料盒的改进或与料盒相关的改进的制作方法
【专利说明】料盒的改进或与料盒相关的改进
[0001] 本专利申请涉及料盒（capsule)的改进或与料盒相关的改进。具体地讲，其涉及 用于组装料盒（诸如饮料料盒）的熔接头和成形器。该专利申请还涉及利用所述熔接头和 成形器的组装方法以及由所述方法制备的料盒的用途。
【背景技术】
[0002] 用于容纳饮料成分的料盒是熟知的。一种类型的已知料盒在US5, 840, 189中有所 描述，且包括具有底部、截顶锥形侧壁和开口的杯形料盒主体。上部开口用盖密封。杯形料 盒主体和盖限定了其中放置过滤元件和饮料成分的一部分的料盒容积。使用时，盖和底部 均被刺穿，以允许将热水注入到料盒容积内，并将提取的饮料从料盒容积内递送出来。过滤 元件用于允许提取的饮料从其中穿过同时保留饮料成分的固体残渣。在US5, 840, 189中， 过滤元件在与开口相邻的位置处永久性地结合至锥形侧壁的内表面。
[0003] US6, 440, 256描述了形成过滤元件以及将过滤元件插入US5, 840, 189中所述类型 的杯形料盒主体的方法。具体地讲，该方法首先要求折叠和密封过滤材料，以形成过滤元 件。然后用第一心轴将过滤元件转移至杯形料盒主体的位置。然后相对于第一心轴降低探 头，以使过滤元件从第一心轴脱离，采用探头的受热尖端将过滤元件的底部定位焊接到杯 形料盒主体的底部。然后，撤出探头，并插入成形心轴，以便使过滤元件径向伸展抵靠杯形 料盒主体的内侧壁。然后撤出成形心轴并插入焊接心轴，以便在过滤元件与侧壁之间进行 周边焊接。
[0004] 该现有技术方法涉及多个单独的阶段并需要三个独立的心轴。它也不适用于在过 滤元件不延伸至杯形料盒主体的底部的料盒中组装过滤元件。
【发明内容】
[0005] 根据本公开，提供了使用组合的熔接头和成形器将过滤元件与杯形料盒主体组装 在一起的方法，该方法包括以下步骤：
[0006] a)将过滤元件定位在杯形料盒主体的口部处或附近；
[0007] b)移动组合的熔接头和成形器，以便接触过滤元件并将过滤元件推动到杯形料盒 主体内；
[0008] C)其中，在步骤b)期间，通过组合的熔接头和成形器的弹簧加载的成形器使过滤 元件变形，以形成杯形过滤元件；以及
[0009] d)使用组合的熔接头和成形器的熔接头以将杯形过滤元件结合至杯形料盒主体。
[0010] 有利的是，组合的熔接头和成形器在单次操作中实现将过滤元件插入到杯形料盒 主体中、使过滤元件成形为杯形过滤元件以及将杯形过滤元件和杯形料盒主体结合在一起 的多个功能。这使得组装工序不太复杂并且更快速。该方法还适用于在过滤元件不延伸至 杯形料盒主体的底部的料盒中组装过滤元件。
[0011] 可以通过允许弹簧加载的成形器抵抗弹簧偏置而相对于熔接头移动来限制由弹 簧加载的成形器施加到过滤元件上的峰值力的大小。
[0012] 通常，过滤材料由具有较低撕裂强度的材料制成。本申请人发现，如果成形器施加 到过滤元件上的负载过高，则使用实心非顺应性成形器将过滤元件推动到杯形料盒主体中 可导致过滤元件撕裂。通过使用本公开的弹簧加载的成形器，减小或避免了过滤元件撕裂 的可能性，因为可以通过成形器的顺应性来缓和成形器施加到过滤元件上的峰值力。
[0013] 因此，施加到过滤元件上的峰值力的大小优选地小于撕裂杯形过滤元件所需的 力。例如，施加到过滤元件上的峰值力的大小可以小于45N，优选地小于40N，更优选地小于 30N〇
[0014] 在步骤b)结束时，杯形过滤元件的一部分以与杯形料盒主体接触的方式被熔接 头保持。有利的是，这允许在过滤元件已变形为杯形过滤元件之后立即发生杯形过滤元件 和杯形料盒主体的结合。换句话讲，组合的恪接头和成形器的单冲程（single stroke)不 仅插入过滤元件并使过滤元件变形为所需的形状，而且还使杯形过滤元件准备好进行结合 步骤。这避免了插入过滤元件、使其变形和结合过滤元件的多个往复机械运动的需要，从而 导致更快的组装过程。
[0015] 可以将杯形过滤元件结合至杯形料盒主体，使得杯形过滤元件被悬挂在杯形料盒 主体内，其中杯形过滤元件的底部不接触杯形料盒主体的底部。
[0016] 在步骤d)期间，可以使用熔接头的受热的部分将杯形过滤元件的一部分结合至 杯形料盒主体。可以用电阻加热线圈或电阻带加热熔接头。受热的部分可以包括受热的陶 瓷部件。
[0017] 在步骤d)期间，杯形料盒主体的至少一部分可被熔接头的受热的部分软化，从而 允许熔接头进一步移动到杯形料盒主体内。
[0018] 施加到杯形料盒主体上的热可导致杯形料盒主体的材料软化和/或可导致杯形 料盒主体的侧壁局部变薄。在任一种情况下，这可允许熔接头进一步移动到杯形料盒主体 内，因为材料软化可以降低杯形料盒主体施加到熔接头上的反作用力。
[0019] 在熔接头到杯形料盒主体内的进一步移动的过程中，可以通过允许弹簧加载的成 形器抵抗弹簧偏置而相对于熔接头移动来限制或避免弹簧加载的成形器到杯形料盒主体 内的进一步移动。
[0020] 有利的是，即使在熔接头进一步移动到杯形料盒主体内的情况下，由于成形器是 弹簧加载的，所以限制或避免了成形器到杯形料盒主体内的进一步移动。换句话讲，熔接头 的附加位移部分或全部由熔接头与成形器之间存在的弹簧偏置的压缩来调节。这显著减小 或消除了结合步骤中施加到杯形过滤元件上的任何附加的负载。
[0021] 弹簧加载的成形器可以被可滑动地耦合至熔接头上，其中压缩弹簧在弹簧加载的 成形器与熔接头之间延伸。作为压缩弹簧的替代形式，可以通过例如使用弹性体弹簧、气弹 簧、气体支撑或在熔接头与成形器之间提供顺应性或在成形器自身内提供顺应性的另一种 装置对成形器进行弹簧加载。提供顺应性的元件可以是独立的元件或可以形成熔接头或成 形器的一体部分。成形器的材料和/或形状可以产生顺应性。
[0022] 该方法还可以包括以下步骤：
[0023] e)将组合的熔接头和成形器从杯形料盒主体中撤出。
[0024] 在步骤e)期间，弹簧加载的成形器可以伸缩，以帮助弹簧加载的成形器从杯形过 滤元件分离。
[0025] 成形器可以由刚性材料形成。在一些方面，使用柔性成形器可以降低在撤出组合 的熔接头和成形器时杯形过滤元件将被撕裂的风险。因此，成形器的一部分或全部可以由 柔性材料形成。或者，成形器可以具有提供固有柔性的几何形状。
[0026] 本公开还提供了制造饮料料盒的方法，所述方法包括以下步骤：
[0027] i)将一种或更多种饮料成分的一部分填充到杯形料盒主体中，所述杯形料盒主体 具有通过上述方法结合至所述杯形料盒主体的过滤元件；以及
[0028] ii)使用盖闭合和密封所述杯形料盒主体。
[0029] 本公开还提供了使用上述方法生产的饮料料盒。
[0030] -种或更多种饮料成分可以是可提取的/不熔化的成分，诸如烘培研磨咖啡或叶 茶。饮料成分可以是可提取的/不熔化的成分与水溶性成分的混合物。水溶性成分可以是 (例如）瞬间喷雾干燥或冷冻干燥的咖啡、巧克力粉、奶粉或奶精。奶粉可包括脱脂奶粉、 半脱脂奶粉和全脂奶粉，浓缩干奶蛋白质、分离干奶蛋白质、干奶蛋白质馏分，或其任何组 合。奶精可由奶制品和/或非奶制品成分制成，通常含有由蛋白质或改性淀粉稳定的乳化 脂肪，其分散在有利于干燥尤其是喷雾干燥的载体中。粉状成分可以是凝聚的。
[0031] 本公开还提供了用于组装饮料料盒的组合的熔接头和成形器，所述组合的熔接头 和成形器包括熔接头和成形器，其中成形器是弹簧加载的。
[0032] 弹簧加载的成形器可以被可滑动地耦合至熔接头上，其中弹簧在弹簧加载的成形 器与熔接头之间延伸。
[0033] 如上所述，弹簧可以是压