Die Erfindung betrifft eine mit einer Platine versiegelte Kapsel für Bestandteile von Getränken, insbesondere Kaffee oder Tee, die auch bei Drücken bis 15 bar dicht bleibt, entsprechend dem Oberbegriff des Anspruches 1.

Kapseln zur Zubereitung von Getränken sind beispielsweise aus der EP 2 100 824 bekannt, wobei in dieser Druckschrift Drücke von 10 bar speziell angeführt werden. Betreffend Aufbau und Innenleben der Kapseln wird insbesondere auf diese Druckschrift verwiesen, im Stand der Technik sind die möglichen Formen und die damit verbundenen Vor- und Nachteile verschiedentlich dargestellt und dem Fachmann somit bekannt, sodass hier darüber nichts Näheres ausgeführt werden muss, es soll nur kurz auf die Funktionsweise bei der Benützung eingegangen werden: Die Kapsel wird in einem Hohlraum des Getränkeautomaten weitgehend mit flächigem Kontakt eingesetzt, beim Schließen der Form wird die Platine, die die Kapsel verschließt, von einer oder mehreren Hohlnadeln durchstoßen und durch diese wird in der Folge Dampf und/oder Wasser unter großem Druck eingebracht, wobei beim Erreichen von etwa 6 bar eine dafür vorgesehene Schwachstelle am Boden der Kapsel aufspringt und dort das fertige Getränk aus der Kapsel abfließt. Der dabei aufgebrachte Druck ist für die Qualität des Getränks in so gut wie allen Fällen bestimmend, weshalb man sich bemüht, diesen Druck von derzeit etwa 10 bar auf 15bar zu erhöhen. Dies ist bisher nur mit extrem kostspieligen Kapseln und insbesondere Platinen möglich, da eine ausreichende Siegelstärke zwischen dem Rand der Kapsel und dem Rand der Platine nicht leicht zu erzielen ist.

Es besteht somit ein Bedarf an einer Kapsel der eingangs genannten Art, die in der Lage ist, die Getränkeabgabe bei derart hohen Drücken zu gewährleisten, ohne dass es zum Platzen im Bereich der Siegelnaht oder zu anderen Undichtigkeiten kommt. Zusätzlich muss die versiegelte Kapsel eine hohe Aromadichtigkeit und eine geringe Durchlässigkeit für Wasserdampf und Sauerstoff aufweisen, um die hohe Qualität des Kaffeepulvers während der Lagerung in der Kapsel über lange Zeiträume bis zu 24 Monate (shelf-life) zu erhalten. Optimal sind Werte von weniger 1 cm ³ /m ² bar 24 h (OTR) und 1 g/m ² bar 24 h (WVTR).

Bei einer aus dem Stand der Technik bekannten Kapsel mit Polypropylen-basierendem Kapselmaterial ist dieses gegen ein Deckfolien-Barrierelaminat mit Polypropylenbasierender Siegelfolie gesiegelt. Dabei ist das Polypropylen-basierende Material mit Polyurethan-Kaschierklebstoffen gegen Aluminium kaschiert, das wiederum mit Polyurethan-Kaschier- Klebstoff gegen BOPET kaschiert ist. Der Aufbau der PP - Kapseln benötigt für eine Aroma- und Sauer Stoffdichtigkeit eine dicke Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer (chem Abkürzung EVOH, bzw. EVAL™ der Fa. Kuraray) Schicht (allgemeine Beispiele aus dem Stand der Technik sind bspw. aus der EP 2 748 086 Bl zu entnehmen): Stand der Technik: Möglichkeit 1:

PP: ca. 110 μηι

EVOH: ca. 16 μηι

PP: ca.110 μπι Stand der Technik: Möglichkeit 2:

PP: ca. 90 μηι

EVOH: ca. 16 μηι

PP: ca. 60 μιη Aufgrund der hohen Wasseraufnahme-Kapazität des Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer bleibt dieses und dadurch die Barriereeigenschaften bei hoher Umgebungsfeuchtigkeit nicht stabil, sodass der große Aufwand nur bedingt Erfolg hat.

Es ist das Ziel und die Aufgabe der Erfindung, eine solche Kapsel anzugeben.

Diese Ziele werden durch eine Kapsel erreicht, die die kennzeichnenden Merkmale des Anspruches 1 aufweist, mit anderen Worten, die Kaffeekapsel besteht aus PBT (Poly- butylenterephthalat), eventuelle Beschichtungen wie Druckschicht(en) etc. werden nicht beachtet und die Platine besteht, von der bestimmungsgemäßen Innenseite (Siegelseite) aus gesehen, aus einer Schicht PBT, coextrudiert auf eine Schichte PET (Polyethylenterephthalat) und einer Barriereschicht, die entweder direkt an das PET anschließt oder nach zumindest einer Zwischenlage vorgesehen ist, sowie gegebenenfalls weiteren äußeren Lagen, die beispielsweise bedruckt oder auch anders ausgestaltet sein können.

Die Wasseraufnahmefähigkeit des PBT Harzes beträgt nur 0,08 Gew.- im Gegensatz zu den Ethylen-Vinyl-Alkohol-Copolymer-Harzen, die bis über 10% aufnehmen können. Dazu wird auf einschlägige Publikationen und Produktbeschreibungen, beispielsweise von der Fa. Kuraray verwiesen.

Die PBT-PBT-Siegelung zwischen Platine und Kapsel kann bei einer Siegeltemperatur zwischen 240 °C und 270 °C in einer Zeit von 0,5 Sekunden und 2,35 bar Siegeldruck durchgeführt werden, wobei trotz dieser kurzen Siegelzeit eine Siegelkraft von mindestens 20 N/15 mm, gemessen unter Standardbedingungen, erreicht wird, was bei den üblichen Abmessungen der Kapsel für eine ausreichende Druckfestigkeit (eigentlich Berstfestigkeit) sorgt. Im Folgenden werden einzelne spezielle Ausbildungen der Erfindung näher erläutert, wobei stets von einer PBT-Kapsel mit einer Wandstärke von mind. 250 μηι bis max. 1 mm, durchschnittlich 700 μηι, ausgegangen wird.

Die Resultate sind in der Zeichnung graphisch angegeben, wobei:

die Fig. 1 die Siegelfestigkeit des nicht transparenten Deckelmaterials aus Beispiel 1 gegen PBT Folie über der Siegeltemperatur in °C,

die Fig. 2 die Siegelfestigkeit des transparenten Deckelmaterials aus Beispiel 2 gegen PBT Folie über der Siegeltemperatur in °C,

die Fig. 3 die Siegelfestigkeit eines Standarddeckelmaterials des Vergleichsbeispiels 3 gegen PBT Folie über der Siegeltemperatur in °C und

die Fig. 4 die Siegelfestigkeit zweier Deckelmaterialien gegen PP Folie über der Siegeltemperatur in °C, oben (grün) Beispiel 4b; unten (blau) Beispiel 4a

zeigt bzw. zeigen. Basisschicht:

Die getestete Folie wies, von innen nach außen, eine PBT-Siegelschicht mit einer Stärke von 3μιη, coextrudiert mit einer PET-Kernschicht mit einer Stärke von 26 μηι und einer PET-Kaschierschicht mit einer Stärke von 1 μηι auf. Die Kaschier-Deckschicht PET enthält zusätzlich Antiblock- und Gleitmittel zur Einstellung der Gleitreibung (Folienoberfläche außen gegen Folienoberfläche innen, d.h. hier PET-Deckschicht gegen PBT-Siegelschicht) und Wickelqualität der Rolle, der Kaschier-Folienaufbau ist hier insgesamt ein 3-lagiger coextrudierter Komplex PBT (Siegelschicht)-PET (Kernschicht)-PET (Deckschicht) mit biaxialer Orientierung.

Auf diese PET-Kaschierschicht wurde mittels eines üblichen Kaschierklebers eine Alufolie bzw. ein Aluminiumband mit einer Stärke von 15 μηι zwecks Bereitstellung einer absoluten Barriereschicht aufkaschiert, darüber liegende Schichten wie Druckvorlage, Druckschicht und Druckschutzlack werden hier und im Folgenden nicht weiter angeführt.

Im Falle der Verwendung von Kapsel-Material aus PBT (teilkristallinem, thermoplastischem, gesättigtem Polyester auf der Basis von Polybutylenterephthalat) erfolgt eine Versiegelung gegen Deckfolien-Barrierelaminat mit PBT-basierender oder PBT-haltiger Siegelschicht (siehe unten angeführte Beispiele). Diese PBT-basierenden, versiegelten Kapseln - Platinen weisen eine Berstfestigkeit bis zu 15bar und eine besonders hohe Aromadichtigkeit (Barriere) auf. Die PBT-Kapseln selbst (ohne Deckfolie) werden durch Spritzgussverfahren zur Kapselform ausgeformt.

Die zugrundeliegenden PBT Werkstoffe werden im Allgemeinen für hochwertige, hochbelastete technische Teile in vielen industriellen Bereichen eingesetzt. Weitere besondere Merkmale dieser Werkstoffe sind hohe Steifigkeit und Festigkeit, eine sehr gute Formbeständigkeit auch in der Wärme, geringe Wasser aufnähme und eine gute Widerstandsfähigkeit gegen viele Chemikalien. Für das Einsatzgebiet in Kaffeekapseln ist es in besonderem Maße geeignet, da PBT bereits als Einzelschicht eine sehr gute Aromadichtigkeit bietet und keine Einschränkung bezüglich der Verwendung in direktem Lebensmittelkontakt aufweist. Ausführungsbeispiele:

Beispiel 1:

Nicht durchlässige Ausführung, Aufzählung von innen (siegelnde Seite) nach außen. Die Schichten 1 bis 3 stellen die im Weiteren genannte Grundfolie dar.

Schicht 1 3 μηι PBT

Schicht 2 26 μηι PET-Kernschicht

Schicht 3 1 μηι PET-Deckschicht (enthält Antiblock/Gleitmittel)

Schicht 4 3 g/m ² 2K Polyurethan Kaschierklebstoff

Schicht 5 15 μηι Aluminiumband (weich geglüht)

Schicht 6 2 g/m ² 2K-Polyurethan Überlack + Druckfarbe

In Figur 1 wird die Siegelkurve des oben beschriebenen Deckelmaterials gegen eine PBT Folie beschrieben.

Siegelzeit: 0,5 s; Siegelpartner: PBT-Folie 270μιη

Siegeldruck: 2,35 N/mm2

Die Ergebnisse des Tests sind in Fig. 1 angegeben, eine Berstfestigkeit von 15 bar Kapselinnendruck während des Brühprozesses in der Kaffeemaschine wird ohne Entstehen von Undichtigkeiten bzw. Abplatzen der Deckfolie erreicht

Beispiel 2:

Schicht 1 3μηι PBT

Schicht 2 26μηι PET

Schicht 3 1 μηι PET (enthält Antiblock/Gleitmittel)

Schicht 4 3g/m ² Kaschierklebstoff 2K-Polyurethan

Schicht 5 lOnm Aluminiumoxid oder Siliciumoxid

Schicht 6 12μηι PET

Schicht 7 lg/m ² Überlack 2K-Polyurethan Auf die eingangs genannte dreischichtige Grundfolie PBT-PET-PET (Basisschicht) wurde ein mehrschichtiges Substrat aufgebracht. Von dieser dreischichtigen Siegelschicht ausgehend wird gegebenenfalls mit einem Haftvermittler bzw. Kaschierklebstoff eine 12μιη starken PET Schicht, welche an der Außenseite mit Aluminiumoxid oder Siliciumoxid beschichtet zur Bereitstellung ausreichende hoher Sperreigenschaften gegen Aroma/Wasserdampf/Sauerstoff bei guter Transparenz der Deckelfolie, kaschiert, auf dieser wiederum als äußerste Schicht einen Zweikomponenten-Polyurethan-Überlack aufgetragen wird. In Figur 2 wird die Siegelkurve des oben beschriebenen Deckelmaterials gegen eine PBT Folie angeführt

Siegelzeit: 0,5 s Siegelpartner: PBT-Folie 270μιη

Siegeldruck: 2,35 N/mm2

Berstfestigkeit: 15bar Kapselinnendruck während des Brühprozesses in der Kaffeemaschine wird ohne Entstehen von Undichtigkeiten oder Abplatzen der Deckfolie erreicht

Die Aluminiumoxid oder Siliciumoxid-Schicht stellt eine Barriereschicht für Wasserdampf/Sauerstoff und Aromastoffe dar, die transparent ist. Diese Beschichtung kann sich auch auf der Deckschicht PET oder auf der anderen Seite zwischen Überlack 2K-Polyurethan und PET befinden.

Es können sich wahlweise zur weiteren Erhöhung der Barriere Wirkung gegen Sauerstoff auch zusätzliche Barrierelacke, vorzugsweise auf Basis von Polyvinylalkohol auf der Aluminiumoxid oder Siliciumoxid-Schicht zusätzlich aufgebracht befinden.

Der Druck (Druckfarbe) kann auch auf der Oberfläche zwischen PET und Überlack 2K Polyurethan aufgebracht sein.

Vergleichsbeispiel 3

Stand der Technik mit Heiß-Siegellack- Ausführung:

Schicht 1 23μηι PET

Schicht 2 3g/m ² Kaschierklebstoff 2K-Polyurethan Schicht 3 12μηι PET

Schicht 4 lOnm Aluminiumoxid oder Siliciumoxid

Schicht 5 4g/m ² Heiß-Siegellack auf Basis von Poly(meth)acrylat-01efin 4g/m ²

(siegelfähig gegen PBT)

In Fig. 3 wird die Siegelkurve des eingangs genannten Deckelmaterials gegen eine PBT Kapsel dargestellt (siehe Anhang).

Siegelpartner: PBT-Folie 270μιη Berstfestigkeit: 8bar Kapselinnendruck während dem Brühprozess in der Kaffeemaschine werden ohne Entstehen von Undichtigkeiten erreicht, d.h. sobald höhere Kapselinnendrucke beaufschlagt werden entstehen Undichtigkeiten bzw. kommt es zum Abplatzen der Deckfolie von der Kapsel. Dies bedeutet, dass die Siegelnahtfestigkeit dieser Ausführung nicht ausreichend ist, um mehr als lObar Berstfestigkeit zu erreichen!

Vergleichsbeispiel 4a:

PET ^m/Druckfarbe + Kleber 3g/m ² /Alu2(Vm weich/Kleber 3g/m ² /BOPP3(Vm

Vergleichsbeispiel 4b:

PET 12μη_/θ™οΜ arbe+Kleber3 g/m ² /PET 12μιιι/Κ1βΙ>βΓ 3g/m ² /cPP75μm

In den Siegelkurven der Fig. 4 wurden zwei unterschiedliche Deckelmaterialien aus Beispiel 4a (Blau) und Beispiel 4b (Grün) gegen PP Folie gesiegelt.

Siegelzeit: 1,0 s

Siegeldruck: 2,35 N/mm ² Aus der folgenden Tabelle lässt sich die unterschiedliche Permeabilität ablesen:

Bedingungen: 25°C/0 r.h. für Gasdichtigkeit

40°C/90 für Wasserdampfdichtigkeit

Die Wasserdampfpermeabilität wurde nach Norm JESZ0208 gemessen.

Die Sauer Stoffpermeabilität wurde nach ASTM D3985 und die anderen Gaspermeabilitäten wurden nach ASTM D1434 gemessen.

Durchstoßfestigkeiten - Vergleich

Die Durchstoßversuche wurden von außen nach innen durchgeführt und gemessen

Als allgemeine Grenzen zum Erreichen des Erfindungszieles können angegeben werden:

Allgemeine Bereichsgrenzen - nicht transparent (wie Beispiel 1):

Schicht 1 1-5 μηι PBT

Schicht 2 10-28 μηι PET Kernschicht

Schicht 3 1-5 μηι PET Deckschicht

Schicht 4 1-6 g/m ² 2K Polyurethan Kaschierklebstoff

Schicht 5 6-50 μηι Aluminiumband (weich geglüht)

Schicht 6 0,5-5 g/m ² 2K-Polyurethan Überlack + gegebenenfalls Druckfarbe

gemeine Bereichsgrenzen - transparent (wie Beispiel 2)

Schicht 1 1 - 5μιη PBT

Schicht 2 10 - 28μηι PET Kernschicht

Schicht 3 1 - 5μηι PET Deckschicht (enthält Antiblock/Gleitmittel)

Schicht 4 1 - 6 g/m ² Kaschierklebstoff z.B. 2K Polyurethan

Schicht 5 wahlweise 1 - 4g/m ² wahlweise Druckfarbe plus Druckprimer (Haftvermittler)

Schicht 6 8 - 50nm Aluminiumoxid oder Siliciumoxid

Schicht 7 8 - 36μηι PET

Schicht 8 0,5 - 5 g/m ² Überlack 2K-Polyurethan messbare Gesamtschichtdicke Schicht 1+2+3: etwa 30μιη

Die theoretische minimal mögliche Gesamtschichtdicke von Schicht 1+2+3 beträgt 12μιη. Die Erfindung ist nicht auf die beschriebenen Varianten beschränkt, sondern kann im Rahmen der Patentansprüche verschiedentlich variiert werden. So können die nicht für das Erreichen der Berstfestigkeit notwendigen Schichten bzw. Lagen durch andere ersetzt, in anderer Dicke und Anordnung vorgesehen oder auch weggelassen werden. Insbesondere die Kapsel kann, speziell auf der Außenseite, mit Beschichtungen, insbesondere optisch ansprechenden oder Informationen vermittelnden, versehen sein, ohne dass dies am Begriff„bestehen" etwas ändert.

In der Beschreibung und den Ansprüchen bedeutet „im Wesentlichen" eine Abweichung von bis zu 10 % des angegebenen Wertes, wenn es physikalisch möglich ist, sowohl nach unten als auch nach oben, ansonsten nur in die sinnvolle Richtung, bei Gradangaben (Winkel und Temperatur) sind damit + 10° gemeint.

Alle Mengenangaben und Anteilsangaben, insbesondere solche zur Abgrenzung der Erfindung, soweit sie nicht die konkreten Beispiele betreffen, sind mit + 10 % Toleranz zu verstehen, somit beispielsweise: 11 % bedeutet: von 9,9 % bis 12,1 %. Bei Bezeichnungen wie bei: „ein Lösungsmittel" ist das Wort„ein" nicht als Zahlwort, sondern als Fürwort anzusehen, wenn nicht aus dem Zusammenhang etwas anderes hervorgeht.

Der Begriff: „Kombination" bzw. „Kombinationen" steht, soferne nichts anderes angegeben ist, für alle Arten von Kombinationen, ausgehend von zwei der betreffenden Bestandteile bis zu einer Vielzahl derartiger Bestandteile, der Begriff:„enthaltend" steht auch für„bestehend aus".

Die in den einzelnen Ausgestaltungen und Beispielen angegebenen Merkmale und Varianten können mit denen der anderen Beispiele und Ausgestaltungen frei kombiniert und insbesondere zur Kennzeichnung der Erfindung in den Ansprüchen ohne zwangläufige Mitnahme der anderen Details der jeweiligen Ausgestaltung bzw. des jeweiligen Beispiels verwendet werden