专利名称：多孔塑料配制功能物体的制作方法
背景技术：
发明领域本发明概括来说涉及一种物体可用来混合具可溶性或弥散性的物质到流体中。具体来说本发明涉及的物体可用于混合，如加味物质，加色物质，药物，矿物质，和咖啡因，到某种在容器中或经导管流出的饮料中，例如水，苏打水，和茶。发明的物体由多孔塑料组成，形成了与外露表面上小孔相流体连通的内部管道网路。某种配制物很便利地容纳在这些导管内，进入流经该发明物体的流体中。
发明有关技术先有技术已经作了许多努力来发展液体加味的方法而不必采用消费前物理混合加味物质到液体中的方法。现有技术已实验了在普通饮用吸管材料，如厚纸中，充满加味物质。这种方法的局限是，用这种方式获得的加味物质数量非常有限。在少量的液体经吸管吸出后，该吸管就要扔掉更换新的。
一种加味装置也已得到公开，其中放置加味物质的机构装在导管上，这样，放置的加味物质与导管的管路相流体连通。如美国专利3463361中，Cook等人公开的一种调味装置，该装置由有入口和出口的管路和位于出入口之间与管路相连的放置加味物质的空腔组成。加料腔和管道间的流通是无阻碍的，因此吸入入口通过管路的液体在经出口流出管路之前与加味物质相接触。
但是上述方法尚未得到广泛的接受和采用，因而，目前典型的饮料加味方法是，在饮料消费之前物理混合加味物质到液体中，得到有味的饮料。因此消费者都要面对下面两种选择(1)购买粉末状添加物，把添加物与液体，例如自来水，混合得到含所希望添加物的饮料，或(2)简单地购买预先配制(典型地是预先装瓶)的饮料。这些方法都有许多缺点。本发明克服了这些缺点。
关于粉末状添加物，可参考粉末状柠檬汽水和粉末状水果饮料的示例，例如，KOOL-AID粉和GATORADE粉；以及药粉，例如THERA-FLU。这些产品可方便地买到，如到杂货店及类似的地方。这些产品可以由顾客以不同的用量与自来水或其他液体混合制得数量不同的有味饮料，或剂量不同浓度不同的药剂。这种产品的一个缺点是，在某个时间只要单份消费量的情况下(即大约5液量盎司到20液量盎司)，用来制备饮料所需要的总体时间和劳动很多。另外，在难以准确预计需要的数量时，可能一次配制出来大量的有味饮料，这时常常会有大量的饮料被浪费。
至于预先制备的有味饮料，大家都知道现在市场上可以买到各种各样不同的瓶装饮料，它们基本上由加味物质和／或其它可以溶解于水的物质组成。然后以不同的容量装瓶出售，具代表性的是一次饮用量，如12到20液量盎司或1到2升。种类有柠檬汽水，甜和不甜的茶饮料，有咖啡因和无咖啡因的茶饮料，有味的茶饮料；各种苏打水包括普通苏打水，特殊的苏打水，无咖啡因苏打水，富含咖啡因苏打水；矿泉水以及类似的饮料。还有各种水饮料可以买到，比方在便利店，杂货店或加油站里。
购买预先配制饮料的缺点是，一瓶饮料不管购买的数量是多少，通常大约要值1美元。如果成箱买，例如，12或24瓶装的，饮料的价格会降低。然而，这需要能够运输和贮存又大又重的大箱子。另一个购买预先配制和／或预先装瓶饮料的缺点是，为每瓶饮料都要制造，使用和处理各自的容器。这不仅增加了要以很大代价回收的垃圾数量，还会增加生产运输每瓶饮料的成本，消耗大量的生产饮料瓶所需原材料。虽然许多饮料瓶可以循环利用，但这也要很大的代价和劳动，大部分单瓶饮料容器是被抛弃而不是被循环利用了。
由于存在上述情况，很早就有了对含水溶性或水弥散性饮料添加剂的饮料制备方式加以改进的需求。本发明提出了将配制物在饮料自容器或经导管流出时加入饮料，可方便地产生经处理的饮料的方法，材料组成和物体，解决了存在的问题。按照本发明，将配制物混入流体中，只要简单地提供自来水或其它饮料容器(最好是可再利用的容器)中的饮料，然后使自来水或其它饮料接触发明的配制功能物体，配制物即可进入该流体。发明的物体可以便利地用于，如混合一种或多种矿物质到自来水中得到矿泉水；混合加味剂，咖啡因，加色添加剂到自来水中或预制饮料中；以及混合一种或多种药物到自来水中，得到事先决定的单份剂量的药剂。
发明概要通过提出具配制功能的物体来混合物料进入所接触的流体中，以及有关的产品和方法，本发明解决了前面提到的问题。
根据本发明的一方面，提出一种物体用于使配制物进入流体流，其包括(1)一多孔塑料基体，具有内部通道网路和与这些通道流体连通的基体外露表面小孔，小孔的平均尺寸大约20微米到200微米；和(2)容纳于这些通道内的水溶性或水弥散性配制物料。
根据本发明的另一方面，提出一种组合体用于使配制物进入流体流，其包括(1)一种物体，包括具有内部通道网路和与这些通道流体连通的平均大小由大约20微米到200微米的基体外表面小孔的多孔塑料基体；和容纳于这些通道内的水溶性或水弥散性待混合物；和(2)一个瓶盖，其固定部分与瓶颈相互紧密作用；其中该物体是可拆卸地与瓶盖联接。
根据本发明的另一方面，提出一种组合体用于使配制物进入流体流，其包括(1)一种物体，包括具有内部通道网路和与这些通道流体连通的平均大小由大约20微米到200微米的基体外表面小孔的多孔塑料基体；和容纳于这些通道内的水溶性或水弥散性待混合物；和(2)一个瓶子，具有一个确定一个进入瓶子内的通道的颈部；其中该物体可拆卸地与瓶子连接。
根据本发明的另一方面，提出一种物体用于使配制物进入并过滤流体流，其包括(1)第一元件，包括具有第一内部通道网路和与这些通道流体连通的第一基体外表面小孔的第一多孔塑料基体；和容纳于这些通道内的颗粒状活性碳；和(2)第二元件，包括具有第二内部通道网路和与这些通道流体连通的第二基体外表面小孔的第二多孔塑料基体；和容纳于这些通道内的水溶性或水弥散性待混合物。
根据本发明的另一方面，提出一种物体用于使配制物进入并过滤流体流，其包括(1)一过滤元件，包括具有第一内部通道网路和与这些通道流体连通的第一基体外表面小孔的第一多孔塑料基体；和容纳于这些通道内的颗粒状活性碳；和(2)嵌入过滤元件中的多个配制元件，其中，配制元件包括具有第二内部通道网路和与这些通道流体连通的第二基体外露表面小孔的第二多孔塑料基体；和容纳于第二通道内的水溶性或水弥散性配制物。
本发明的一个目的是通过提供方法，组成，物体和组合体使配制物在流体与配制物体接触时便利地进入流体，如饮料，消除预先配制各种含有水弥散性和／或水溶性添加剂饮料的必要。
本发明还有一个目的是通过提供一种含有预先确定剂量的药物的物体，当流体流与该物体接触时药物可进入流体内，提供一种改进的向病人提供预先决定剂量的药物或其它活性介质的方法。
本发明的另一个目的是通过提供一种含有水溶性或水弥散性的矿物质的物体，当流体流与该物体接触时矿物质可进入流体，提供一种改进的制造矿泉水的方法。
本发明的另一个目的是通过提供一种含有水溶性或弥散性加味剂、加色添加剂和／或咖啡因的物体，当流体流与该物体接触时，配制物可进入流体中，提供一种改进的制作含加味剂、加色添加剂和／或咖啡因饮料的方法。
本发明进一步的目的是提供可帮助饮料容器回收利用的产品，以减少目前由于使用和处理单件、单用途饮料容器而产生的废弃物的数量。
本发明的其它目的、优点和特点将通过详细的介绍来说明。
附图的简要说明虽然本发明的特点将在权利要求中特别地指出，对发明本身及其制作和使用的方法更好的了解，一部分要通过参阅下面对附图的说明。
图1是按照发明的某方面得到的组合体的分解透视装配图，组合体包括一个配制物体和一有配制物体密封盖的瓶盖；图2是按照发明的某方面得到的组合体的侧视图，组合体包括一个配制物体，一有配制物体密封盖的瓶盖和手动阀，瓶盖和阀用截面图来表示，阀显示的是关闭位置；图3是按照发明的某方面得到的组合体的侧视图，组合体包括联接到饮料瓶的一配制物体，一个瓶盖和图2中手动阀，饮料瓶显示瓶颈剖面，瓶盖和阀显示出断面；
图4是按照发明的某方面得到的组合体的分解透视图，组合体包括一个配制物体和一可变形瓶吸管；图5是按照发明的某方面得到的组合体的侧视图，组合体包括一个配制物体，一可变形瓶吸管，配制物体以截面图来表示；图6显示的是饮料容器的侧视图；图7是按照发明的某方面得到的组合体的侧视图，组合体包括一个配制物体，一有瓶颈局部剖视的饮料瓶；图8是按照发明的某方面得到的组合体的分解的透视图，组合体包括一个配制功能物体和一传统的瓶盖；图9是按照发明的某方面得到的组合体的侧视图，组合体包括一个配制物体，和一传统的瓶盖，瓶盖以截面图来表示；图10是按照发明的某方面得到的组合体的分解的透视图，组合体包括一个配制物体和一有配制物体密封盖的瓶盖；图11是按照发明的某方面得到的组合体的分解的透视图，组合体包括一个过滤／配制物体和一有配制物体密封盖的瓶盖；图12是按照发明的某方面得到的组合体的分解的透视图，组合体包括一个过滤／配制物体，一有配制物体密封盖的瓶盖；图13是按照发明的某方面得到的组合体的分解的透视图，组合体包括一个过滤／配制物体，一有配制物体密封盖的瓶盖；图14是一个过滤／配制物体的局部透视截面图，配制元件嵌入过滤体之中；图15是图14中所示过滤／配制物体的透视图；图16是按照发明的某方面得到的组合体的分解的透视图，组合体包括一个过滤／配制物体和一可变形瓶吸管；图17是按照本发明得到的物体透视图，该物体可放在饮料瓶或导管内；图18是本发明实施例的透视图，该发明物体与水龙头连接；图19是按照发明的某方面得到的组合体的分解的透视图，组合体包括一个发明的配制物体和吸管；图20是图19中所示组合体的透视图；图21是按照发明的某方面得到的组合体的分解的透视图，组合体包括一个发明的配制物体和吸管；
图22是图21中所示组合体的透视图。
首选实施例详细说明为了促进对本发明原理的了解，将要参考一些本发明的特殊实施例和使用明确的语言来介绍这些实施例。不过，要理解那并不是打算界定本发明的范围。对本发明进一步改进和修正，以及进一步应用所介绍的发明原理的期待，会在本发明领域的专业技术人员身上实现。
本发明提出的新组成，新方法和新物体用于使配制物料，如加味物质，加色物质，药物，矿物质，及咖啡因等，在饮料从一个容器中流出时进入饮料，如水，苏打和茶。现在市场上可以买到各种瓶装饮料，基本上是由加味剂和／或其它能溶于水的物质组成。在溶入水后以不同的容量装瓶出售，典型地是以一次消费量装瓶。消费量大的还有水饮料，它的制备是当有多种成分的流体流入容器，如流入饮料杯或玻璃杯时进行混合而成。另外，在市场上还有多种多样的粉末加味产品，可以由消费者用水与之混合得到水果饮料，如柠檬汽水，茶饮料，和其它有味饮料。还有粉末状药物可以与水混合得到所希望的药剂。
尽管存在上述状况，然而，在现有技术中还没有发现一种有效的物体，可以当饮料从瓶子或其它容器流出时，混合加味剂，加色剂，药物，咖啡因和类似物质进入饮料。本发明提供了这样一种物体。这种物体所具有的重大优越性是可以用来给自来水加味，因而成为一种现成的饮料，药剂或类似物品的来源。由多孔塑料基体构成的发明物体，基体内含有可溶或可弥散于流体，如水流，中的物质。这种物质只有当流体流过基体的暴露表面时才会脱离基体，这时物质通过毛细作用进入流体并溶于或弥散于流体中。该物质在文中称为“配制物”或“配制物料”，可以是各种物质之一，但唯限于该物质能溶于和／或弥散于流体中。
这些有详细说明的所选实施例可以方便地用于混合水溶性和／或水弥散性物质进入自来水，比方，混合柠檬粉和／或茶粉到自来水中得到柠檬水，茶水或柠檬茶。可以推论这些实施例也可以用来配制这些物质进入其它预先制备的饮料，例如，苏打或茶水。举例来说，一个配制樱桃或香草味的配制物体可以用来给苏打水加味以得到极好的樱桃或香草味苏打水；或一个配制柠檬味的配制物体可以用来给茶加味来得到柠檬茶。此外，运用本发明的原理，除加味物质以外的物质也可以添加到饮料中。例如，配制矿物质的配制物体可以用来制备矿泉水；配制药物，例如，止痛药和退烧药(如扑热熄痛)，抗组胺剂(如氯代苯吡丙胺马来酸盐)，解除鼻充血剂(如盐酸伪麻黄碱)，咳嗽抑制剂(如右美沙芬氢溴酸盐)，和／或其它伤风和／或感冒药的配制物体可以用来与自来水混合得到希望剂量的药物。
当水流接触发明的配制物体的多孔外表面时，配制物粉末开始进入水流，可以推论配制物一般会以与水流接触的物体外表面积成比例的速率进入流体。本发明仔细研究了众多各种各样的形状和尺寸，某些首选的实施例在这里加以介绍并用图形加以说明。这些实施例可以方便地成型以接合，例如，饮料瓶颈，瓶盖，或像使饮用者在饮用时可以把饮料吸出容器的吸管那样的导管。另外的加以说明介绍的首选实施例可以简单地置于含有饮料的容器或有饮料流过的导管中，这样容器装有的饮料或流过容器或管道的饮料就可以接触配制物体。
参考附图，图1是所发明的组合体的分解图，由一个瓶盖和一个所发明的基本为管状的配制功能物体组成。该组合体在图2中用局部剖视图表示出啮合部份。瓶盖最好采用如图1和图2所示有手动阀或弹出式配制物体封盖的型式。弹出式封盖50最好用塑料来制造并如图6所示具有装配部分52可配合及封闭瓶子40的瓶颈或瓶口42。另外，瓶盖50包括瓶颈啮合部分58，可与瓶子40的瓶盖啮合部分44相配合，可拆卸地固定瓶盖到瓶子40的瓶颈42上。如图2所示，瓶盖50的瓶颈啮合部分58最好用螺纹与瓶子40的瓶盖啮合部分的螺纹相啮合。图1中所示配制物体10有一个纵向的凹孔15，流经的流体可以接触配制物体10的暴露表面。
在这个实施例中配制物体10可以加工成可拆卸地，在某实施例中是可移去地，与瓶盖50连接。在这个实施例中，配制物体10的外径小于瓶子40的瓶颈42的内径，所以，当瓶盖50啮合瓶子40的瓶颈42时，相对于瓶盖50，配制物体10位于瓶子40之内。在某个连接所发明的配制物体10到瓶盖50的首选方式，配制物体10加工成可以紧密地装入瓶盖50中，配制物体10的外径落入并嵌入瓶盖50的保持槽57，配制物体10可释放地与瓶盖50相联接。这样，可以加压使配制物体10进入瓶盖50，定位配置物体10，靠磨擦力使配制物体10不产生移动。应该由专业人员来选择适当的尺寸以便得到这种配合。还有一种办法，就是将橡胶垫圈或O形圈置于配制物体10某端的周围与瓶盖50连接。当配制物体10连接到瓶盖50时，配制物体10本质上是提供了一个流体流出瓶盖50上的配制物体孔前所经过的通道。
手动阀60可拆卸地连接到瓶盖50，在允许流体流出的位置和不允许流出的位置间用手移动。更明确地讲，阀60是连接到瓶盖50上的一种推-拉型阀门，因此，具有在第一个开位和第二关位之间由手动往复移位的往复部分62。在第一开位时往复部分62离瓶盖50最远，在第二关位时往复部分62距瓶盖最近。现有技术中已有这种阀。广泛多样的设计都可以应用于本发明的实施中。
本发明的配制功能物体可以方便地应用，只要将发明的配制物体10连接到瓶盖50，将饮料放入可与瓶盖50相啮合的饮料容器，例如瓶子40，连接瓶盖50到容器40就得到一个发明的组合体，该组合体表示于图3。当手动阀60移动到开的位置，通过，比方说用力挤压瓶子40，在瓶子40的开口端42抽吸，或把瓶子颠倒放置而在瓶子40内产生压力使饮料从容器流出。当饮用者喝饮料时液流就会流经配制物体10，然后通过瓶盖。或当饮料倒入另一个容器时，随着饮料接触配制物体，配制物就进入饮料。
另外，发明的配制物体可以加工成与饮料导出饮料瓶的导管，如变形瓶吸管70，相连接的形式。这种实施例可见图4的分解图，图中变形-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连接到发明的配制物体的形状，如图5中局部剖面所示。在该实施例中，可有利地选择穿过配制物体的凹孔15的直径使变形-瓶吸管70紧密固定于孔15。因此，配制物体10靠摩擦力可移去地连接到吸管，当配制物体中配制物耗尽，还可以取下更换新配制物体。
发明的配制物体可以加工成另一种形式来连接导管的内侧。如图19和图20中介绍的实施例，配制物体140有外径因而该配制物体可利用摩擦力紧密连接到导管内部，如吸管141。该实施例中，配制物体最好靠近吸管141的端部定位，所以，饮料在快离开吸管141时才接触配制物体。配制物体可以采用多种多样的形状，只要配制物体能够靠摩擦力固定在管道上。另一个很好的形状如图21和图22所示，其中配制物体150也是靠摩擦力接合到吸管151的内侧。
本发明的另一个实施例，配制物体被加工成可以连接阀门或水龙头，例如，水冷却器阀门和厨房水龙头。在图18中所示的实施例中，从水龙头161流出的水流经配制物体160时很便利地混入配制物。
本发明的配制物体也可以加工成可拆卸地连接到瓶颈本身。例如，图7中所示，发明的配制物体10可实用地连接到瓶40或其它容器，而不是瓶盖，这样流体从容器倒出就可以混入配制物。在这个实施例中配制物体很方便地加工成与瓶子40的瓶颈42内侧紧密联接来，依靠摩擦力来固定位置。专业人员可容易地推论出传统的饮料容器盖子，即，不具有配制物体封盖的瓶盖，当运输或储存容器／配制组合体时，可以轻易地用在容器／配制组合体上。
在本发明的另一方面，如图8和9所示，配制物体连接到传统的瓶盖80。当瓶盖80从瓶子40移开，配制物体也因此离开。对于发明的这方面，在倒出饮料之前，瓶盖80和配制物体10脱离瓶子40。对于该实施例最重要的是要配制物体，在运输或储存饮料瓶时，处于接触饮料的位置，这样包含于配制物体中的配制物可以靠配制物体毛细管作用在打开瓶盖／配制组合体之前进入饮料。这个位置可以方便地得到，只需简单地将储存或运输中的饮料在使用这种组合瓶盖的容器中颠倒放置。换一句话，在饮料装入容器后，瓶盖80／配制物体10的组合体严密地与容器联接，瓶子在垂直面转180°度使瓶盖80／配置物体10的组合体位于或靠近容器内液体的底表面。一段时间后配制物将进入液体，饮料就可供消费了。
在上面提出的特定实施例，对许多有效形状的示例进行了介绍。本发明的有益的结果可用另一种方法，通过制作图10所示的配制物体，来得到。该配制物体一般有圆柱形的形状，一内凹进部分25，完全封闭的第一端26，完全敞开的第二端27和许多径向孔28。饮料可以通过这些孔进入凹进部分25，与配制物体的孔及凹进部分的表面接触。当表面这个词在此使用时，可看出孔的表面和凹进部分的表面都是配制物体外表面的构成部分。因此，形成的配制物体可以连接到瓶盖或导管致使第二敞开端27可实现(最好是可移去地)与瓶盖或导管连接(靠摩擦力)。使用当中，流体通过单个或多个孔28留入凹进部分25，然后通过敞开第二端27，再通过瓶盖50或导管70。当水流流过孔28，经过凹进部分25，与配制物体20的外露表面接触，配制物被混入水流当中，得到配制物溶解或弥散分布其内的饮料。
根据本发明的另一方面，配制物体不需要制作成可与瓶盖，饮用吸管，瓶颈或类似的物体连接。在此实施例中，可将配制物体简单地置于饮料容器之中或放入饮料流经的容器，凹进部分或导管之中。例如，这种配制体可以简单地置于瓶子，水瓶，或其它容器中，即可以在饮料放入瓶子，水瓶或其它容器之前，也可以在以后。当饮料接触配制物体，配制物回进入饮料。在该实施例，可能会希望配制物体有相对大的平均孔尺寸，这样配制物会相对快的进入饮料中。
在另一个本发明有益的应用，配制物体被制成含有希望能够给咖啡添加点味道的加味配制物，如香草味，榛实味或肉桂味。这配制物体可以与烘烤磨碎的咖啡豆一起置于传统的咖啡器之中，然后，当热水经过该实施例中的咖啡豆，同时也接触配制物体。结果，所希望的味道很便利地进入正在制作的咖啡中，得到极好的加味的咖啡。当然，配制物体可以另外放置在咖啡罐内或其他容器内，其所在位置能接触到咖啡器煮出的咖啡，在咖啡煮好后，味道就能够进入罐中的咖啡。本发明认为这种配制物体可以制成各式各样的形状，以减少加工，包装和运输量。一种很好的形状是简单的盘状，如图17所示配制物体130。
从各种上面介绍的首选发明的配制物体的形状，可容易的知道本发明研究了众多不同的配制物体的形状和大小。形状和尺寸最好这样选择，它可以优化某个应用场合流体接触所发明的配制物体的状况。
除了所发明配制物体的形状，或‘宏观结构’，本发明的另一个重要的方面是所发明配制物体的内部结构，或‘微观结构’。所发明的配制物体由具有内部通道的多孔塑料基体组成，基体包括贯穿暴露表面与内部通道流体连通的‘微孔’，微孔还与配制物体的环境连通。在这里使用的词‘暴露表面’意思是指所发明的配制物体的表面，当流体流过配制物体时流体接触到的表面。换句话，暴露表面可称为有关配制物体宏观结构的确定配制物体形状的表面，通常确定了配制物体与其环境间的边界以及表面是否可以从配制物体外的一点见到。
‘内部通道’或‘内部通道网路’指的是所发明配制物体的组成微结构，还涉及内部即多孔塑料基体内的空间。为说明本发明起见，内部通道要与所发明配制物体的凹进部分或小孔区分。上面采用的名词‘凹进部分’或‘孔’与所发明的配制物体的形状有关，存在于配制物体的外暴露表面，是所发明配制物体的宏观结构特征。熟悉有关技术的人员很容易理解，通过改变，例如，用于制作所发明配制物体的粒状材料的大小和／或成型工艺采用的温度和／或压力，内部通道的特性会产生变化。作为比较，只要简单改变用来制作所发明配制体的模具尺寸和／或形状，凹进部分的特征就变化。
按照本发明制造的配制物体，具有内部交联的通道网路的多孔塑料基体容纳配制物，直至流体与配制物体的暴露表面接触，这时通过毛细作用配制物到达配制物体表面，进入液流。一种制作所发明配制物体的方法是，粒状热塑聚合物与干的水溶性或水弥散性物质粉末混合，然后在预先确定的温度和压力下将混合物成型。这里使用的名词‘粉末’意思是指一种完全干燥的固体颗粒材料。在本发明的另一方面，使用所发明的配制功能物体而用来进行混合的水溶性或水弥散性材料是液体。在发明的这方面，所发明的配制物体可以如上所述，通过成型前混合液态配制物和热塑聚合物颗粒来制取。或可将粒状热塑聚合物在没有配制物的情况下成型，然后将液态配制物充满内部通道。
聚合物可以是在市场上买到的多种热塑聚合物中的某一种，但是，由于聚合物将与饮料接触，可以理解该聚合物最好能够满足有关安全要求。配制物可以是在市场上买到的多种多样的物质中的一种。例如，可以是加味粉末，混合矿物粉，咖啡因或药物。可以理解所使用的配制物也可以是上述物质的组合，比方，加味的药剂或含咖啡因的水果饮料粉。另外，配制物可以是包含能够加进流体的广泛多样的物质的液体。
一种按照本发明制造首选配制功能物体的方法，提供颗粒热塑聚合物和粉末配制物的混合物，然后提供的混合物在预先选定的温度和压力下成型得到所发明的配制物体。按照发明的方法，可以采用多种成型的方法，这些方法都是现成的技术。希望本发明不会被任何理论所限制，即便应用该理论得到了很好的结果。当聚合物颗粒被加热，相信外表面会变柔软或粘稠。当这种情况发生，施加在混合物上的压力使聚合物颗粒互相接触并黏结到一起。因此，当配制物体冷却下来，接触点变成相对硬的连接点。得到了相对坚固的组成，在正常使用中能够抵抗灰尘，破碎和开裂。
可以理解，很多种材料规格(如聚合物类型，聚合物尺寸分布，配制物粉末类型，配制物粉末颗粒分布，和聚合物与配制物的比例)以及许多工艺参数(如，温度和压力)要依据本发明，用来制取有各种有优良性能的的配制物体。例如，所发明的配制物体可依照本发明制造出具有不同的配制物进入流体混合速率。相信这些混合速率部分取决于内部通道和孔的尺寸大小。尺寸的控制可以由改变所介绍的材料规格和工艺参数来达到。对于理解掌握了本发明的介绍说明的专业人员有能力依照本发明不经过很多的实验选出最佳材料和参数的组合，得到具有不同配制物释放速率的配制物体。
依照本发明可提供具有不同配制-释放特征的配制物体，所制造的配制物体的内部通道总量不同(因此配制物体容纳的配制物数量变化)和／或内部通道和小孔的尺寸不同(因此配制物从配制物体通过毛细作用进入流体的速率改变)。所发明配制物体的内部通道和小孔的尺寸可以改变，例如，通过选择热塑聚合物的颗粒尺寸大些还是小些，调整所发明配制物体成型的温度和压力，和／或变化即将被制成配制体的混合物中聚合物颗粒与配制物粉末的比例。在本发明的首选方面，小孔的平均尺寸大约20微米到大约200微米，更加希望，小孔的平均尺寸大约在40微米到150微米，最好是从134微米到144微米。可以推论内部通道的尺寸与小孔的尺寸有直接的相关性。
另外，专业人员都知道不同的热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，专业人员要选择一种适合所知应用场合的聚合物。在这点上，许多公司现在在生产多孔塑料配制功能物体，如，位于乔治亚州Peachtree城的M．A．Industries，Inc位于乔治亚州Fairburn城的Porex Technologies Corp位于宾夕法尼亚州Redding城的GenPore，Inc和位于纽约州纽约市Innerflow，Inc这些公司的雇员会依据此发明利用他们的专业知识不进行很多实验就可变化配制特性。
用于制造所发明的配制物体的热塑聚合物颗粒希望有大约90％的颗粒尺寸分布在大约30到大约120目之间。更希望能有至少大约90％颗粒的尺寸分布在大约50到大约100目之间。最希望大约90％颗粒的尺寸分布在大约50到大约70目之间。可以推论，希望配制物从所发明的配制体相对快速释放的地方，会希望选择大些的颗粒尺寸。当希望粉末混合的慢些的地方，小一些的颗粒尺寸会被选择。
按照本发明的某方面制造配制功能物体，尚未制作成型的聚合物颗粒和配制物粉末的混合物中，聚合物与配制物之重量比希望能从大约6∶4到大约9∶1，更好的是重量比从7∶3到大约8∶2。但是，这首选比例将决定于特定的所选择的初始材料及其尺寸分布(当配制物是液体时，它的物理特性)。
对于所发明的方法，很重要的是聚合物颗粒要有足够的数量，在压力作用下，基本上每个颗粒至少要与两个其它颗粒接触，最好能与三个或更多其它颗粒接触。根据本发明，当混合物的温度上升到成型的合适水平时，聚合物颗粒的外表面软化到粘稠的状态。颗粒之间的接触点就成为结合点。配制物体接下来冷却，结合点得到强化形成了相对坚固的结合。因此，在聚合物颗粒和配制物粒子之比足够高的地方，就会存在足够的接触点使配制物体有很好的拉伸强度和抗粉末化／破碎性。可以推出，使用有过高比例的配制物的混合物来成型的配制体可能有不令人满意的拉伸强度，或可能完全不能成型。
还可以推论，相对高的聚合物颗粒与配制物粒子之比会造成粒子脱离配制物体进入流体相对缓慢，和相对整体数量进入流体的数量少。在本发明的某个方面，例如，在希望药物从发明的配制物体以相对慢的速率混入流体的地方，高的聚合物与配制物之比将成为首选。但在另一个实施例，例如，想得到加味物质，矿物质，或高剂量药物的地方，在满足制造强度足够的配制功能体的要求范围内，低的聚合物与配制物之比将成为首选。
在本发明的实际应用中，很重要的是避免成型温度或压力过高或过低。在前例中(即，过高的温度或压力)，配制物体可能变成完全密结，因此造成聚合物包住配制物粉末，导致配制物体变成固体块。相信这种现象会削弱或破坏交联的内部通道网路，降低配制物体的配制功能。在温度或压力过低，成型的配制物体可能没有满意的拉伸强度，因而会有破碎或开裂的倾向。
为了提高所发明配制物体的生产效率，希望根据本发明选择的聚合物的熔化温度从大约华民115°到大约华氏415°，更希望从大约华氏190°到大约华氏340°，最希望从大约华氏240°到大约华氏290°。根据本发明的某一方面，用来制造发明配制体的热塑聚合物是聚乙烯。一种聚乙烯材料的牌号叫作HOLTALEN GHR 8020与本发明要求一致，可以有效地使用，该材料可以从位于Werk Ruhrchemie，D-46128Oberhausen的Hoechst公司买到。
可以理解，在希望粉末从发明的配制物体相对块地混合进入流体的地方，成型工序希望选用低温或低压力。相对之下，在希望粉末混入很慢的地方，可能希望选高温和／或高压力。还可以推论，使用其它高质量的热塑聚合物，例如，聚丙烯，可能出现不同的首选温度和压力范围。应该由专业技术人员来根据本发明的原理去决定对所给热塑聚合物的温度和压力范围。
配制物体在其多孔塑料基体内部通道网路容纳液体配制物，可能要换一种方式来制造。首先制成多孔塑料基体，然后把液体配制物加入内部通道网路以得到配置功能物体。制造多孔塑料配制物体，先将不含有配制物料的粒状热塑聚合物如上所述成形为所要的形状，然后，液体配制物加入成型的配制物体的内部通道，如，通过放置配制物体到初步的真空中，再将配制物体浸入液体配制物中，因而配制物通过小孔流入内部通道网路。用这种方式将液体配制物加入配制物体后，配制物体可以便利的如所介绍的那样的使用，当流体与配制物体接触时，液体进入流体。还可以理解，当所发明的配制物体用完，即配制体已经耗尽时，可以便利地如所介绍的那样重新用液体配制物充填，在正常使用下，配制物体基本上不会改变有效的多孔塑料基体的内部结构。
在本发明另外的优越方面，提供的配制物体具有过滤功能同时又有配制功能。可以理解，不能用于过滤主要用于配制的如上面所介绍的配制物体会专门制作，使得目标流体流经并互相接触，但没有压力梯度在配制物体的横向产生。这样，可以看到主要部分的流体将不通过配制物体，只是流经配制物体从配制物体得到配制物。只希望少部分流体能通过表面小孔和进入内部通道。尽管相信一些流体进入配制物体能增强配制物体的配制性能。但是，由于基本上配制物体的横向没有压力梯度，相当部分的流体没有流过配制物体的内部通道，所以配制物是以相当平滑的速率和用相当长的时间进入流体。
作为对比，有的配制体可以制成过滤／配制功能体，可以推论，基本上所有的流体都必须通过小孔和内部通道，以得到满意的过滤率。因此，配制物体的横向必然要有压力梯度，使基本上所有的流体通过配制物体。很明显的，当配制物体的表面小孔尺寸是从5到25微米，要得到可接受的流过配制物体的速率，有必要在配制物体的横向造成压力，例如，相对于流体施加负压到配制体部分(如用抽吸的方式)，或是给与流体接触的部分配制物体加正压力，(如挤压装有液体的瓶子)。
在某个取得这种过滤／配制双重功能的方式中，配制物体的制造是通过如上所介绍的混合聚合物颗粒和粉末配制物，还要在混合物中添加特别的活性炭。得到的混合物然后在事先选定的温度压力下成型，制成如图11所示发明的过滤／混合体90。如上所述，许多成型技术都可以与所发明的方法一起使用，还有许多种材料规格和参数可以用来制作有多种性能特点的配制物体。因活性炭可以在市场上方便的买到，而成为本发明应用中的首选，碳粒的尺寸在大约50目到325目之间。更具体的讲，活性碳的尺寸在大约80到200目之间。
在按照发明的这方面制作过滤／配制物体90过程中，即将成型的聚合物，活性炭和配制物粉末的混合物中，聚合物加上配制物与碳重量之比最好是从大约6∶4到大约8∶2，更希望重量比从大约6．5∶3．5到7．5∶2．5，最希望重量比是大约7∶3．5。但是如上面所介绍的，首选比例主要取决于多种因素中的所选的具体起始材料和其尺寸分布。
所介绍的过滤／配制物体最好取与主要用于配制的配制物体有关的表面小孔为特征。专业技术人员都清楚应用小一点的孔可使配制物体更有效地从流体过滤杂质。在本发明的某方面，首选过滤／配制体的特征是平均小孔尺寸大约5微米到大约60微米。
如上所述，大家知道，如所介绍的那样制成同时过滤流体和混合配制物的配制物体最好能够如此制作，即基本上所有的目标流体必定通过小孔和内部通道，而不只是流经配制物体。没有通过小孔和内部通道的流体就得不到过滤。基本上全部流体通过配制物体的结果是，当流体通过配制物体，配制物将很快地进入流体。这样的结果是有利的，比如在希望混合少量配制物到流体中和／或快速混合配制物进入流体的地方。在本发明的另一方面，所发明的过滤／配制物体90一般有管状的外形，其有第一开放端和第二封闭端，开放端被加工成与瓶盖或导管连接如上所述和图11的分解图所示。具有这种形状，基本上从容器流出的全部流体将通过所发明的过滤／配制体90。还发现，如上所提到，以这种方式通过基体的流体还使得粉末配制物以开始时相对快速然后急遽增加的速率进入饮料。这对于某些应用可能是一种有好处的结果，一般希望配制物体以慢一些和更连续的速度进入水流。
在本发明另一方面，因此，提出了配制物体100可提供过滤功能和比上面所述过滤／配制物体90更平缓的配制功能。如图12所示的配制物体100包括一般是管状外形和内部有纵向凹孔的第一元件101，其有第一封闭端106和第二敞开端107，敞开端107被加工成可以与上面所述瓶盖50和80，瓶颈42或导管70相密封连接。第一元件101由内部包含有活性炭使配制物体有过滤功能的基体组成。这元件希望小孔的平均尺寸在大约5到大约200微米，更加希望在大约5到大约60微米。配制物体100还包括第二元件110，其可置入第一元件101的凹孔105之内。第二元件110具有配制功能，包括一多孔塑料基体和配制物质，最佳小孔尺寸可参考上述配制功能体。第二元件110混合配制物进入流体，这流体在流经第二元件110时已经通过了第一元件。
都清楚要流体通过过滤元件存在压力梯度是必要的。但是，在一个或多个配制元件的横向没有压力梯度可能更好。这样的话，流体将流经配制元件，但不会完全通过配制元件，因此导致配制物相对平缓地进入流体。
第二元件110可以具有多种多样的形状，包括但不限于，如图12所示总体上管状的外形，如图21和22所示总体上是平板的形状，类似图10所示端部封闭的配制物体具有径向小孔，或如图13所示一个或更多固体圆柱体111安装到凹孔105内。都知道，按照本发明这方面制作的配制物体或配制圆柱体将按一定尺寸加工以固定到过滤元件101的凹孔内。另外，过滤元件101和配制元件110和111的形状是这样的，在压力梯度下，可使饮料，如自来水，以希望的速度通过过滤元件101以供饮用，然后流经配制元件110和111。相信在饮料流经但没有通过配制元件110和111时，可得到最好的配制特性。
在本发明的另一方面，提供了双重功能的过滤／配制体120，包括如图14所示一个或多个配制元件121嵌入过滤元件122。将一个或多个配制元件121通过某种工艺嵌入过滤元件，该工艺包括，(1)形成多个配制元件121，其中配制元件有像上面介绍的配制物体和配制元件一样的内部结构，配制物容纳于其内；(2)将预先制备的配制元件121与粒状热塑聚合体和颗粒状活性炭混合得到混合体；和(3)将混合体成型得到过滤／配制功能体120，具有一个或多个配制元件121嵌入过滤体元件120。在某首选的实施例，配制元件被制成基本上圆形和卵球形的形状。这种配制元件最好直径大约1mm到大约10mm，更希望从大约2mm到大约8mm，最希望大约2mm到大约5mm。根据本发明的这方面制成的配制物体最好有如图15所示的总体柱状(示意图)，或如图12和13所示的过滤元件101那样的管状，加工成能够连接到，例如饮料瓶颈，瓶盖或如变形-瓶吸管那样被用来当饮用者饮用时将饮料吸出容器的导管。都知道，要接合到导管，配制物体最好要有如图16所示凹槽125用于插入导管。
希望如图14所示和上面有关介绍的配制物体，通过过滤元件的部分流体由于压力梯度的存在还可以通过配制元件。因此期望发明的这方面应用，在要求配制物进入流体相对快速的地方得到有效的应用。
用附图和前面的说明对本发明进行了详细的举例说明和介绍，附图和前面的说明可认为是论证性质的，对特点不是限制性的，仅对所选出的实施例进行了说明。所有的更改和修正都属于本发明应得到保护的范围。
权利要求
1．一种用于使配制物进入流体流的物体，其包括一多孔塑料基体，具有内部通道网路和与所述内部通道连体连通的基体外露表面上的小孔，所述小孔的平均尺寸从大约20微米到大约200微米；和一水溶性或水弥散性的配制物质，所述配制物容纳于所述通道内；
2．如权利要求1所述物体，还包括，颗粒状的活性炭，所述活性炭容纳于所述通道内。
3．如权利要求2所述物体，其特征在于，大约90％的所述活性炭的颗粒尺寸分布在大约50目到大约325目。
4．如权利要求2所述物体，其特征在于，聚合物加上配制物与活性炭之重量比从大约6∶4到大约8∶2；
5．如权利要求2所述物体，其特征在于，聚合物加上配制物与活性炭之重量比从大约6．5∶3．5到大约7．5∶2．5；
6．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述配制物包括粉末。
7．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述配制物包括液体。
8．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述配制物包括从一组由加味物质、加色物质、药物、矿物质和咖啡因组成的物质中选出的一种物质。
9．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述物体加工成可与饮料容器或用于从饮料容器导出饮料的导管相接合。
10．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述基体包括热塑聚合物。
11．如权利要求10所述物体，其特征在于，所述热塑聚合物包括从一组包括聚乙烯和聚丙烯的材料中选出的一种材料。
12．如权利要求10所述物体，其特征在于，所述热塑聚合物包括聚乙烯。
13．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述小孔的平均直径从大约40微米到大约150微米。
14．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述小孔的平均直径从大约134微米到大约144微米。
15．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述配制体有一凹孔，所述凹孔加工成可流过与所述基体接触的流体。
16．如权利要求15所述物体，其特征在于，所述物体基本上是管状，有一纵向贯通凹孔。
17．如权利要求16所述物体，其特征在于，所述物体有多个径向孔，所述凹孔通过所述径向孔与所述物体的外部环境相连体连通。
18．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述物体加工成可与瓶盖连接。
19．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述物体加工成可与将饮料吸出容器的吸管相接合。
20．如权利要求1所述物体，其特征在于，所述物体加工成可与瓶子的颈部相接合。
21．如权利要求1所述物体，还包括一瓶盖，其中所述物体可拆卸地连接到所述瓶盖。
22．如权利要求1所述物体，还包括用于将饮料吸出容器的吸管，其中所述物体可拆卸地连接到所述吸管的第一端。
23．如权利要求1所述物体，还包括一有颈部的瓶子，其中所述物体可拆卸地连接到所述颈部。
24．一用于使配制物进入流体流的组合体，包括，一物体，其包括具有内部通道网路和与所述内部通道连体连通的基体外露表面上的小孔的多孔塑料基体，所述小孔的平均尺寸从大约20微米到大约200微米，和水溶性或水弥散性的配制物质，所述配制物容纳于所述通道内；和一瓶盖，有可与瓶颈密封接合的固定部分；其中所述物体可拆卸地与所述瓶盖连接；
25．如权利要求24所述组合体，其特征在于，所述瓶盖有与物体连体连通的孔，还有可拆卸地与所述瓶盖连接的手动阀，可在允许流出的位置和不允许流出的位置之间手工移动。
26．一用于使配制物进入流体流的组合体，包括，一物体，其包括具有内部通道网路和与所述内部通道连体连通的基体外露表面上的小孔的多孔塑料基体，所述小孔的平均尺寸从大约20微米到大约200微米，和水溶性或水弥散性的配制物质，所述配制物容纳于所述通道内；和一瓶子，其瓶颈有进入瓶子的通道；其中所述物体可拆卸地与所述瓶颈连接；
27．一用于使配制物进入并过滤流体流的物体，包括，第一元件，其包括有第一内部通道网路和位于第一基体外露表面与第一内部通道连体连通的小孔的第一多孔塑料基体；和容纳于第一通道内的颗粒状活性炭；和第二元件，其包括有第二内部通道网路和位于第二基体外露表面与第二内部通道连体连通的小孔的第二多孔塑料基体；和容纳于第二通道内的水溶性或水弥散性的配制物。
28．如权利要求27所述物体，其特征在于，所述第一元件基本上是管状，内部有第一凹孔，其中所述第一元件有第一开口端和第二封闭端，其中所述第二元件安置在所述凹孔内。
29．如权利要求28所述物体，其特征在于，所述第二元件基本上是管状，加工有第二凹孔使流体通过。
30．如权利要求28所述物体，其特征在于，所述第二元件基本上是管状并有径向孔，所述第二凹孔通过所述径向孔与所述第二元件的外部环境连体连通。
31．如权利要求28所述物体，其特征在于，所述第二元件包括一个或多个圆柱状元件。
32．一用于使配制物进入并过滤流体流的物体，包括，一过滤元件，其包括有第一内部通道网路和位于第一基体外露表面与第一内部通道连体连通的小孔的第一多孔塑料基体；和容纳于第一通道内的颗粒状活性炭；和多个嵌入所述过滤元件的配制元件，其中所述配制元件包括有第二内部通道网路和位于第二基体外露表面与第二内部通道连体连通的小孔的第二多孔塑料基体；和容纳于第二通道内的水溶性或水弥散性的配制物。
全文摘要
本发明提供了一种多孔塑料配制功能物体用于混合水溶性的或水弥散性的配制物进入流体。所发明的物体最好由聚乙烯或聚丙烯组成,所形成的内部通道网路与物体的外露表面小孔相连通。小孔的直径最好从大约20微米到大约200微米。根据本发明的首选方面,配制功能物体可取下地连接到饮料容器盖,瓶颈或导管,例如可变形的瓶吸管,使配制物进入与配制功能物体接触的流体中。
文档编号A23L2/40GK1294496SQ99804387
公开日2001年5月9日 申请日期1999年2月2日 优先权日1998年2月2日
发明者小罗伯特·S·卢詹伯格 申请人:世界饮料美国有限公司