L’invention concerne un ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson et un film d’étanchéité.

On connaît des capsules avec un corps pouvant être fabriqué par moulage, notamment par injection d’une matière plastique dans un moule prévu à cet effet, ledit corps présentant une paroi latérale bordée de part et d’autre par un fond et par un rebord entourant une ouverture dudit corps.

De telles capsules sont notamment destinées à la préparation d’une boisson chaude de type café, thé ou infusion. Pour ce faire, une capsule est installée dans le logement d'une machine prévue à cet effet, où elle est tenue par un piston pendant le passage d’un liquide extracteur, par exemple de l’eau chaude, à travers elle et la substance qu'elle contient.

La capsule doit être ouverte pour permettre l’écoulement de la boisson au travers de l’ouverture, mais la substance doit être conservée dans la capsule avec de bonnes propriétés de barrière contre l’oxygène et l’humidité de l’air afin de préserver ses propriétés organoleptiques.

Pour ce faire, en relation avec une capsule compostable, le document WO- 2019/185637 prévoit l’utilisation d’un film d’étanchéité pouvant comprendre notamment une couche compostable à base de cellulose et une couche présentant des propriétés de barrière à l’oxygène et/ou à l’humidité.

L’invention vise à perfectionner l’art antérieur en proposant notamment un film d’étanchéité de structure simplifiée combinant de bonnes propriétés de barrière à l’oxygène et à l’humidité tout en pouvant être avantageusement biodégradable et/ou compostable. A cet effet, l’invention propose un ensemble comprenant une capsule destinée à recevoir une substance pour la préparation d'une boisson, ladite capsule comprenant un corps présentant une paroi latérale bordée de part et d’autre par un fond et par un rebord entourant une ouverture dudit corps, ledit ensemble comprenant au moins un film d’étanchéité recouvrant au moins l’un parmi la paroi latérale, le fond et l’ouverture, ledit film d’étanchéité comprenant une couche à base de cellulose microfibrillée MFC.

D’autres particularités et avantages de l’invention apparaîtront dans la description qui suit, faite en référence aux figures annexées, dans lesquelles :

- la figure 1 représente en perspective éclatée un ensemble selon un mode de réalisation de l’invention ;

- la figure 2 représente en perspective écorchée la structure d’un film d’étanchéité selon un mode de réalisation de l’invention.

En relation avec ces figures, on décrit ci-dessous un ensemble comprenant une capsule 1 destinée à recevoir une substance pour la préparation d’une boisson.

La capsule 1 comprend un corps qui peut être fabriqué par moulage, notamment par injection d’une matière plastique dans un moule, ledit corps présentant une paroi latérale 2 bordée de part et d’autre par un fond 3 et par un rebord 4 entourant une ouverture 5 dudit corps.

En relation avec la figure 1 , le corps de la capsule 1 présente une géométrie de révolution autour d’un axe central formant une paroi latérale 2 qui s’inscrit globalement dans un tronc de cône à génératrice droite entre le fond 3 et le rebord supérieur 4.

En relation avec un corps de capsule 1 réalisé par moulage d’un matériau plastique, le fond 3 peut comprendre une ouverture 6 destinée à être recouverte par un opercule inférieur 17. La capsule 1 est également équipée d’un opercule supérieur 16 qui est associé au rebord 4 pour venir recouvrir l’ouverture 5 en formant dans ledit corps un compartiment de chargement de la substance.

En particulier, l’ouverture 5 permet de charger la substance dans le compartiment fermée à l’opposé par l’opercule inférieur 17, ladite ouverture étant fermée par l’opercule supérieur 16 après ledit chargement. En variante, après association de l’opercule supérieur 16, la substance peut être chargée par l’ouverture 6 du fond 3 dans le compartiment, puis l’opercule inférieur 17 peut être associé pour venir fermer ledit compartiment avant la préparation de la boisson.

En particulier, la capsule 1 est destinée à la préparation d’une boisson chaude de type café, thé ou infusion. Pour ce faire, la capsule 1 peut être disposée dans le logement d'une machine prévue à cet effet, afin d’y être tenue par un piston muni de picots pour percer le fond 3 de ladite capsule. En outre, le fond 3 est traversé par au moins une broche pour injecter du liquide extracteur, notamment de l’eau chaude, dans la substance contenue dans la capsule 1 .

L’injection du liquide induit une augmentation de la pression dans le compartiment pour permettre, après rupture de l’opercule supérieur 16, l’écoulement de la boisson au travers de l’ouverture 5.

Les opercules 16, 17 doivent permettre d’assurer une fermeture étanche de la capsule 1 , notamment en formant une barrière contre l’oxygène et l’humidité, afin de pouvoir conserver les caractéristiques organoleptiques de la substance stockée avant son utilisation.

En outre, dans la mesure où le matériau constituant le corps de la capsule 1 peut ne pas présenter des performances suffisantes, la paroi latérale 2 peut être recouverte d’une étiquette 18 formant une barrière contre l’oxygène et l’humidité.

Pour ce faire, la capsule 1 est équipée d’au moins un film d’étanchéité 12 recouvrant au moins l’un parmi la paroi latérale 2, le fond 3 et l’ouverture 5 afin de former respectivement l’étiquette 18, l’opercule inférieur 17 et l’opercule supérieur 16.

De façon avantageuse, les deux opercules 16, 17 et l’étiquette 18 sont formés du film d’étanchéité 12.

Le film d’étanchéité 12 présente au moins une couche 12b à base de cellulose microfibrillée MFC. De façon avantageuse, la couche MFC 12b peut être sous la forme d’une couche de papier formée avec de la cellulose microfibrillée de sorte à être hautement fibrillée, en pouvant être notamment translucide, de sorte à pouvoir être particulièrement barrière à l’oxygène.

Pour des raisons esthétiques et/ou commerciales notamment en relation avec la réalisation de l’étiquette 18, la couche MFC 12b peut être pourvue d’une impression réalisée par dépôt d’encre sur une de ses faces, ladite impression comprenant par exemple une information textuelle et/ou un élément décoratif, tel que par exemple un logo, une marque, et/ou une description de la substance contenue dans la capsule.

En particulier, la couche MFC 12b étant transparente, l’encre d’impression peut être déposée sur sa face intérieure afin d’être protégée. En outre, pour améliorer les qualités esthétiques de la capsule 1 , l’impression peut présenter des propriétés de brillance et/ou antistatiques.

La cellulose microfibrillée est constituée de microfibrilles de cellulose individualisées ou sous forme d'agrégats. Ces microfibrilles présentent généralement un diamètre de 2 à 20 nanomètres, et une longueur de l'ordre de quelques micromètres. Les agrégats de microfibrilles sont composés de plusieurs microfibrilles de cellulose agglomérées les unes aux autres.

La production de MFC est basée sur la libération des éléments constitutifs de la paroi secondaire des fibres lignocellulosiques par des moyens mécaniques couplés à des prétraitements, enzymatiques ou chimiques. Les fibres utilisées peuvent être des pâtes chimiques écrues ou blanchies, des pâtes mécaniques produites à partir de bois, des pâtes recyclées...

Selon des exemples de réalisation, l’épaisseur de la couche MFC 12b est comprise entre 30 et 70 miti.

Selon des exemples de réalisation, la couche MFC 12b présente un taux de transmission d’oxygène d’au plus 5 cm ³ /m ² .jour.atm, et notamment inférieur à 1 cm ³ /m ² .jour.atm, selon la norme ASTM D3985, et une masse surfacique comprise entre 40 et 90 g/m ² .

En outre, la couche MFC 12b peut présenter un taux de transmission de la vapeur d’eau qui est inférieur à 100 g/m ² .24h, mesuré selon la norme ASTM E96.

Par ailleurs, la couche MFC 12b peut avoir été traitée pour améliorer sa résistance à l’humidité, par exemple au moyen d’un revêtement barrière à l’humidité.

Selon une réalisation, une laque barrière à la vapeur d’eau est appliquée sur la couche MFC 12b pour lui conférer un taux de transmission de la vapeur d’eau qui est inférieur à 50 g/m ² .24h, notamment inférieur à 5 g/m ² .24h et plus particulièrement inférieur à 1 g/m ² .24h.

En particulier, la couche MFC 12b permet d’obtenir un film d’étanchéité 12 présentant une masse surfacique élevée et une étanchéité à l’oxygène suffisante pour la fonction de barrière, et ce tout en étant parfaitement biodégradable et/ou compostable.

De façon avantageuse, le film d’étanchéité 12 peut être associée au corps 1 lors de son moulage par injection d’une matière plastique, suivant un procédé IML (pour l’anglais In-Mould Labelling). Ainsi, notamment une étiquette 18 présentant une couche MFC 12b imprimée peut être associée de fabrication sur la paroi latérale 2 de la capsule 1 . Par ailleurs, le film d’étanchéité 12 peut comprendre une couche de scellage 12c sur le corps de la capsule, ladite couche pouvant être adaptée au scellage à chaud et/ou à froid.

En relation avec la figure 2 et notamment en relation avec la réalisation des opercules 16, 17, le film d’étanchéité 12 présente au moins une deuxième couche 12a réalisée en matériau fibreux qui est associée sur la couche MFC 12b, les couches 12a, 12b présentant chacune une masse surfacique et un taux de transmission d’oxygène, la masse surfacique de la deuxième couche 12a étant inférieure à la masse surfacique de la couche MFC 12b, le taux de transmission d’oxygène de la couche MFC 12b étant inférieur au taux de transmission d’oxygène de la deuxième couche 12a.

Les couches 12a, 12b, 12c de l’opercule 12 peuvent être associées entre elles par un film de colle 15. Selon une réalisation, un adhésif biodégradable, par exemple à base d’amidon de maïs, peut être utilisé afin de faciliter l’élimination par compostage des déchets générés par la capsule 1 .

De façon avantageuse, la deuxième couche 12a est à base de fibres cellulosiques, notamment sous la forme d’un papier de type filtre.

Cette réalisation du film d’étanchéité 12 permet de combiner une couche MFC 12b présentant une masse surfacique élevée et une étanchéité à l’oxygène suffisante pour la fonction de barrière, avec une deuxième couche 12a de masse surfacique plus faible et sans fonction barrière spécifique, dans lequel la fragilité d’une couche MFC 12b d’épaisseur limitée peut être compensée par l’épaisseur de la deuxième couche 12a.

En relation avec la réalisation de l’opercule supérieur 16, la deuxième couche 12a en papier filtre permet également d’avoir une fonction de filtration de la boisson extraite par l’ouverture 5 pour en éliminer les résidus de substance. Par ailleurs, la demanderesse a constaté que cette combinaison de couches 12a, 12b améliorait la rupture de l’opercule supérieur 16 en vue de la distribution de la boisson, notamment en augmentant l’étirage de la couche MFC 12b.

De façon avantageuse, l’épaisseur de la deuxième couche 12a est supérieure à l’épaisseur de la couche MFC 12b. Selon des exemples de réalisation, l’épaisseur de la deuxième couche 12a est comprise entre 60 et 100 miti.

Selon des exemples de réalisation, la deuxième couche est poreuse en présentant une perméabilité à l’air qui est supérieure à 500 l/m ² .s, selon la norme ISO 9237. La masse surfacique de la deuxième couche 12a peut être comprise entre 10 et 40 g/m ² , celle du film d’étanchéité 12 pouvant être comprise entre 100 et 120 g/m ² .

L’invention permet d’envisager un film d’étanchéité 12 biodégradable et/ou compostable, notamment en combinaison avec une couche de scellage 12c à base d’acide polylactique (PLA) et/ou de cellulose et de colle. En variante, la couche de scellage 12c peut être à base de Polyhydroxyalcanoate (PFIA) ou à base de polybutylène succinate (tel que le BioPBS).

Par ailleurs, afin de faciliter le traitement des déchets, la capsule 1 peut également être biodégradable et/ou compostable, notamment en présentant un corps réalisé à base d’un matériau compostable selon la norme EN 13432, comme par exemple décrit dans le document WO-2019/185637.

En particulier, les matériaux constituant la capsule 1 et le film d’étanchéité 12 peuvent être choisis pour permettre aussi bien un compostage industriel que domestique, et peuvent être biodégradables. De façon avantageuse, le corps de la capsule 1 est réalisé par injection d’une matière plastique à base d’acide polylactique (PLA) ou de Polyhydroxyalcanoate (PHA), dans la mesure où ces matériaux, en plus d’être compostables et compatibles avec les substances alimentaires, permettent de réaliser facilement par injection des capsules 1 à parois fines, et ne se déformant pas sous l’effet de la chaleur. En relation avec une telle capsule 1 , on décrit ci-dessous quatre exemples de réalisation du film d’étanchéité 12.

Exemple 1

- Deuxième couche 12a : papier filtre ; masse surfacique 20-23 g/m ² ; épaisseur 65-85 miti ; perméabilité à l’air supérieure à 950 l/m ² . s ;

- Couche interne 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m ² ; épaisseur 50-60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm ³ /m ² .jour.atm ; taux de transmission de la vapeur d’eau 70-80 g/m ² .24h ;

- Couche de scellage 12c : PLA ; masse surfacique 15-25 g/m ² ; épaisseur 150-250 miti.

Le film d’étanchéité 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 112 g et peut être compostable industriellement.

Exemple 2

- Deuxième couche 12a : papier filtre ; masse surfacique 20-23 g/m ² ; épaisseur 65-85 miti ; perméabilité à l’air supérieure à 950 l/m ² . s ;

- Couche interne 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m ² ; épaisseur 50-60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm ³ /m ² .jour.atm ; sur laquelle une laque barrière à la vapeur eau a été appliquée pour lui conférer un taux de transmission de la vapeur d’eau inferieur à 5 g/m ² .24h ;

- Couche de scellage 12c : PLA ; masse surfacique 15-25 g/m ² ; épaisseur 150-250 miti.

Le film d’étanchéité 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 112 g et peut être compostable industriellement.

Exemple 3 - Deuxième couche 12a : papier filtre ; masse surfacique 25-30 g/m ² ; épaisseur 80-100 miti ; perméabilité à l’air supérieure à 950 l/m ² . s ;

- Couche interne 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m ² ; épaisseur 50-60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm ³ /m ² .jour.atm ; taux de transmission de la vapeur d’eau 70-80 g/m ² .24h ;

- Couche de scellage 12c : PLA ; masse surfacique 15-25 g/m ² ; épaisseur 150-250 miti.

Le film d’étanchéité 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 116 g et peut être compostable industriellement.

Exemple 4

- Deuxième couche 12a : papier filtre ; masse surfacique 20-23 g/m ² ; épaisseur 65-85 miti ; perméabilité à l’air supérieur à 950 l/m ² .s ;

- Couche interne 12b : papier MFC ; masse surfacique 60-65 g/m ² ; épaisseur 50-60 miti ; taux de transmission d’oxygène inférieur à 0,2 cm ³ /m ² .jour.atm ; taux de transmission de la vapeur d’eau 70-80 g/m ² .24h ;

- Couche de scellage 12c : papier filtre ; masse surfacique 10-15 g/m ² ; épaisseur 40-50 miti.

Le film d’étanchéité 12 suivant cet exemple présente un poids de l’ordre de 110 g et peut être compostable domestiquement.

Dans d’autres exemples de réalisation, le film d’étanchéité 12 peut ne comprendre qu’une couche 12b à base de cellulose microfibrillée MFC, par exemple telle que prévue dans les exemples 1 à 4 ci-dessus, associée à une couche de scellage 12c pour former un film 12 bicouche ou à une laque scellante pour former un film 12 monocouche.