(57)【要約】  本発明は、流体を押し出すための押出機システムであって、押出機システムは、少なくとも１つの供給装置、少なくとも１つのミキサー装置、および少なくとも１つの押出ダイを備えるものに関する。本発明によれば、押出すべき材料を完全にまたは部分的に取り囲む流体の流れ（輸送流体）を生成するための少なくとも１つの装置が設けられており、前記流体の流れは、押出すべき材料の排出方向と実質的に並行に流れるものである。それにより、流体が放出ガスによって引き起こされる輸送流体の流れの吸引および／または加圧によって押出機システムから排出される。この押出機システムは、ナノメートル範囲に十分収まる製品の均一な製品排出を可能にする。【選択図】図１
2008528326.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
流体押出用の押出機システムであって、該押出機システムは、少なくとも１つの供給装置（２）、少なくとも１つのミキサー装置（３）、および少なくとも１つの押出ダイ（４）を備えるものにおいて、
押出すべき材料を完全にまたは部分的に取り囲む流体の流れ（輸送流体）を生成するための少なくとも１つの装置が設けられており、前記流体の流れは、押出すべき前記材料の排出方向と実質的に並行に流れるものであり、それにより、前記流体が放出ガスによって引き起こされる前記輸送流体の流れの吸引および／または加圧によって前記押出機システムから排出されることを特徴とする押出機システム。
【請求項２】
押出すべき前記材料を排出するための圧力生成が、放出ガスによって行われるものであることを特徴とする、請求項１に記載の押出機システム。
【請求項３】
吸引装置がノズル排出口に配置されていることを特徴とする、請求項１に記載の押出機システム。
【請求項４】
前記押出ダイ（４）の排出ノズル（５）またはその部品が交換可能であることを特徴とする、請求項１〜３の一項に記載の押出機システム。
【請求項５】
並行な流体の流れを生成するための前記少なくとも１つの装置が、交換可能な部品の形態で少なくとも部分的に設けられていることを特徴とする、請求項４に記載の押出機システム。
【請求項６】
製品直径範囲が異なる場合に交換できるように設計された吸引ヘッド（９４）が基本要素１の各ノズルヘッド（４５）の前に配置されていることを特徴とする、請求項３に記載の押出機システム。
【請求項７】
押出すべき前記材料を完全にまたは部分的に取り囲む前記流体の流れを介して、計量のばらつきを補償するための少なくとも１つの補償ダクトが設けられていることを特徴とする、請求項１〜６の一項に記載の押出機システム。
【請求項８】
前記流体が生じる毛管力によって排出されるように、前記排出ノズル（５）の寸法が、成形すべき前記流体に合わせて調節されるものであることを特徴とする、請求項１〜７の一項に記載押出機システム。
【請求項９】
前記押出ダイ（４）またはその部品が、排出方向の軸を中心としてモーター駆動によって回転可能であることを特徴とする、請求項１〜８の一項に記載の押出機システム。
【請求項１０】
前記押出機システムの前記回転可能部品が、前記押出機システムの横断面に対して対称的に配置され排出方向に対して並行に延在するマンドレル（４７）であることを特徴とする、請求項９に記載の押出機システム。
【請求項１１】
前記排出される流体を引き出すための少なくとも１つの引取装置（１１）が、前記押出ダイ（４）の前記排出ノズル（５）の後方に配置されていることを特徴とする、請求項１〜１０の一項に記載の押出機システム。
【請求項１２】
異なる引取速度を有する少なくとも２つの引取装置（１１）が、前記排出ノズル（５）の後方に配置されていることを特徴とする、請求項１１に記載の押出機システム。
【請求項１３】
少なくとも１つの引取装置（１１）が、引取方向に対して並行な軸を中心として付加的に回転可能であることを特徴とする、請求項１〜１２の一項に記載の押出機システム。
【請求項１４】
供給装置（２）、圧力生成装置（２０）、ミキサー装置（３）、および少なくとも１つの押出ダイ（４）から成る、前記押出機システムの前記基本要素（１、４８）が、排出方向の軸を中心として回転可能であることを特徴とする、請求項１〜１３の一項に記載の押出機システム。
【請求項１５】
前記流体用の調整可能な加熱・冷却装置（１８）を備えることを特徴とする、請求項１〜１４の一項に記載の押出機システム。
【請求項１６】
前記排出される流体用の乾燥装置（１２）を前記押出ダイ（４）の後方に備えることを特徴とする、請求項１〜１５の一項に記載の押出機システム。
【請求項１７】
前記排出される流体用の切断装置（１３）を前記押出ダイ（４）の後方に備えることを特徴とする、請求項１〜１６の一項に記載の押出機システム。
【請求項１８】
前記排出される流体用の巻取装置（１４ａ）を前記押出ダイ（４）の後方に備えることを特徴とする、請求項１〜１７の一項に記載の押出機システム。
【請求項１９】
少なくとも１つの押出ダイ（４）が毛管または微小毛管を製造するための装置であることを特徴とする、請求項１〜１８の一項に記載の押出機システム。
【請求項２０】
微小毛管を製造するための排出ノズル（５）の内径が１００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満、特に好ましくは２０μｍ未満であることを特徴とする、請求項１９に記載の押出機システム。
【請求項２１】
少なくとも１つの押出ダイ（４）が、フィルムまたはマイクロフィルムを製造するための装置であることを特徴とする、請求項１〜１８の一項に記載の押出機システム。
【請求項２２】
０．５ｍｍ〜１μｍの厚さを有するフィルムが好ましく、最大５０ｎｍの厚さを有するフィルムが特に好ましいことを特徴とする、請求項２１に記載の押出機システム。
【請求項２３】
少なくとも１つの押出ダイ（４）が、ストランドまたは微細ストランドを製造するための装置であることを特徴とする、請求項１〜１８の一項に記載の押出機システム。
【請求項２４】
０．５ｍｍ〜１μｍの厚さを有する微細ストランドが好ましく、最大数ナノメートルの厚さを有する微細ストランドが特に好ましいことを特徴とする、請求項２３に記載の押出機システム。
【請求項２５】
前記システムの前記基本要素（１、４８）が２０ｃｍ未満の長さ、好ましくは１５ｃｍ未満の長さ、および特に好ましくは８ｃｍ未満の長さを有することを特徴とする、請求項１〜２４の一項に記載の押出機システム。
【請求項２６】
前記システムの前記基本要素（１、４８）が５ｃｍ未満の直径、好ましくは３ｃｍ未満の直径、および特に好ましくは１ｃｍ未満の直径を有することを特徴とする、請求項１〜２５の一項に記載の押出機システム。
【請求項２７】
閉鎖ユニットと少なくとも１つの射出成形金型が、前記排出ノズル（５）の後方に配置されることを特徴とする、請求項１〜２６の一項に記載の押出機システム。
【請求項２８】
前記圧力生成装置（２０）を用いて、前記製品が注入カニューレの形態の前記ノズル（４５）を通じて、または追加注入カニューレ（１０７）を通じて排出される、請求項１〜２７の１つ以上の項に記載の押出機システムから成るインジェクター。
【請求項２９】
前記注入カニューレ（１０７）が３．５ｍｍの外径を有している、請求項２８に記載のインジェクター。
【請求項３０】
押出すべき前記材料の排出方向に対して並行に流れる第２の流体（輸送流体）の流れを利用して、前記流体が排出されることを特徴とする、流体を押し出すための方法。
【請求項３１】
押出すべき前記流体が、マイクロメートルからナノメートルの範囲で均一に排出される、請求項３０に記載の方法。
【請求項３２】
押出すべき前記材料が吸引および／または加圧によって排出され、前記輸送流体の流動挙動が製造される前記製品の流動挙動よりも速いように設定される、請求項３０または３１に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、流体押出用の押出機システムであって、押出機システムは、少なくとも１つの供給装置、少なくとも１つのミキサー装置、および少なくとも１つの押出ダイを備えるものに関する。
【背景技術】
【０００２】
毛管、ストランド、押出フィルム、またはその他の断面形状でダイの排出ノズルにより押し出されるように、成形すべき流体が押出ダイによって加圧される、押出用の押出機システムが、技術水準から公知である。
【０００３】
技術水準から、オーガー（単一オーガーまたはダブルオーガー）を搭載した、材料供給用および同時に圧力発生専用の押出機システムが公知である（例えば、国際公開第０３／００９９８９号、欧州特許出願公開第０  ８８８  ８６０  Ａ２号、ドイツ特許出願公開第１０１  ３６  ８５１  Ａ１号）。国際公開第００／７６７４３  Ａ１号には、直径１６〜４０ｍｍの製品用の５００ｒｐｍの速度で回転する回転ノズルを備える、回転押出ノズル構造物が記載されている。カナダ特許出願公開第２，２９９，２０９号には、類似の回転押出ヘッドが記載されている。当該押出機システムは可変システムではなく、そのため、特定の寸法の製品を特に超高圧で製造するのに用いられる。
【０００４】
欧州特許出願公開第０  ４９９  ０２５号には、環状隙間を有する固定ノズルを利用する、回転マンドレルを用いたホースの押出が記載されている。
【０００５】
さらに、流体が通常の方法で、例えばオーガーによって圧力にさらされ、押出ダイを通って押出機システムから押し出されるという押出機システムが国際公開第９５／２４３０４号から公知である。毛管を製造するために、押出ダイは、中核を備える実質的に中空の円筒形状を有しているため、流体はチューブまたはホースの形状でダイから出てくる。ここで、相応して小さい排出横断面のダイを用いることで、「チューブ」または「ホース」の横断面をほとんど毛管の範囲まで低減することができる。
【０００６】
技術水準においては、約１００μｍの直径を有する製品に適した、１０００〜１５００バールの圧力範囲で動作する押出機システムのみ公知である。
【０００７】
数マイクロメートルまたは数ナノメートルの範囲の寸法の製品を実現するために、技術水準から公知の押出機システムをさらに小型化することは不可能である。なぜならば、押出機における直径がさらに低減されると、成形すべき流体と押出機との摩擦力が高くなって、流体に圧力をかけても、成形された製品の排出を制御できなくなるからである。
【特許文献１】国際公開第０３／００９９８９号パンフレット
【特許文献２】欧州特許出願公開第０  ８８８  ８６０  Ａ２号
【特許文献３】ドイツ特許出願公開第１０１  ３６  ８５１  Ａ１号
【特許文献４】国際公開第００／７６７４３号パンフレット
【特許文献５】カナダ特許出願公開第２，２９９，２０９号
【特許文献６】欧州特許出願公開第０  ４９９  ０２５号
【特許文献７】国際公開第９５／２４３０４号パンフレット
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
技術水準に比べ、本発明の基礎を成す課題とするところは、押出機システムのさらなる小型化を可能にする、押出機システムを提供することである。当該システムは、ナノメートル範囲に十分収まる製品の均一な製品排出を可能にすることが望ましい。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明によれば上記課題を解決するため、流体押出用の押出機システムであって、押出機システムは、少なくとも１つの供給装置、少なくとも１つのミキサー装置、および少なくとも１つの押出ダイを備えるものにおいて、押出すべき材料を完全にまたは部分的に取り囲む流体の流れ（輸送流体）を生成するための少なくとも１つの装置が設けられており、前記流体の流れは、押出すべき前記材料の排出方向と実質的に並行に流れるものであり、それにより、前記流体が放出ガスによって引き起こされる輸送流体の流れの吸引および／または加圧によって前記押出機システムから排出される。
【００１０】
本発明の趣旨に沿った並行な流体の流れとは、製品排出中に、押し出される材料が流体の流れによって完全にまたは部分的に取り囲まれることを意味する。
【００１１】
成形すべき流体の流れとは異なる輸送流体の、押出すべき材料を完全にまたは部分的に取り囲む流体の流れを生成するための装置が設けられていることにより、排出すべき流体を加圧するよう通常用いられる装置を小型化することや、第２の流体の流れの吸引および／または加圧によって流体が押出機システムから排出されることになるからである。当該装置を完全に用いないで済ますことさえ可能となるのである。それというのは、この場合、例えば、加圧されたガス流が外部から押出機システムに導入され、押出機システム内で、成形すべき流体のストランドの直接周囲に実質的に導かれ、成形すべき流体を運んで、その流体を押出ダイから排出させる。さらに、第２の流体の流れが、成形すべき流体と押出機の壁との摩擦を低減させる。ここで、排出を容易にするために、出発材料の役割を果たす材料をまず液化することが望ましい。
【００１２】
押出機システムは、ストランド、毛管、または均一な押出フィルムを製造するために、有機材料および／または無機材料を含む様々な種類の流体に対して用いることができる。技術水準において通例のように、排出される流体に付加的にさらに高圧を加える場合、本発明による装置を用いて射出成形品を製造することもできる。この目的のために、押出機システム用に特別に設けられる閉鎖ユニットおよび射出成形金型を排出ノズルの後方に配置する必要がある。
【００１３】
本発明の利点の１つは、これが究極的には、以下のような多様な製品の製造に役立つ、融通性があり、かつ、融通性をもって使用可能な超小型押出機もしくはマイクロエクストルーダが実現されることにある。
‐  ストランド、糸、極細糸など
‐  チューブ、毛管、微小毛管など
‐  押出フィルム、マイクロフィルムなど
‐  射出成形品、マイクロ射出成形品
【００１４】
押出ダイがフィルム、マイクロフィルム、ストランド、微細ストランド、毛管、または微小毛管を生成する装置であるような、本発明の実施形態が特に好ましい。前記製品は、押出方法を用いれば低コストで大量に製造することができる。
【００１５】
本発明の好ましい実施形態においては、押出ダイの排出ノズルまたはその部品を交換することができる。このような設計の押出機システムは、様々な用途で同一のシステムを使用できるという点と、排出ノズルを交換するだけで多様な製品を製造できるという点において有利である。さらに、例えば詰まりを防止し、洗浄しやすくするために、交換可能であることはシステムの小型化にとって必須の条件である。
【００１６】
押し出される材料を完全にまたは部分的に取り囲む流体の流れを生成するための少なくとも１つの装置が加圧装置および／または吸引装置であれば好都合である。本発明によれば、生成すべき流体は、加圧装置もしくは吸引装置、または加圧装置と吸引装置の組合せによって排出される。例えば本発明による押出機システムをインゼクターまたはフィルムノズルで使用する場合のように一部の応用では、吸引装置を除外することが有利であることがある。
【００１７】
押出機における「圧力排出」に対して技術水準の文献中で既述の解決策と異なって、本発明の趣旨による、「加圧装置」とは、生成すべき流体によって独力でもたらされる排出圧力のみならず、流体に圧力を及ぼすガス（本明細書では放出ガスと称する）による追加的支援作用をも表わすものと解すべきものである。さらに、放出ガスが壁面摩擦を大幅に低減することが重要である。この摩擦は、比較的小さいミクロンサイズの範囲内にある製品の排出に対する障害の原因となっているのである。技術水準によれば、この障害に対処するために超高圧が用いられる。但し、この解決策は、原因を克服しようとするものではなく、その影響を抑えこもうと努めているにすぎない。本発明により放出ガスを用いることにより、壁面摩擦をほぼゼロまで低減することが可能になる。その結果、技術水準に比べ、必要とされる排出圧力が大幅に低減される。
【００１８】
したがって本発明は、製造される製品が非常に小さい場合に大幅に高まる壁面摩擦に対処し、この摩擦を十分に抑制し、そして、除去することさえも可能にする方法を提示するものである。
【００１９】
吸引または圧力の組合せも好適である。その理由は、輸送流体は、製品がノズルの外壁と接触するのを防止するだけでなく、輸送流体の流動作用が製造される製品の流動作用よりも速く設定されている場合には、例えば連行媒体として用いることもできるからである。ここで、吸引もしくは加圧、または同時の吸引‐加圧作用によってこの効果を達成することが可能である。
【００２０】
さらに本発明によれば、製品排出をサポートするよう押出すべき前記材料を完全にまたは部分的に取り囲む前記流体の流れを介する、計量のばらつきを補償するための補償媒体および補償ダクトが、設けられる。製品放出用の上記の支援手段は互いに組み合わせることができるものであり、製造される各製品に依存する。
【００２１】
したがって、排出用の計量の最大限可能な均一性を達成することができる。特に、ノズル排出口における吸引ヘッドによって実現される吸引機構は、本発明によれば特に有利であると考えられる。このため、押出機の公知の実施形態に比して大幅に低減された圧力を押出機内で使用することが可能である。さらなる利点は、外部からの支援吸引作用と内部からの圧力に基づき均一な製品排出が得られるということである。これにより、高い再現性、すなわち製品排出の再現可能な均一性が達成される。
【００２２】
並行な流体の流れを生成するための少なくとも１つの装置を交換可能な部品に部分的に設ければ有利である。交換可能な押出ダイであっても、流体の最適な排出を保証することができる。
【００２３】
押出すべき前記材料を完全にまたは部分的に取り囲む前記流体の流れを介する、計量のばらつきを補償する補償ダクトが設けられている、本発明の実施形態が好ましい。排出される製品の厚さ、例えばフィルムの厚さを均一に保つべく努力がなされる。材料の厚さは主に、計量される材料の量によって決まる。例えば、計量のばらつきのせいで短期間に材料の量が増加すると、一定の圧力で排出される材料も増える。しかし、排出圧力を生成する流体が排出ノズル以外の経路を通じて逃げることができれば、排出される材料の量が一定に保たれる。
【００２４】
生じる毛管力によって流体が排出されるように、押出ダイの寸法が、成形すべき流体に合わせて調節される、本発明の実施形態が有利であることが判明している。このことと、本発明による押出機システムの大幅な小型化が相まって、成形すべき実際の流体に高圧を加えなくても、成形すべき流体を排出することが可能になる。
【００２５】
押出ダイまたはその部品を、排出方向に対して並行な軸を中心としてモーター作動によって回転させることができれば好都合である。押出ダイまたはその部品のうちの１つ、好ましくは、押出機システムの横断面に対して対称な距離に配置されたマンドレルであって、押出機における排出方向に対して並行に延在し、且つ排出ノズルの前にあるマンドレルの回転によって、排出される流体の各成分の良好な混合が得られる。しかし、１種類の成分からのみ成る、排出すべき流体を処理する際にも回転は有利である。なぜならば、回転によって流体の個別分子の強力な架橋が得られ、そのため、排出される製品の安定性が向上するからである。ガス流がマンドレル自体を通じて案内されるような環境も有益である。
【００２６】
排出される流体を引き取るための少なくとも１つの引取装置が排出ノズルの後方に配置されている、本発明の実施形態が特に有利であることが判明している。当該引取装置は一方で、押出機システム内の流体をさらに加圧することなく押出機システムから流体を排出するのを可能にする。また他方では、排出される製品の伸張を行わせ、それにより、架橋構造の伸張によって材料が強化される。
【００２７】
引取速度が異なる２つの引取装置が直列に配置されていれば、互いに異なる２つの引取装置の引取速度を特定の割合で設定することで、排出される材料の伸張を、より特定的に制御することができる。ここで、本発明によれば、少なくとも１つの引取装置を１つの軸を中心として引取方向に対して並行に回転させることができれば特に有利であり、そのため、製品のさらなるねじりが可能になり、安定性がさらに向上する。これに続く延伸・ねじりユニットが、毛管および糸の製造にとって特に有利であることが判明している。なぜならば、このユニットによる延伸（紡糸繊維の製造から公知）およびねじり（１つのユニットにおける組合せ）によって、強化された最終製品を製造することが可能になるからである。複数の構成を直列に連結すれば、この効果をさらに強めることができる。この延伸・ねじりユニットはすべての用途で有利であるとは限らないため（例えばフィルム製造）、オプションとして設け、または、付加的に挿入接続してもよい。
【００２８】
引取装置の回転に代わる手法として、またはこの回転に加えて、供給装置、圧力生成装置、ミキサー装置、および少なくとも１つの押出ダイを含む、押出機システムの基本要素を排出方向に対して並行な軸を中心として回転させることができれば有利である。
【００２９】
押し出される流体如何に応じて、個々の処理工程においてそれぞれ最適な温度に流体を維持できるように、流体の加熱・冷却装置を押出機システムに備えれば好都合である。さらに、加熱装置を用いて、押し出される流体を高温に暖め、その流れ性を高めることができる。
【００３０】
一部の応用と、成形すべき流体および材料では、押し出される流体の乾燥装置を押出ダイの後方に配置する必要がある。このことが特に当てはまるのは、それぞれの流体が乾燥後にのみ固体で形状が安定した状態に移行する場合である。
【００３１】
押し出される製品をさらなる処理に適した長さに切断できるように、押し出される流体の切断装置を押出ダイの後方に配置すれば好都合である。
【００３２】
押し出される製品を搬送してさらに処理できるように、本発明の好ましい実施形態においては、製品がヤードグッズとしてスピンドルまたは同様のものに巻き取ることができるように、押し出される流体の巻取装置が押出ダイの後方に配置される。
【００３３】
マイクロエンジニアリング（例えばエッチング技術、機械的マイクロプロセス、および光学的マイクロプロセス（例えばレーザー））によって少なくとも１つの押出ダイが製造される、本発明の実施形態が特に有利である。これにより装置の大幅な小型化が可能になるため、従来型の機械工学方法で製造された押出ダイでは達成できないような寸法を有する製品が実現する。
【００３４】
微小毛管を製造する排出ノズルの内径が１００μｍ未満、好ましくは５０μｍ未満、特に好ましくは２０μｍ未満であれば好都合である。
【００３５】
本発明は、押出機システムの基本要素が２０ｃｍ未満、好ましくは１５ｃｍ未満、特に好ましくは８ｃｍ未満の長さを有する程度まで押出機システムを小型化することを可能にする。
【００３６】
押出機システムの基本要素の直径が５ｃｍ未満、好ましくは３ｃｍ未満、特に好ましくは１ｃｍ未満であれば好都合である。
【００３７】
超小型押出機は融通性をもって使用することができる。超小型押出機の特徴は、必要な設置スペースが最小限で済むモジュール構造を有していることである。設置スペースが最小限で済むため、特に本発明による混合・排出室のスペースを最小限にすることができるため、超小型押出機の内部スペースからデッドスペースをほぼ完全になくすことが可能である。これは以下によって達成される。
‐  超小型押出機の内部で補償媒体を用いること。この媒体は、最後の軸受のシールのすぐ後ろの混合室の最初の部分に粘性分離液体として配置することが好ましい。これにより、製品の排出に対する成分供給における正確な圧力補償と最適な圧力制御が可能になる。評価と調節は、正確な圧力コントローラを用いて超小型押出機の外部で実施される。この実施形態の利点は、製品との接触がないため、実際の軸受が大事に扱われ保護されることである。
‐  単一の通し軸であって、恒常的に短くなる（混合室から）直径または一定の直径を有するものを用いること。この場合、製造関連産業にとって、据付が一回で済むという利点がある。これがさらに、正常な作動や高レベルの精度と低い許容差を可能にし、単純な保守と容易に自動化される組立を可能にする。
‐  超小型押出機内への各成分導入口の圧力を調節でき、各導入口が、供給される各成分について少なくとも十分に高い圧力を有すること。その結果、成分のフロースルーが常に存在するため、これらの導入口が内部から詰まることがない。これにより、逆流の可能性がなくなる。
‐  最適な時間内に混合と排出を実現するために、超小型押出機の混合・排出室において必要な製品の量が常に最小限で済むこと。これは、均一な品質と連続的な製品排出を達成するために、成分の供給と追跡を正確に制御できることを意味する。
【００３８】
これらの手段により、事前に選択された配合の維持と混合を達成しながら、ほぼ１００％の製品排出が可能になる。混合は、超小型押出機の最終部分および／または交換可能なノズルにおいてのみ実施される。これにより、混合された成分が脱混合することがなくなる。混合は、以下によって実施することができる。
‐  通し軸の回転、および／または
‐  加圧された成分の接線方向供給および／または加圧された成分の周囲に亘って多重に分散した接線方向供給、および／または
‐  軸および／またはハウジングの内壁における静的混合要素
【００３９】
本発明により、高精度で複数の成分を混合することが可能になる。超小型押出機は、統合温度制御を表示するものであり、全体の寸法が非常に小さいため、据置用としても携帯用としても使用できる。システム全体を卓上で使用できるように、超小型押出機の寸法を選択することができる。どのような上着のポケットにも入る程、押出機自体を小さくすることができる。その他の寸法は、スループットを高めるようなものであることが好ましい。この方法で製造される製品は、ミリメートルからマイクロメートル、さらにはナノメートルの範囲にまで至り得る。
【００４０】
微細ストランドおよび押出フィルムの厚さは０．５ｍｍ〜１μｍが好ましく、フィルムは最大５０ｎｍの短いナノメートル範囲であることが特に好ましく、微小ストランドはこれよりもさらに薄いことが特に好ましい。１００μｍ未満、好ましくは５０μｍ、特に好ましくは２０μｍの直径を有する微小毛管を製造することができる。これにより、システムの融通性が増す。
【００４１】
本発明は非常に広範な分野で使用することができる。これらの分野の、最終的でも限定的でもない例は、プラスチックの押出および／または射出成形、衣料産業における紡糸繊維の押出、不織布の製造、ならびに生命科学と医学の分野における生体適合性材料の製造、最小侵襲手術の枠内、さらには電気通信分野、ゴム産業、シール技術、化学・製薬部門などである。
【００４２】
さらなる有利な手段が他の請求項に含まれている。以下、さらなる利点および潜在用途と共に本発明について添付図面を用いてさらに詳細に説明する。
【００４３】
図１は、例えば糸、繊維、ストランド１０３および／または毛管２５の形態の様々な製品を製造するための交換可能な押出ダイを備える押出機システムの概略図である。ここでは一例として、毛管を製造するためのダイを示している。
【００４４】
押出機システムの基本要素１は、供給装置２、ミキサー装置３、交換可能な排出ノズル５を備える押出ダイ４、および変速機７を備える軸駆動装置６を有している。放出ガス９と圧力媒体８が供給装置２を通じて導入される。排出ノズル５を通過するときに破壊されないように毛管を膨張させるために、放出ガス９が基本要素１全体の中心を通って、仕上がった毛管２５まで案内される。
【００４５】
圧力媒体８、例えば、図示した実施形態における保護雰囲気の役割を果たすガス、または非混合性液体が、基本要素１の外部から、圧力生成装置２０の中に導入される。表示した実施形態においては、圧力生成装置２０は、制御弁２１を介して連結された複数の圧力シリンダー３２から成っている。このシリンダー３２は、流体８の導入口３３と、空気装置、油圧装置、またはその他の装置として設計することができる送り部３５および戻り部３４とを有している。この装置２０は、システムの制御・計装ユニット１９を介して正確に制御される調節可能な圧力を生成する。この制御は、迅速に反応・応答する圧力センサー２３および圧力コントローラ２２によって可能になる。
【００４６】
基礎材料または出発材料２８は、所定の圧力でミキサー装置３に導入される。その後、添加剤２９と混合剤３０が、圧力生成装置２０に似た装置を用いて、またはその他の適切な手段によって、やや高い圧力で、計量して混合装置３に供給され、互いに混合される。この混合物は、さらなる成分３１、例えば、ホルムアルデヒドまたは同様のものなど医療用の湿潤剤がさらに導入される押出ダイ４を通って排出される。成分３１は排出ノズル５の直前で計量して供給され、その後で排出ノズル５に運ばれる。混合監視用小型センサー２４および／または圧力センサー２３がミキサー装置３に配置されている。混合監視用センサー２４および／または圧力センサー２３は、材料成分の脱混合を防止する制御手段として、押出ダイ４や排出ノズル５などの後続ユニットに配置することもできる。
【００４７】
一定温度、ここでは例えば、好ましくは最高２２℃の室温を生成できるように、基本要素１はさらに加熱／冷却装置１８を備えている。この温度は、制御装置１９で設定および制御することができる。この温度は、センサー３６、または基本要素１の個々の装置に配置された複数の温度センサー３６を用いて監視される。制御装置１９は、温度の制御だけでなく、作動装置および駆動装置の制御や調節など、制御押出機システムにおけるその他のすべての制御も引き受けるように構成されている。
【００４８】
排出ノズル５から出てきた毛管２５は、排出ノズル５を閉じるための閉鎖機構と引取装置１１の中に挿通するための機構とを有する閉鎖装置１０を通って引取装置１１に渡される。
【００４９】
供給装置２と、ミキサー装置３と、交換可能な排出ノズル５を備える押出ダイ４とを備える完全な基本要素１は、製造される毛管２５または放出ガス９の中央供給部と同一線上にある軸を中心として回転自在に位置決めされる。基本要素１の回転は、変速機７を備える軸駆動装置６によって駆動される。一方、引取装置１１はこの回転を速め、または、回転方向を反転させることができる。同時に、引取装置１１を用いて毛管２５を製造された長さの数倍に伸張することができる。その結果、材料または架橋構造が大幅に改質・強化される。
【００５０】
毛管が裂けるのを防止するために、毛管の伸びがセンサーおよび検出器２６を用いて監視され、制御・計装ユニット１９を介して電子的に制御される。同時に、毛管の達成された強度、肉厚、直径、均一性などの中間品質管理がセンサー２６によって実施される。
【００５１】
所望の長さ、とりわけ必要な厚さまたは肉厚になるまで伸ばしてひねった後、製造された毛管２５は、例えば押出機システムが使用場所に直接設置されている場合に直接使用することができる。
【００５２】
永続的な耐久性を有するまで毛管２５を変形するさらに可能な方法が、存在する。これを達成するために、製造された毛管２５が正確に定義された残留水分率まで乾燥される乾燥装置１２が、設けられている。この監視は湿度センサー２７によって実施される。乾燥装置１２の後に、切断装置１３、巻取装置１４ａまたは折り畳み・堆積装置１４ｂ、組立ユニット１４ｃ、包装ユニット１４ｄが必要である。その後、適切な保管１５と、世の中の各種応用１７に向けた輸送１６が容易に可能である。乾燥した毛管２５が適切な用途に使用できるように、例えば医療用に湿らせるなど、さらに毛管を適宜処理する必要がある。特定の状況では、事前に定義された水分率を達成するために、湿潤装置３７が設けられる。
【００５３】
図２は、毛管２５を製造するための押出機システムの基本要素１の実施形態の概略図である。基本要素１の構造が示されている。基本要素は、放出ガス９、圧力媒体８、基礎／出発材料２８、添加剤２９、混合剤３０、およびさらなる成分３１用の、周囲に分散されている導入口４６と、図２には示されていない加熱・冷却システム１８用の導入口および排出口とを備えるハウジング３８から成っている。
【００５４】
ハウジング３８は、製造技術施設に応じて、分割して製造することも１つのまとまった全体として製造することもできる。このためには、マイクロメートルからミリメートルまでのオーダの大きさの所望寸法が規定的である。ハウジング３８の外形は円筒状および／またはブロック状であり得る。ハウジング３８は、変速機７および駆動装置６が固定されているフランジカバー３９で閉じられている。駆動装置６は、数箇所で段が付けられている通し軸４０を駆動させる。最小限の遊びを示す予め組み込まれた軸受４１によって正確な回転が保証される。軸受４１は適切な滑り軸受であり、図示したシールパッケージ４２は、追加される個々の物質を分離して軸受４１を保護する役割を果たす。通し軸４０の正確な回転を実現するために、通し軸４０と変速機７の間に補償カップリング４３が設けられている。
【００５５】
基礎／出発材料２８、添加剤２９、および混合剤３０を計量して供給した後、通し軸４０の回転を用いて連結混合部４４において混合される。混合するためのその他の適切な手段は、通し軸４０および／またはハウジング３８に配置された縦長の穴またはらせん溝または静的混合要素の形態での、当該領域における通し軸４０の構造化である。マイクロ応用では、これは、効果的な混合を達成するのに適した粗さの表面を生成するのに十分である。
【００５６】
さらに、制御・計装ユニット１９による混合工程の監視および制御を可能にするために、混合を監視するための集積センサー２４が混合部４４の外部に配置されるか、または好ましく且つより効果的には、その内部に配置される。混合部４４の末端の直前において、さらなる成分３１が計量して供給される。その結果、完全な混合物が、例えば交換可能なヘッドとして交換可能なように設計されたノズルヘッド４５内に達し、強化毛管２５として排出される。代替的に、ノズルヘッド４５をハウジング３８に固定的に連結することもできる。
【００５７】
強化毛管２５の製造は、放出ガス９によって支援されるものであり、この放出ガス９は、内側から毛管２５を膨張させるために、ハウジング３８を通って通し軸４０の中に運ばれ、さらにその中心でノズルヘッド４５まで運ばれる。放出ガス９は加熱媒体および／または冷却媒体としても用いられる。これに代わる方法として、圧力媒体８を加熱媒体および／または冷却媒体として用いることもできる。圧力媒体８は、個別に供給される製品成分の計量にばらつきがある場合に補償媒体として用い、または、放出媒体として用いることもできる。
【００５８】
図３ａは、強化押出フィルム４０を製造するための排出ノズルを備える基本要素４８の代替実施形態の側面略図である。この代替基本要素４８は、基礎本体４９、構造化ダクト５１と基礎／出発材料２８の導入のための連結プレート５３とを備えるカバープレート５０、適切なシーリングシステム、対応する耐圧ねじ込み継手、およびフラットフィルムノズル５６から成っている。また、第１実施形態（図１を参照）に示したような圧力生成装置２０を用いて基礎／出発材料２８が計量されて供給される。加熱・冷却システム１８が基礎本体４９内に設けられている。カバープレート５０には、圧力領域５７と、圧力領域５７よりも小さい容積を有する混合部５８という２つの領域と、添加物２９、混合剤３０、および混合部５８の末端の直前でのみ追加されるさらなる成分用の導入口４６とがある。
【００５９】
カバープレート５０の混合部５８には、毛管混合方式に似た静的混合要素５９がある。これらの混合要素５９の形状は歯状である。代替方法として、混合要素に、別の基本的形状（例えば角状、円形、弓形、球形、非球形）を有する、類似のまたは異なる構造を持たせてもよい。それぞれの場合において、類似の構造が基礎本体４９の向かい側に設けられる。代替方法を用いて鏡像構造も可能である。混合要素５９の構造物は、図示した実施形態において基礎本体４９および／またはカバープレート５０に固定的に、しかも分離できないように連結されている。
【００６０】
図示したように、フラットなフィルムノズル５６は基礎本体４９およびカバープレート５０に交換自在に連結されている。これには、例えば、異なるフィルム厚さへの変更やノズル５６が詰まった場合の迅速な洗浄といった利点が含まれる。個々の交換可能なノズル５６には、簡単且つ正確に調節、設定、およびとりわけロックが可能な、排出口６１におけるフィルム６０の厚さに対応する設定領域５２がある。この領域は、オペレータによって設定されるか、プロセス制御装置１９を用いて適切な作動装置によって自動的に設定される。
【００６１】
位置は、フィルム製造時に対応する制御装置によって自動的に補正される。異なる実施形態においては、フラットなフィルムノズルがカバープレート５０の固定部品であってもよい。圧力が均一に分散されている状態が幅と長さの全体にわたって考慮され、最適なフィルム６０が製造できるように、シミュレーションによって、最適なノズル導入口の側面と排出口穴６１までの推移形状が見出される。
【００６２】
強化フィルム６０が容易に放出されるように、追加の放出ガスノズル６２がフラットなノズル５６内に取り付けられている。図示した基本要素４８の実施形態においては、図１で見て取れるように、センサー（図３ａでは示されていない２４、３６）が基本要素４８内部に設けられており、その結果、混合過程とフィルム製造過程を監視するために、センサーは、制御装置１９を介して自動的にこれらの過程に介入的に作用することができる。図示した本発明の実施形態を使用すれば、マイクロメートルからミリメートルの範囲の厚さ、特に０．５ｍｍ〜１μｍ、しかし最小５０ｎｍまでの範囲の厚さを有するフィルム６０を製造することができる。図１および図４ａに示した排出ノズルの後方の引取装置１１を使用すれば、さらに薄い厚さを達成することができる。
【００６３】
図３ｂは、混合装置、および排出ノズルを備える押出ダイの、図３ａに示した実施形態の上面図である。基礎／出発材料２８の供給がどのようにして実現されるのかを明確に見て取ることができる。均一な流体圧力が得られるように、２つの圧力シリンダー３２またはポンプが排出口側の弁２１によって切り替えられる。上記の均一な流体圧力を得るべく、圧力シリンダー３２の速度に関して制御・計装装置１９による可変制御がなされる。図示した基本要素４８の実施形態の内部には圧力領域５７があり、図３ａに示したように、その中に基礎／出発材料２８が導入される。
【００６４】
混合部４４への移行領域において、添加剤２９および混合剤３０が別個の導入口４６を通じて追加される。適切な計量・混合ユニット６３（図３ｂでは示されていない）を用いて、基本要素４８のこの代替実施形態の外部で添加剤２９と混合剤３０を所望の比率で予め混合し、次に、それらを直接計量・供給するか後で混合物として計量・供給することも同様に可能である。ここで、添加剤２９、混合剤３０、およびさらなる成分３１用の導入口４６が、流れの方向に対して、シミュレーションで正確に決めることができる適切な角度を成して配置されていることに注意されたい。基本要素４８の個々の部品は、互いに耐圧連結しなければならないが、適切に設計されたねじ５５で取り外し可能でなければならない。すなわち、シーリングシステム５４が個別部品間に設けられるが、このシーリングシステム５４が製品に直接接触することはない。これに代わる方法として、例えば、使い捨てユニット用ハウジングのような完全に封止可能な完結したハウジングが可能である。フィルムノズル５６の幅は、それぞれの用途に応じて自由に選択される。円筒状の外形は、ここに示した基本要素４８向けに選択されたものである。
【００６５】
図４ａは、直列に配置された２つの引取装置１１の簡略図である。第１の引取装置を用いて、毛管２５と、その他の実施形態においてストランド、繊維１０３、またはフィルム６０が基本要素（１、４８）から引き出され、他方、第２の引取装置を用いて、製品２５が必要な長さおよび厚さで引き出される。これらの引取装置１１は、１つのハウジング６４に組み込まれていることが理想的である。
【００６６】
それぞれの引取装置１１は次の特徴および機能を備えている。
【００６７】
１０個の吸着式および／または圧力式グリッパーユニット６５によって、特にマイクロメートル以下のオーダの大きさの寸法を有する構造を備える製品（毛管２５、繊維１０３、またはフィルム６０）を安全につかむことができるようになり、また製品（２５、６０、１０３）を破壊することなく放つことができるようになる。吸着式および／または圧力式グリッパーユニット６５の数は応用分野によって異なり得る。放出方向への輸送は制御可能な駆動装置６６によって実行され、製品軸を中心とした回転運動は制御可能な駆動装置６７によって実行される。このために、図４ａで概略的にのみ示した真空・圧縮空気供給６８が設けられている。グリッパー６５は、調整可能であり、かつ事前に応力が加えられた長さＺ（７５）を有するコンベヤーベルト７１上に一定の間隔Ｘ（７０）で固定されている。１つの引取装置に、グリッパーを備えるこれらのコンベヤーベルト７１ａ、７１ｂが２本設けられている。これらのコンベヤーベルトは互いに正確に向かい合っており、逆方向に回転されるため、製品が接触した場合に必ず、グリッパー対６９が一組のトングのように製品を取り囲むようになっている。この方法では、製品を保持するグリッパー６５の数を用途に応じて変更することができ、少なくとも１つのグリッパー対６９が製品（２５、６０、１０３）を取り上げて保持するという理由から、この構成は好都合である。２本のグリッパーコンベヤーベルト７１間の間隔Ｙ（７２）は、様々な寸法を有する製品（２５、６０、１０３）を、安全にしかも破壊を伴わないように受容し送出するために、設定および制御が可能であるように設計されている。各引取装置のグリッパーコンベヤーベルト７１の駆動装置６６は、製品（２５、６０、１０３）に対する調整可能で制御可能な引張力を生成するために並列に連結されている。この引張力は、適切なセンサーによって、図示した実施形態においてはトルクセンサー７３、製品監視光学センサー２６、および速度センサー７４によって監視され、毛管２５またはその他の応用においては繊維１０３もしくはフィルム６０の破壊を防止するために共通制御機構１９によって調節される。各引取装置１１の中心軸が基本要素（１、４８）の重心軸と一致すれば好都合である。
【００６８】
図４ｂは、毛管２５または繊維１０３を受容するための単一グリッパー６５を概略的に示している。図４ｂの上半分は側面図を、下半分は上面図をそれぞれ示している。側面図においては、毛管２５を受容するための半円形ダクト７６を有するグリッパー６５を断面で明確に見て取ることができる。図示した実施形態のように、グリッパーは２つの部分に分けて製造することができるし、または一体として製造することもできる。
【００６９】
代替的に、ダクト７６の深さを、ダクトの基盤を成す円の半径の半分よりも短くすることもできる。但し、製造される非常に小さい毛管２５の破壊または変形を防止するために、その半径は毛管２５または繊維１０３の外半径に概ね一致しなければならない。
【００７０】
ダクト７６の中央に、真空・圧縮空気供給装置６８用の小さい排出口・吸引ノズル７７が配置されている。各ダクトで、グリッパー６５の下方３分の１に水平接続ダクト７８があり、それが、垂直接続ダクト７９を通じてノズル開口部７７に連絡している。
【００７１】
上面図（図４ｂの下半分）で、ダクト７６におけるノズル７７の配置を見て取ることができる。ノズルの数は製品（２５、１０３）の寸法に左右されるが、基本的には自由に選択できる。毛管２５の安全な案内を保証するために、グリッパー６５全体に沿ってダクト７６が延びている。ノズル７７は次のように分散されている。すなわち、グリッパー６５の外側領域に吹込ノズル８０があり、グリッパー６５の中央部に吸引ノズル８１がある。このような分散によって、押し出されたばかりの毛管２５がノズル７７に過度に長く付着する可能性を回避することができる。代替的に、ノズル７７が吹出ノズルと吸引ノズルに分割されないで、その代わりにノズルにすべてマイナス圧力（真空）が供給され、製品（２５、１０３）を放つ直前に圧縮空気の噴出にのみさらされて、グリッパー６５が製品（２５、１０３）から離れるようになる。
【００７２】
マイクロメートルまたはナノメートル範囲の寸法を有する毛管２５または繊維１０３をつかむためのグリッパー６５は、マイクロエンジニアリング製造工程を利用して製造される。このような製造工程として、マイクロフライス加工、マイクロＥＤＭ、超精密加工、各種エッチング方法、薄層技術、ＳＵ‐８（商標）技術、スパッタリング、被覆プロセス、ＬＩＧＡプロセスなどが挙げられる。
【００７３】
図４ｃは、フィルム６０を受容するための個別グリッパー８３の側面図（図４ｃの上半分）と上面図（図４ｃの下半分）を示している。
【００７４】
図４ｂに示したグリッパー６５に比べ、この実施形態においては、製造される滑らかで均一なフィルム６０がつぶれたり曲がったりしないように、グリッパー８３の表面が滑らかになっている。フィルムグリッパー８３の幅は、製造されるフィルムの幅以上でなくてはならず、グリッパーに対するフィルムの偏りを補償できるように、製造されるフィルム６０よりも約１／３広く構成される。ノズル７７が表面８２全体に一様に分散されており、吹込ノズル８０が縁部に、吸引ノズル８１が中央部にある。代替的に、マイナス圧力が供給され、フィルムが送られる前に圧縮空気の噴出にのみさらされる１種類の代替ノズルを設けてもよい。フィルム６０の付着をなくすために、特別な固着防止被覆によってグリッパー表面８２の平坦性がさらに向上させられる。
【００７５】
図４ｄは、毛管２５が受容されているグリッパー対６９を、毛管の移動方向に対して垂直な平面における断面で概略的に示している。吸引力により毛管２５の付着が生じているのを明確に見て取ることができる。異なる寸法の毛管を製造する必要がある場合は、毛管２５の損傷を避けるために２つのグリッパー間の距離を変えなければならない。
【００７６】
図４ｅは、毛管２５が受容されているグリッパー対６９を、毛管２５の移動方向に対して並行な平面における側断面図で示している。
【００７７】
図５ａは、強化毛管２５を製造するための、図２に示した基本要素１のノズルヘッド４５の可能なノズル形状の断面図である。
【００７８】
排出ノズル４５の、図示した実施形態ならびに図５ｂ〜ｅおよび図６に示したその他のすべての実施形態は、固定して据え付けられているノズル４５または交換可能なノズル４５のいずれとしても構成することができる。
【００７９】
すべての基本要素１、４８およびそれらのノズル４５、５６またはそれらの部品を１回限りの使用のためのアイテムとして実施することもさらに可能である。これは、以後の連続製造にとって特に有利である。
【００８０】
ノズル４５は、１つの部品から製造されるか、あるいは中央で分割されるハウジング８４として製造されるハウジング８４と、ロッドまたはマイクロロッド４７として実施される内核とを有している。
【００８１】
ノズル４５の最初の部分に導入口４６がある。上記のように、製品２５が出る直前にこの導入口を通じて追加成分３１を導入することが可能である。
【００８２】
ノズルハウジング８４とロッド４７との間に、ノズル排出口８７に近づくにしたがって細くなる排出室８５の役割を果たすキャビティがある。ノズル末端における横断面は数マイクロメートルにすぎないことがある（応用例次第である）。毛管２５を膨張させるために媒体９、例えばガス、好ましくは空気を通過させることができるように、マイクロロッド４７は内部が完全に空洞である。
【００８３】
図示した実施形態のように、マイクロロッド４７は交換可能な部品として実施することができ、最初の部分、ここではノズル排出口とは反対側の部分、において、基本要素１の通し軸４０への接続部８６（図５ａでは示されていない）を有している。
【００８４】
図示した実施形態のように、接続部８６は差し込み接続部として、好ましくは円錐状接続部として、但しねじ込み接続部として構成することもできるし、代替的に、溶接し、または適切な接着剤で接着することもできる。上記接続部は、押出ダイの残りの部分に対してロッド４７の位置を固定する。ロッドの中心位置が正確であることは、基本要素の回転運動が正しく行われることに重大な影響を与える。
【００８５】
図５ａで見て取れるように、ノズル排出口８７に近づくにつれて排出室の直径が段階的に小さくなっている。ここでは、シミュレーションを用いて最適な推移角度と推移形状を特定することが必要である。
【００８６】
さらに、十分に堅固であり、かつ必要な内圧に耐えることができる、図５ａでは示していない適切なノズル締結・交換システムを設ける必要がある。
【００８７】
排出ノズル４５は、例えばワイヤー切断放電加工やキャビティ掘放電加工などの浸食挙動やＬＩＧＡ技術（リソグラフィ印刷法や亜鉛めっき処理）といった伝統的な機械工学プロセスおよびマイクロエンジニアリングプロセスを用いて製造される。ミリメートルおよびマイクロメートルからナノメートルの範囲の寸法を有する毛管２５用の排出ノズル４５をマイクロエンジニアリングプロセスを用いて製造することができる。
【００８８】
図５ｂは、ノズル先端８７において直接、毛管２５用に最適化された製品排出部を有する、排出ノズル４５のさらなる実施形態を示している。浅い角度を成して流れの方向に向いており、マイクロロッド４７の先端の全周囲に間隔を空けて配置されている側方排出口８８がロッドまたはマイクロロッド４７に存在する。代替的に、当該側方排出口をハウジング８４に配置するか、ハウジング８４とマイクロロッド４７の両方に配置することもできる。さらに、圧力媒体８、放出ガス９、基礎／出発材料２８、添加剤２９、混合剤３０、および追加成分３１用のすべての導入口４６が示されている。一例として、混合監視センサー２４の３つの位置が混合室４４に示されている。マイクロロッド４７における側方排出口８８は、放出媒体を追加することでより単純、かつ均一な製品排出をもたらすものであるから、製品排出への付加的な支援作用を行うものとなる。これにより、マイクロロッドにかかる負荷が軽減される（摩擦力の低下、付着の回避）。同じことが、排出／交換可能ノズルの領域におけるハウジング内壁の可能な追加排出口についても当てはまる。
【００８９】
図５ｃは、排出ノズル４５のさらに可能な実施形態を示している。図５ｂに示したノズル４５の実施形態に加え、ノズルハウジング８４に対するロッド４７の位置は、矢印８９ａで示したように調整することができる。この位置調整は、制御・計装ユニット１９を用いて自動的に行われる。毛管の肉厚は、製造される毛管２５の進行方向におけるハウジング８４に対するロッド４７の位置によって設定される。
【００９０】
図５ｄは、排出ノズル４５のさらなる実施形態を示している。この図は、強化した毛管２５の製造に用いることができる、短い混合室４４と短縮された排出室８５の両方を示している。
【００９１】
図示したノズル４５は、２０μｍの外径を有するノズル排出口８７を有している。当該ノズルは、例えば毛管のようなマイクロメートル範囲の製品を製造するのに特に適している。
【００９２】
図５ａ〜ｃに示した実施形態とは対照的に、図５ｄはロッド／マイクロロッド４７の通し軸４０への接続部８６も示している。押出ダイの構造設計を短縮することでも、製造が容易になる。このロッドは交換可能な部品として実施されており、差し込み接続部によって通し軸４０から容易に取り外すことができる。このため、ノズルが洗浄しやすくなっている。さらにここで、製造される毛管２５の他の直径に適合するように、交換可能なノズルヘッド４５と交換可能なマイクロロッド４７によって迅速に押出機システムを改造することも可能である。
【００９３】
図５ｅは、排出ノズル４５のさらなる実施形態を示している。上記の各ノズル４５との相違は、ロッド４７が、これまでに示したロッドとは違って先端９２において栓の形態を有しているという事実である。この栓は、微小孔９２を有する多孔質材からできている。このため、より均一な毛管２５を内部領域に排出することができる。
【００９４】
さらに、理解しやすいように、この図とその他のすべての図において平面で示した導入口４６は、これまで示した実施形態とは異なるように配置することもできる。基礎／出発材料２８、添加剤２９、混合剤３０、および追加成分３１用の導入口４６が排出口８７の方向に対して垂直に延びており、通し軸４０の領域とロッド４７の領域に配置されている。ここで、導入口は、基本要素１および／またはノズルヘッド４５の外周または直径の全体にわたって分散されている。さらに、個々の成分を計量し接線方向に供給できるように、個々の成分の導入口４６を配置することが可能である。
【００９５】
さらに、図５ｅは圧力媒体８に加え、毛管２５を排出するための吸引装置９３も設けられていることを示している。本発明により、基本要素１の各ノズルヘッド４５の前に配置することができる吸引ヘッドは、様々な直径範囲に対応して交換可能であるように設計されている。必要に応じて、吸引ヘッドは、基本要素４８の第２実施形態でも使用することができる。但し、わずかに変更した形態でのみ、すなわちフィルムの厚さと幅に適合する形態でのみ使用することができる。吸引ヘッド９４は、吸引媒体を供給するために外周全体に分散されている複数の導入口９３ａと、吸引媒体を抽出するために同様に分散されている複数の排出口９３ｂとを有している。導入口９３ａと排出口９３ｂの間で吸引媒体が、排出すべき流体を取り囲み、該流体を連行し、流体が排出されるようにする。
【００９６】
図６ａは、強化毛管２５を製造するために、図２に比べて簡易化した排出ノズル４５および基本要素１のさらに別の実施形態を示している。
【００９７】
基礎／出発材料２８を適切な混合・計量装置９５（図６ａでは示されていない）において添加剤２９および混合剤３０と混合し、次に基礎要素１に導入する。次に追加成分３１を排出される直前に計量し、基本要素１に供給する。この簡易化の結果、排出ノズル４５を備える基本要素１について、図５ｄおよび５ｅに示した実施形態の場合よりも大幅に短い設置形態を選択できるようになる。
【００９８】
その非常に短い設置形態のおかげで、さらに小さい直径の毛管２５を得るために利用できる、ナノメートル範囲に及ぶ寸法のノズル４５およびロッド４７を可能にするはるかに優れた製造工学的オプションが存在する。同様に、図６ａに示した実施形態を用いて、各種材料からストランド、糸、繊維１０３、およびフィルム６０を製造することが可能である。
【００９９】
前述の各図に示した押出機の実施形態の様々な操作手順が可能である。
【０１００】
一方では、基本要素の固定ハウジング３８を、回転によって駆動されない固定核部またはマンドレル（４０、４７）とともに使用することができる。核部（４０、４７）は、融通性をもって作用する圧力補償機構２０によって、例えばシリンダー３２などによって、排出口ノズル８７の方向に自動的に前進または後退するか、または振動的に動かされる。核部（４０、４７）とハウジング８４の間に位置決めされた混合室４４および排出室８５が、円筒または円錐のジャケットを形成する。基礎／出発材料２８、添加剤２９、および混合剤３０が既に示したように混合されるか、または個別に計量されて排出室８５に供給され、追加成分３１がノズルの直前で追加される。
【０１０１】
さらに、基本要素の回転ハウジング（３８、８４）と、回転によって駆動されない固定核部（４０、４７）を使用することができる。
【０１０２】
また、モジュール方式に従って、図示した実施形態の個々の要素を互いに組み合わせることができる。なお、これにより保守作業と洗浄作業が容易になる。このために、固定および／またはロックすることができるクイックロックを用いて個々のアセンブリを連結できるように、個々のアセンブリを設計することもできる。さらなる利点は、モジュール構造であるため、押出機の組立品が非常にシンプルで短くコンパクトであることである。駆動ユニット、軸受、通し軸、混合・排出モジュール、交換可能なノズル、吸引ユニット、共通ハウジング（分割構成も可能）、封止パッケージ、成分供給用の圧力ユニットなどのアセンブリを互いに簡単に組み合わせることができる。適切な場合は、加熱／冷却システム、制御装置、ならびに必要であれば適切な監視用センサーおよび検出器を追加することもできる。これにより、連続製造においても、押出機の簡単で、融通性があり、且つ迅速な組立てが可能である。
【０１０３】
示された基本要素（１、４８）の放出ガス９（輸送流体）を複数の用途すなわち、上記のように、用いる出発材料の冷却と加熱の両方を行うため、及び毛管２５を膨張させるために、利用することができる。放出ガスは、既に製造過程にある製品の乾燥も支援する。放出ガスはエアロゾルのキャリヤーとして用いることもできる。その際、粒子を混合するための追加オプション部品が基本ユニット１の外部に設けられる。放出ガスを例えば薬剤のキャリヤーとして用いることができるため、毛管２５または別の製品の外部領域に薬物被覆を施すことができる。 図示した基本要素４８においては、放出ガスノズルが上方部品および／または下方部品に組み込まれていれば、放出ガスノズルを通じて放出ガスを、例えばエアロゾルまたは薬剤分子による片側被覆および／または両側被覆に用いることができる。同様に、例えば製品の外被を実現するための異なる種類の被覆も考えられる。
【０１０４】
放出ガスは、例えば毛管２５の事前乾燥および初期乾燥といった乾燥や、用いられる出発材料における反応促進にも利用することができる。
【０１０５】
図６ｂは、混合剤３０および／または添加剤２９が供給され得る製品１０８を直接導入するための、本発明による押出機システムの実施形態を示している。特別な注入カニューレ１０７がここに設けられ、基本要素（１、４８）がこれと直列に連結されている。本体内で、点状におよび／または面状に決められた個所にて製品１０８を導入することが可能である。
【０１０６】
例えば図６ａに示した基本要素１は、電気装置６ではなく圧力生成装置２０とともに使用することができる。次に、カニューレの形態のノズル４５を通じて、または追加カニューレ１０７を通じて排出が行われる。図示した実施形態において、注入ユニット１０６のカニューレ１０７は、３．５ｍｍの外径を有する中空円筒の形態で設計されている。このため、適合した注入カニューレ１０７が基本要素４８の前に配置されていれば、３ｍｍの最大幅を有するフィルム６０を本体内に導入することも可能である。注入カニューレ１０７の長さＬは、それぞれの用途に応じて自由に選択することができる。
【０１０７】
図７ａは、交換可能なノズル４５、交換可能なロッド４７、吸引ヘッド９４、および上からの適切なガイドを備える基本要素１の上面略図である。概ね遊びがなく、前記の各構成部品が正確に軸に対しまっすぐに配置されることを保証する精密ガイド９６、９７、９８は、ノズル４５の自動交換に不可欠である。交換可能なノズル４５、交換可能なロッド４７、および吸引ヘッド９４を備える基本要素１をガイド９６上に据え付けられている。ノズル４５を交換するには、次の動きが必要である。矢印１０９の方向の第１の動きでは、適切な移動機構を用いて吸引ヘッド９４が基本ユニット１から離れて、決められた位置まで移動させられる。矢印１１０に沿った第２の動きでは、交換可能なノズル４５が、決められた位置まで移動させられる。交換可能なノズル４５はそこから、矢印１１１の方向にガイド９７に沿って横に倉庫９０まで移動させられる。この倉庫９０において、別の種類または同じ種類のノズル４５への交換が手動で、または好ましくは自動で実施される。その後、交換可能なロッド４７用のハンドリング装置１１５が、矢印１１４の方向に第３のガイド９８に沿って第１のガイド９６まで移動させられる。
【０１０８】
交換可能なロッド４７まで延びてそれをつかむグリッパー機構１１６がハンドリング装置１１５に設けられている。この動きを示しているのが、図７ａの矢印１１３ａ、１１３ｂである。取り付けられた圧縮力センサー１１７によってこの動きをチェックすると、回転運動１１２により４分の１回転させられ、交換可能なロッド４７が解放される。次に、交換可能なロッド４７が、基本ユニット１の通し軸４０から矢印１１３ａと並行な方向に引き出される。
【０１０９】
矢印１１４の方向の動きでは、ハンドリング装置１１５が第３のガイドウェイ９８上を交換可能なロッド用の倉庫９１まで移動する。そこで、対応する交換可能なロッド４７が所定の位置に降ろされ、新しいロッド４７を受容する。新しい構成部品を対応する場所まで移動させるために、上記の手順を逆にして実施する。その後、押出機システムの基本要素１を再稼動する準備が整う。この交換には複数の動き（１０９〜１１４）が必要であるにもかかわらず、交換可能なノズル４５および交換可能なロッド４７の自動的かつ極めて正確な交換を非常に短時間で完了することが可能である。手作業による交換では、ここで必要とされる正確さが確保されず、そのため、かなり長い時間がかかることがある（たとえ可能であるとしても）。上記の動き（１０９〜１１４）を電気機械的に、また代替的に適切な駆動装置を用いて空気圧によって行う。寸法が小さいという理由から、マイクロモーターおよび精密変速機が用いられる。代替的に微小位置決めシステムを用いることもできるし、寸法が大きい場合は電気モーターおよび位置決めシステムを用いることもできる。上記の動き（１０９〜１１４）および位置決めの監視・制御は、適切なセンサーを用いて実施する。
【０１１０】
図７ｂは、図７ａに示した装置の側面図である。交換可能なロッド４７、交換可能なノズル４５、および吸引ヘッド９４を備える基本要素１が第１ガイド９６の１つの軸に取り付けられており、そのガイド９６は基本ユニット１の下方に配置されている。但し代替的に、個々の要素の上方にガイドを配置することもできる。第２の動き１１０が十分に実施されていると、交換可能なロッド４７は交換されることになる場合のみ、第３の動き１１１を省略することができる。
【０１１１】
代替的に、実施すべき動き１０９〜１１４は、基本ユニット１の隣に別個に配置されている多軸ハンドリングロボットによって実施することもできる。このための前提条件は、軸精度の分解能が非常に高いこと（ナノメートル範囲で可能であれば）と、個々の軸点または端点およびターゲット点の制御における再現性の精度が高いこと（１μｍ以上の精度）である。また、タレットヘッドの公知の原理に従って交換可能なユニット１１８を実施することも可能である。
【０１１２】
図８ａは、互いに重ねて配置される３つの基本要素４８の組合せを示している。他の実施形態においては、基本要素を２つのみ、または４つ以上組み合わせることができる。
【０１１３】
図示した実施形態においては、基本要素４８（図８ａではＩ、ＩＩ、ＩＩＩで示している）から排出された後、２つのフィルム６０が、形式的にのみ示されている引取装置１１を介して結合され、均質な複合フィルム６０が製造される。その後、複合フィルム６０は、直列に連結された乾燥モジュール１２で乾燥されるか、直ちに使用されるか、あるいは図１に示したようにさらに処理される。
【０１１４】
個々のフィルム６０それぞれに、同種または異種の添加剤２９および混合剤３０で被覆されるか、または添加剤２９および混合剤３０がフィルムの中に導入される。
【０１１５】
図８ｂは、相並んで配置された３つの基本要素1の組合せを示している。排出された後、３つの毛管が引取装置１１に引き渡され、乾燥モジュール１２内で一緒に乾燥される。または、この構成をストランド、糸、繊維１０３、およびフィルム６０の製造に用いることもできる。
【０１１６】
図８ｃは、排出方向に対して垂直方向における、７つの基本要素１（Ｉ〜ＶＩＩで示している）の組合せの断面図である。本発明による基本要素１の寸法が非常に小さいため、多数の基本要素１を非常に狭い空間に含めることができる。このため、特に、共通の供給・圧力ユニット２０によって個々の基本要素１への供給物の最適化、貯留、および操作が可能であるという理由から、押出機システムの稼動効率を高めることができる。
【０１１７】
図９ａは、本発明のさらなる実施形態の概略図である。図示した構成は、本発明による２つの基本要素１と、毛管２５またはストランド、糸、繊維１０３用の、空間的に分散して配置され、固定され、且つ基本要素１に連結可能である排出ノズル４５いくつかと、フィルム６０用のフラットなフィルムノズル５６とから成っている。代替的に、２つ以上の基本要素１も考えられる。例えば第１の基本要素１をノズルヘッド４５の方に空間移動させてこれに取り付け、且つ第２の基本要素１をフラットなフィルムノズル５６の方に移動させてこれに取り付けることによって、毛管２５とフィルム６０を同時に製造することが可能になる。ここでは、その他の可能なあらゆる組合せも考えられる。この空間移動または位置決めを実現するためには、非常に高い精度および繰り返し精度を有していなければならない、半自動またはさらに好ましくは全自動の位置決め装置が必要である。これは、ナノメートル範囲での位置決めの分解能を有する位置決め装置を用いて実現することができる。
【０１１８】
図９ｂは、示された基本要素のさらなる可能な実施形態および可能な応用の概略図である。編み上げストランドを製造するための微細ストランド装置９９が、基本要素の組合せから形成されている。
【０１１９】
図９ｂに示した基本要素９９の実施形態においては、放出媒体９は、通し軸４０およびロッドまたはマイクロロッド４７を通じて導入されるのではなく、ノズルヘッド４５のハウジング３８を経由して排出室８５に渡される。代替的に、マイクロロッド４７が短縮されて、マイクロロッド４７のない長い排出室８５となる。この場合、製品はストランドであり、上記の実施形態においてのように毛管ではない。
【０１２０】
この構成においてどの基本ユニット（１、４８、９９）を用いるかに関係なく、装置は垂直に立てて取り付けられる。引取装置１１は直列に連結される（図９ｂでは、図を明瞭に分かりやすくするため、７つの可能な引取装置１１のうち３つのみ示されている）。次に、個々のストランドが編み装置１００を通過し、最後に、均一に編み上げられたストランド１０４を製造するために引取装置１１において伸張される。製造中は、ストランド１０４を編み上げることができるように、基本ユニット９９が中核、例えば糸を中心として交互に動かなければならない。
【０１２１】
編み装置１００に代わる方法として、ひねり装置１０２を用いることができる。その際、基本要素（１、４８または９９）は固定して取り付けられ、糸１０３、毛管２５、またはフィルム６０が互いの周りを回転させられるか、互いにひねり合わされる。これにより製品の強度が向上する。
【図面の簡単な説明】
【０１２２】
【図１】好ましい実施形態における押出機システムの概略図である。
【図２】混合室および押出ダイの第１実施形態の概略図である。
【図３】混合室および押出ダイの第２実施形態の概略図である。
【図４−１】各種実施形態における本発明による引取装置の簡略図および詳細図である。
【図４−２】各種実施形態における本発明による引取装置の簡略図および詳細図である。
【図５−１】図２に示した押出ダイの排出ノズルの各種実施形態を示している。
【図５−２】図２に示した押出ダイの排出ノズルの各種実施形態を示している。
【図５−３】図２に示した押出ダイの排出ノズルの各種実施形態を示している。
【図５−４】図２に示した押出ダイの排出ノズルの各種実施形態を示している。
【図５−５】図２に示した押出ダイの排出ノズルの各種実施形態を示している。
【図６】ａ．排出ノズルの代替実施形態を備える押出ダイの代替実施形態を示している。ｂ．押出機システムのさらなる実施形態の３次元概略図を示している。
【図７】排出ノズルを自動的に変更するための装置の実施形態を概略的に示している。
【図８】排出ノズルいくつかを備える本発明の実施形態を示している。
【図９】本発明による押出機システムのさらなる実施形態の概略図である。
【符号の説明】
【０１２３】
１    基本要素
２    供給装置
３    ミキサー装置
４    押出ダイ
５    排出ノズル
６    駆動装置
７    変速機
８    圧力媒体
９    放出ガス
１０    閉鎖ユニット
１１    引取装置
１２    乾燥装置
１３    切断装置
１４ａ  巻取装置
１４ｂ  折り畳み・積層装置
１４ｃ  組立ユニット
１４ｄ  包装ユニット
１５    保管
１６    輸送
１７    応用
１８    加熱・冷却システム
１９    制御・計装ユニット
２０    圧力生成装置 
２１    制御弁
２２    圧力コントローラ
２３    圧力センサー
２４    混合監視センサー
２５    毛管
２６    毛管および／またはフィルムを監視するためのセンサーおよび検出器
２７    湿度センサー
２８    基礎／出発材料
２９    添加剤
３０    混合剤
３１    追加成分
３２    シリンダー
３３    媒体・物質導入口
３４    戻り部
３５    送り部
３６    温度センサー
３７    湿潤装置
３８    ハウジング
３９    フランジカバー
４０    通し軸
４１    予め組み込まれた軸受
４２    シールパッケージ
４３    補償カップリング
４４    混合部
４５    ノズルヘッド、交換可能なノズル
４６    導入口
４７    ロッド、マイクロロッド、交換可能なロッド
４８    基本要素の代替実施形態
４９    基礎本体
５０    カバープレート
５１    構造化ダクト
５２    設定領域／範囲
５３    連結プレート
５４    シーリングシステム
５５    耐圧ねじ込み継手
５６    フラットなフィルムノズル  ‐  交換可能な部品
５７    圧力領域
５８    混合部
５９    混合要素
６０    フィルム
６１    排出口
６２    放出ガスノズル
６３    計量・混合ユニット
６４    ハウジング
６５ａ  吸着式および圧力式グリッパーユニット
６５ｂ  吸着式および圧力式グリッパーユニット
６６ａ  駆動装置、調整可能
６６ｂ  駆動装置、調整可能
６６ｃ  駆動装置、調整可能
６６ｄ  駆動装置、調整可能
６７ａ  駆動装置、回転運動
６７ｂ  駆動装置、回転運動
６８    真空・圧縮空気供給装置
６９    グリッパー対（６５ａ、６５ｂ）
７０    グリッパー間の間隔Ｘ
７１ａ  グリッパーコンベヤーベルト
７１ｂ  グリッパーコンベヤーベルト
７１ｃ  グリッパーコンベヤーベルト
７１ｄ  グリッパーコンベヤーベルト
７２    グリッパーコンベヤーベルト間の間隔Ｙ
７３    トルクセンサー
７４    速度センサー
７５    グリッパーコンベヤーベルトの調節可能な長さＺ
７６    半円形ダクト
７７    排出口ノズル
７８    供給ダクト
７９    ノズルへの供給ダクト
８０    吹込ノズル
８１    吸引ノズル
８２    ノズル表面
８３    フィルムグリッパー
８４    毛管ノズルのハウジング
８５    排出室
８６    通し軸４０への接続部
８７    ノズル排出口
８８    側方排出口
８９ａ  調整オプションＩ
８９ｂ  調整オプションＩＩ
９０    交換可能なノズル用の倉庫
９１    交換可能なロッド用の倉庫
９２    ロッド／マイクロロッド４７の微小孔の多孔質先端
９３ａ  導入口
９３ｂ  排出口
９３ｃ  吸引媒体‐吸引ダクト
９４    吸引ヘッド
９５    混合・計量装置
９６    ガイドＩ
９７    ガイドＩＩ
９８    ガイドＩＩＩ
９９    微細ストランド基本ユニット
１００    編み装置
１０１    被覆
１０２    ひねり装置
１０３    糸、ストランド、繊維
１０４    ストランド、編み上げ
１０５    ひねり装置
１０６    注入形態の基本要素
１０７    注入カニューレ
１０８    医療用製品
１０９    動き１
１１０    動き２
１１１    動き３
１１２    動き４
１１３ａ  動き５ａ
１１３ｂ  動き５ｂ
１１３ｃ  動き５ｃ
１１４    動き６
１１５    ハンドリング装置‐交換可能なロッド
１１６    交換可能なロッド４７用のグリッパー機構
１１７    圧縮力センサー
１１８    交換可能なユニット
【図１】
2008528326.tif 000003
【図２】
2008528326.tif 000004
【図３】
2008528326.tif 000005
【図４−１】
2008528326.tif 000006
【図４−２】
2008528326.tif 000007
【図５−１】
2008528326.tif 000008
【図５−２】
2008528326.tif 000009
【図５−３】
2008528326.tif 000010
【図５−４】
2008528326.tif 000011
【図５−５】
2008528326.tif 000012
【図６】
2008528326.tif 000013
【図７】
2008528326.tif 000014
【図８】
2008528326.tif 000015
【図９】
2008528326.tif 000016
【国際調査報告】
2008528326.tif 000017
2008528326.tif 000018
2008528326.tif 000019
2008528326.tif 000020
2008528326.tif 000021
2008528326.tif 000022