用于制作饮料的原料的容器的制作方法

用于制作饮料的原料的容器
1.本发明涉及以截锥体形式的用于制作饮料的原料的容器。本发明还涉及制备这种容器的方法、制作饮料的胶囊、其用于制作饮料的用途，以及制作饮料的方法。
2.本发明最具体而言涉及一种用于装载热的含水饮料的原料的胶囊，所述含水饮料为例如咖啡、茶或类似饮料饮料。
3.通常，咖啡粉或茶粉被装在胶囊中，将其放进饮料饮料系统中，其通常为咖啡或茶提取装置。
4.这种类型的装置通常是已知的。us 2005/0183578 a1公开了一个用于从研磨咖啡的滤筒中分配短咖啡和长咖啡饮料的系统，水在压力下注入，制备好的咖啡就被收集在接收装置中。这种滤筒包含一个带有封住容器边缘的固定框的密封容器部分。这个固定框可以是一种膜。这种滤筒的膜在直到进入滤筒的水在滤筒中到达一个确切的开启压力时才打开。这种在滤筒内建立的内部压力使固定框变形，压在接合装置上，直到被冲开或扯开。在到达特定的开启压力时，滤筒开始开启。打开后，在高提取压力下进行提取。
5.wo 2014/067507公开了一种用于获取冲制产品的胶囊，例如咖啡、茶等，以及一种用来密封同样胶囊的方法。这种胶囊通过三部分进行定义，即胶囊头部、胶囊壁、胶囊底部。胶囊底部是指定的冲制饮料的出口侧，例如咖啡饮料、茶饮料、奶制饮料或汤类饮料。这种胶囊从胶囊底部至胶囊头部被典型的设计成基本上截头圆锥形或是其他锥形。该胶囊使用聚对苯二甲酸丁二醇酯制成，因为其出乎意料地适用于胶囊目的的高芳香密闭性。
6.wo 2019/068597公开了一种由聚对苯二甲酸丁二醇酯制成的具有低透氧性的容器。这种容器可由聚对苯二甲酸丁二醇酯、一种可氧化的聚酯醚和过渡金属的盐制成。这种材料被描述为不仅具有充分的氧阻隔性和充分的水蒸汽阻隔性，还具有充分的耐久性。
7.us 2016/0122530 a1公开了包含聚对苯二甲酸丁二醇酯的组合物并且提到了咖啡胶囊。
8.咖啡胶囊被广泛用于制作单份咖啡或其他饮料。这种胶囊一般有10至20ml的容量，且重量一般多于1g。胶囊的最小壁厚需要能够承受在热水中时的屈曲压力。
9.为了减少材料的浪费，在与当前胶囊保持相同屈曲压力水平的前提下，提供更轻的胶囊或容器是十分有利的选择。此外，需要所述胶囊包含堆叠元件，其有助于胶囊的填充，并提升(空)胶囊的堆叠性，以及从需要填充的堆叠中分离胶囊的能力。
10.因此，本发明的目的是提供一种用于制作饮料的原料的容器，其在减少重量的情况下，保持原有胶囊的屈曲应力。该胶囊或容器应具有足够的机械稳定性使得它能够在通常的咖啡机中应用。
11.该目的通过一种以旋转对称截锥体形式的用于制作饮料的原料的容器得以实现，其在截锥体的较大的底端处开口，在截锥体的较小的顶端通过截锥体的顶部区域而闭口，截锥体的顶部区域优选为平面、弧面、斜面或凹面，或这些形式的组合，其中截锥体的较大的底端可通过底板或膜闭合，并且可以有使底板或膜与其连接的外法兰区域，其中容器壁厚是不均匀的，容器壁形成一个或多个环形加强环，所述环覆盖10至50％的容器高度，并且其中加强环的壁厚比在加强环之外的剩余容器壁的壁厚至少高50％，容器最大高度为5cm，
排除法兰的最大直径为6cm。
12.此外，该目的还通过由注塑成型所述形成容器的材料来制备容器的方法而实现。
13.该目的还通过一种用于制作饮料的胶囊而实现，其在容器中包含制作饮料的原料，优选咖啡粉、茶粉、茶叶、奶、奶粉、可可粉或软饮料组分，如上所述，容器底端被底板或膜闭合。
14.该胶囊因此包含所述容器、底板或膜，以及原料。
15.此外，该目的通过使用这种胶囊来制作饮料的用途而实现。
16.该目的还通过在一个饮料制备装置中插入如上所述的这种胶囊来制作饮料的方法而实现，其中在胶囊中设置进水口和出水口，优选通过其中对顶部区域和底板或膜进行扎孔，并且引导水流通过胶囊，并在饮料接收装置中接收。
17.根据本发明，发现如果容器壁厚不均匀且容器壁形成一个或多个环形加强环，用于制作饮料的原料的容器的重量可以在不损失机械性能的情况下减少。一个或多个加强环覆盖容器高度的10至50％。
18.通过提供这些加强环，可以减少剩余容器的壁厚，使得容器净重减少而不损害机械性能。
19.根据本发明的容器是以旋转对称截锥体的形式作为主要形状而存在的。术语“旋转对称”定义为截锥体围绕一旋转对称轴转90
°
、180
°
、270
°
的角度而不改变形状。可以在截锥体中设置规则形状的凹陷或凹痕，使得绕对称轴旋转90
°
、180
°
、270
°
，得到与开始的形状吻合的形状。优选地，术语“旋转对称”定义了包含对称轴的两个或更多对称面。更优选地，至少有2至20个穿过对称轴的对称面。
20.因此，对于在容器的圆周具有规则形状的凹陷或凹痕的截锥体，其满足术语“旋转对称”。一种典型的bisio胶囊设计展示了容器具有多个凸起或凹陷，这些凸起或凹陷以规则图案布置在容器顶部附近。
21.容器在截锥体较大的底端开口，使得其可以接收制作饮料的原料。截锥体的较大底端将会在填满原料后用底板或膜关闭。
22.为了使底端开口关闭变得更方便，可以在容器底部设置外法兰。这种外法兰优选的是垂直于容器的旋转对称轴，从而可以得到一个平板法兰或一个夹紧法兰，使平底板或膜可以以适当的方式连接到上面。例如，底板或膜可以通过粘结、焊接或热压的方式连接或安装到截锥体的较大底面上，取决于底板或膜的材料性质。
23.容器在截锥体较小的顶部闭口。这种截锥体的较小顶部也可以称作为浇口位置或分接区。这种截锥体的顶部可以变成任何可以在饮料制作设备使用时需要的形状。根据本发明，任何达成浇口需要的形状都可以使用。优选的，截锥体的顶部是平面、弧面、斜面、凹面或这些形式的组合。典型的设计包含一种向外弯曲的顶部区域，其中心向内弯曲以接收浇铸装置。例如，顶部区域可以为向外倒圆，具有倾斜的向内倒圆的或者平的顶部来接收浇铸装置。
24.典型的，具有顶部区域的截锥体被一体化制备，例如通过容器材料的注射成型。
25.然而，底板或膜通常需要单独形成，并且在填充制作饮料的原料之后，连接或安装到容器的底端开口处。也可以将底板与容器一体形成。
26.容器的壁厚，具体来说是容器壁的截锥体的壁厚是不均匀的。容器壁包含或形成
一个或多个环形加强环或区域，其相对于所述加强环或区域之外的截锥体的其他部分具有增加的厚度。
27.术语“环形加强环”定义为容器壁的环形的加强区域，以截锥体的旋转对称轴为中心。加强环在一个限定的高度中围绕容器。因此，因为加强环形成于垂直于旋转对称轴的层中，所以截锥体仍然保持旋转对称。
28.一个或多个的环形加强环覆盖10至50％的容器高度，优选15至40％的容器高度，更优选20至35％的容器高度。容器高度是沿着旋转对称轴而测量。
29.此外，优选的是，10至50％的截锥体面积被加强环覆盖，更优选的是，15至40％的截锥体面积被覆盖，最优选的是20至35％的截锥体面积被覆盖。
30.在加强环区域的容器的壁厚比加强环之外的容器的壁厚至少大50％。例如，当截锥体加强环之外的壁厚为0.2mm时，加强环的壁厚或加强环内的壁厚至少为0.3mm。
31.优选的是，加强环的壁厚或加强环内的壁厚至少是加强环之外的壁厚的2倍。在一个优选实施方案中，在加强环内的壁厚为加强环之外的壁厚的1.5至4倍，更优选的是，1.5至2.5倍。
32.加强环可以形成在容器的外壁和/或内壁。因此，可以实现截锥体的均匀外壁或截锥体的均匀内壁。此外，当观察容器的截面时，一个或多个的加强环可具有阶梯的形状。在这个实施方案中，截锥体在加强环的位置显示出阶梯状的加宽。
33.厚度从普通壁厚到加强环壁厚可以有一个平滑的或连续的过渡。另一方面，从普通壁厚到加强环壁厚也可以有一种阶梯性的上升。
34.优选的是，加强环位于容器高度的10％至90％，优选20％至80％的部分。因此，容器高度的顶部的10％和底部的10％，更优选的是顶部的20％和底部的20％不含有加强环。
35.加强环或加强区域优选的是由与剩余容器壁相同的材料形成。在这种情况下，表述“加强环”意味着，与加强环之外的容器壁相比，容器壁得到了一个增加的壁厚。举例来说，容器壁有两种不同的壁厚：更大壁厚位于加强环或加强区的部分；更小壁厚在容器壁的剩余部分。
36.加强环也可以充当堆叠元件，其有利于容器的堆叠和从堆叠状态的分离。任选地，可以在容器壁设置其他的堆叠元件。
37.容器具有一个或多个的环形加强环。优选的是，在容器壁上具有1至5个加强环，更优选的是，具有1至4个加强环，更优选的是，具有1至3个加强环。根据本发明最优选的容器在容器壁上具有1、2或3个加强环。
38.根据本发明的优选实施方案，容器具有3个加强环，一个位于容器高度的中间三分之一，一个另外的加强环位于中间加强环的上方，一个另外的加强环位于中间加强环的下方。
39.优选的是，其中一个加强环位于容器高度的中间三分之一，因此在容器的中间部分。更优选的是，加强环之一位于容器高度的中间20％内。
40.根据本发明的容器具有的最大高度为5cm，更优选的为4cm，最优选的为3cm。最小高度优选1.5cm，更优选为2cm，最优选的为2.5cm。优选地，容器的高度(沿旋转对称轴测量)为1.5至5cm，更优选的为2至4cm，最优选的为2.5至3cm。
41.容器的最大(外)直径，位于其底端，排除法兰，为至多6cm，优选至多4cm，更优选为
至多3cm。其最大外径，排除法兰，优选至少1.5cm，更优选为至少2cm，最优选的为至少2.2cm。优选的，容器最大外径在1.5至6cm的范围之间，更优选的为2至4cm，最优选的为2.2至3cm。
42.容器的高度是沿着旋转对称轴测量的，外径是垂直于旋转对称轴测量的。如果没有另外指示，直径是指外径。
43.容器的内容量优选在5至50ml的范围内，更优选的为7.5至25ml，最优选的为10至20ml。
44.根据本发明的一个实施方案，容器的高度在2至3.5cm之间，和/或截锥体顶部区域的锥体直径在1.6至2.8cm范围内，和/或截锥体底端的锥体直径，排除法兰，在1.8至3.2cm范围中。优选上述高度和直径的组合。
45.一种优选的容器具有容器高度在2.4至3cm的范围，截锥体顶部区域的锥体直径在1.9至2.5cm的范围中，并且截锥体底部锥体直径，排除法兰，在2.2至2.8cm的范围中。
46.包含法兰的最大直径优选比排除法兰的最大直径大0.2至2cm，更优选的是大0.4至1.5cm，最优选的是大0.7至1.2cm。
47.根据本发明的一种示例容器有2.7cm的高度，截锥体顶部区域的锥体直径为2.2cm，排除法兰的截锥体底部锥体直径为2.5cm，并且包含法兰的截锥体底部锥体直径为3.4cm。
48.容器壁厚可根据期望的屈曲压力、破裂压力或临界弯曲负荷而选择。优选的是，容器壁厚在0.1至1.0mm的范围，更优选的为0.2至0.8mm，最优选的为0.2至0.6mm。例如，加强环区域的壁厚为0.4mm，加强环之外区域的壁厚为0.2mm。在一个优选实施方案中，加强环区域的壁厚在0.3至0.6mm的范围，更优选的为0.3至0.5的范围内，加强环之外区域的壁厚在0.15至0.25的范围，更优选的为0.2至0.25的范围。
49.如果在容器内具有超过一个加强环，加强环可以有相等或不等的直径。在一个优选实施方案中，一个加强环位于容器高度的中间三分之一，另一个加强环位于该中间加强环的上方，另一个加强环位于该中间加强环的下方，中间加强环的壁厚可大于位于上方和下方的加强环的壁厚。
50.通过在截锥体中使用加强环，可以达到减少容器重量的作用。甚至当加强环覆盖容器高度或截锥体面积的50％时，重量同样可以被减少，因为在加强环的区域中的外厚度减少要大于加强环区域中的厚度增加。
51.容器的材料可以从与食物接触时不存在安全危害的材料中自由选择。例如，容器可由像铝这样的金属形成。但是，作为优选的是由热塑性聚合物形成。热塑性聚合物可以从与食物接触时不存在安全危害的所有热塑性聚合物中广泛选择。优选的热塑性聚合物有聚烯烃、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸亚烷基酯、聚酯。最优选的是聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及可生物降解性聚酯，可生物降解性聚酯为例如聚丁二酸丁二醇酯(pbs)或是可从basf se以商标获得的可生物降解性聚酯。
52.数均分子量和重均分子量(mn,mw)以及随后的多分散性数据可使用凝胶渗透色谱法(gpc)在pmma校准的六氟异丙醇溶剂中测定。
53.这种分子量测定方法可以被使用于依据本发明的所有热塑性模塑组合物。
54.优选的热塑性聚合物是聚酯，例如在wo 2017/063841和wo 2019/068597中描述的
那些。
55.可以使用的聚酯(a)典型地可以是基于一种芳香族二元羧酸和一种脂肪族或芳香族的二羟基化合物。
56.聚对苯二甲酸亚烷基酯，特别是在醇部分有2至10个碳原子的那些，都是第一梯队的优选聚酯。
57.这些聚对苯二甲酸亚烷基酯都是本身已知的并且被描述在文献中。它们在主链上包含源自于芳香族二羧酸的芳香环。该芳香环也可以有取代基，例如通过卤素，如氯和溴，或通过c
1-c4烷基，例如甲基、乙基、正丙基、异丙基、正丁基、异丁基以及叔丁基基团。
58.这些聚对苯二甲酸亚烷基酯可以通过芳香族二元羧酸或它们的酯或其他形成酯的衍生物与脂肪族二羟基化合物的已知形式的反应得到。
59.优选的二元羧酸可以为2,6-萘二羧酸、对苯二甲酸、间苯二甲酸及其混合物。最高30mol％，优选为不超过10mol％的芳香族二元羧酸可以被脂肪族或环脂肪族二羧酸替代，例如己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二酸和环己二酸。
60.在脂肪族二羟基化合物之中，优选的是有2至6个碳原子的二醇，特别是1,2-乙二醇、1,3-丙二醇、1,4-丁二醇、1,6-己二醇、1,4己二醇、1,4-环己二醇、1,4-环己烷二甲醇、新戊二醇及其混合物。
61.可提及的特别优选的聚酯(a)是源于具有2至6个碳原子的烷烃二醇类的聚对苯二甲酸亚烷基酯。在这些之中，作为优选的是聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯、聚对苯二甲酸丁二醇酯以及这些的混合物。进一步优选pet和/或pbt，其包含最多1wt％，优选是最多0.75wt％的1,6-己二醇和/或2-甲基-1,5-戊二醇作为其它的单体单元。
62.聚酯(a)的数均分子质量(mn)通常在5000至100000g/mol，尤其是在10000至75000g/mol的范围中，优选的是在15000至38000g/mol的范围中，而重均分子量(mw)在30000g/mol至300000g/mol的范围，优选的是60000g/mol至200000g/mol，它们的mw/mn之比为1至6，优选为2至4。
63.聚酯(a)的特性粘度通常在50至220，优选为80至160(根据iso1628通过在苯酚/邻二氯苯混合物(25℃，1:1)中的0.5％重量溶液中测定)。
64.优选的是，具有高达100meq/kg聚酯，优选的为最高达50meq/kg聚酯，特别是最高达40meq/kg聚酯的羧基端基含量的聚酯。这些聚酯可以通过de-a 44 01 55的方法制备。羧基端基含量通常由滴定法测定(例如电位分析法)。
65.此外，使用pet可回收材料(也被称为pet废料)，任选地与聚对苯二甲酸亚烷基酯，例如pbt混合，是有利的。
66.术语“可回收材料”通常意为：
67.1)被称为后工业化可回收材料：缩聚或在加工期间的产品废料。例如：注塑成型的浇注口，来自注塑或挤出成型的初始材料，或是来自挤出板材或纤维的边角料。
68.2)消费后的可回收材料：这些是在消费利用之后被收集和处理的塑料物件。矿泉水、软饮和果汁的吹塑pet瓶，就数量而言很容易作为主要物品。
69.两类可回收材料均可作为再次研磨材料或者以颗粒的形式被使用。在后者中，粗制的可回收材料被分离、纯化然后熔化再使用挤出机造粒。这些通常可利于处理和流动性，以及为了下一步方法的测定。
70.可回收材料可以被造粒使用也可以再次研磨的形式使用。边缘长度不应大于10mm，作为优选的应小于8mm。
71.因为聚酯在加工之中会发生水解裂解(由于有少许水分)，因此有利的是对可回收材料进行预干燥。在干燥后的水分优选＜0.2％，特别是＜0.05％。
72.另外一组被提到的是源自芳香族二元羧酸和芳香族二羟基化合物的全芳香族聚酯。
73.合适的芳香族二元羧酸是前述的聚对苯二甲酸亚烷基酯化合物。优选使用5至100mol％的间苯二甲酸和0至95mol％的对苯二甲酸的混合物，特别优选的是80至50％的对苯二甲酸和20至50％的间苯二甲酸的混合物。
74.芳香族二羟基化合物优选具有以下通式：
[0075][0076]
其中z是一种最多含8个碳原子的亚烷基或环亚烷基基团、最多含12个碳原子的亚芳基基团、羰基、磺酰基、氧原子或硫原子，或化学键，其中m具有0至2的值。在化合物中的亚苯基也可以被c
1-c
6-烷基或烷氧基，以及氟、氯或溴取代。
[0077]
这些化合物的母化合物的例子如下：
[0078]
二羟基联苯，
[0079]
二(羟基苯基)烷烃，
[0080]
二(羟基苯基)环烷烃，
[0081]
二(羟基苯基)硫醚，
[0082]
二(羟基苯基)醚，
[0083]
二(羟基苯基)酮，
[0084]
二(羟基苯基)亚砜，
[0085]
α,α'-二(羟基苯基)二烷基苯，
[0086]
二(羟基苯基)砜，
[0087]
二(羟基苯甲酰基)苯，
[0088]
间苯二酚，和对苯二酚，以及这些化合物的环烷基化和环卤化衍生物。
[0089]
在这些中，优选的为：
[0090]
4,4'-二羟基联苯，
[0091]
2,4-二(4'-羟基苯基)-2-甲基丁烷
[0092]
α,α'-二(4-羟基苯基)-对二异丙苯，
[0093]
2,2-二(3'-甲基-4'-羟基苯基)丙烷，和
[0094]
2,2-二(3'-氯-4'-羟基苯基)丙烷，
[0095]
尤其是
[0096]
2,2-二(4'-羟基苯基)丙烷，
[0097]
2,2-二(3',5-二氯二羟基苯基)丙烷，
[0098]
1,1-二(4'-羟基苯基)环己烷
[0099]
3,4'-二羟基二苯基甲酮，
[0100]
4,4'-二羟基二苯基砜，和
[0101]
2,2-二(3',5'-二甲基-4'-羟基苯基)丙烷
[0102]
或其混合物。
[0103]
当然，也可以使用聚对苯二甲酸亚烷基酯和全芳香族聚酯的混合物。这些通常包含20至98wt％的聚对苯二甲酸亚烷基酯和2至80wt％的全芳香族聚酯。
[0104]
当然，也可以使用聚酯嵌段共聚物，例如共聚醚酯。这种类型的产品本身同样已知，并在文献中进行了描述，例如在us 3,651,014中。相关产品也已经在商业上可提供，例如，(dupont)。
[0105]
无卤素聚碳酸酯也是本发明中的聚酯。适合的无卤素聚碳酸酯的例子是这些基于以下通式的双酚的聚碳酸酯：
[0106][0107]
其中，q是单键、c
1-c
8-亚烷基(alkylene)、c
2-c
3-亚烷基(alkylidene)、c
3-c
6-环亚烷基、c
6-c
12-亚芳基基团，或是-o-、-s-或-so
2-，以及m是0至2的整数。
[0108]
双酚的亚苯基自由基也可以有取代基，例如，c
1-c
6-烷基或c
1-c
6-烷氧基。
[0109]
基于分子式的优选的双酚的例子有对苯二酚、间苯二酚、4,4
’‑
二羟基联苯、2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、2,4-双(4-羟基苯基)-2-甲基丁烷和1,1-双(4-羟基苯基)环己烷。尤其优选的是2,2-双(4-羟基苯基)丙烷、1,1-双(4-羟基苯基)环己烷，还有1,1-双(4-羟基苯基)-3,3,5-三甲基环己烷。
[0110]
均聚碳酸酯或共聚碳酸酯都适合作为组分a，优选的是双酚a的共聚碳酸酯和双酚a均聚物。
[0111]
适合的聚碳酸酯可以以已知的方式支化，具体的说，优选是以基于使用的双酚的总量的0.05至2.0mol％，加入至少三官能团的化合物，例如有三个或更多酚羟基团oh的那些。
[0112]
已证实的尤其适合的聚碳酸酯的相对粘度η
rel
为1.1至1.5的范围内，特别是在1.25至1.4的范围内。其对应的重均分子质量mw为10000至200000g/mol，优选的是20000至80000g/mol。
[0113]
通式的双酚是本身已知的或是可以通过已知的方法制造的。
[0114]
举例来说，聚碳酸酯通过双酚和光气在界面过程中的反应，或是和光气在均相过程(吡啶工艺)中的反应制造。在各个例子中，通过以一种已知方法用适当量的已知链终止剂，来得到期望的分子量(涉及含聚二有机硅氧烷的聚碳酸酯，例如，de 33 34 782a1)。
[0115]
合适的链终止剂的例子有酚类、对叔丁基苯酚，或是其他长链烷基苯酚，例如4-(1,3-四甲基丁基)苯酚，如在de 28 42 005a1中，或单烷基酚或二烷基酚，其中烷基取代基中有8至20个碳原子的，如在de 35 06 472a1中，例如对壬基酚、3,5-二叔丁基苯酚、对叔辛基苯酚、对十二烷基苯酚、2-(3,5-二甲基庚基)苯酚和4-(3,5-二甲基庚基)苯酚。
[0116]
对于本发明，表述无卤素聚碳酸酯意味着聚碳酸酯的制备来自无卤素双酚，来自无卤素链终止剂和任选地无卤素支化剂，其中，对于本发明而言，副产物ppm级的水解氯，例
如在从界面工艺中用光气生产聚碳酸酯产生的，不应被视为含卤素。对于本发明，这类含ppm级的水解氯的聚碳酸酯同样是无卤素聚碳酸酯。
[0117]
其他适合的组分a可以是无定形聚酯碳酸酯，在其中，光气在工艺中被芳香族二元羧酸替代，例如间苯二甲酸和/或对苯二甲酸。进一步的细节参考ep 0 711 810a1。
[0118]
其他适合的具有环烷基作为单体单元的共聚碳酸酯被描述于ep 0 365916a1中。
[0119]
此外，双酚a可以被双酚tmc替代。这类聚碳酸酯在商业上可从bayer以商标apec获得。
[0120]
适合的聚ε-己内酯型聚酯(b)为如下结构：
[0121][0122]
它们通常通过ε-己内酯的开环聚合生产得到。
[0123]
这些聚合物是半结晶型，并被归类为生物可降解型聚酯。
[0124]
根据在线百科全书lexikonchemie(www.roempp.thieme.de)，这些是属于在生物活性环境(堆肥等)中，微生物环境下可降解的聚合物(与含氧可降解聚酯和紫外线降解聚酯形成对比)。
[0125]
优选的组分(b)的重均分子量mw为5000至200000g/mol，特别优选的为50000至140000g/mol(通过gpc在pmma校准的六氟异丙醇和0.05％的三氟乙酸钾溶剂中测定)。
[0126]
熔点范围通常为80至150，优选为100至130℃之间(dsc，根据din11357在20k/min下测量)。
[0127]
这类产品在商业上可从perstorp以获得。
[0128]
也可以使用生物可降解聚酯(c)，其为优选脂肪族-芳香族聚酯或半芳香族聚酯。它们展示的生物降解行为与下文提到的pbat、pbset、pbs和pla相似或等同。
[0129]
表述“脂肪族芳香聚酯(c)”是指线性、扩链的，以及优选支化和扩链的聚酯，如wo 96/15173至15176或wo 98/12242中所举例描述的。其他半芳香聚酯的混合物也可以同样被使用。近期更多的发展研究是基于可再生原材料(参见wo 2010/034689)。特别的，表述“聚酯(c)”是指产品例如(basf se)。
[0130]
在优选的聚酯(c)中，聚酯包含以下物质作为重要组分：
[0131]
c1)基于组分c1)至c2)，30至70mol％，优选为40至60mol％，特别优选50至60mol％的脂肪族二元羧酸或其混合物，优选为下列：己二酸、壬二酸、癸二酸和十三烷二酸；
[0132]
c2)基于组分c1)至c2)，30至70mol％，优选为40至60mol％，特别优选50至60mol％的芳香族二元羧酸或其混合物，优选如下：对苯二甲酸；
[0133]
c3)基于组分c1)至c2)，98.5至100mol％的1,4-丁二醇和1,3-丙二醇；以及
[0134]
c4)基于组分c1)至c3)，0.05至1.5wt％，优选0.1至0.2wt％的扩链剂，特别是二或多官能异氰酸酯，优选六亚甲基二异氰酸酯，以及任选地支化剂，优选：三羟甲基丙烷、季戊四醇，尤其是甘油。
[0135]
可使用的脂肪族二酸和相应的衍生物c1)为具有6至20个碳原子，优选为6至10个碳原子的那些。它们可以是线性或支化的。但是，原则上也可以使用碳原子数更多的二羧酸，例如，具有最多30个碳原子。
[0136]
以下举例的物质可以被使用：2-甲基戊二酸、3-甲基戊二酸、α-酮戊二酸、己二酸、庚二酸、壬二酸、癸二酸、十三烷二酸、辛二酸和衣康酸。使用二羧酸或这些的形成酯的衍生物也可以，可使用其中单个物质或两种或两种以上的混合物。
[0137]
优选的是使用己二酸、壬二酸、癸二酸、十三烷二酸或相应形成酯的衍生物或其混合物。尤其优选的是使用己二酸或癸二酸或相应形成酯的衍生物或其混合物。
[0138]
以下给出特别优选的脂肪族-芳香族聚酯：聚己二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(pbat)、聚癸二酸-对苯二甲酸丁二醇酯(pbset)、聚乳酸(pla)、聚丁二酸丁二醇酯(pbs)，和其中两种或两种以上的混合物，以及含有一种或多种这些聚酯的共混物。
[0139]
芳香族二元羧酸或其形成酯的衍生物c2)可以单独或以其中两种或两种以上的混合物的形式使用。尤其优选的是对苯二甲酸或其形成酯的衍生物，例如，对苯二甲酸二甲酯。
[0140]
二醇c3)—1,4-丁二醇和1,3-丙二醇—是可以以可再生原材料的形式获得的。同样也可以使用提到的二醇的混合物。
[0141]
通常使用基于聚酯总重量计的0.05至1.5wt％，优选0.1至1wt％，尤其优选0.1至0.3wt％的支化剂，和/或基于聚酯总重量计的0.05至1wt％，优选为0.1至1.0wt％的扩链剂c4)，选自如下：多官能异氰酸酯、异氰脲酸酯、噁唑啉、酸酐例如马来酸酐、环氧化物(尤其是含环氧化物的聚甲基丙烯酸酯)、至少三元的醇或至少三元的羧酸。可用作扩链剂c4)的化合物是多官能尤其是二官能的异氰酸酯、异氰脲酸酯、噁唑啉或环氧化物。
[0142]
可视为支化剂的其他化合物是扩链剂，还有至少三个官能团的醇或羧酸衍生物。尤其优选的化合物是具有3至6个官能团的化合物。以下举例的物质可以被使用：酒石酸、柠檬酸、苹果酸、1,3,5-苯三酸、1,2,4-苯三酸、偏苯三酸酐、均苯四甲酸和均苯四甲酸二酐；三羟甲基丙烷、三羟甲基乙烷；季戊四醇、聚醚三醇和甘油。优选的是多元醇例如三羟甲基丙烷、季戊四醇，尤其优选的是甘油。借助于组分c4)可以制成有假塑性的生物可降解聚酯。这种使熔体流变性能得到提高，使生物可降解聚酯的加工变得更容易。
[0143]
通常在前期特定时刻在聚合方法中加入支化化合物(至少三官能的)是有利的。
[0144]
适合的双官能扩链剂为，例如甲苯2,4-二异氰酸酯、甲苯2,6-二异氰酸酯、二苯基甲烷2,2'-二异氰酸酯、二苯基甲烷2,4'-二异氰酸酯、二苯基甲烷4,4'-二异氰酸酯、1,5-萘二异氰酸酯、二甲苯二异氰酸酯、六亚甲基1,6-二异氰酸酯、异佛尔酮二异氰酸酯和亚甲基-双(4-二异氰酸酯环己烷)。优选的是异佛尔酮二异氰酸酯以及尤其是六亚甲基1,6-二异氰酸酯。
[0145]
聚酯(c)的数均分子量(mn)通常在5000至100000g/mol，尤其是10000至75000g/mol，特别优选的为15000至38000的范围内，而其重均分子量在30000至300000g/mol，优选的在60000至200000g/mol范围内，其mw/mn之比为1至6，优选为2至4。特性粘度优选为50至450，优选为80至250g/ml(在苯酚/邻二氯苯(1:1)中测定)。熔点在85至150℃，优选为95至140℃的范围中。
[0146]
根据en iso 1133-1de(190℃，2.16kg重量)的mvr(熔体指数)通常为0.5至8cm3/
10min，优选的是在0.8至6cm3/10min。根据din en12634的酸值通常为0.01至1.2mg koh/g，优选0.01至1.0mg koh/g，尤其优选0.01至0.7mg koh/g。
[0147]
聚对苯二甲酸丁二醇酯(pbt)和其他聚酯可以通过芳香族二羧酸、脂肪族二羧酸或环脂肪族二羧酸，或它们的酯或是形成酯的衍生物与1,4-丁二醇以已知的方式反应得到。
[0148]
脂肪族或环脂肪族二羧酸的例子有己二酸、壬二酸、癸二酸、十二烷二羧酸和环己烷二羧酸。
[0149]
聚对苯二甲酸丁二醇酯可包含少量的不同于对苯二甲酸的芳香族二羧酸。其中的例子有2,6-萘二甲酸或间苯二甲酸，其最多代替对苯二甲酸单元的20mol％，优选为最多10mol％，更优选为5mol％。最优选为，在聚对苯二甲酸丁二醇酯中只存在对苯二甲酸单元。
[0150]
此外，少量的1,4-丁二醇可以被1,6-己二醇和/或2-甲基-1,5-戊二醇作为其他单体单元替代。其替代的量应少于二醇单元的1wt％，优选的为少于0.75wt％。
[0151]
聚对苯二甲酸丁二醇酯的特性粘度通常为50至220，优选为80至160(根据iso 1628在0.5重量％的苯酚-邻二氯苯混合溶液(1:1,25℃)中测定)。
[0152]
当本发明的容器是注塑成型时，pbt的粘度值优选在70至130cm3/g的范围，更优选的是75至115cm3/g的范围内，最佳是在80至100cm3/g范围内。
[0153]
粘度值通常依据iso 1628测定。
[0154]
聚对苯二甲酸丁二醇酯的端羧基含量优选最多为100meq/kg pbt，优选为最多50meq/kg pbt，最优选为最多40meq/kg pbt。这类聚醚可以通过de 44 01 055a1描述的方法生产。端羧基含量通常通过滴定法测定(例如电位测定法)。
[0155]
特别优选的聚对苯二甲酸丁二醇酯通过钛催化剂制备。聚合过程之后这些物质的剩余钛含量优选小于250ppm，更优选的是小于200ppm，最优选的是小于150ppm。
[0156]
聚对苯二甲酸丁二醇酯可以与0.1至10wt％的可氧化的聚酯醚以及5至10000wt-ppm的过渡金属的盐结合。这些优选的组合在下文中描述。
[0157]
术语“可氧化的聚酯醚”是指在氧化催化剂存在下，来自周围空气的氧气能够氧化聚酯醚。通过这种方式，周围空气的氧气被清除，因此聚酯醚起到了氧气清除剂的功能。
[0158]
合适的聚酯醚是通常已知的，举例描述在wo 2012/126951中。
[0159]
聚酯醚优选包含至少一个聚醚嵌段，该聚醚嵌段包含聚(四亚甲基-亚烷基醚)共聚物，其中亚烷基可以是c2至c4，例如：聚(四亚甲基-乙烯基醚)共聚物。聚醚嵌段的分子量可以从大约200g/mol至大约5000g/mol之间变化，例如从大约1000g/mol至大约3000g/mol。在聚醚嵌段中的氧亚烷基的摩尔百分比可以为大约10mol％至大约90mol％，例如从大约25mol％至75mol％或从大约40mol％至60mol％。为用于制备共聚酯醚，聚醚嵌段的端基是羟基，例如其为聚(四亚甲基-氧亚烷基)二醇共聚物，例如可以是聚(四亚甲基-环氧乙烷)二醇共聚物或聚(四亚甲基-环氧丙烷)二醇共聚物。四亚甲基醚基团可以衍生自四氢呋喃。
[0160]
其他聚(氧亚烷基)二醇可以与上述聚(四亚甲基-氧亚烷基)二醇共聚物一同使用在组分中，例如聚(环氧乙烷)二醇、聚(氧杂环丁烷)二醇、聚(四氢呋喃)二醇、聚(四氢吡喃)二醇、聚(环氧己烷)二醇、聚(环氧庚烷)二醇、聚(环氧辛烷)二醇或从环醚单体衍生的聚(氧亚烷基)二醇，例如衍生自2,3-二氢呋喃。
[0161]
使用乙二醇、丙二醇或丁二醇作为另一种二醇，共聚酯醚可以含有约15wt％至
95wt％之间的聚醚嵌段，例如，共聚酯醚的大约25wt％至大约75wt％，或大约30wt％至70wt％。二羧酸可以是对苯二甲酸或对苯二甲酸二甲酯。抗氧化剂和光引发剂可以加入到聚合中控制氧清除的起始。以上定义的共聚酯醚可从eastman化学公司以9967的名称得到。
[0162]
选择在最终组合物中的聚酯醚的总量以保证由该组合物形成的制品所期望的氧清除性能。共聚酯醚的量可从总组合物的0.1至10wt％变化，优选为从0.5至5.0wt％，更优选的为0.7至3.0wt％。共聚酯醚可以与聚酯物理共混。此外，聚(四亚甲基-氧亚烷基)二醇共聚物和其他聚(氧亚烷基)二醇可以与聚酯共聚合。
[0163]
过渡金属的盐是一种激活和/或促进共聚酯醚氧化的氧化催化剂，从而通过氧清除产生针对氧气通过的活性屏障。
[0164]
过渡金属以盐的形式并选自周期表中过渡金属的第一、第二、或第三周期。合适的过渡金属有：钴、铜、铑、钌、钯、钨、锇、镉、银、钽、铪、钒、钛、铬、镍、锌、锰或它们的混合物。对于这种金属合适的抗衡离子包括但不限于羧酸根，例如，新癸酸根、辛酸根、硬脂酸根、乙酸根、萘甲酸根、乳酸根、马来酸根、乙酰丙酮根、亚油酸根、油酸根、棕榈酸根或2-乙基己酸根、氧化物、硼酸根、碳酸根、氯化物、二噁英、氢氧根、硝酸根、磷酸根、硫酸根、硅酸根或其混合物。例如，硬脂酸钴和乙酸钴可作为本发明的氧化催化剂。
[0165]
氧化催化剂可以在聚合期间被加入，也可以通过可氧化聚合物或pbt母料制备加入。优选后一种加入催化剂的方式。
[0166]
作为氧化催化剂的过渡金属的盐的量在5至10000wt-ppm，优选的是100至5000wt-ppm，更优选的是200至2000wt-ppm。
[0167]
根据发明的一个实施方案，热塑性模塑组合物不含锌化合物，尤其是聚对苯二甲酸丁二醇酯不使用选自氧化锌、氢氧化锌、醇锌、锌的脂肪酸盐、乙酸锌、草酸锌、柠檬酸锌、碳酸锌、卤化锌以及锌的络合物等锌化合物来制备；例如乙酸锌。具体地，根据本发明的一个实施方案，组合物不包含任何乙酸锌。
[0168]
模塑组合物可以进一步包含选自热稳定剂、uv稳定剂、防粘连剂、抗氧化剂、抗静电剂、填料和其他本领域技术人员已知的添加剂。添加剂可以在聚合工艺中或在其后的转化过程中加入。
[0169]
抗氧化剂和热稳定剂、uv稳定剂、着色剂、增塑剂以及含氟乙烯聚合物被描述于us 2016/0122530的[0151]至[0164]段中。
[0170]
另外，像滑石粉等分散助剂也可以被使用。滑石粉的量优选在0.02至1wt％，更优选的是0.05至0.5wt％，最优选的为0.07至0.2wt％的范围内。
[0171]
其他形成容器的模塑组合物的成分在wo 2019/068597中有记录。
[0172]
一种作为模塑组合物使用的总有机碳排放量低的聚酯模塑组合物被描述于us 2016/122530 a1中。
[0173]
合适的聚烯烃是聚乙烯和聚丙烯，其中优选的数均分子量从1000至100000g/mol，更优选的是5000至40000g/mol，最优选为20000g/mol左右。关于聚烯烃的进一步描述参考borealis bj356mo。
[0174]
以上描述的容器优选通过对形成容器的材料进行注塑成型而制备。
[0175]
聚合物的多层组合物也可以使用，如描述于wo 2012/126951中。
[0176]
根据本发明的容器被用于填装制作饮料的原料。因此，容器被用于包装制备饮料的原料。这些原料可以是例如，咖啡粉、茶粉、茶叶、草药、奶、奶粉、可可粉或软饮组分。也可以是其他原料，如用于制作果茶的干料。
[0177]
容器在填充之后就会封闭容器以使其密封。为了达成这点，如上文所描述的，容器可以通过底板或膜封闭。底板或膜可以由热塑性模塑组合物的膜制造。这种底板、膜(membrane)或膜(film)可以热封在所述容器上，或是可以胶粘在容器上。底板或膜或膜使用的材料可以任意选择，例如铝箔或热塑性聚合物。
[0178]
最优选的是，底板或膜或膜使用制作容器所用的热塑性模塑组合物制备。因为只有一种单一材料被使用，这可以利于整个容器使用后的回收性能。底板或膜可以通过韧带或固定构件与容器相连，因此可以成一体式生产。填充之后，底板或膜可以与容器相连，并粘合在一起。
[0179]
最优选的是，容器是一种胶囊，例如一种广泛用于咖啡机的咖啡胶囊，其中单个剂量形式的咖啡以胶囊形式插入咖啡机中。例如使用在咖啡机中的这些胶囊的典型尺寸是本领域技术人员已知的。
[0180]
制作饮料的胶囊在其中包含如上定义的制作饮料的原料，该容器的底端由底板或膜封闭。
[0181]
已填充的胶囊的总重量优选在1至5g，更优选的是1.2至2.5g，最优选的为1.2至2.8g。
[0182]
通过控制水流穿过胶囊而使用胶囊来制作饮料。
[0183]
制作饮料的方法包含在制备饮料的装置中插入胶囊；在胶囊中设置进水和出水口，例如在其顶部区域和底板或膜处扎孔；以及引导水流穿过胶囊；以及在饮料接收处接收饮料。
[0184]
这些方法被描述于例如wo 2014/067507和us 2005/0183578 a1中。
[0185]
根据本发明的胶囊具备重量减轻，同时保持或提升了其屈曲压力，从而保持了其抗挤强度。
[0186]
通过以下实施例对本发明进一步描述。
实施例
[0187]
实施例1
[0188]
图1展示了依据本发明的两个堆叠的胶囊的截面。胶囊总体上具有截锥体的形状，其高度30.0mm，截锥体顶部区域的直径22.4mm，截锥体底部排除法兰最大直径28.4mm，包含法兰的直径为37.0mm。在此结构中有三个环形加强环，中间加强环具有最大的壁厚，较低的加强环具有最小的加强环壁厚。加强环之外的截锥体的壁厚为0.3mm，最低的加强环具有0.4mm，中间加强环具有0.72mm，上方的加强环具有0.55mm的壁厚。加强环覆盖了22.9％的胶囊高度。
[0189]
此胶囊显示的屈曲压力为0.66bar，重量为1.6g。
[0190]
作为对比的胶囊具有恒定的0.7mm的壁厚，其屈曲压力为1.1bar，重量为2.64g。
[0191]
实施例2
[0192]
图2展示了去除法兰的截锥体的外形。对于层t1至t15显示了不同层的壁厚[mm]。
截锥体的总高度为27.9mm，截锥体的顶部区域的直径为25mm，并且截锥体的底部直径为28.3mm。
[0193]
此胶囊的屈曲压力为0.4bar，胶囊的重量为1.49g。
[0194]
如果，作为对比，使用恒定的壁厚0.3mm，屈曲亚力为0.3bar。
[0195]
实施例3
[0196]
两个在市场上可以找到的咖啡胶囊，与根据本发明设计的胶囊对比，其中在截锥体中具有三个加强环。加强环覆盖大约22％的胶囊高度。
[0197]
结果展示在所附图3中。如图3所示，所有的胶囊具有相同的重量和相似的体积。
[0198]
但是，对于根据本发明的具有三个加强环的胶囊，其屈曲压力增加至0.497bar，这与对比设计的屈曲压力相比显著更高。