(57)【要約】流体を用いて連続チューブ１２５の材料の内面をコーティングをするためのコーティング装置。コーティング装置には連続チューブの材料を形成するための押出しダイ２５０及び流体送出システム３１０が含まれる。流体送出システム３１０は押出しダイ２５０内に位置していて、連続チューブ１２５の材料の内面１１５に流体３３０を導入するようになっている。
2005518973.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体を用いて原料の連続チューブの内面をコーティングするためのコーティング装置で、
原料の連続チューブを形成するための押出しダイ、及び
流体送出システムを具備し、
前記流体送出システムが、原料の連続チューブの内面に流体を導入するために、前記押出しダイの中に位置していること、
から成るコーティング装置。
【請求項２】
前記流体送出システムが押出しダイを通って伸びている１以上の流体用導管から成っていることを特徴とする請求項１のコーティング装置。
【請求項３】
前記１以上の流体用導管が最初の端部付近のオリフィスを含んでいることを特徴とする請求項２のコーティング装置。
【請求項４】
原料の連続チューブの中に空気の流れを導入するために、さらに、空気送出システムを含み、前記の空気送出システムが前記押出しダイの中に位置することを特徴とする請求項２のコーティング装置。
【請求項５】
前記１以上の流体用導管が前記空気送出システムの内に位置していることを特徴とする請求項４のコーティング装置。
【請求項６】
さらに、前記押出しダイの内に位置したノズルを含んでいることを特徴とする請求項４のコーティング装置。
【請求項７】
前記１以上の流体用導管が前記ノズルの中に位置していることを特徴とする請求項６のコーティング装置。
【請求項８】
前記ノズルが前面を含むことを特徴とし、かつ、前記１以上の流体用導管が前記前面内の１以上の流体用開口部に通じていることを特徴とする請求項７のコーティング装置。
【請求項９】
前記１以上の流体用導管が中央の導管と複数の曲げられた送出用導管から成ることを特徴とする請求項７のコーティング装置。
【請求項１０】
前記複数の曲げられた送出用導管が４本から８本の送出用導管から成ることを特徴とする請求項９のコーティング装置。
【請求項１１】
前記複数の曲げられた送出用導管が約０．３から約０．６ミリメートルの直径から成ることを特徴とする請求項９のコーティング装置。
【請求項１２】
前記複数の曲げられた送出用導管が約１０度から約６０度の角度から成ることを特徴とする請求項９のコーティング装置。
【請求項１３】
前記空気送出システムが前記前面内の複数の空気用開口部に通じている前記ノズル内の複数の空気用導管から成ることを特徴とする請求項６のコーティング装置。
【請求項１４】
前記複数の空気用導管が前記１以上の流体用導管と平行な第一の部分を含むことを特徴とする請求項１３のコーティング装置。
【請求項１５】
前記複数の空気用導管が前記１以上の流体用導管に向かって曲げられた第二の部分を含むことを特徴とする請求項１４のコーティング装置。
【請求項１６】
前記第二の曲げられた部分が約１０度から約６０度の角度を含むことを特徴とする請求項１５のコーティング装置。
【請求項１７】
前記ノズルがそれに取付けられたそらせ板を含むことを特徴とする請求項６のコーティング装置。
【請求項１８】
さらに、前記押出しダイに通じるように配置された静電装置を含むことを特徴とする請求項１のコーティング装置。
【請求項１９】
前記静電装置が、連続チューブに通じている第一の帯電装置及び前記流体送出システムを囲む第二の帯電装置を含むことを特徴とする請求項１８のコーティング装置。
【請求項２０】
流体を用いて原料の連続チューブの内面をコーティングするための方法で、
押出しダイを通じて原料の連続チューブを押出すこと、
前記押出しダイを通って原料の連続チューブ内に空気の流れを供給すること、及び、
流体を用いて連続チューブを被覆するために前記押出しダイを通じて流体の流れを供給すること、
から成る方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は一般的には重合体のための押出し技術に関する。より特定すれば、重合体のストローを押出し、かつ、物質を用いてストローの内面をコーティング(coating)するための方法と装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
種々のタイプの「フレーバー付」の飲料用ストローが知られている。「フレーバー付き」の用語は飲み手がストローを通して飲料を吸うときに、その物質が飲料に接触するように、ある性質の追加物質が飲料用ストロー内に置かれていることを意味する。種々のタイプの挿入物、種々のタイプの内部コーティング方法、又は、ストローの内部に通じる種々のタイプの外部構造により、追加物質をストロー内に置くことができる。
【０００３】
しかしながら、これらの公知のストローにはいくつかの短所がある。第一に、内部挿入物の一部として追加物質を加えたときに、ストローを通る飲料の流れを閉塞することがある。ユーザーがその挿入物を通して飲料を吸おうと試みたときに、その挿入物が困難を生じるか、追加の力を必要とすることがある。内部コーティング法の場合、一般的にストローは製造工程完了後にコーティングされる。しかしながら、この余分のコーティング・ステップが製造工程にかなりの時間と費用を追加することがある。最後になるが、製造及び材料の費用により、公知の外部構造を用いることは多くの場合許容されない。
【０００４】
それゆえ、追加物質を用いてストローの内面をコーティングするための方法と装置が望まれている。好ましくは、その方法と装置は、実質的に製造時間を増加させず、製造コストを増加させず、又は、生産能力を低減しないものとすべきである。さらに、その方法と装置は、追加物質をストローの内面に実質的に均一にコーティングすべきである。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００５】
それゆえ、本発明は流体を用いて原料の連続チューブの内面をコーティングするためのコーティング装置を提供している。コーティング装置には原料の連続チューブを成形するための押出しダイ(extruder die)と流体送出システムが含まれる。その流体送出システムは押出しダイの内部に位置していて、流体を原料の連続チューブの内面に導入できるようになっている。
【０００６】
特定の実施例には、押出しダイを通って伸びている１以上の流体用導管を有する流体送出システムが含まれている。流体用導管には第一の端部にオリフィスを含めることができる。流体送出システムは約１０から約５００ミリリットル／分の流量とすることができる。
【０００７】
さらに、コーティング装置は空気送出システムを有することができる。その空気送出システムは押出しダイの内部に位置していて、原料の連続チューブの内部に空気の流れを導入できる。流体用導管はその空気送出システム内に位置している。
【０００８】
さらに、コーティング装置にはその押出しダイ内に位置したノズルを含めることができる。流体用導管はノズル内に位置できる。ノズルには前面とその前面内の流体用開口部に通じている導管が含まれる。流体用導管には中央の導管といくつかの曲げられた送出用導管を含めることができる。曲げられた送出用導管には４本から８本の送出用導管を含めることができ、その直径は約０．３から約０．６ミリメートルで、角度は約１０度から約６０度である。空気送出システムにはノズル内にいくつかの空気用導管が含まれ、これは前面内のいくつかの空気用開口部に通じている。空気用導管にはその流体用導管に平行な第一のセクションとその流体用導管の方に曲げられている第二のセクションを含めることができる。第二の曲げられたセクションは約１０度から約６０度の角度を有していて、円形又は四角形の形状としうる。さらに、ノズルにはそれに付けたそらせ板を含めることができる。
【０００９】
さらに、コーティング装置には押出しダイに通じるように配置された静電装置を含めることができる。静電装置には、連続チューブを囲む第一の帯電装置と流体送出システムに通じている第二の帯電装置が含まれる。
【００１０】
本発明の方法は、流体を用いて原料の連続チューブの内面をコーティングするために提供されている。その方法には、押出しダイを通して原料の連続チューブを押出すこと、押出しダイを通して原料の連続チューブに空気の流れを供給すること、流体を用いて連続チューブのコーティングをするように押出し機用金型を通る流体の流れを供給することのステップが含まれる。
【００１１】
本発明の別の実施例では、流体を用いて原料の連続チューブの内面をコーティングするためのコーティング装置を提供する。装置には、原料の連続チューブを形成するための押出しダイ、その押出しダイの内部に位置するノズル、その連続チューブ内に空気の流れを導入するためにノズル内に位置するいくつかの空気送出用導管、及び、原料の連続チューブの内面に流体を導入するためにノズル内に位置するいくつかの流体送出用導管が含まれる。
【００１２】
本発明の別の実施例は、流体を用いて原料の連続チューブの内面をコーティングをするためにコーティング装置を提供している。その装置には、原料の連続チューブを形成するための押出しダイ、空気の流れを生じるために押出しダイの内部に位置する空気送出システム、流体を導入して、原料の連続チューブの内面をコーティングするために空気送出システム内に位置する流体送出システムが含まれる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
ここで図面を参照するが、いくつかの図面を通じて、類似の番号は類似の要素を示している。図面は本発明と共に用いるためのストロー装置１００を示している。ストロー装置１００は典型的ストロー１１０を製造する。図１に示すように、ストロー１１０はポリプロピレン又は類似タイプの材料のような重合体から作られる。ストロー１１０は内壁面１１５を有する。ストロー１１０は従来の伸張されたチューブ、曲げられるように一端の方にひだを設けた“Ｕ”型ストロー、伸縮ストロー又は他のタイプの従来設計としうる。ストロー１１０を典型的なジュース・ボックス、ポーチ(pouch)又はファウンテン・ドリンク(fountain drink)と共に用いる場合、ストロー１１０の壁厚は約０．２から０．４ミリメートルで、内径を約３から４ミリメートルとしうる。しかしながら、任意の希望する厚み又は直径を使用しうる。さらに、ストロー１１０を任意の希望する長さにしうる。
【実施例】
【００１４】
（ストロー装置）
図２に示すように、ストロー装置１００には、ストロー１１０を生産するためのいくつかの要素又はステーションが含まれる。ストロー装置１００の要素又はステーションの動作はコントローラー１１７により制御され、かつ、監視される。ストロー装置１００には押出し機１２０が含まれる。押出し機１２０はほぼ従来設計としうる。押出し機１２０内の要素を以下で詳細に示す。一般に、押出し機１２０はペレット又は他のタイプの重合体又は同様の材料を用いて、その材料を処理して流体の流れとすることにより、その材料を希望の形状にしうる。押出し機１２０は１時間当たり約１０，０００本から１００，０００本のストローを製造しうる。
【００１５】
ストロー１１０の場合、押出し機１２０は一般に重合体原料の連続チューブ１２５を製造する。重合体原料の連続チューブ１２５を押出し機１２０から伸張しうる。例えば、チューブ１２５が押出し機１２０を出るとき、連続チューブ１２５の直径は約６から約１０ミリメートル、厚みは約０．４から約１ミリメートルとしうる。
【００１６】
連続チューブ１２５は押出し機１２０から隣接する冷却溝１４０を通って伸ばせる。冷却溝１４０は長さ数メートルに伸ばせる。冷却溝１４０は希望の材料から作られる。冷却溝１４０には連続チューブ１２５を冷却するために、水又は他のタイプの流体又は他の物質を収容できる。例えば、重合体原料の連続チューブ１２５がほぼ摂氏１４０度から１７５度で押出し機１２０を出る場合、連続チューブ１２５の温度は冷却溝１４０の端部に到着するときまでに摂氏約２０度から約４０度まで低下する。温度低下は水又は他の冷却媒体の温度、冷却溝１４０の長さ、押出し流れの速度、重合体原料の性質により変化する。
【００１７】
連続チューブ１２５は冷却溝１４０を通って伸張装置１５０に伸びている。伸張装置１５０は従来設計でよい。伸張装置１５０はプーリー駆動又は従来の駆動手段でよい。伸張装置１５０は重合体原料の連続チューブを引張り、それを伸ばして、その連続チューブ１２５の壁厚を約１ミリメートルから約０．２ないし０．４ミリメートルに減らす。これにより、連続チューブ１２５の外径を約３から４ミリメートルに低減する。しかしながら、希望の直径又は壁厚を使用しうる。伸張装置はストロー装置１００内の他の場所に配置しうる。
【００１８】
次ぎに、重合体原料の連続チューブ１２５は伸張装置１５０から切断装置１６０の方に伸びている。切断装置１６０は従来設計でよい。切断装置１６０は重合体原料の連続チューブ１２５を希望の長さの個別ストロー１１０に切断する。
【００１９】
それぞれの個別ストロー１１０は希望に応じてさらに処理しうる。例えば、ストロー１１０をコルゲーション・マシン(corrugation machine)１７０に挿入しうる。コルゲーション・マシン１７０は従来設計でよい。コルゲーション・マシンは、“Ｕ”型ストローを作るために、  ストロー１１０の一端に刻み目を付ける。次ぎに、ストロー１１０を適当に包装し、及び(又は)、梱包して消費者又は他のエンド・ユーザーに発送しうる。
【００２０】
（押出し機）
図３及び４は押出し機１２０の内部機構を示している。良く知られているように、押出し機１２０にはホッパー１８０が含まれる。ペレット又は他の形状の重合体原料をホッパー１８０に装填する。ホッパー１８０はスクリュー１９０に通じている。スクリュー１９０は従来設計でよい。スクリュー１９０は駆動システム２００により駆動される。駆動システム２００は従来設計でよい。重合体原料をスクリュー１９０により加熱され、粉砕されて、溶融重合体の流れになる。ホッパー１８０、スクリュー１９０、駆動システム２００及び押出し機１２０の他の要素は希望のサイズ又は構成としうる。
【００２１】
スクリュー１９０に隣接して押出し機ヘッド２１０を位置しうる。押出し機ヘッド２１０にはミキサー２２０が含まれる。ミキサー２２０は従来設計でよい。ミキサー２２０が回転して溶融重合体の流れを混合しうる。ミキサー２２０に隣接して穴２３０が位置している。外壁２３５が穴２３０を形成している。穴２３０は希望のサイズ又は形状としうる。セパレーター(separator)２４０は穴２３０内に位置している。セパレーター２４０は希望のサイズ又は形状としうる。セパレーター２４０は溶融重合体の流れを分離して、穴２３０の壁２３５とセパレーター２４０の間に溶融重合体の流れを押し込むようにする。それゆえ、セパレーター２４０は溶融重合体の流れから連続チューブ１２５を形成し始める。
【００２２】
セパレーター２４０に隣接して押出しダイ２５０が位置している。押出しダイ２５０は従来設計でよい。押出しダイ２５０は溶融重合体の流れを希望の形状にする。この例では、押出しダイ２５０はほぼ円錐形で、溶融重合体の流れを希望の寸法で重合体原料の連続チューブ１２５にしうる。
【００２３】
さらに、押出し機ヘッド２１０には空気用導管２６０が含まれる。空気用導管２６０は押出し機１２０の外側から押出し機のセパレーター２４０と押出しダイ２５０の中に入って通過する空気流路を形成する。空気用導管２６０は押出しダイ２５０付近で終わる。空気用導管２６０は鋼又は類似タイプの材料から作られる。空気用導管２６０はチューブ１２５が押出し機１２０を出たときに重合体原料の連続チューブ１２５の中に空気の流れ２６５を送れるようにする。空気の流れは連続チューブ１２５の内部形状を維持するのに役立つ。
【００２４】
一般的に空気用導管２６０は多くの押出し機で約２ミリメートルの内径になっているけれども、ここでは少なくとも導管２６０の端部で約１．６又は１．８ミリメートルの内径を使用しうる。以下に述べるように、流体を霧化するのに望ましいので空気の流量と圧力を高めるために内径を小さくしうる。しかしながら、任意の希望する直径を使用しうる。
【００２５】
空気用導管２６０を圧縮空気源２７０に取付けられる。空気、又は、窒素、ヘリウム又はその混合体のようなガスも使用しうる。空気源２７０は従来設計でよい。空気源２７０は任意の希望する圧力で空気用導管２６０を通って空気の流れ２６５を供給しうる。空気の圧力は約０．３５ｋｇ／平方センチメートル（ｋｇ／ｃｍ２）から約３．５ｋｇ／ｃｍ２（約５から約５０ポンド／平方インチ(ｐｓｉ））の範囲としうる。空気の流れ２６５の流量は約５，６６３から約１４２，０００ミリリットル／分（約０．２から約５標準立方フィート／分(ｓｃｆｍ)）としうる。任意の希望する流量を使用しうる。
【００２６】
（流体送出システム）
図５及び６は本発明の押出し機３００を示している。押出し機300は実質的に上記で詳細に述べた押出し機１２０と同じである。しかしながら、押出し機３００には流体送出システム３１０も含めている。流体送出システム３１０には流体源３２０が含まれる。流体源３２０は従来設計の加圧容器としうる。代わりに、流体源３２０はポンプ、重力供給又はサイホン作用も使用しうる。１以上の加熱源も使用しうる。
【００２７】
流体源３２０には、ストロー１１０の内壁面１１５に塗布する流体３３０を収容しうる。流体３３０にはクエン酸のようなフレーバー要素、着色料、炭酸発生源、任意のタイプの栄養素、任意のタイプの添加物、保存料又は他のタイプの流体又はその組合わせを含められる。流体３３０には濡れ形成剤として機能するような界面活性手段も含められる。界面活性剤にはレシチン又は類似タイプの材料を含められる。さらに、流体３３０には連続チューブ１２５の内壁面１１５への流体３３０の「接着性」を支援するゴムのような接着剤も含められる。ゴムにはマルトデキストリン(maltodextrin)、アルギン酸塩又は類似タイプの物質を含められる。可塑剤も使用しうる。流体３３０は均一流にするために加熱しうる。本発明の範囲は流体３３０の性質によっては制限されない。
【００２８】
流体源３２０は流体用導管３４０を介して押出し機ヘッド２１０に接続される。流体用導管３４０は鋼、ステンレス鋼、プラスチック材料又は類似タイプの材料から作られる。流体用導管３４０は押出し機ヘッド２１０の中に、かつ、それを通って空気用導管２６０内に伸びている。代わりに、流体用導管３４０と空気用導管２６０は、部分的に又は実質的に全長に亘って分離した流路になっている。流体用導管３４０は空気導管２６０が終了するのとほぼ同じ位置ないし地点で終了する。流体用導管３４０は内部の流体３３０の圧力を高めるために一端に制限用オリフィス３５０を付けられる。空気用導管２６０の内径を約１．６から１．８ミリメートルとすると、オリフィス３５０は外径が約１から約１．２ミリメートルで、内径が約０．３から約０．８ミリメートルとしうる。
【００２９】
流体３３０が制限用オリフィス３５０を出るときに、空気用導管２６０を出る空気の流れ２６５と流体３３０を混合する。空気の流れ２６５は流体３３０の流れをほぼ霧化してスプレー(spray)又はミスト(mist)の形にする。流体３３０の圧力は約０．２から約１０．５ｋｇ／ｃｍ２（約３から１５０ｐｓｉ）で、流量は約１０から約１，０００ミリリットル／分としうる。任意の希望する圧力又は流量を使用しうる。空気の圧力及び流量を変更することは流体の圧力と流量に、さらに、流体３３０の霧化にも影響しうる。
【００３０】
（使用法）
使用に当たって、押出し機３００は上記のようにストロー装置１００の他の要素と協調して、重合体原料のペレットを連続チューブ１２５とストロー１１０に変換する。重合体原料の連続チューブ１２５が押出し機３００の押出し機ヘッド２１０を出たとき、流体送出システム３１０が、流体用導管３４０のオリフィス３５０を通って流体３３０の流れを送出する。そして、流体３３０を、空気源２７０と空気用導管２６０からの空気の流れ２６５と混合しうる。流体３３０は空気の流れ２６５の中で好ましく霧化され、スプレー又はミストの中で連続チューブ１２５を伸ばしている。
【００３１】
流量、表面エネルギー、表面張力、粒径及び（又は）温度差に基づいて、霧化された流体３３０により、重合体原料の連続チューブ１２５の内壁面１１５がコーティングされる。図７に示すように、流体３３０は連続チューブ１２５に沿って実質的に均一なコーティング３６０を形成する。霧化された流体３３０が乾燥し（硬化し）、チューブ１２５が冷却溝１４０以降で冷却したとき、このコーティング３６０が連続チューブ１２５の内壁面１１５に接着する。
【００３２】
例えば、典型的なポーチ又はボックスの飲料と共に用いるストロー１１０は約１３５から約１６０ミリメートルの長さを有し、内径は約２から約５ミリメートル（この例で用いたのは約３から約４ミリメートル）、厚みが約０．２ミリメートルから０．４ミリメートルとしうる。飲料の酸含有率は約０．４重量パーセントとしうる。飲料の最初の５口程度については飲料の酸含有率を約１．２％に高めることが望ましいだろう。各１口分が約７ミリリットルの飲料を含んでいる場合、最初の３５ミリリットルに含まれる本来のクエン酸の量は（乾燥重量で）約０．１４グラムになる。
【００３３】
酸含有率を約１．２パーセントに高めるためには、我々はストロー１１０に別の約０．２８グラムのクエン酸を添加する必要がある。
【００３４】
１００％の回収を想定すると、ストロー１１０当たり０．２８グラムのクエン酸が必要になる。それゆえ、流体３３０のクエン酸溶解量は、必要体積、水の溶解度、粘度、溶融温度、粒径、滴下、流体送出システム３１０及び空気源２７０の圧送能力（流量と圧力）により、約５％から約９９％までになる。もし流体３３０が９０％のクエン酸溶解量を有しているならば、約０．３１グラムの流体３３０を必要とする。
【００３５】
この例で、空気用導管２６０の内径は約１．６ミリメートル、かつ、空気源２７０が約１．４ｋｇ／ｃｍ２（約２０ｐｓｉ）の圧力、約１７００ミリリットル／分（約０．６ｓｃｆｍ）の流量で空気の流れ２６５を送出する。オリフィス３５０の外径は約１．２ミリメートル、内径は約０．４ミリメートルとする。流体源３２０が約１．８ｋｇ／ｃｍ２（約２５ｐｓｉ）の圧力、約２００から約３００ミリリットル／分の流量で流体３３０を送出する。連続チューブ１２５は摂氏約１５０度で押出しダイ２５０を出て、約３５０センチメートル／秒で移動する。
【００３６】
流体送出システム３１０が重合体原料の連続チューブ１２５の内壁面１１５に流体３３０を送出し、その流体３３０は乾燥する。約０．３グラムのコーティング３６０がストロー１１０の長さに沿って残る。重合体原料が冷却すると共に、コーティング３６０は連続チューブ１２５に接着する。
【００３７】
（静電装置）
図８は本発明の別の実施例を示している。この実施例には静電装置４００の使用が含まれている。静電装置４００は従来設計でよい。静電装置４００は上記のストロー装置１００と共に使用しうる。静電装置４００には帯電装置４１０が含まれる。帯電装置４１０は冷却溝１４０のどちらかの側又はストロー装置１００の通路に沿った他の場所に配置された導電性の導体としうる。帯電装置４１０は重合体原料の連続チューブ１２５を囲むようにする。さらに、静電装置４００には逆方向の帯電装置４２０が含まれる。その逆方向の帯電装置４２０は流体３３０及び流体源３２０の付近に配置される。逆方向の帯電装置４２０は帯電装置４１０のそれとは逆方向の帯電で流体３３０を帯電する。それにより、流体３３０が制限用オリフィス３５０を通って伸びるとき、その流体３３０の電荷と重合体原料の連続チューブ１２５を囲む帯電装置４１０の電荷がお互いに引き合うので、流体３３０がストロー１１０の内壁面１１５に接着して均一なコーティング３６０になる。
【００３８】
（ノズルの設計）
図９から１５までは本発明の別の実施例を示している。これらの実施例で、押出し機ヘッド２１０にはオリフィス３５０の代わりに又はそれに追加してノズル５００が含まれている。ノズル５００は空気用導管２６０と流体用導管３４０に通じている。ノズル５００は鋼、ステンレス鋼、プラスチック材料又は類似のタイプの材料から作られる。ノズル５００には前面があり、それを通るいくつかの開口部５２０がある。さらに、各ノズル５００には長く伸びた胴体部分５３０とその中のいくつかの導管５４０が含まれる。ノズル５００は押出機ヘッド２１０のサイズにより約３０から約６０ミリメートルの長さになる。開口部５２０の数、サイズ、位置、角度は流体３３０の性質及び（又は）ここで詳細に述べる他の変数により変化する。
【００３９】
例えば、図９及び１０はノズル５００の一実施例を示す。この場合、低負荷用のノズル５５０である。低負荷用ノズル５５０は内部流体用導管５６０を有している。内部流体用導管５６０は上記の流体用導管３４０に通じている。内部流体用導管５６０の長さは約３０から約６０ミリメートルとする。さらに、内部流体用導管５６０はノズル５５０の前面５１０上の流体用開口部５７０に通じている。内部流体用導管５６０の内径は約０．１から約３ミリメートルである。流体３３０の流れが圧力を受けて開口部５７０を出るように、導管５６０が前面５１０に向かって伸びると共に直径を縮めている。流体用開口部５７０の内径は約０．１から約０．６ミリメートルになっている。導管５６０と開口部５７０は円形、方形、又は、任意の従来形状でよい。
【００４０】
内部流体用導管５６０をいくつかの内部空気用導管５８０が囲んでいる。内部空気用導管５８０はいくつかのスプライン(spline)により形成された閉じた構造又はチャンバー(chamber)としうる。内部空気用導管５８０は上記の空気用導管２６０に通じている。内部空気用導管５８０の長さは約３０から約６０ミリメートルである。内部空気用導管５８０はノズル５５０の前面５１０上に配置されたいくつかの空気用開口部５９０にも通じている。内部空気用導管５８０の内径は約０．２から約０．８ミリメートルである。空気用開口部５９０の内径も同様である。導管５８０と開口部５９０は円形、方形、又は、任意の従来形状でよい。
【００４１】
内部空気用導管５８０は前面５１０より約７０から約１２０ミリメートルまでは内部流体用導管５６０とほぼ平行の方向に伸びている。そして、内部空気用導管５８０は、空気用開口部５９０に向かって、流体用導管５６０とほぼ平行な方向を続けるか、又は、空気用導管５８０が流体用開口部５７０に向けて下流側で曲がっている。空気用導管５８０が内部流体用導管に向かう角度は水平より約１０度から約６０度である。空気用開口部５９０も同様の内向き角としうる。この例では、４本の空気用導管５８０と４個の空気用開口部５９０を用いている。しかしながら、任意の数、サイズ、角度又は位置の導管５８０及び開口部５９０を使用しうる。
【００４２】
空気用の導管５８０と開口部５９０を低流量の用途に、即ち、約１０から約１００ミリリットル／分の流量に使用しうる。導管５８０と開口部５９０は、流体が流体用開口部５７０を出たときに空気の流れが流体の流れ３３０と交わるような角度になっている。空気用導管５８０と空気用開口部５９０が空気の流れにより、流体３３０の流れを霧化できる。低流量の用途には着色料、フレーバー等を含めてよく、流体３３０の霧化又はミスト発生が流体３３０を連続チューブ１２５に塗布するのに十分である。流体３３０内の水が最終的に蒸発することにより乾燥した被覆の付いたストロー１１０となる。
【００４３】
例えば、内部流体用導管５６０と流体用開口部５７０の直径は０．３ミリメートルである。空気用導管５８０と空気用開口部５９０の直径は約０．６ミリメートルである。流体３３０には、青色の色素、脱イオン水、グリセリン、モノグリセリド、アルギン酸ナトリウムを含めてよい。流体３３０は約３．５ｋｇ／ｃｍ２（約５０ｐｓｉ）の圧力で、約２５ミリリットル／分の流量である。空気の流れは約１．４ｋｇ／ｃｍ２（約２０ｐｓｉ）の圧力で、約２８，０００ミリリットル／分の流量とする。それゆえ、流体３３０は、長さ約１５０ミリメートルのストロー１１０の長さに沿って、約２５ミリグラムのコーティング３６０を用いて連続チューブ１２５の内壁面１１５を被覆する。
【００４４】
図１１及び１２はノズル５００の別の実施例を示す。この場合、高負荷用ノズル６００である。高負荷用ノズル６００には、さらに、内部流体用導管６１０が含まれている。内部流体用導管６１０は上記の流体用導管３４０と通じている。内部流体用導管６１０は約３０から約６０ミリメートルの長さで、約０．３から約３ミリメートルの内径である。内部流体用導管６１０はいくつかの曲げられた送出用導管６２０に分割しうる。それぞれの曲げられた送出用導管６２０は長さ約０．５から約４ミリメートルで、内径約０．３から約０．６ミリメートルである。この実施例では４本の曲げられた送出用導管６２０を用いているけれども、任意の数の導管６２０を使用しうる。用いる導管６２０の数は各導管６２０の直径により異なる。送出用導管６２０の角度は内部流体用導管６１０の中心より約１０度から約６０度の間になる。
【００４５】
それぞれの曲げられた送出用導管６２０は前面５１０内に位置している流体用開口部６３０と通じている。それぞれの流体用開口部６３０は付随する送出用導管６２０とほぼ同じ内向き角とサイズを有している。送出用導管６２０と開口部６３０は流体３３０の流れを一定の角度で連続チューブ１２５の壁面に向ける。導管６２０と開口部６３０は円形、方形又は任意の従来形状でよい。多数の流体用開口部６３０の代わりに１以上の円形又は半円形のスリット(slit)も使用しうる。スリットは約０．２から約０．５ミリメートルの幅で、内部流体用導管６１０の中心より約１０度から約６０度の角度としうる。他の形も使用しうる。
【００４６】
内部流体用導管６１０と曲げられた送出用導管６２０の周囲に１以上の内部空気用導管６４０がある。それぞれの内部空気用導管６４０は直径を約０．２から約０．８ミリメートル、長さを約３０から約６０ミリメートルとしうる。内部空気用導管６４０は上記の空気用導管２６０に通じている。内部空気用導管６４０は前面５１０のいくつかの空気用開口部６５０に通じている。空気用導管６４０と空気用開口部６５０は円形、方形又は任意の従来形状でよい。空気用導管６４０と空気用開口部６５０は曲げることもできる。任意の数の空気用導管６４０と空気用開口部６５０を使用しうる。ある用途では空気用導管６４０とその開口部６５０を使用する必要がない。
【００４７】
曲げられた送出用導管６２０及び(又は)内部空気用導管６４０は約５から１０ミリメートルぐらい前面５１０から伸ばすこともできる。他の距離も使用できる。同様に、前面５１０、導管６２０、６４０、及び、開口部６３０、６５０を押出し機ヘッド２１０の端部の前で終わらせることができる。これらの要素の位置を変えることにより、異なる流動パターン及びコーティング３６０を提供しうる。
【００４８】
上記のように、流体用開口部５７０、６３０の数、サイズ、角度を変えられる。図１１及び１２の例では、４本の曲げられた送出用導管６２０と４本の流体用開口部６３０を用いている。導管６２０と開口部６３０の直径は約０．６ミリメートルで、内部流体用導管６１０の中心から約３０度で伸ばせる。
【００４９】
図１３は別のノズル６６０を示す。ノズル６６０は高負荷用ノズル６００と類似しているが、６本の流体用開口部６７０と６本の曲げられた送出用導管６２０を有している。開口部６７０と導管６２０を内部流体用導管６１０の中心から約１０度から約３０度に配置しうる。開口部６７０と導管６２０は約０．５ミリメートルの内径としうる。
【００５０】
図１４は別のノズル７００を示している。ノズル７００は高負荷用ノズル６００に類似しているが、８本の流体用開口部７１０が付いている。流体用開口部７１０には８本の曲げられた送出用導管６２０により供給される。送出用導管６２０は内部流体用導管６１０の中心より約１０度から約３０度曲げられる。開口部７１０と導管６２０のそれぞれの内径が約０．４ミリメートルである。
【００５１】
既に図面で示したように、各開口部６３０、６７０、７１０及び各導管６２０のサイズは、用いられる開口部６３０、６７０、７１０及び導管６２０の数により異なる。用いられる開口部６３０、６７０、７１０及び導管６２０が多いほど、装置６３０、６７０、７１０及び導管６２０が小さくなる。同様に、開口部６３０、６７０、７１０及び導管６２０の角度と位置がサイズにより異なる。空気用導管６４０と空気用開口部６５０の数、サイズ、角度も変化する。
【００５２】
高負荷用ノズル６００は流体３３０の流れから水を蒸発できない高流量の用途に使用される。即ち、約５０から約１，０００ミリリットル／分である。この用途は、連続チューブ１２５と流体３３０が押出し機ヘッド２１０を出るやいなや固化するコーティングの形成に使用しうる。急速冷却、化学的形成又はキュアリング(curing)により流体３３０のこの固化、セッティング(setting)又はゼリー化を行える。「流体３３０」の用語には流体、粒子のスラリー(slurry)、流体／固形物のスラリー、エマルジョン(emulsion)、流体／気体／固体のスラリー又は他のタイプの流動可能な材料を示していると理解されている。それゆえ、ノズル６００は、最終製品に大量のコーティング成分を必要としている又は望まれている酸のコーティングのような用途に使用しうる。
【００５３】
例えば、６本の曲げられた送出用導管６２０及び６本の開口部６３０のそれぞれが約０．５ミリメートルの直径を有している。導管６２０と開口部６３０は約１５度の角度を有している。４本の内部空気用導管６４０と４本の空気用開口部６５０のそれぞれが約０．５ミリメートルの直径を有している。流体３３０には無水クエン酸及び(又は)リン酸、脱イオン水、グリセリン及びモノグリセリドを含められる。流体３３０は圧力約１．４ｋｇ／ｃｍ２（約２０ｐｓｉ）で約３００ミリリットル／分の流量になる。空気の流れは、圧力約０．３５ｋｇ／ｃｍ２（約５ｐｓｉ）で約７０００ミリリットル／分の流量になる。それゆえ、流体３３０は、各ストロー１１０の長さに沿って、約３５０ミリグラムのコーティング３６０を用いて連続チューブ１２５の内壁面１１５を被覆する。
【００５４】
図１５は本発明の別の実施例、ノズル７５０を示している。ノズル７５０には内部流体用導管７６０と流体用開口部７７０が含まれる。さらに、ノズル７５０にはいくつかの突起７９０を介して前面５１０に取付けられたそらせ板７８０も含まれている。そらせ板７８０は流体用開口部７７０を出た流体がそらせ板７８０に衝突して、連続チューブ１２５の内面に均一にスプレーするのに十分な距離だけ前面５１０から間隔を設けている。そらせ板７８０の直径は約１から約４ミリメートルである。そらせ板７８０は前面５１０より約２から約２０ミリメートル離れた位置になっている。そらせ板７８０の位置は流体３３０の流量により異なる。
【００５５】
いくつかの内部空気用導管８００と付随する空気用開口部８１０も存在しうる。しかしながら、空気用導管８００と開口部８１０は必要ない場合がある。さらに、図１１及び１２に示すように、曲げられた送出用導管６２０がいくつかの流体用開口部６３０と共に用いられる。
【図面の簡単な説明】
【００５６】
【図１】ストローの透視図である。
【図２】本発明と共に用いるためのストロー押出し工程の概略図である。
【図３】押出し機のホッパーとスクリューの側面方向の断面図である。
【図４】押出し機ヘッドの側面方向の断面図である。
【図５】本発明の押出し機の略図である。
【図６】本発明の押出しダイの側面方向の断面図である。
【図７】コーティングされたストローの断面図である。
【図８】静電装置を用いた本発明の代替的実施例の略図である。
【図９】本発明と共に用いるためのノズルの平面図である。
【図１０】図９のノズルの側面方向の断面図である。
【図１１】本発明と共に用いるためのノズルの代替的実施例の平面図である。
【図１２】図１１のノズルの側面方向の断面図である。
【図１３】本発明と共に用いるためのノズルの代替的実施例の平面図である。
【図１４】本発明と共に用いるためのノズルの代替的実施例の平面図である。
【図１５】本発明と共に用いるためのノズルの代替的実施例の側面方向の断面図である。
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【国際調査報告】
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