料盒的改進或與料盒相關的改進的制作方法
【專利說明】料盒的改進或與料盒相關的改進
[0001] 本專利申請涉及料盒（capsule)的改進或與料盒相關的改進。具體地講，其涉及 用于組裝料盒（諸如飲料料盒）的熔接頭和成形器。該專利申請還涉及利用所述熔接頭和 成形器的組裝方法以及由所述方法制備的料盒的用途。
【背景技術】
[0002] 用于容納飲料成分的料盒是熟知的。一種類型的已知料盒在US5, 840, 189中有所 描述，且包括具有底部、截頂錐形側壁和開口的杯形料盒主體。上部開口用蓋密封。杯形料 盒主體和蓋限定了其中放置過濾元件和飲料成分的一部分的料盒容積。使用時，蓋和底部 均被刺穿，以允許將熱水注入到料盒容積內，并將提取的飲料從料盒容積內遞送出來。過濾 元件用于允許提取的飲料從其中穿過同時保留飲料成分的固體殘渣。在US5, 840, 189中， 過濾元件在與開口相鄰的位置處永久性地結合至錐形側壁的內表面。
[0003] US6, 440, 256描述了形成過濾元件以及將過濾元件插入US5, 840, 189中所述類型 的杯形料盒主體的方法。具體地講，該方法首先要求折疊和密封過濾材料，以形成過濾元 件。然后用第一心軸將過濾元件轉移至杯形料盒主體的位置。然后相對于第一心軸降低探 頭，以使過濾元件從第一心軸脫離，采用探頭的受熱尖端將過濾元件的底部定位焊接到杯 形料盒主體的底部。然后，撤出探頭，并插入成形心軸，以便使過濾元件徑向伸展抵靠杯形 料盒主體的內側壁。然后撤出成形心軸并插入焊接心軸，以便在過濾元件與側壁之間進行 周邊焊接。
[0004] 該現有技術方法涉及多個單獨的階段并需要三個獨立的心軸。它也不適用于在過 濾元件不延伸至杯形料盒主體的底部的料盒中組裝過濾元件。

【發(fā)明內容】

[0005] 根據本公開，提供了使用組合的熔接頭和成形器將過濾元件與杯形料盒主體組裝 在一起的方法，該方法包括以下步驟：
[0006] a)將過濾元件定位在杯形料盒主體的口部處或附近；
[0007] b)移動組合的熔接頭和成形器，以便接觸過濾元件并將過濾元件推動到杯形料盒 主體內；
[0008] C)其中，在步驟b)期間，通過組合的熔接頭和成形器的彈簧加載的成形器使過濾 元件變形，以形成杯形過濾元件；以及
[0009] d)使用組合的熔接頭和成形器的熔接頭以將杯形過濾元件結合至杯形料盒主體。
[0010] 有利的是，組合的熔接頭和成形器在單次操作中實現將過濾元件插入到杯形料盒 主體中、使過濾元件成形為杯形過濾元件以及將杯形過濾元件和杯形料盒主體結合在一起 的多個功能。這使得組裝工序不太復雜并且更快速。該方法還適用于在過濾元件不延伸至 杯形料盒主體的底部的料盒中組裝過濾元件。
[0011] 可以通過允許彈簧加載的成形器抵抗彈簧偏置而相對于熔接頭移動來限制由彈 簧加載的成形器施加到過濾元件上的峰值力的大小。
[0012] 通常，過濾材料由具有較低撕裂強度的材料制成。本申請人發(fā)現，如果成形器施加 到過濾元件上的負載過高，則使用實心非順應性成形器將過濾元件推動到杯形料盒主體中 可導致過濾元件撕裂。通過使用本公開的彈簧加載的成形器，減小或避免了過濾元件撕裂 的可能性，因為可以通過成形器的順應性來緩和成形器施加到過濾元件上的峰值力。
[0013] 因此，施加到過濾元件上的峰值力的大小優(yōu)選地小于撕裂杯形過濾元件所需的 力。例如，施加到過濾元件上的峰值力的大小可以小于45N，優(yōu)選地小于40N，更優(yōu)選地小于 30N〇
[0014] 在步驟b)結束時，杯形過濾元件的一部分以與杯形料盒主體接觸的方式被熔接 頭保持。有利的是，這允許在過濾元件已變形為杯形過濾元件之后立即發(fā)生杯形過濾元件 和杯形料盒主體的結合。換句話講，組合的恪接頭和成形器的單沖程（single stroke)不 僅插入過濾元件并使過濾元件變形為所需的形狀，而且還使杯形過濾元件準備好進行結合 步驟。這避免了插入過濾元件、使其變形和結合過濾元件的多個往復機械運動的需要，從而 導致更快的組裝過程。
[0015] 可以將杯形過濾元件結合至杯形料盒主體，使得杯形過濾元件被懸掛在杯形料盒 主體內，其中杯形過濾元件的底部不接觸杯形料盒主體的底部。
[0016] 在步驟d)期間，可以使用熔接頭的受熱的部分將杯形過濾元件的一部分結合至 杯形料盒主體。可以用電阻加熱線圈或電阻帶加熱熔接頭。受熱的部分可以包括受熱的陶 瓷部件。
[0017] 在步驟d)期間，杯形料盒主體的至少一部分可被熔接頭的受熱的部分軟化，從而 允許熔接頭進一步移動到杯形料盒主體內。
[0018] 施加到杯形料盒主體上的熱可導致杯形料盒主體的材料軟化和/或可導致杯形 料盒主體的側壁局部變薄。在任一種情況下，這可允許熔接頭進一步移動到杯形料盒主體 內，因為材料軟化可以降低杯形料盒主體施加到熔接頭上的反作用力。
[0019] 在熔接頭到杯形料盒主體內的進一步移動的過程中，可以通過允許彈簧加載的成 形器抵抗彈簧偏置而相對于熔接頭移動來限制或避免彈簧加載的成形器到杯形料盒主體 內的進一步移動。
[0020] 有利的是，即使在熔接頭進一步移動到杯形料盒主體內的情況下，由于成形器是 彈簧加載的，所以限制或避免了成形器到杯形料盒主體內的進一步移動。換句話講，熔接頭 的附加位移部分或全部由熔接頭與成形器之間存在的彈簧偏置的壓縮來調節(jié)。這顯著減小 或消除了結合步驟中施加到杯形過濾元件上的任何附加的負載。
[0021] 彈簧加載的成形器可以被可滑動地耦合至熔接頭上，其中壓縮彈簧在彈簧加載的 成形器與熔接頭之間延伸。作為壓縮彈簧的替代形式，可以通過例如使用彈性體彈簧、氣彈 簧、氣體支撐或在熔接頭與成形器之間提供順應性或在成形器自身內提供順應性的另一種 裝置對成形器進行彈簧加載。提供順應性的元件可以是獨立的元件或可以形成熔接頭或成 形器的一體部分。成形器的材料和/或形狀可以產生順應性。
[0022] 該方法還可以包括以下步驟：
[0023] e)將組合的熔接頭和成形器從杯形料盒主體中撤出。
[0024] 在步驟e)期間，彈簧加載的成形器可以伸縮，以幫助彈簧加載的成形器從杯形過 濾元件分離。
[0025] 成形器可以由剛性材料形成。在一些方面，使用柔性成形器可以降低在撤出組合 的熔接頭和成形器時杯形過濾元件將被撕裂的風險。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幾何形狀。
[0026] 本公開還提供了制造飲料料盒的方法，所述方法包括以下步驟：
[0027] i)將一種或更多種飲料成分的一部分填充到杯形料盒主體中，所述杯形料盒主體 具有通過上述方法結合至所述杯形料盒主體的過濾元件；以及
[0028] ii)使用蓋閉合和密封所述杯形料盒主體。
[0029] 本公開還提供了使用上述方法生產的飲料料盒。
[0030] -種或更多種飲料成分可以是可提取的/不熔化的成分，諸如烘培研磨咖啡或葉 茶。飲料成分可以是可提取的/不熔化的成分與水溶性成分的混合物。水溶性成分可以是 (例如）瞬間噴霧干燥或冷凍干燥的咖啡、巧克力粉、奶粉或奶精。奶粉可包括脫脂奶粉、 半脫脂奶粉和全脂奶粉，濃縮干奶蛋白質、分離干奶蛋白質、干奶蛋白質餾分，或其任何組 合。奶精可由奶制品和/或非奶制品成分制成，通常含有由蛋白質或改性淀粉穩(wěn)定的乳化 脂肪，其分散在有利于干燥尤其是噴霧干燥的載體中。粉狀成分可以是凝聚的。
[0031] 本公開還提供了用于組裝飲料料盒的組合的熔接頭和成形器，所述組合的熔接頭 和成形器包括熔接頭和成形器，其中成形器是彈簧加載的。
[0032] 彈簧加載的成形器可以被可滑動地耦合至熔接頭上，其中彈簧在彈簧加載的成形 器與熔接頭之間延伸。
[0033] 如上所述，彈簧可以是壓