專利名稱：多孔塑料配制功能物體的制作方法
背景技術：
發(fā)明領域本發(fā)明概括來說涉及一種物體可用來混合具可溶性或彌散性的物質到流體中。具體來說本發(fā)明涉及的物體可用于混合，如加味物質，加色物質，藥物，礦物質，和咖啡因，到某種在容器中或經導管流出的飲料中，例如水，蘇打水，和茶。發(fā)明的物體由多孔塑料組成，形成了與外露表面上小孔相流體連通的內部管道網路。某種配制物很便利地容納在這些導管內，進入流經該發(fā)明物體的流體中。
發(fā)明有關技術先有技術已經作了許多努力來發(fā)展液體加味的方法而不必采用消費前物理混合加味物質到液體中的方法?，F有技術已實驗了在普通飲用吸管材料，如厚紙中，充滿加味物質。這種方法的局限是，用這種方式獲得的加味物質數量非常有限。在少量的液體經吸管吸出后，該吸管就要扔掉更換新的。
一種加味裝置也已得到公開，其中放置加味物質的機構裝在導管上，這樣，放置的加味物質與導管的管路相流體連通。如美國專利3463361中，Cook等人公開的一種調味裝置，該裝置由有入口和出口的管路和位于出入口之間與管路相連的放置加味物質的空腔組成。加料腔和管道間的流通是無阻礙的，因此吸入入口通過管路的液體在經出口流出管路之前與加味物質相接觸。
但是上述方法尚未得到廣泛的接受和采用，因而，目前典型的飲料加味方法是，在飲料消費之前物理混合加味物質到液體中，得到有味的飲料。因此消費者都要面對下面兩種選擇(1)購買粉末狀添加物，把添加物與液體，例如自來水，混合得到含所希望添加物的飲料，或(2)簡單地購買預先配制(典型地是預先裝瓶)的飲料。這些方法都有許多缺點。本發(fā)明克服了這些缺點。
關于粉末狀添加物，可參考粉末狀檸檬汽水和粉末狀水果飲料的示例，例如，KOOL-AID粉和GATORADE粉；以及藥粉，例如THERA-FLU。這些產品可方便地買到，如到雜貨店及類似的地方。這些產品可以由顧客以不同的用量與自來水或其他液體混合制得數量不同的有味飲料，或劑量不同濃度不同的藥劑。這種產品的一個缺點是，在某個時間只要單份消費量的情況下(即大約5液量盎司到20液量盎司)，用來制備飲料所需要的總體時間和勞動很多。另外，在難以準確預計需要的數量時，可能一次配制出來大量的有味飲料，這時常常會有大量的飲料被浪費。
至于預先制備的有味飲料，大家都知道現在市場上可以買到各種各樣不同的瓶裝飲料，它們基本上由加味物質和／或其它可以溶解于水的物質組成。然后以不同的容量裝瓶出售，具代表性的是一次飲用量，如12到20液量盎司或1到2升。種類有檸檬汽水，甜和不甜的茶飲料，有咖啡因和無咖啡因的茶飲料，有味的茶飲料；各種蘇打水包括普通蘇打水，特殊的蘇打水，無咖啡因蘇打水，富含咖啡因蘇打水；礦泉水以及類似的飲料。還有各種水飲料可以買到，比方在便利店，雜貨店或加油站里。
購買預先配制飲料的缺點是，一瓶飲料不管購買的數量是多少，通常大約要值1美元。如果成箱買，例如，12或24瓶裝的，飲料的價格會降低。然而，這需要能夠運輸和貯存又大又重的大箱子。另一個購買預先配制和／或預先裝瓶飲料的缺點是，為每瓶飲料都要制造，使用和處理各自的容器。這不僅增加了要以很大代價回收的垃圾數量，還會增加生產運輸每瓶飲料的成本，消耗大量的生產飲料瓶所需原材料。雖然許多飲料瓶可以循環(huán)利用，但這也要很大的代價和勞動，大部分單瓶飲料容器是被拋棄而不是被循環(huán)利用了。
由于存在上述情況，很早就有了對含水溶性或水彌散性飲料添加劑的飲料制備方式加以改進的需求。本發(fā)明提出了將配制物在飲料自容器或經導管流出時加入飲料，可方便地產生經處理的飲料的方法，材料組成和物體，解決了存在的問題。按照本發(fā)明，將配制物混入流體中，只要簡單地提供自來水或其它飲料容器(最好是可再利用的容器)中的飲料，然后使自來水或其它飲料接觸發(fā)明的配制功能物體，配制物即可進入該流體。發(fā)明的物體可以便利地用于，如混合一種或多種礦物質到自來水中得到礦泉水；混合加味劑，咖啡因，加色添加劑到自來水中或預制飲料中；以及混合一種或多種藥物到自來水中，得到事先決定的單份劑量的藥劑。
發(fā)明概要通過提出具配制功能的物體來混合物料進入所接觸的流體中，以及有關的產品和方法，本發(fā)明解決了前面提到的問題。
根據本發(fā)明的一方面，提出一種物體用于使配制物進入流體流，其包括(1)一多孔塑料基體，具有內部通道網路和與這些通道流體連通的基體外露表面小孔，小孔的平均尺寸大約20微米到200微米；和(2)容納于這些通道內的水溶性或水彌散性配制物料。
根據本發(fā)明的另一方面，提出一種組合體用于使配制物進入流體流，其包括(1)一種物體，包括具有內部通道網路和與這些通道流體連通的平均大小由大約20微米到200微米的基體外表面小孔的多孔塑料基體；和容納于這些通道內的水溶性或水彌散性待混合物；和(2)一個瓶蓋，其固定部分與瓶頸相互緊密作用；其中該物體是可拆卸地與瓶蓋聯接。
根據本發(fā)明的另一方面，提出一種組合體用于使配制物進入流體流，其包括(1)一種物體，包括具有內部通道網路和與這些通道流體連通的平均大小由大約20微米到200微米的基體外表面小孔的多孔塑料基體；和容納于這些通道內的水溶性或水彌散性待混合物；和(2)一個瓶子，具有一個確定一個進入瓶子內的通道的頸部；其中該物體可拆卸地與瓶子連接。
根據本發(fā)明的另一方面，提出一種物體用于使配制物進入并過濾流體流，其包括(1)第一元件，包括具有第一內部通道網路和與這些通道流體連通的第一基體外表面小孔的第一多孔塑料基體；和容納于這些通道內的顆粒狀活性碳；和(2)第二元件，包括具有第二內部通道網路和與這些通道流體連通的第二基體外表面小孔的第二多孔塑料基體；和容納于這些通道內的水溶性或水彌散性待混合物。
根據本發(fā)明的另一方面，提出一種物體用于使配制物進入并過濾流體流，其包括(1)一過濾元件，包括具有第一內部通道網路和與這些通道流體連通的第一基體外表面小孔的第一多孔塑料基體；和容納于這些通道內的顆粒狀活性碳；和(2)嵌入過濾元件中的多個配制元件，其中，配制元件包括具有第二內部通道網路和與這些通道流體連通的第二基體外露表面小孔的第二多孔塑料基體；和容納于第二通道內的水溶性或水彌散性配制物。
本發(fā)明的一個目的是通過提供方法，組成，物體和組合體使配制物在流體與配制物體接觸時便利地進入流體，如飲料，消除預先配制各種含有水彌散性和／或水溶性添加劑飲料的必要。
本發(fā)明還有一個目的是通過提供一種含有預先確定劑量的藥物的物體，當流體流與該物體接觸時藥物可進入流體內，提供一種改進的向病人提供預先決定劑量的藥物或其它活性介質的方法。
本發(fā)明的另一個目的是通過提供一種含有水溶性或水彌散性的礦物質的物體，當流體流與該物體接觸時礦物質可進入流體，提供一種改進的制造礦泉水的方法。
本發(fā)明的另一個目的是通過提供一種含有水溶性或彌散性加味劑、加色添加劑和／或咖啡因的物體，當流體流與該物體接觸時，配制物可進入流體中，提供一種改進的制作含加味劑、加色添加劑和／或咖啡因飲料的方法。
本發(fā)明進一步的目的是提供可幫助飲料容器回收利用的產品，以減少目前由于使用和處理單件、單用途飲料容器而產生的廢棄物的數量。
本發(fā)明的其它目的、優(yōu)點和特點將通過詳細的介紹來說明。
附圖的簡要說明雖然本發(fā)明的特點將在權利要求中特別地指出，對發(fā)明本身及其制作和使用的方法更好的了解，一部分要通過參閱下面對附圖的說明。


圖1是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解透視裝配圖，組合體包括一個配制物體和一有配制物體密封蓋的瓶蓋；圖2是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的側視圖，組合體包括一個配制物體，一有配制物體密封蓋的瓶蓋和手動閥，瓶蓋和閥用截面圖來表示，閥顯示的是關閉位置；圖3是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的側視圖，組合體包括聯接到飲料瓶的一配制物體，一個瓶蓋和圖2中手動閥，飲料瓶顯示瓶頸剖面，瓶蓋和閥顯示出斷面；
圖4是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解透視圖，組合體包括一個配制物體和一可變形瓶吸管；圖5是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的側視圖，組合體包括一個配制物體，一可變形瓶吸管，配制物體以截面圖來表示；圖6顯示的是飲料容器的側視圖；圖7是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的側視圖，組合體包括一個配制物體，一有瓶頸局部剖視的飲料瓶；圖8是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解的透視圖，組合體包括一個配制功能物體和一傳統(tǒng)的瓶蓋；圖9是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的側視圖，組合體包括一個配制物體，和一傳統(tǒng)的瓶蓋，瓶蓋以截面圖來表示；圖10是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解的透視圖，組合體包括一個配制物體和一有配制物體密封蓋的瓶蓋；圖11是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解的透視圖，組合體包括一個過濾／配制物體和一有配制物體密封蓋的瓶蓋；圖12是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解的透視圖，組合體包括一個過濾／配制物體，一有配制物體密封蓋的瓶蓋；圖13是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解的透視圖，組合體包括一個過濾／配制物體，一有配制物體密封蓋的瓶蓋；圖14是一個過濾／配制物體的局部透視截面圖，配制元件嵌入過濾體之中；圖15是圖14中所示過濾／配制物體的透視圖；圖16是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解的透視圖，組合體包括一個過濾／配制物體和一可變形瓶吸管；圖17是按照本發(fā)明得到的物體透視圖，該物體可放在飲料瓶或導管內；圖18是本發(fā)明實施例的透視圖，該發(fā)明物體與水龍頭連接；圖19是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解的透視圖，組合體包括一個發(fā)明的配制物體和吸管；圖20是圖19中所示組合體的透視圖；圖21是按照發(fā)明的某方面得到的組合體的分解的透視圖，組合體包括一個發(fā)明的配制物體和吸管；
圖22是圖21中所示組合體的透視圖。
首選實施例詳細說明為了促進對本發(fā)明原理的了解，將要參考一些本發(fā)明的特殊實施例和使用明確的語言來介紹這些實施例。不過，要理解那并不是打算界定本發(fā)明的范圍。對本發(fā)明進一步改進和修正，以及進一步應用所介紹的發(fā)明原理的期待，會在本發(fā)明領域的專業(yè)技術人員身上實現。
本發(fā)明提出的新組成，新方法和新物體用于使配制物料，如加味物質，加色物質，藥物，礦物質，及咖啡因等，在飲料從一個容器中流出時進入飲料，如水，蘇打和茶?，F在市場上可以買到各種瓶裝飲料，基本上是由加味劑和／或其它能溶于水的物質組成。在溶入水后以不同的容量裝瓶出售，典型地是以一次消費量裝瓶。消費量大的還有水飲料，它的制備是當有多種成分的流體流入容器，如流入飲料杯或玻璃杯時進行混合而成。另外，在市場上還有多種多樣的粉末加味產品，可以由消費者用水與之混合得到水果飲料，如檸檬汽水，茶飲料，和其它有味飲料。還有粉末狀藥物可以與水混合得到所希望的藥劑。
盡管存在上述狀況，然而，在現有技術中還沒有發(fā)現一種有效的物體，可以當飲料從瓶子或其它容器流出時，混合加味劑，加色劑，藥物，咖啡因和類似物質進入飲料。本發(fā)明提供了這樣一種物體。這種物體所具有的重大優(yōu)越性是可以用來給自來水加味，因而成為一種現成的飲料，藥劑或類似物品的來源。由多孔塑料基體構成的發(fā)明物體，基體內含有可溶或可彌散于流體，如水流，中的物質。這種物質只有當流體流過基體的暴露表面時才會脫離基體，這時物質通過毛細作用進入流體并溶于或彌散于流體中。該物質在文中稱為“配制物”或“配制物料”，可以是各種物質之一，但唯限于該物質能溶于和／或彌散于流體中。
這些有詳細說明的所選實施例可以方便地用于混合水溶性和／或水彌散性物質進入自來水，比方，混合檸檬粉和／或茶粉到自來水中得到檸檬水，茶水或檸檬茶?？梢酝普撨@些實施例也可以用來配制這些物質進入其它預先制備的飲料，例如，蘇打或茶水。舉例來說，一個配制櫻桃或香草味的配制物體可以用來給蘇打水加味以得到極好的櫻桃或香草味蘇打水；或一個配制檸檬味的配制物體可以用來給茶加味來得到檸檬茶。此外，運用本發(fā)明的原理，除加味物質以外的物質也可以添加到飲料中。例如，配制礦物質的配制物體可以用來制備礦泉水；配制藥物，例如，止痛藥和退燒藥(如撲熱熄痛)，抗組胺劑(如氯代苯吡丙胺馬來酸鹽)，解除鼻充血劑(如鹽酸偽麻黃堿)，咳嗽抑制劑(如右美沙芬氫溴酸鹽)，和／或其它傷風和／或感冒藥的配制物體可以用來與自來水混合得到希望劑量的藥物。
當水流接觸發(fā)明的配制物體的多孔外表面時，配制物粉末開始進入水流，可以推論配制物一般會以與水流接觸的物體外表面積成比例的速率進入流體。本發(fā)明仔細研究了眾多各種各樣的形狀和尺寸，某些首選的實施例在這里加以介紹并用圖形加以說明。這些實施例可以方便地成型以接合，例如，飲料瓶頸，瓶蓋，或像使飲用者在飲用時可以把飲料吸出容器的吸管那樣的導管。另外的加以說明介紹的首選實施例可以簡單地置于含有飲料的容器或有飲料流過的導管中，這樣容器裝有的飲料或流過容器或管道的飲料就可以接觸配制物體。
參考附圖，圖1是所發(fā)明的組合體的分解圖，由一個瓶蓋和一個所發(fā)明的基本為管狀的配制功能物體組成。該組合體在圖2中用局部剖視圖表示出嚙合部份。瓶蓋最好采用如圖1和圖2所示有手動閥或彈出式配制物體封蓋的型式。彈出式封蓋50最好用塑料來制造并如圖6所示具有裝配部分52可配合及封閉瓶子40的瓶頸或瓶口42。另外，瓶蓋50包括瓶頸嚙合部分58，可與瓶子40的瓶蓋嚙合部分44相配合，可拆卸地固定瓶蓋到瓶子40的瓶頸42上。如圖2所示，瓶蓋50的瓶頸嚙合部分58最好用螺紋與瓶子40的瓶蓋嚙合部分的螺紋相嚙合。圖1中所示配制物體10有一個縱向的凹孔15，流經的流體可以接觸配制物體10的暴露表面。
在這個實施例中配制物體10可以加工成可拆卸地，在某實施例中是可移去地，與瓶蓋50連接。在這個實施例中，配制物體10的外徑小于瓶子40的瓶頸42的內徑，所以，當瓶蓋50嚙合瓶子40的瓶頸42時，相對于瓶蓋50，配制物體10位于瓶子40之內。在某個連接所發(fā)明的配制物體10到瓶蓋50的首選方式，配制物體10加工成可以緊密地裝入瓶蓋50中，配制物體10的外徑落入并嵌入瓶蓋50的保持槽57，配制物體10可釋放地與瓶蓋50相聯接。這樣，可以加壓使配制物體10進入瓶蓋50，定位配置物體10，靠磨擦力使配制物體10不產生移動。應該由專業(yè)人員來選擇適當的尺寸以便得到這種配合。還有一種辦法，就是將橡膠墊圈或O形圈置于配制物體10某端的周圍與瓶蓋50連接。當配制物體10連接到瓶蓋50時，配制物體10本質上是提供了一個流體流出瓶蓋50上的配制物體孔前所經過的通道。
手動閥60可拆卸地連接到瓶蓋50，在允許流體流出的位置和不允許流出的位置間用手移動。更明確地講，閥60是連接到瓶蓋50上的一種推-拉型閥門，因此，具有在第一個開位和第二關位之間由手動往復移位的往復部分62。在第一開位時往復部分62離瓶蓋50最遠，在第二關位時往復部分62距瓶蓋最近?，F有技術中已有這種閥。廣泛多樣的設計都可以應用于本發(fā)明的實施中。
本發(fā)明的配制功能物體可以方便地應用，只要將發(fā)明的配制物體10連接到瓶蓋50，將飲料放入可與瓶蓋50相嚙合的飲料容器，例如瓶子40，連接瓶蓋50到容器40就得到一個發(fā)明的組合體，該組合體表示于圖3。當手動閥60移動到開的位置，通過，比方說用力擠壓瓶子40，在瓶子40的開口端42抽吸，或把瓶子顛倒放置而在瓶子40內產生壓力使飲料從容器流出。當飲用者喝飲料時液流就會流經配制物體10，然后通過瓶蓋?；虍旓嬃系谷肓硪粋€容器時，隨著飲料接觸配制物體，配制物就進入飲料。
另外，發(fā)明的配制物體可以加工成與飲料導出飲料瓶的導管，如變形瓶吸管70，相連接的形式。這種實施例可見圖4的分解圖，圖中變形-瓶吸管有第一端71和第二端72，其中第一端加工成利用磨擦力連接到發(fā)明的配制物體的形狀，如圖5中局部剖面所示。在該實施例中，可有利地選擇穿過配制物體的凹孔15的直徑使變形-瓶吸管70緊密固定于孔15。因此，配制物體10靠摩擦力可移去地連接到吸管，當配制物體中配制物耗盡，還可以取下更換新配制物體。
發(fā)明的配制物體可以加工成另一種形式來連接導管的內側。如圖19和圖20中介紹的實施例，配制物體140有外徑因而該配制物體可利用摩擦力緊密連接到導管內部，如吸管141。該實施例中，配制物體最好靠近吸管141的端部定位，所以，飲料在快離開吸管141時才接觸配制物體。配制物體可以采用多種多樣的形狀，只要配制物體能夠靠摩擦力固定在管道上。另一個很好的形狀如圖21和圖22所示，其中配制物體150也是靠摩擦力接合到吸管151的內側。
本發(fā)明的另一個實施例，配制物體被加工成可以連接閥門或水龍頭，例如，水冷卻器閥門和廚房水龍頭。在圖18中所示的實施例中，從水龍頭161流出的水流經配制物體160時很便利地混入配制物。
本發(fā)明的配制物體也可以加工成可拆卸地連接到瓶頸本身。例如，圖7中所示，發(fā)明的配制物體10可實用地連接到瓶40或其它容器，而不是瓶蓋，這樣流體從容器倒出就可以混入配制物。在這個實施例中配制物體很方便地加工成與瓶子40的瓶頸42內側緊密聯接來，依靠摩擦力來固定位置。專業(yè)人員可容易地推論出傳統(tǒng)的飲料容器蓋子，即，不具有配制物體封蓋的瓶蓋，當運輸或儲存容器／配制組合體時，可以輕易地用在容器／配制組合體上。
在本發(fā)明的另一方面，如圖8和9所示，配制物體連接到傳統(tǒng)的瓶蓋80。當瓶蓋80從瓶子40移開，配制物體也因此離開。對于發(fā)明的這方面，在倒出飲料之前，瓶蓋80和配制物體10脫離瓶子40。對于該實施例最重要的是要配制物體，在運輸或儲存飲料瓶時，處于接觸飲料的位置，這樣包含于配制物體中的配制物可以靠配制物體毛細管作用在打開瓶蓋／配制組合體之前進入飲料。這個位置可以方便地得到，只需簡單地將儲存或運輸中的飲料在使用這種組合瓶蓋的容器中顛倒放置。換一句話，在飲料裝入容器后，瓶蓋80／配制物體10的組合體嚴密地與容器聯接，瓶子在垂直面轉180°度使瓶蓋80／配置物體10的組合體位于或靠近容器內液體的底表面。一段時間后配制物將進入液體，飲料就可供消費了。
在上面提出的特定實施例，對許多有效形狀的示例進行了介紹。本發(fā)明的有益的結果可用另一種方法，通過制作圖10所示的配制物體，來得到。該配制物體一般有圓柱形的形狀，一內凹進部分25，完全封閉的第一端26，完全敞開的第二端27和許多徑向孔28。飲料可以通過這些孔進入凹進部分25，與配制物體的孔及凹進部分的表面接觸。當表面這個詞在此使用時，可看出孔的表面和凹進部分的表面都是配制物體外表面的構成部分。因此，形成的配制物體可以連接到瓶蓋或導管致使第二敞開端27可實現(最好是可移去地)與瓶蓋或導管連接(靠摩擦力)。使用當中，流體通過單個或多個孔28留入凹進部分25，然后通過敞開第二端27，再通過瓶蓋50或導管70。當水流流過孔28，經過凹進部分25，與配制物體20的外露表面接觸，配制物被混入水流當中，得到配制物溶解或彌散分布其內的飲料。
根據本發(fā)明的另一方面，配制物體不需要制作成可與瓶蓋，飲用吸管，瓶頸或類似的物體連接。在此實施例中，可將配制物體簡單地置于飲料容器之中或放入飲料流經的容器，凹進部分或導管之中。例如，這種配制體可以簡單地置于瓶子，水瓶，或其它容器中，即可以在飲料放入瓶子，水瓶或其它容器之前，也可以在以后。當飲料接觸配制物體，配制物回進入飲料。在該實施例，可能會希望配制物體有相對大的平均孔尺寸，這樣配制物會相對快的進入飲料中。
在另一個本發(fā)明有益的應用，配制物體被制成含有希望能夠給咖啡添加點味道的加味配制物，如香草味，榛實味或肉桂味。這配制物體可以與烘烤磨碎的咖啡豆一起置于傳統(tǒng)的咖啡器之中，然后，當熱水經過該實施例中的咖啡豆，同時也接觸配制物體。結果，所希望的味道很便利地進入正在制作的咖啡中，得到極好的加味的咖啡。當然，配制物體可以另外放置在咖啡罐內或其他容器內，其所在位置能接觸到咖啡器煮出的咖啡，在咖啡煮好后，味道就能夠進入罐中的咖啡。本發(fā)明認為這種配制物體可以制成各式各樣的形狀，以減少加工，包裝和運輸量。一種很好的形狀是簡單的盤狀，如圖17所示配制物體130。
從各種上面介紹的首選發(fā)明的配制物體的形狀，可容易的知道本發(fā)明研究了眾多不同的配制物體的形狀和大小。形狀和尺寸最好這樣選擇，它可以優(yōu)化某個應用場合流體接觸所發(fā)明的配制物體的狀況。
除了所發(fā)明配制物體的形狀，或‘宏觀結構’，本發(fā)明的另一個重要的方面是所發(fā)明配制物體的內部結構，或‘微觀結構’。所發(fā)明的配制物體由具有內部通道的多孔塑料基體組成，基體包括貫穿暴露表面與內部通道流體連通的‘微孔’，微孔還與配制物體的環(huán)境連通。在這里使用的詞‘暴露表面’意思是指所發(fā)明的配制物體的表面，當流體流過配制物體時流體接觸到的表面。換句話，暴露表面可稱為有關配制物體宏觀結構的確定配制物體形狀的表面，通常確定了配制物體與其環(huán)境間的邊界以及表面是否可以從配制物體外的一點見到。
‘內部通道’或‘內部通道網路’指的是所發(fā)明配制物體的組成微結構，還涉及內部即多孔塑料基體內的空間。為說明本發(fā)明起見，內部通道要與所發(fā)明配制物體的凹進部分或小孔區(qū)分。上面采用的名詞‘凹進部分’或‘孔’與所發(fā)明的配制物體的形狀有關，存在于配制物體的外暴露表面，是所發(fā)明配制物體的宏觀結構特征。熟悉有關技術的人員很容易理解，通過改變，例如，用于制作所發(fā)明配制物體的粒狀材料的大小和／或成型工藝采用的溫度和／或壓力，內部通道的特性會產生變化。作為比較，只要簡單改變用來制作所發(fā)明配制體的模具尺寸和／或形狀，凹進部分的特征就變化。
按照本發(fā)明制造的配制物體，具有內部交聯的通道網路的多孔塑料基體容納配制物，直至流體與配制物體的暴露表面接觸，這時通過毛細作用配制物到達配制物體表面，進入液流。一種制作所發(fā)明配制物體的方法是，粒狀熱塑聚合物與干的水溶性或水彌散性物質粉末混合，然后在預先確定的溫度和壓力下將混合物成型。這里使用的名詞‘粉末’意思是指一種完全干燥的固體顆粒材料。在本發(fā)明的另一方面，使用所發(fā)明的配制功能物體而用來進行混合的水溶性或水彌散性材料是液體。在發(fā)明的這方面，所發(fā)明的配制物體可以如上所述，通過成型前混合液態(tài)配制物和熱塑聚合物顆粒來制取?；蚩蓪⒘顭崴芫酆衔镌跊]有配制物的情況下成型，然后將液態(tài)配制物充滿內部通道。
聚合物可以是在市場上買到的多種熱塑聚合物中的某一種，但是，由于聚合物將與飲料接觸，可以理解該聚合物最好能夠滿足有關安全要求。配制物可以是在市場上買到的多種多樣的物質中的一種。例如，可以是加味粉末，混合礦物粉，咖啡因或藥物。可以理解所使用的配制物也可以是上述物質的組合，比方，加味的藥劑或含咖啡因的水果飲料粉。另外，配制物可以是包含能夠加進流體的廣泛多樣的物質的液體。
一種按照本發(fā)明制造首選配制功能物體的方法，提供顆粒熱塑聚合物和粉末配制物的混合物，然后提供的混合物在預先選定的溫度和壓力下成型得到所發(fā)明的配制物體。按照發(fā)明的方法，可以采用多種成型的方法，這些方法都是現成的技術。希望本發(fā)明不會被任何理論所限制，即便應用該理論得到了很好的結果。當聚合物顆粒被加熱，相信外表面會變柔軟或粘稠。當這種情況發(fā)生，施加在混合物上的壓力使聚合物顆?；ハ嘟佑|并黏結到一起。因此，當配制物體冷卻下來，接觸點變成相對硬的連接點。得到了相對堅固的組成，在正常使用中能夠抵抗灰塵，破碎和開裂。
可以理解，很多種材料規(guī)格(如聚合物類型，聚合物尺寸分布，配制物粉末類型，配制物粉末顆粒分布，和聚合物與配制物的比例)以及許多工藝參數(如，溫度和壓力)要依據本發(fā)明，用來制取有各種有優(yōu)良性能的的配制物體。例如，所發(fā)明的配制物體可依照本發(fā)明制造出具有不同的配制物進入流體混合速率。相信這些混合速率部分取決于內部通道和孔的尺寸大小。尺寸的控制可以由改變所介紹的材料規(guī)格和工藝參數來達到。對于理解掌握了本發(fā)明的介紹說明的專業(yè)人員有能力依照本發(fā)明不經過很多的實驗選出最佳材料和參數的組合，得到具有不同配制物釋放速率的配制物體。
依照本發(fā)明可提供具有不同配制-釋放特征的配制物體，所制造的配制物體的內部通道總量不同(因此配制物體容納的配制物數量變化)和／或內部通道和小孔的尺寸不同(因此配制物從配制物體通過毛細作用進入流體的速率改變)。所發(fā)明配制物體的內部通道和小孔的尺寸可以改變，例如，通過選擇熱塑聚合物的顆粒尺寸大些還是小些，調整所發(fā)明配制物體成型的溫度和壓力，和／或變化即將被制成配制體的混合物中聚合物顆粒與配制物粉末的比例。在本發(fā)明的首選方面，小孔的平均尺寸大約20微米到大約200微米，更加希望，小孔的平均尺寸大約在40微米到150微米，最好是從134微米到144微米?？梢酝普搩炔客ǖ赖某叽缗c小孔的尺寸有直接的相關性。
另外，專業(yè)人員都知道不同的熱塑聚合物或聚合物有不同的典型分子量，具有不同的熔化和固化特性。因此，專業(yè)人員要選擇一種適合所知應用場合的聚合物。在這點上，許多公司現在在生產多孔塑料配制功能物體，如，位于喬治亞州Peachtree城的M．A．Industries，Inc位于喬治亞州Fairburn城的Porex Technologies Corp位于賓夕法尼亞州Redding城的GenPore，Inc和位于紐約州紐約市Innerflow，Inc這些公司的雇員會依據此發(fā)明利用他們的專業(yè)知識不進行很多實驗就可變化配制特性。
用于制造所發(fā)明的配制物體的熱塑聚合物顆粒希望有大約90％的顆粒尺寸分布在大約30到大約120目之間。更希望能有至少大約90％顆粒的尺寸分布在大約50到大約100目之間。最希望大約90％顆粒的尺寸分布在大約50到大約70目之間?？梢酝普?，希望配制物從所發(fā)明的配制體相對快速釋放的地方，會希望選擇大些的顆粒尺寸。當希望粉末混合的慢些的地方，小一些的顆粒尺寸會被選擇。
按照本發(fā)明的某方面制造配制功能物體，尚未制作成型的聚合物顆粒和配制物粉末的混合物中，聚合物與配制物之重量比希望能從大約6∶4到大約9∶1，更好的是重量比從7∶3到大約8∶2。但是，這首選比例將決定于特定的所選擇的初始材料及其尺寸分布(當配制物是液體時，它的物理特性)。
對于所發(fā)明的方法，很重要的是聚合物顆粒要有足夠的數量，在壓力作用下，基本上每個顆粒至少要與兩個其它顆粒接觸，最好能與三個或更多其它顆粒接觸。根據本發(fā)明，當混合物的溫度上升到成型的合適水平時，聚合物顆粒的外表面軟化到粘稠的狀態(tài)。顆粒之間的接觸點就成為結合點。配制物體接下來冷卻，結合點得到強化形成了相對堅固的結合。因此，在聚合物顆粒和配制物粒子之比足夠高的地方，就會存在足夠的接觸點使配制物體有很好的拉伸強度和抗粉末化／破碎性。可以推出，使用有過高比例的配制物的混合物來成型的配制體可能有不令人滿意的拉伸強度，或可能完全不能成型。
還可以推論，相對高的聚合物顆粒與配制物粒子之比會造成粒子脫離配制物體進入流體相對緩慢，和相對整體數量進入流體的數量少。在本發(fā)明的某個方面，例如，在希望藥物從發(fā)明的配制物體以相對慢的速率混入流體的地方，高的聚合物與配制物之比將成為首選。但在另一個實施例，例如，想得到加味物質，礦物質，或高劑量藥物的地方，在滿足制造強度足夠的配制功能體的要求范圍內，低的聚合物與配制物之比將成為首選。
在本發(fā)明的實際應用中，很重要的是避免成型溫度或壓力過高或過低。在前例中(即，過高的溫度或壓力)，配制物體可能變成完全密結，因此造成聚合物包住配制物粉末，導致配制物體變成固體塊。相信這種現象會削弱或破壞交聯的內部通道網路，降低配制物體的配制功能。在溫度或壓力過低，成型的配制物體可能沒有滿意的拉伸強度，因而會有破碎或開裂的傾向。
為了提高所發(fā)明配制物體的生產效率，希望根據本發(fā)明選擇的聚合物的熔化溫度從大約華民115°到大約華氏415°，更希望從大約華氏190°到大約華氏340°，最希望從大約華氏240°到大約華氏290°。根據本發(fā)明的某一方面，用來制造發(fā)明配制體的熱塑聚合物是聚乙烯。一種聚乙烯材料的牌號叫作HOLTALEN GHR 8020與本發(fā)明要求一致，可以有效地使用，該材料可以從位于Werk Ruhrchemie，D-46128Oberhausen的Hoechst公司買到。
可以理解，在希望粉末從發(fā)明的配制物體相對塊地混合進入流體的地方，成型工序希望選用低溫或低壓力。相對之下，在希望粉末混入很慢的地方，可能希望選高溫和／或高壓力。還可以推論，使用其它高質量的熱塑聚合物，例如，聚丙烯，可能出現不同的首選溫度和壓力范圍。應該由專業(yè)技術人員來根據本發(fā)明的原理去決定對所給熱塑聚合物的溫度和壓力范圍。
配制物體在其多孔塑料基體內部通道網路容納液體配制物，可能要換一種方式來制造。首先制成多孔塑料基體，然后把液體配制物加入內部通道網路以得到配置功能物體。制造多孔塑料配制物體，先將不含有配制物料的粒狀熱塑聚合物如上所述成形為所要的形狀，然后，液體配制物加入成型的配制物體的內部通道，如，通過放置配制物體到初步的真空中，再將配制物體浸入液體配制物中，因而配制物通過小孔流入內部通道網路。用這種方式將液體配制物加入配制物體后，配制物體可以便利的如所介紹的那樣的使用，當流體與配制物體接觸時，液體進入流體。還可以理解，當所發(fā)明的配制物體用完，即配制體已經耗盡時，可以便利地如所介紹的那樣重新用液體配制物充填，在正常使用下，配制物體基本上不會改變有效的多孔塑料基體的內部結構。
在本發(fā)明另外的優(yōu)越方面，提供的配制物體具有過濾功能同時又有配制功能?？梢岳斫?，不能用于過濾主要用于配制的如上面所介紹的配制物體會專門制作，使得目標流體流經并互相接觸，但沒有壓力梯度在配制物體的橫向產生。這樣，可以看到主要部分的流體將不通過配制物體，只是流經配制物體從配制物體得到配制物。只希望少部分流體能通過表面小孔和進入內部通道。盡管相信一些流體進入配制物體能增強配制物體的配制性能。但是，由于基本上配制物體的橫向沒有壓力梯度，相當部分的流體沒有流過配制物體的內部通道，所以配制物是以相當平滑的速率和用相當長的時間進入流體。
作為對比，有的配制體可以制成過濾／配制功能體，可以推論，基本上所有的流體都必須通過小孔和內部通道，以得到滿意的過濾率。因此，配制物體的橫向必然要有壓力梯度，使基本上所有的流體通過配制物體。很明顯的，當配制物體的表面小孔尺寸是從5到25微米，要得到可接受的流過配制物體的速率，有必要在配制物體的橫向造成壓力，例如，相對于流體施加負壓到配制體部分(如用抽吸的方式)，或是給與流體接觸的部分配制物體加正壓力，(如擠壓裝有液體的瓶子)。
在某個取得這種過濾／配制雙重功能的方式中，配制物體的制造是通過如上所介紹的混合聚合物顆粒和粉末配制物，還要在混合物中添加特別的活性炭。得到的混合物然后在事先選定的溫度壓力下成型，制成如圖11所示發(fā)明的過濾／混合體90。如上所述，許多成型技術都可以與所發(fā)明的方法一起使用，還有許多種材料規(guī)格和參數可以用來制作有多種性能特點的配制物體。因活性炭可以在市場上方便的買到，而成為本發(fā)明應用中的首選，碳粒的尺寸在大約50目到325目之間。更具體的講，活性碳的尺寸在大約80到200目之間。
在按照發(fā)明的這方面制作過濾／配制物體90過程中，即將成型的聚合物，活性炭和配制物粉末的混合物中，聚合物加上配制物與碳重量之比最好是從大約6∶4到大約8∶2，更希望重量比從大約6．5∶3．5到7．5∶2．5，最希望重量比是大約7∶3．5。但是如上面所介紹的，首選比例主要取決于多種因素中的所選的具體起始材料和其尺寸分布。
所介紹的過濾／配制物體最好取與主要用于配制的配制物體有關的表面小孔為特征。專業(yè)技術人員都清楚應用小一點的孔可使配制物體更有效地從流體過濾雜質。在本發(fā)明的某方面，首選過濾／配制體的特征是平均小孔尺寸大約5微米到大約60微米。
如上所述，大家知道，如所介紹的那樣制成同時過濾流體和混合配制物的配制物體最好能夠如此制作，即基本上所有的目標流體必定通過小孔和內部通道，而不只是流經配制物體。沒有通過小孔和內部通道的流體就得不到過濾?；旧先苛黧w通過配制物體的結果是，當流體通過配制物體，配制物將很快地進入流體。這樣的結果是有利的，比如在希望混合少量配制物到流體中和／或快速混合配制物進入流體的地方。在本發(fā)明的另一方面，所發(fā)明的過濾／配制物體90一般有管狀的外形，其有第一開放端和第二封閉端，開放端被加工成與瓶蓋或導管連接如上所述和圖11的分解圖所示。具有這種形狀，基本上從容器流出的全部流體將通過所發(fā)明的過濾／配制體90。還發(fā)現，如上所提到，以這種方式通過基體的流體還使得粉末配制物以開始時相對快速然后急遽增加的速率進入飲料。這對于某些應用可能是一種有好處的結果，一般希望配制物體以慢一些和更連續(xù)的速度進入水流。
在本發(fā)明另一方面，因此，提出了配制物體100可提供過濾功能和比上面所述過濾／配制物體90更平緩的配制功能。如圖12所示的配制物體100包括一般是管狀外形和內部有縱向凹孔的第一元件101，其有第一封閉端106和第二敞開端107，敞開端107被加工成可以與上面所述瓶蓋50和80，瓶頸42或導管70相密封連接。第一元件101由內部包含有活性炭使配制物體有過濾功能的基體組成。這元件希望小孔的平均尺寸在大約5到大約200微米，更加希望在大約5到大約60微米。配制物體100還包括第二元件110，其可置入第一元件101的凹孔105之內。第二元件110具有配制功能，包括一多孔塑料基體和配制物質，最佳小孔尺寸可參考上述配制功能體。第二元件110混合配制物進入流體，這流體在流經第二元件110時已經通過了第一元件。
都清楚要流體通過過濾元件存在壓力梯度是必要的。但是，在一個或多個配制元件的橫向沒有壓力梯度可能更好。這樣的話，流體將流經配制元件，但不會完全通過配制元件，因此導致配制物相對平緩地進入流體。
第二元件110可以具有多種多樣的形狀，包括但不限于，如圖12所示總體上管狀的外形，如圖21和22所示總體上是平板的形狀，類似圖10所示端部封閉的配制物體具有徑向小孔，或如圖13所示一個或更多固體圓柱體111安裝到凹孔105內。都知道，按照本發(fā)明這方面制作的配制物體或配制圓柱體將按一定尺寸加工以固定到過濾元件101的凹孔內。另外，過濾元件101和配制元件110和111的形狀是這樣的，在壓力梯度下，可使飲料，如自來水，以希望的速度通過過濾元件101以供飲用，然后流經配制元件110和111。相信在飲料流經但沒有通過配制元件110和111時，可得到最好的配制特性。
在本發(fā)明的另一方面，提供了雙重功能的過濾／配制體120，包括如圖14所示一個或多個配制元件121嵌入過濾元件122。將一個或多個配制元件121通過某種工藝嵌入過濾元件，該工藝包括，(1)形成多個配制元件121，其中配制元件有像上面介紹的配制物體和配制元件一樣的內部結構，配制物容納于其內；(2)將預先制備的配制元件121與粒狀熱塑聚合體和顆粒狀活性炭混合得到混合體；和(3)將混合體成型得到過濾／配制功能體120，具有一個或多個配制元件121嵌入過濾體元件120。在某首選的實施例，配制元件被制成基本上圓形和卵球形的形狀。這種配制元件最好直徑大約1mm到大約10mm，更希望從大約2mm到大約8mm，最希望大約2mm到大約5mm。根據本發(fā)明的這方面制成的配制物體最好有如圖15所示的總體柱狀(示意圖)，或如圖12和13所示的過濾元件101那樣的管狀，加工成能夠連接到，例如飲料瓶頸，瓶蓋或如變形-瓶吸管那樣被用來當飲用者飲用時將飲料吸出容器的導管。都知道，要接合到導管，配制物體最好要有如圖16所示凹槽125用于插入導管。
希望如圖14所示和上面有關介紹的配制物體，通過過濾元件的部分流體由于壓力梯度的存在還可以通過配制元件。因此期望發(fā)明的這方面應用，在要求配制物進入流體相對快速的地方得到有效的應用。
用附圖和前面的說明對本發(fā)明進行了詳細的舉例說明和介紹，附圖和前面的說明可認為是論證性質的，對特點不是限制性的，僅對所選出的實施例進行了說明。所有的更改和修正都屬于本發(fā)明應得到保護的范圍。
權利要求
1．一種用于使配制物進入流體流的物體，其包括一多孔塑料基體，具有內部通道網路和與所述內部通道連體連通的基體外露表面上的小孔，所述小孔的平均尺寸從大約20微米到大約200微米；和一水溶性或水彌散性的配制物質，所述配制物容納于所述通道內；
2．如權利要求1所述物體，還包括，顆粒狀的活性炭，所述活性炭容納于所述通道內。
3．如權利要求2所述物體，其特征在于，大約90％的所述活性炭的顆粒尺寸分布在大約50目到大約325目。
4．如權利要求2所述物體，其特征在于，聚合物加上配制物與活性炭之重量比從大約6∶4到大約8∶2；
5．如權利要求2所述物體，其特征在于，聚合物加上配制物與活性炭之重量比從大約6．5∶3．5到大約7．5∶2．5；
6．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述配制物包括粉末。
7．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述配制物包括液體。
8．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述配制物包括從一組由加味物質、加色物質、藥物、礦物質和咖啡因組成的物質中選出的一種物質。
9．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述物體加工成可與飲料容器或用于從飲料容器導出飲料的導管相接合。
10．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述基體包括熱塑聚合物。
11．如權利要求10所述物體，其特征在于，所述熱塑聚合物包括從一組包括聚乙烯和聚丙烯的材料中選出的一種材料。
12．如權利要求10所述物體，其特征在于，所述熱塑聚合物包括聚乙烯。
13．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述小孔的平均直徑從大約40微米到大約150微米。
14．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述小孔的平均直徑從大約134微米到大約144微米。
15．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述配制體有一凹孔，所述凹孔加工成可流過與所述基體接觸的流體。
16．如權利要求15所述物體，其特征在于，所述物體基本上是管狀，有一縱向貫通凹孔。
17．如權利要求16所述物體，其特征在于，所述物體有多個徑向孔，所述凹孔通過所述徑向孔與所述物體的外部環(huán)境相連體連通。
18．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述物體加工成可與瓶蓋連接。
19．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述物體加工成可與將飲料吸出容器的吸管相接合。
20．如權利要求1所述物體，其特征在于，所述物體加工成可與瓶子的頸部相接合。
21．如權利要求1所述物體，還包括一瓶蓋，其中所述物體可拆卸地連接到所述瓶蓋。
22．如權利要求1所述物體，還包括用于將飲料吸出容器的吸管，其中所述物體可拆卸地連接到所述吸管的第一端。
23．如權利要求1所述物體，還包括一有頸部的瓶子，其中所述物體可拆卸地連接到所述頸部。
24．一用于使配制物進入流體流的組合體，包括，一物體，其包括具有內部通道網路和與所述內部通道連體連通的基體外露表面上的小孔的多孔塑料基體，所述小孔的平均尺寸從大約20微米到大約200微米，和水溶性或水彌散性的配制物質，所述配制物容納于所述通道內；和一瓶蓋，有可與瓶頸密封接合的固定部分；其中所述物體可拆卸地與所述瓶蓋連接；
25．如權利要求24所述組合體，其特征在于，所述瓶蓋有與物體連體連通的孔，還有可拆卸地與所述瓶蓋連接的手動閥，可在允許流出的位置和不允許流出的位置之間手工移動。
26．一用于使配制物進入流體流的組合體，包括，一物體，其包括具有內部通道網路和與所述內部通道連體連通的基體外露表面上的小孔的多孔塑料基體，所述小孔的平均尺寸從大約20微米到大約200微米，和水溶性或水彌散性的配制物質，所述配制物容納于所述通道內；和一瓶子，其瓶頸有進入瓶子的通道；其中所述物體可拆卸地與所述瓶頸連接；
27．一用于使配制物進入并過濾流體流的物體，包括，第一元件，其包括有第一內部通道網路和位于第一基體外露表面與第一內部通道連體連通的小孔的第一多孔塑料基體；和容納于第一通道內的顆粒狀活性炭；和第二元件，其包括有第二內部通道網路和位于第二基體外露表面與第二內部通道連體連通的小孔的第二多孔塑料基體；和容納于第二通道內的水溶性或水彌散性的配制物。
28．如權利要求27所述物體，其特征在于，所述第一元件基本上是管狀，內部有第一凹孔，其中所述第一元件有第一開口端和第二封閉端，其中所述第二元件安置在所述凹孔內。
29．如權利要求28所述物體，其特征在于，所述第二元件基本上是管狀，加工有第二凹孔使流體通過。
30．如權利要求28所述物體，其特征在于，所述第二元件基本上是管狀并有徑向孔，所述第二凹孔通過所述徑向孔與所述第二元件的外部環(huán)境連體連通。
31．如權利要求28所述物體，其特征在于，所述第二元件包括一個或多個圓柱狀元件。
32．一用于使配制物進入并過濾流體流的物體，包括，一過濾元件，其包括有第一內部通道網路和位于第一基體外露表面與第一內部通道連體連通的小孔的第一多孔塑料基體；和容納于第一通道內的顆粒狀活性炭；和多個嵌入所述過濾元件的配制元件，其中所述配制元件包括有第二內部通道網路和位于第二基體外露表面與第二內部通道連體連通的小孔的第二多孔塑料基體；和容納于第二通道內的水溶性或水彌散性的配制物。
全文摘要
本發(fā)明提供了一種多孔塑料配制功能物體用于混合水溶性的或水彌散性的配制物進入流體。所發(fā)明的物體最好由聚乙烯或聚丙烯組成,所形成的內部通道網路與物體的外露表面小孔相連通。小孔的直徑最好從大約20微米到大約200微米。根據本發(fā)明的首選方面,配制功能物體可取下地連接到飲料容器蓋,瓶頸或導管,例如可變形的瓶吸管,使配制物進入與配制功能物體接觸的流體中。
文檔編號A23L2/40GK1294496SQ99804387
公開日2001年5月9日 申請日期1999年2月2日 優(yōu)先權日1998年2月2日
發(fā)明者小羅伯特·S·盧詹伯格 申請人:世界飲料美國有限公司