(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
少なくとも１つの物質の粒子または液滴を形成するための方法であって；
ｉ）前記物質を含む発泡媒体を提供するステップ、ここで前記発泡媒体は、気体を液体中または固体中に全発泡媒体の５０〜９９体積％の量で分散させることによって提供され、および
ｉｉ）前記発泡媒体を静電紡糸または静電噴霧することによって前記物質の粒子または液滴を形成するステップ
を含む方法。
【請求項２】
ステップｉ）における発泡媒体が、前記物質を含む液体中または固体中に気体を分散させることによって提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項３】
ステップｉ）における発泡媒体が、気体を液体中または固体中に分散させてそれにより液体中の気体または固体中の気体の分散体を形成し、その後に前記少なくとも１つの物質を前記分散体の中に組み込むことによって提供される、請求項１に記載の方法。
【請求項４】
前記気体が前記液体中または前記固体中に全発泡媒体の７５〜９９体積％の量で分散される、請求項１から３のいずれか一項に記載の方法。
【請求項５】
前記液体が、前記物質を溶媒中に分散および／または溶解することによって提供される、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項６】
前記液体が前記物質の溶融物である、請求項１から４のいずれか一項に記載の方法。
【請求項７】
前記気体が、空気、二酸化炭素（ＣＯ２）、水蒸気（Ｈ２Ｏ）、窒素ガス（Ｎ２）、水素ガス（Ｈ２）および／またはこれら気体の任意の混合物からなる群から選択される、請求項１から６のいずれか一項に記載の方法。
【請求項８】
ステップｉｉ）における粒子または液滴の形成が、発泡媒体の自由表面から行なわれる、請求項１から７のいずれか一項に記載の方法。
【請求項９】
形成された粒子または液滴を基材上に堆積させるステップをさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１０】
前記基材が紙または板紙である、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
静電処理によって前記物質の粒子または液滴を形成するステップｉｉ）が、交流（ＡＣ）電場の存在下で実施される、請求項１から１０のいずれか一項に記載の方法。
【請求項１２】
ｉ）紙または板紙のウェブを形成するステップ、
ｉｉ）前記紙または板紙のウェブ上に堆積させる少なくとも１つの物質を含む発泡媒体を提供するステップ、
ｉｉｉ）少なくとも部分的に請求項１〜１１の何れかに記載される方法によって前記物質の粒子または液滴を形成するステップ、
ｉｖ）前記粒子または液滴を前記紙または板紙のウェブ上に堆積させるステップ
を含む、紙または板紙を形成するための方法。
【請求項１３】
基材層と静電紡糸された繊維層とを含むフィルターを製造する方法であって、発泡媒体から前記基材上に繊維を静電紡糸するステップを含み、
該静電紡糸するステップが、請求項１〜１１の何れかに記載される方法によって粒子または液滴を形成することを含む、
方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
発明の分野
本発明は、静電処理によって粒子（ｐａｒｔｉｃｌｅｓ）または液滴（ｄｒｏｐｌｅｔｓ）を形成するための方法に関する。本発明はさらに、静電的粒子形成のための媒体（ｍｅｄｉｕｍ）、紙または板紙を形成するための方法、紙または板紙、フィルターを形成するための方法、フィルターおよび媒体から泡（ｆｏａｍ）を除去または排除するための方法に関する。
【０００２】
発明の背景
静電紡糸（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ）および静電噴霧（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｒａｙｉｎｇ）等の静電的技術は、多くの分野においてサブミクロン粒子の生成のために用いられる。静電噴霧において、液体の表面に高電圧の電場を印加して微細な帯電液滴の放出を引き起こす。静電紡糸技術は静電噴霧技術と類似している。しかし静電紡糸において、粘弾性力によって液滴の代わりに液体から繊維が形成される。
【０００３】
静電噴霧または静電紡糸のための装置は、典型的には、サブミクロン粒子に形成される物質を含む液体媒体を供給するノズルと、コレクタープレートとを含む。静電噴霧媒体または静電紡糸媒体は、典型的にはポリマー溶液または溶融物等の、ポリマーを含む液体である。電位差がノズルとプレートとの間に印加される。ノズルとコレクタープレートとの間に生成された静電場によって、媒体は媒体を１つに保持している凝集力に打ち勝ち、それによりコレクタープレートに向かうジェッティング（ｊｅｔｔｉｎｇ）が生じる。静電場はジェットを伸展させ、粘度、表面エネルギー、ポリマー濃度、および電場の強さ等の液体媒体の性質に依存して、繊維（静電紡糸）または液滴（静電噴霧）が形成され、これらがコレクタープレート上に堆積させる。形成された繊維または液滴はそのまま回収することができ、またはコレクターをカバーしている基材の上に被覆として堆積させることができる。静電被覆の原理は、例えばRamakrishnaらによる文献「An Introduction to Electrospinning and nanofibers, World Scientific Publishing co. Pte. Ltd., 2005」に要約されている。しかし、紙および板材工業におけるこの技術の用途は限定されており、広範には報告されてこなかった。
【０００４】
US2007/0148365には、静電紡糸デバイスを用いてナノ繊維の被覆を紙の表面に付け、紙または板紙を形成する方法が開示されている。US2007/0148365において用いられている静電紡糸デバイスは、繊維形成組成物中に集中した電荷領域を形成する複数のメニスカスイニシエーター(meniscus initiators)を含む。しかし、US2007/0148365に開示されたシステムは繊維形成が上向きである用途に限定されている。さらに、そのような静電紡糸デバイスの性能は前記メニスカスイニシエーターの数、形状、位置および性能に依存する。
【０００５】
US2006/0266485には、静電紡糸によって紙ウェブにナノ繊維を付けるための方法が開示されている。US2006/0266485に開示された方法によれば、繊維は紙ウェブ（ｗｅｂ）の乾燥度がナノ繊維の付着に好都合なあるゾーンにおいて紙ウェブに付けられる。
【０００６】
当技術分野において、静電噴霧／静電紡糸技術によって形成される粒子または液滴の不均一な堆積についての問題が見出されてきた。これは、紡糸された繊維または液滴のラインを生成する供給ノズルに起因する可能性がある。さらに、１つの供給ノズルからのジェットの噴射はしばしば不安定で、ランダムに開始および停止することがあり、生成速度が変動することがある。静電噴霧／静電紡糸技術の使用を制限する別の要因は、これらの技術に関連する生成速度が低いことである。より高い電場を用いることによって生成速度を増大させる試みは通常成功しない。というのは電荷が高すぎると静電放電を惹起することがあるからである。さらに、従来技術に記載されたシステムにおいて典型的に用いられているオリフィス直径が小さい噴霧ノズルは閉塞しやすく、静電噴霧／静電紡糸媒体中の化学物質の乾燥が起こることがある。これは生成速度をさらに悪化させる可能性がある。
【０００７】
発明の概要
本発明の１つの目的は、従来技術の問題を含まない粒子または液滴を形成するための方法を提供することである。
【０００８】
本発明の別の目的は、高速生成を可能にする、サブミクロン粒子または液滴を形成するための方法を提供することである。
【０００９】
本発明のさらに別の目的は、表面上における静電噴霧または静電紡糸された粒子または液滴の均一な堆積を達成することである。
【００１０】
上述の目的ならびに他の利点は、本発明による方法によって達成される。本発明は少なくとも１つの物質の粒子または液滴を形成するための方法に関し、該方法は、前記物質を含む発泡媒体（ｆｏａｍｅｄ  ｍｅｄｉｕｍ）を提供する（ｐｒｏｖｉｄｅ）ステップと、静電処理によって前記物質の粒子または液滴を形成するステップとを、この順に含む。
【００１１】
本明細書において、用語「粒子」は、これだけに限らないが、繊維を含む任意の形態の粒子を含む。
【００１２】
本明細書において用語「発泡媒体」または「泡」は、固体中または液体中における気体の分散体を意味する。気体小球（ｇｌｏｂｕｌｅｓ）は任意の寸法、例えばコロイド状（ｃｏｌｌｏｉｄａｌ）から巨視的（ｍａｃｒｏｓｃｏｐｉｃ）までであってよい。
【００１３】
静電処理の範囲は、これだけに限らないが、静電噴霧（液滴の生成）および静電紡糸（繊維の生成）ならびに静電噴霧および静電紡糸の間の遷移範囲（ｔｒａｎｓｉｔｉｏｎ  ｒａｎｇｅ）における両者の組み合わせを含む、粒子または液滴が静電的に形成される任意のプロセスを含む。
【００１４】
驚くべきことに、静電処理における発泡媒体の使用によって生成速度の増大が可能になり、基材上に粒子または液滴を静電紡糸または静電噴霧することによって形成される被覆層の一様性が増大することが示された。さらに、媒体を供給するシステム、例えばノズルと堆積表面との間の静電放電についての問題を回避することができる。
【００１５】
上記目的はまた、静電的粒子形成のための媒体であって、粒子または液滴に形成される少なくとも１つの物質を含み、泡の形態である媒体によって達成された。
【００１６】
本発明はさらに、紙または板紙のウェブを形成するステップ、前記紙または板紙のウェブ上に堆積させる少なくとも１つの物質を含む発泡媒体を提供するステップ、静電処理によって前記物質の粒子または液滴を形成するステップ、および前記粒子または液滴を前記紙または板紙のウェブ上に堆積させるステップを含む、紙または板紙を形成するための方法に関する。さらに、本発明は紙または板紙を形成するための前記方法によって形成された紙または板紙に関する。
【００１７】
紙または板紙を形成するための前記方法によって、紙または板紙を高い被覆速度で被覆しサイジングすることが可能になる。さらに、紙または板紙上に付けられた被覆および／またはサイジングの平滑で均一な層が得られる。
【００１８】
本発明はさらに、基材層と静電紡糸された繊維層とを含むフィルターを形成するための方法に関し、前記方法は発泡媒体から前記基材上に繊維を静電紡糸するステップを含む。さらに、本発明は前記方法によって製造されたフィルターに関する。
【００１９】
本発明に従うフィルターを製造するための方法は、基材上における繊維の緊密かつ均一な分布をもたらし、それにより濾過効率の高いフィルターを製造することができる。
【００２０】
本発明はさらに、媒体から泡を除去または排除するための方法に関し、前記方法は前記媒体を静電場に曝すステップを含む。本発明に従う媒体から泡を排除または除去するための方法により、媒体中の自由な（ｆｒｅｅ）気体バブル（ｂｕｂｂｌｅｓ）の大部分は効率的に除去されて分離され、過剰量の自由な気体バブルによって引き起こされる問題は排除される。前記媒体は泡を含む固体または液体媒体であってよい。
【００２１】
図面の短い説明
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１ａ】従来技術を表す比較例（比較例１）に従って液体から静電紡糸した粒子によって被覆された板紙のＵＶ光下で撮影した写真を示す。
【図１ｂ】本発明の例（例１）に従って発泡媒体から静電紡糸した粒子によって被覆された板紙のＵＶ光下で撮影した写真を示す。
【発明を実施するための形態】
【００２３】
発明の詳細な説明
本発明は、静電的手段による少なくとも１つの物質の粒子または液滴の形成に関し、粒子または液滴に形成される物質を含む媒体は泡の形態である。前記媒体はまた、発泡媒体と称されることもある。形成される粒子はミクロ、ナノ、および／またはミリメートルサイズであってよい。本発明によれば、粒子または液滴の形成は、泡の表面からおよび／または泡に組み込まれたバブルの表面から起こる。好ましい実施形態において、本発明による方法によって形成された粒子または液滴はいかなる気体も含まない。したがって、泡は、泡としてではなく、粒子または液滴としてコレクター上に移送または堆積させる。
【００２４】
静電処理による粒子の形成のために発泡媒体を使用することにより、供給システムとコレクタープレートとの間に静電放電を引き起こすことなしにより高い電場強度を用いることが可能になる。いかなる理論にも縛られることを望んではいないが、これはおそらく泡の誘電特性によるものである。より高い電場強度を印加することにより、生成速度が増大する。さらに、供給システム、例えば発泡媒体を輸送するノズルを、一様でない堆積を引き起こすことなしに、コレクターにまたは形成された粒子が堆積される基材に近接して配置することができる。このことは生成速度をより高くすることにさらに寄与する。
【００２５】
さらに、発泡表面からの粒子の形成を開始するために必要なエネルギーは非発泡液体からの場合より少ないことが示された。発泡表面からの粒子または液滴の生成は、点別の（ｐｏｉｎｔｗｉｓｅ）電圧の瞬間的増大によって、すなわち単一の点または位置に電圧を印加することによって開始され、すなわち「イグナイトされ（ｉｇｎｉｔｅｄ）」得る。この特定の点においてジェット形成が急速に起こるとともに、ジェット形成は急速に広がり、泡の自由表面全体に拡大する。フューズ（ｆｕｓｅ）を用いてこの系を単一の点でイグナイトすることさえもでき、その後でこの点から紡糸プロセスが発泡表面全体にわたって広がる。その後、イグナイト点はもはや不要となり、印加される電圧を減少させることができる。したがって、媒体として泡を使用する場合には、表面張力に打ち勝って繊維または液滴の形成を誘導するために必要な電気として供給されるエネルギー量はより少ない。
【００２６】
静電紡糸または静電噴霧媒体として発泡媒体を用いることによるさらに別の利点は、液体媒体を用いる場合に比べて媒体の固体含量を高くすることができるということである。したがって、木材繊維材料、例えば微細に磨砕されたセルロース材料もしくはセルロースナノ繊維を気体と混合して泡を形成させ、その後に静電的手段によって粒子または液滴に形成することができる。
【００２７】
本発明において用いられる発泡媒体は、気体を液体中または固体中（この液体または固体は、粒子または液滴に形成される物質を含む）に分散させることによって提供することができる。あるいは、気体を液体中または固体中に最初に分散させ、その後、形成された分散体中に前記物質を組み込む（ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅ）ことによって、例えば含浸（ｉｍｐｒｅｇｎａｔｅ）またはスプレッド（ｓｐｒｅａｄ）することによって、発泡媒体を提供することができる。
【００２８】
発泡媒体から静電的に粒子または液滴を形成する際には、発泡媒体はプロセス中に消費されてもよい。この実施形態によれば、発泡媒体は粒子または液滴に形成される物質と、プロセス中に蒸発する溶媒と、気体とからなっていてもよい。あるいは、発泡媒体は粒子に形成される物質の支持体（ｓｕｐｐｏｒｔ）として働いてもよい。この実施形態によれば、発泡媒体はプロセス中に消費されない。例えば、粒子または液滴に形成されるポリマーおよびプロセス中に蒸発する溶媒を含むポリマー溶液を泡に組み込んでもよい。
【００２９】
本発明の発泡媒体は、液体中または固体中に分散した気体を、全媒体の少なくとも５体積％の量で、または１０〜９９体積％の間の量で、より好ましくは５０〜９９体積％の量で、最も好ましくは全媒体の７５〜９９体積％の量で含んでもよい。泡の中の気体の量が多いと、液体または固体中に分散した均一な寸法分布の小さなバブルが生じる。したがって、その表面から粒子または液滴が形成されるバブルの全表面積が増大する。さらに、バブルの均一な寸法分布は、より均一なプロセスに寄与する。発泡媒体はまた気体および粘性液体の弾性的なスポンジ状コンポジット（ｃｏｍｐｏｓｉｔｅ）として記述することができ、このコンポジットは液体中にバブル化した空気を含む。発泡媒体中に存在する気体の量が液体の溶解力に打ち勝つために充分であること、したがって気体の少なくとも一部が液体中にバブルを形成することが重要である。液相中に存在する気体のバブルはコロイド状から巨視的までの任意の寸法であってよい。
【００３０】
本発明の発泡媒体は生物学的、化学的、機械的または音響学的に調製することができる。しばしば、機械的手段で泡を調製することが最も実用的である。
【００３１】
発泡媒体の気体成分は、空気、二酸化炭素（ＣＯ2）、水蒸気（Ｈ2Ｏ）、窒素ガス（Ｎ2）、水素ガス（Ｈ2）およびそれらの混合物からなる群から選択することができる。好ましい一実施形態において、気体成分は空気である。例えば機械的手段によって気体を液体中に組み込む際には、空気がしばしば最も便利な選択である。
【００３２】
発泡媒体の液相は、粒子または液滴に形成される物質の溶液、分散体または溶融物であってよい。好ましくは、液相はキャリア（ｃａｒｒｉｅｒ）をさらに含む。キャリアは、粒子または液滴に形成される物質を輸送し、保持し、伝導し（ｃｏｎｄｕｃｔｉｎｇ）、場合により溶解することに関与するという目的を有する液体を指す。キャリアは例えば水、アルコールまたは有機溶媒もしくは溶媒の混合物であってよい。
【００３３】
粒子または液滴に形成される物質（単数または複数）は、ポリマーまたはポリマーのブレンドであってよい。適切なポリマーは、例えばポリオレフィン、ポリビニル、ポリアミド、ポリイミド、ポリアクリレート、ポリエステル、およびそれらの混合物から選択することができる。
【００３４】
液相は、泡の形成、静電場の改良および粒子形成の強化から選択される効果に寄与する少なくとも１つのプロセス助剤（ｐｒｏｃｅｓｓ  ａｉｄ）をさらに含んでもよい。好ましくは、プロセス助剤は界面活性剤（サーファクタント）、例えば界面活性ポリマーである。好ましい一実施形態において、プロセス助剤は泡形成剤（ｆｏａｍ  ｆｏｒｍｉｎｇ  ａｇｅｎｔ）、例えばアジドである。
【００３５】
発泡媒体は、液相中の気相の許容される保持を確実にするため、安定剤（ｓｔａｂｉｌｉｚｅｒ）をさらに含んでもよい。本発明の好ましい一実施形態において、発泡媒体は微細粒子を含んでもよい。発泡媒体中の微細粒子の存在により、粒子形成が強化され、発泡媒体の安定性が改善される。本明細書において、「微細粒子」は固体添加剤を指す。発泡媒体中に存在する微細粒子は、例えば１〜１０００ｎｍの球直径を有してもよい。微細粒子は、例えばタンパク質、デンプン等の生体由来ポリマー；粘土、シリカ、炭酸カルシウム、酸化チタン、タルク等の鉱物粒子；有機強化剤（ｏｒｇａｎｉｃ  ｉｎｔｅｎｓｉｆｉｅｒｓ）、合成ラテックスバインダー、塩；およびそれらの誘導体であってよい。
【００３６】
本発明の一実施形態において、粒子の形成は静電紡糸によって行なわれ、それにより超微細繊維が形成される。単繊維の直径は例えば５μｍ未満、または４００ｎｍ未満でさえあってよい。粒子の形成は静電噴霧によって行なってもよく、それにより液滴が形成される。
【００３７】
本発明は静電紡糸および／または静電噴霧が今日用いられているいかなる応用分野、例えば基材の静電被覆もしくは含浸のため、または不織布の製造のために適用することができる。本発明の方法によって形成された粒子は、コレクター表面上に堆積させることができる。コレクター表面は、フィルム、繊維ウェブ、紙、箔、または任意の他の適切な基材等の基材であってよい。
【００３８】
本発明の一実施形態において、本方法によって形成される粒子または液滴は、紙または板紙の基材の上に堆積させる。粒子または液滴は、例えば製紙プロセスの間に、紙または板紙の移動しているウェブに適用することができる。したがって本発明の方法は例えば紙または板紙のコーティングまたはサイジングに用いることができる。本方法は様々な種類のポリマー繊維を紙または板紙の表面上に直接、またはその内部に組み込むために用いることができる。本発明の１つの注目すべき利点は、ｇ／［ｍ2×ｍｉｎ］としての被覆速度を、最新技術による装置を用いても到達できなかったレベルにまで増大することができることである。本発明による方法によって、大量の被覆を短時間で生成することができる。さらに、発泡媒体の使用により、ある被覆ノズルが隣接するノズルにおける電場の大きさに干渉することについての問題が是正される。したがって、被覆ノズルを互いに近接して配置することができ、それによりコンパクトな被覆システムを用いることができる。
【００３９】
本発明による方法は、基材層および静電紡糸された繊維層を含むフィルターを製造するためにさらに用いることができる。この実施形態には、静電場における発泡媒体からの繊維の形成が含まれ、この繊維は基材層の上に堆積させる。基材層は有利にはかなり多孔質な構造を有する従来から製造されている布から作られる。本発明による方法によって調製されたフィルターは、強化された濾過特性をもたらす。というのは、静電紡糸された繊維は基材層の上に均一に堆積するからである。
【００４０】
本発明のさらに別の実施形態によれば、発泡媒体から小粒子が生成され、この小粒子はそのまま回収される。前記小粒子は不連続な繊維もしくは不規則なビーズまたはそれらの混合物、凝集物もしくは組み合わせの形態であってよい。前記粒子は少なくとも１つのサブミクロンスケールの寸法を有する。好ましくは、粒子は１０μｍ未満、より好ましくは１μｍ未満の直径を有する繊維である。形成された粒子は最初にコレクター表面上に堆積させてもよく、それから粒子が収穫される。粒子がコレクター表面に付着することを防止してもよい。システムは、生成した粒子がコレクター表面から連続的に除去されるようにさらに設計してもよい。本発明の方法によって、粒子の高収率を達成することができる。
【００４１】
本発明の方法は、フィブリルまたはミクロフィブリル化セルロース、すなわち約５０ｎｍ太さ（ｔｈｉｃｋ）のセルロースストリング（ｓｔｒｉｎｇｓ）を製造するためにさらに用いることができる。本発明によれば、フィブリルはセルロースを溶解し、溶解したセルロースの発泡媒体を形成し、前記発泡媒体を静電紡糸することによって製造することができる。本発明によって製造したフィブリルは、例えばプラスチック、高強度紙（ｈｉｇｈ  ｓｔｒｅｎｇｔｈ  ｐａｐｅｒｓ）および環境にやさしい梱包材（ｐａｃｋａｇｉｎｇ）を強化するために用いることができる。
【００４２】
本発明の静電的粒子形成は、静電噴霧または静電紡糸のために適切な従来の装置を用いて行なうことができる。装置は、コレクター、供給部、およびコレクターと供給部との間に電位差をもたらすよう構成された電圧源を含む。供給部は、泡スプレッドまたは泡供給システムをさらに含んでもよい。コレクターは基材を支持するための金属プレートであってよいが、プレート、ロール、ドラム、シリンダー等もまた用いることができる。静電電圧は好ましくは１０〜１００ｋＶの間、より好ましくは４０〜６０ｋＶの間であり、泡と基材との間の距離は好ましくは１０〜３００ｍｍの間、より好ましくは約５０ｍｍである。
【００４３】
粒子または液滴の静電処理、例えば静電噴霧または静電紡糸は、直流および／または交流電圧の両者を用いて実施することができる。本発明の一実施形態において、静電処理は交流（ＡＣ）電場の存在下で実施される。これは、電場を形成する電極のいずれかに交流電位を印加することによって達成することができ、例えば交流電位を供給部またはコレクターのいずれかに印加することができる。ＡＣ電位を用いることにより、形成された粒子または液滴による堆積表面の被覆（ｃｏｖｅｒａｇｅ）の改善がもたらされる。発泡媒体は、泡の誘電特性によってＡＣ電位の使用を容易にする。
【００４４】
静電処理は、交流および直流の両方を同時に用いて実施することもできる。このようにして、プロセスで生成する粒子の形態を変化させることができる。一実施形態によれば、交流電位がコレクターに印加され、直流電位が供給部に印加されて、それによりかなり大きな繊維の形態で粒子を生成することができる。別の実施形態において、交流電位が供給部に印加され、直流電位がコレクターに印加されて、それにより、より微細な粒子を生成することができる。
【００４５】
装置の供給部は、適切には例えば平滑なプレートであり、その上で発泡媒体は放電スロット（ｄｉｓｃｈａｒｇｉｎｇ  ｓｌｏｔ）に向かって下向きにゆっくりと移動することができる。放電スロットにおいて、粒子を形成する媒体は静電場によってコレクターに引き寄せられる。形成されたジェットは泡表面のいくつかのランダムな位置から直接伸びる。泡の粘性はそのような供給システムに有益である。
【００４６】
別の実施形態において、泡は開口、例えば可変のスリット幅を有するスリットを通して供給されてもよい。場合によって、表面張力およびスリット幅は、泡は溢れないがジェットの生成に充分な自由表面積を提供するように調節することができる。
【００４７】
さらに別の実施形態において、供給システムは１つまたは複数のノズルを含んでもよい。発泡媒体の使用により、あるノズルが隣接するノズルにおける電場の大きさに干渉することについての問題が是正される。したがって、ノズルを互いにより近接して配置することができ、それによりコンパクトな供給システムを用いることができる。
【００４８】
好ましい実施形態によれば、粒子形成は発泡媒体の自由な、好ましくは平坦な表面から、すなわちいかなるノズル等も用いることなく、行なわれる。発泡媒体は自由表面からの粒子または液滴の形成を容易にする。というのは、放電を引き起こす可能性のある媒体中の電荷の高いピークが避けられるからである。静電的手段による発泡媒体の自由表面からの粒子または液滴の形成は、驚くほど速い生成速度をもたらす。さらに、発泡媒体の自由表面を用いる可能性は、供給システムを設計する際のフレキシビリティの増大をもたらす。この実施形態によれば、供給システムは平坦な表面、例えば金属プレートを含んでもよく、または曲がった表面を含んでもよい。
【００４９】
本発明による粒子または液滴の形成は、静電的手段を他の力と組み合わせて、例えば機械的手段の使用と組み合わせて用いて行なってもよい。したがって、静電場の使用は、ジェッティングをさらに改善するために、例えば回転ノズルシステムまたは加圧供給システムの使用と組み合わせてもよい。
【００５０】
本発明は、泡を含む媒体から泡を除去または排除するためにさらに用いることができる。流動性媒体中の泡の形成は多くの工業プロセスにおいて、例えば製紙工業において、食品工業において、製薬工業においておよびインク工業において問題である。当技術分野において、泡の形成は典型的には消泡剤の使用によって防止されるか、あるいは気体は遠心装置等の機械的脱ガス装置の使用によって排除される。しかし、従来の脱ガス装置はしばしば場所をとりコストが高い。
【００５１】
本発明によれば、泡の形態で気体を含む媒体は静電場に曝され、すなわち媒体とコレクターとの間に電位差が印加される。このようにして、粒子または液滴が泡の表面からおよび／または泡の中に組み込まれたバブルの表面から静電的に形成され、それにより泡中のバブルが破壊される。したがって、気体が放出され、したがって媒体から除去される。本方法によって形成された粒子はコレクター上に堆積させ、リサイクルすることができる。
【００５２】
泡を排除または除去するための前記方法は、いくつかの工業からの、例えば製紙プロセス、食品工業、製薬工業、塗料工業およびインク工業からの流体プロセス媒体の処理に適用することができる。流体媒体は水、アルコールまたは有機溶媒もしくは溶媒の混合物に基づくものであってよい。流体媒体は溶融物の形態であってよい。あるいは、流体媒体は繊維懸濁液、例えば製紙のためのセルロース性繊維の懸濁液（いわゆるストック（ｓｔｏｃｋ））または製紙機械からの流出水（ｅｆｆｌｕｅｎｔ  ｗａｔｅｒ）等の懸濁液であってよい。本発明による方法によって白水（ｗｈｉｔｅ  ｗａｔｅｒ）を処理する際には、ヴァックス、デンプンおよびタンパク質等の小さな疎水性の粒子が生成され、コレクタープレート上に堆積することがある。これらの粒子は繊維懸濁液にリサイクルすることができる。
【００５３】
泡を除去する方法は、浮選（ｆｌｏｔａｔｉｏｎ）法において、例えばリサイクルパルプスラリーの脱インキにおいて、１つのステップとして有利に用いることができる。浮選法において、空気が流体媒体に（例えばリサイクルパルプスラリーに）注入され、これがバブルを形成し、このバブルに疎水性粒子（例えば印刷インキ粒子）が付着する。バブルは懸濁液の表面に移動し、そこで泡層を形成する。従来技術において、この泡層は機械的手段によって除去される。本発明によれば、この泡層はこれを静電場に曝すことによって除去することができる。したがって、媒体とコレクターとの間に電位差が印加されることができ、それにより空気のバブルが崩壊すると同時に、粒子（例えばインキ粒子）が静電的に形成されコレクター上に堆積する。このようにして、泡を除去することができ、インキ粒子を回収することができる。
【００５４】
本発明によって媒体から泡を除去または排除する方法は、静電噴霧または静電紡糸のために適切な従来の装置を用いて行なうことができる。そのような装置については、粒子を形成する方法に関連して上述した。装置は上述のように、コレクター、供給部およびコレクターと供給部との間に電位差をもたらすよう構成された電圧源を含んでよい。供給部は、泡スプレッドまたは泡供給システムをさらに含んでもよい。コレクターはプレート、ロール、ドラム、シリンダー等であってよい。
【００５５】
媒体から泡を除去または排除する方法の好ましい一実施形態において、媒体は表面上、例えば金属表面上にスプレッドされて液体の薄いフィルムを形成し、その後でこれは静電場に曝される。このようにして、媒体中の気体バブルは媒体の表面により速く上昇し、それにより粒子または液滴の静電的形成、したがって媒体からの泡の排除が容易になる。
【００５６】
泡を除去または排除するための静電処理、例えば静電噴霧または静電紡糸は、直流および／または交流電圧を用いて実施することができる。
【００５７】
実験
本発明を以下のいくつかの例を参照してさらに説明する。本発明はここに開示される特定のプロセスステップおよび材料に限定されないことを理解されたい。
【００５８】
相違を明確にするため、従来技術を表す手順に従って比較実験も実施した。
【００５９】
比較例１
粒子に形成される化合物として二酸化チタン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシドの混合物（ＴｉＯ2＋ＰＶＡ＋ＰＥＯ）；プロセス助剤としてドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）およびキャリアとして水を含む中間組成物を調製した。５００ｇのバッチ中の成分の濃度は、ＰＶＡ６．４％、ＰＥＯ１．０％、ＳＤＳ３滴およびバランス量の水であった。この中間組成物をノズル（複数形）から静電紡糸した（ノズル距離は約５０ｍｍ、電圧は約４０ｋＶ）。粒子を２４０ｇ／ｍ2の板紙上に堆積させた。
【００６０】
結果を目視で、またＵＶ光下に写真撮影することによって評価した。図１ａにＵＶ光下で撮影した被覆板紙の写真を示す。ＴｉＯ2がスプレッドの均一性のマーカーとして用いられる。というのは、ＴｉＯ2がＵＶ光を吸収し、したがって被覆を暗い線として見ることができるからである。紡糸の間、１つのジェットのみが１つのノズルから離れるのが観察された。ノズルについてスキン効果が観察された。図１ａに観察されるように、板紙上に各ノズルからの明瞭な紡糸ラインを見ることができる。これらの紡糸ラインは、不均一被覆のしるしである。
【００６１】
例１
比較例１で用いたのと同じ中間組成物を、混合機を用いて機械的に発泡させた。空気を液相に組み込むにつれて、その体積は２倍を超えて増加した。したがって、形成された発泡媒体は気体を全媒体の約５０体積％〜６０体積％の量で含んでいた。この発泡媒体を比較例１で用いたノズルから静電紡糸した（距離は約５０ｍｍ、電圧は約４０ｋＶ）。両方の実験で被覆重量は同等に保った。形成された粒子を２４０ｇ／ｍ2の板紙上に堆積させた。
【００６２】
得られたスプレッドを再び目視で、およびＵＶ光下に写真撮影することによって評価した。図１ｂにＵＶ光下で撮影した被覆板紙の写真を示す。図１ｂに見られるように、スプレッドの均一性は、板紙上にノズルからの紡糸ラインが見られなかったことから証明された。各ノズルから、数本のフィラメントがコレクターに向かって放出されていた。泡はまた、ポンプによってノズルに供給することがより容易であり、これはより容易な投与（ｄｏｓｉｎｇ）に寄与した。結果として、最終生成物の被覆はより均質で均一に分布していた。
例２
粒子に形成される化合物として二酸化チタン、ポリビニルアルコール、ポリエチレンオキシドの混合物（ＴｉＯ2＋ＰＶＡ＋ＰＥＯ）；プロセス助剤としてドデシル硫酸ナトリウム（ＳＤＳ）およびキャリアとして水を含む中間組成物を調製した。５００ｇのバッチ中の成分の濃度は、ＰＶＡ６．４％、ＰＥＯ１．０％、ＳＤＳ３滴およびバランス量の水であった。この中間組成物を混合物を用いて機械的に発泡させた。発泡媒体９ｇを１０ｃｍ×１０ｃｍの面積で金属プレート上にスプレッドし、泡表面から静電紡糸した（距離は約５０ｍｍ、電圧は約４０ｋＶ）。再び、形成された粒子を板紙（２４０ｇ／ｍ2）の基材上に堆積させた。
【００６３】
粒子（ここでは繊維）を泡の自由表面から直接、すなわちいかなるノズル等も使用せずに、形成させた。泡の表面を離れる繊維の密度は高かった。実験を最後まで実施するにつれて、泡は全て消費され、いかなる実質的な試薬の損失もなしに繊維に紡糸された。プロセスを撹乱する勾配（ｇｒａｄｉｅｎｔｓ）なしに発泡させる際、濃度は安定なままであると思われる。紡糸性は時間の関数として減少しなかった。再び、均一なスプレッドが観察された。さらに、堆積速度は驚くほど速かった。堆積速度はノズルを用いた場合よりも顕著に速かった。
【図１ａ】
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【図１ｂ】
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