По более предпочтительному варианту выполнения применительно к первому варианту выполнения компостируемая многослойная мембрана содержит третий барьерный слой 15, расположенный между промежуточным слоем 13 и слоем 12 металлизации и содержащий лак, имеющий свойства противокислородной защиты.
Лак, имеющий свойства противокислородной защиты, предпочтительно выбирают из группы, содержащей лаки на основе PVDC; смолы на основе поливинилового спирта как таковой или модифицированной силанами; целлюлозы; акриловой смолы; эпоксидной смолы.
Указанный третий барьерный слой 15 предпочтительно соединен со слоем 12 металлизации с помощью грунтовочного покрытия, выбранного, например, из полиуретана, изоцианата, изоцеллюлозы и т.п.
В компоновке компостируемой многослойной мембраны 10, описанной выше в первом варианте выполнения, которая также содержит лак, имеющий свойства противокислородной защиты, мембрана 10 имеет величину OTR меньше 0,1 куб. см/м2/день/атм.
Второй вариант выполнения
Во втором варианте выполнения компостируемой многослойной мембраны 10, также относящейся к фиг. 3, мембрана содержит первый и второй барьерные слои 11, 14, содержащие компостируемую неориентированную барьерную пленку.
Следует отметить, что соображения, представленные в отношении первого варианта выполнения, также применимы ко второму варианту выполнения.
Другими словами, по второму варианту выполнения компостируемая многослойная мембрана 10 имеет модуль упругости, который составляет 3 - 20 Н и измеряется по ASTM F 1306, и толщину S, которая составляет 40 - 200 мкм.
Указанная компостируемая неориентированная пленка, например, является полимерной пленкой, образованной с помощью технологии литья, на основе полиэфиров, полимолочной кислоты, крахмальных смол и т.п.
Преимущественно, указанная компостируемая неориентированная пленка имеет заметные признаки хрупкости.
Полимерная пленка считается неориентированной, когда полимерные цепи могут быть идентифицированы как имеющие случайную конфигурацию в виде «свернутого кольца» и не имеющие общего направления ориентации. В общем, неориентированные полимерные пленки являются аморфными полимерными пленками.
Слой 12 металлизации преимущественно повышает показатели противокислородной защиты первого барьерного слоя и создает влагоудерживающий барьер.
Металлизацию можно выполнять с помощью хорошо известных способов, в которых, как правило, металл, выбранный для осаждения, надлежащим образом нагревают, после чего распыляют на требуемую поверхность.
Предпочтительно, металл, который используют для получения слоя металлизации, является алюминием. Более предпочтительно, такой слой алюминия имеет толщину 200 - 500 Å.
В другом варианте выполнения слой 12 металлизации получают посредством осаждения оксидов SiOx и ALOx.
Слой 12 металлизации и второй барьерный слой 14 разделены промежуточным слоем 13, содержащим, по меньшей мере, один клей, причем, указанный, по меньшей мере, один клей предпочтительно выбирают из компостируемых или небиоразлагаемых клеев.
Доля указанного промежуточного слоя 13 в общей массе обеспечивает, что даже при наличии, по меньшей мере, одного некомпостируемого клея вся многослойная мембрана удовлетворяет требованиям к способности к биоразложению.
Предпочтительно, промежуточный слой 13 содержит полиуретановый клей, который в целях настоящего изобретения может быть однокомпонентным или двухкомпонентным клеем и предпочтительно является клеем, не содержащим растворитель, клеем, содержащим растворитель, или клеем, применяемым в виде водных растворов.
В другом варианте выполнения компостируемая многослойная мембрана 10 содержит дополнительный слой 17 металлизации, расположенный между промежуточным слоем 13 и вторым барьерным слоем 14.
Следует отметить, что в другом варианте выполнения мембрана согласно изобретению содержит наружный слой 18, содержащий термостойкий лак, рядом с первым барьерным слоем 11 на противоположной стороне по отношению к стороне, на которой осажден слой 12 металлизации.
В качестве термостойких лаков пригодными являются материалы, которые включают в себя, например, лаки на основе винилхлоридной смолы, полиуретановой смолы, нитрополиуретановой смолы, нитроакриловой смолы; нитроцеллюлозной смолы; полиэфирной смолы; целлюлозы; акриловой смолы; стирольной смолы; стирол-акриловой смолы; эпоксидной смолы; алкидной смолы; меламиновой смолы; силоксановых смол; уретановых смол; мочевинных смол.
Следует отметить, что по более предпочтительному варианту выполнения компостируемая многослойная мембрана 10 содержит фильтр 16 рядом со вторым барьерным слоем 14 на противоположной стороне по отношению к стороне, которая соединена с промежуточным слоем 13, содержащим клей.
Предпочтительно, указанный фильтр 16 выполнен из нетканого материала, например, из нетканого материала из полимолочной кислоты (PLA).
Фильтр 16 может быть объединен или не объединен с компостируемой многослойной мембраной.
Если фильтр 16 объединен, он предпочтительно соединен с мембраной с помощью хорошо известных способов, таких как термосварка, склеивание, точечное склеивание и т.п., где склеивание предпочтительно выполняют с помощью компостируемых или некомпостируемых клеев.
По более предпочтительному варианту выполнения компостируемая многослойная мембрана содержит третий барьерный слой 15, расположенный между промежуточным слоем 13 и слоем 12 металлизации и содержащий лак, имеющий свойства противокислородной защиты.
Лак, имеющий свойства противокислородной защиты, предпочтительно выбирают из группы, содержащей лаки на основе PVDC; смолы на основе поливинилового спирта как таковой или модифицированной силанами; целлюлозы; акриловой смолы; эпоксидной смолы.
Указанный третий барьерный слой 15 предпочтительно соединен с первым слоем 12 металлизации с помощью грунтовочного покрытия, выбранного, например, из полиуретана, изоцианата, изоцеллюлозы и т.п.
Третий вариант выполнения
В третьем варианте выполнения компостируемая многослойная мембрана 10 содержит первый барьерный слой 11, содержащий компостируемую неориентированную барьерную пленку, и второй барьерный слой 14, содержащий компостируемую ориентированную барьерную пленку.
Следует отметить, что соображения, представленные в отношении первого и второго вариантов выполнения, также применимы к третьему варианту выполнения.
В этом случае компостируемая многослойная мембрана 10 имеет модуль упругости, который предпочтительно составляет 9 - 16 Н и измеряется по ASTM F 1306.
Со ссылкой на фиг. 1 и 2 ниже приведено описание специальных внедрений компостируемой многослойной мембраны 10 в картриджи 1, содержащие кофе или другие растворимые или пригодные для варки продукты.
Следует отметить, что компостируемую многослойную мембрану 10 можно использовать в картриджах 1 любой формы и размера, которые должны удовлетворять требованиям к компостируемости и защитным свойствам.
На фиг. 1 схематически показан картридж 1 настоящего изобретения для содержания кофе или других растворимых или пригодных для варки продуктов, который имеет корпус 2, выполненный из биоразлагаемого материала и ограничивающий замкнутый объем 3 у двух противолежащих оснований 4 и 5, в котором удерживается растворимый или пригодный для варки продукт (не показан).
Другими словами, одно основание определяет верхнюю стенку 4, а другое основание определяет нижнюю стенку 5, которые герметично запечатывают объем 3.
Верхняя стенка 4 и нижняя стенка 5 ограничивают высоту h корпуса 2. Указанная высота предпочтительно составляет 20 - 30 мм.
В контексте нижеприведенного описания термин «биоразлагаемый» рассматривается как способность органических веществ и материалов разрушаться до простых молекул в результате ряда необратимых химических реакций. Уровень биоразложения, требуемый для материала, который сертифицируется как биоразлагаемый, составляет, по меньшей мере, 90% и должен достигаться меньше чем за 6 месяцев.
Корпус биоразлагаемого картриджа 1 выбирают, например, из группы, состоящей из таких биоразлагаемых материалов, как кукурузный крахмал, картофельный крахмал, целлюлоза, биопластик Mater-Bi и/или любые комбинации этих материалов.
В другом варианте выполнения корпус 2 картриджа 1 образован с использованием компостируемого материала, например, компостируемого литого материала на основе полиэфиров/PLA/крахмальных смол и т.п.
Следует отметить, что, по меньшей мере, одна из стенок, верхняя 4 или нижняя 5, или обе стенки, состоят из компостируемого многослойного материала 10, описанного в настоящем документе.
Компостируемая многослойная мембрана 10, герметично запечатывающая объем 3, преимущественно может сохранять органолептические свойства растворимого или пригодного для варки продукта во время транспортирования и хранения благодаря свойствам, обеспечивающим защиту от проникновения кислорода и воды, и соответствию требованиям к биоразлагаемости и/или биокомпостируемости.
Мембрана 10 также преимущественно имеет такие характеристики пробиваемости/хрупкости и/или толщины, чтобы она могла открываться под давлением варящейся жидкости. В этом отношении для протекания воды или другой среды под давлением через объем, содержащийся в растворимом или пригодном для варки продукте, мембрана 10 предпочтительно прокалывается острыми выступами или иглами.
Компостируемая многослойная мембрана 10 не имеет насечек.
Следует отметить, что в некоторых вариантах выполнения картриджа по изобретению компостируемая многослойная мембрана 10 может контактировать с растворимым или пригодным для варки продуктом в картридже через установленный в ней фильтр 16.
Во втором варианте выполнения картриджа 1, также относящегося к фиг. 2, нижняя стенка 5 углублена в герметично запечатанный объем 3.
В этом варианте выполнения некоторый объем ограничен между нижней стенкой 5 и мембраной 10, поскольку последняя отделена от нижней стенки 5.
Специалистам в этой области понятно, что можно выполнить ряд изменений и модификаций при условии выполнения конкретных требований без отклонения от объема изобретения, как определено в формуле изобретения.
1. Компостируемая многослойная мембрана (10) для картриджей, содержащих растворимые продукты или продукты, пригодные для варки с помощью воды под давлением, содержащая:
- первый барьерный слой (11), содержащий компостируемую барьерную пленку;
- первый слой (12) металлизации;
- промежуточный слой (13), содержащий по меньшей мере один клей;
- второй барьерный слой (14), содержащий компостируемую барьерную пленку; отличающаяся тем, что она содержит:
- слой (18), содержащий термостойкий лак, рядом с первым барьерным слоем (11) на противоположной стороне по отношению к стороне, на которой осажден слой (12) металлизации;
- второй слой (17) металлизации, расположенный между промежуточным слоем (13) и указанным вторым барьерным слоем (14);
- указанная компостируемая барьерная пленка указанного первого барьерного слоя (11) и указанного второго барьерного слоя (14) выполнена не из бумаги, при этом указанная компостируемая многослойная мембрана (10) имеет величину OTR меньше 0,5 куб. см/м2/день/атм;
кроме того, компостируемая многослойная мембрана содержит фильтр (16), выполненный из нетканого материала и расположенный рядом со вторым барьерным слоем (14) на противоположной стороне по отношению к стороне, которая соединена с промежуточным слоем (13), содержащим клей.
2. Многослойная мембрана по п. 1, характеризующаяся тем, что она имеет толщину (S) 40-200 мкм.
3. Многослойная мембрана по п. 1 или 2, характеризующаяся тем, что указанная мембрана имеет модуль упругости, который составляет 3-30 Н и измеряется по ASTM F 1306.
4. Многослойная мембрана по любому из пп. 1-3, характеризующаяся тем, что указанная компостируемая барьерная пленка указанного первого барьерного слоя (11) и указанного второго барьерного слоя (14) является ориентированной или неориентированной.
5. Многослойная мембрана по любому из пп. 1-4, характеризующаяся тем, что указанный клей предпочтительно выбирают из группы, состоящей из: полиуретановых клеев; однокомпонентных, двухкомпонентных или многокомпонентных клеев; клеев, содержащих блокированные изоционаты, клеев, склеивающих при надавливании (PSA).
6. Многослойная мембрана по п. 1, характеризующаяся тем, что она содержит третий барьерный слой (15), содержащий лак, имеющий свойства противокислородной защиты, так что указанная многослойная мембрана (10) имеет величину OTR меньше 0,1 куб. см/м2/день/атм.
7. Многослойная мембрана по п. 6, характеризующаяся тем, что лак, имеющий свойства противокислородной защиты, предпочтительно выбирают из группы, содержащей лаки на основе PVDC; смолы на основе поливинилового спирта как таковой или модифицированной силанами; целлюлозы; акриловой смолы; эпоксидной смолы.
8. Многослойная мембрана по п. 1, характеризующаяся тем, что указанный первый слой (12) металлизации и/или указанный второй слой (17) металлизации состоят из алюминия.
9. Многослойная мембрана по п. 8, характеризующаяся тем, что указанный первый слой (12) металлизации имеет толщину 200-500 Å.
10. Многослойная мембрана по п. 1, характеризующаяся тем, что указанный первый слой (12) металлизации и/или указанный второй слой (17) металлизации образованы посредством осаждения оксидов SiOx и ALOx.
11. Многослойная мембрана по п. 1, характеризующаяся тем, что она содержит третий барьерный слой (15), содержащий лак, имеющий свойства противокислородной защиты, и расположенный между указанным промежуточным слоем (13) и указанным первым слоем (12) металлизации.
12. Многослойная мембрана по п. 11, характеризующаяся тем, что указанный лак, имеющий свойства противокислородной защиты, указанного третьего защитного слоя (15) выбирают из группы, содержащей лаки на основе PVDC; смолы на основе поливинилового спирта как таковой или модифицированной силанами; целлюлозы; акриловой смолы; эпоксидной смолы.
13. Многослойная мембрана по п. 11 или 12, характеризующаяся тем, что указанный лак, имеющий свойства противокислородной защиты, указанного третьего защитного слоя (15) соединен с указанным слоем (12) металлизации с помощью грунтовочного покрытия.
14. Картридж для растворимых продуктов или продуктов, пригодных для варки с помощью воды под давлением, содержащий корпус, выполненный из компостируемого или биоразлагаемого материала, который ограничивает герметично запечатанный объем у двух противолежащих оснований, в котором содержится растворимый или пригодный для варки продукт, причем одно или оба из указанных двух противолежащих оснований образованы с использованием многослойной мембраны по любому из пп. 1-13.
