(57)【要約】ポリマー配合物を連続的に静電加工するのに有用な装置及び方法が提供される。該装置は、静電加工材料を連続的に噴出するよう動作可能な投入ステージと、噴出した材料が集積される集積ステージとを含む。該装置は、堆積した静電加工材料を集積ステージから連続的に取り出すためのデバイスを含む。該装置は、取り出された静電加工材料を巻き取るように動作可能なピックアップステージを任意選択的に含むことができる。前記静電加工材料の特性を変化させるために該材料に物質を塗布し、及び／又はローリング又は加熱などの該材料を物理的に処理するための処理ステージを提供することができる。静電加工材料は、マイクロスケール又はナノスケールの寸法を有することができる。
2006524739.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ポリマー配合物を静電加工する装置であって、
ポリマー配合物を含む静電加工材料を連続的に噴出するよう動作可能な投入ステージと、
前記投入ステージから間隔を置いて配置された集積ステージと、
前記投入ステージから噴出された前記静電加工材料を前記集積ステージ上に堆積させる電場を発生するよう動作可能な電源装置と、
前記集積ステージから前記静電加工材料を連続的に取り出すように配置された取出デバイスを含むピックアップステージと、
を備える装置。
【請求項２】
前記投入ステージが、前記ポリマー配合物の供給源を備え、前記ポリマー配合物が、ポリマー溶液、分散物、懸濁物、エマルジョン、これらの混合物、及びポリマーメルトからなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項３】
前記装置が、繊維、液滴、ビード、薄膜、乾燥多孔薄膜、ウェブ、マット及び／又はこれらの組合せを含む静電加工材料を連続的に処理するよう動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項４】
前記装置が、少なくとも１つのマイクロスケール又はナノスケールの寸法を有する静電加工材料を連続的に処理するよう動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項５】
前記投入ステージが、
前記ポリマー配合物が通過して噴出する少なくとも１つのノズルを含むマニフォルドと、
前記マニフォルドに流体連通するポリマー配合物の供給源と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項６】
前記投入ステージが、
前記ポリマー配合物が通過して噴出する少なくとも１つのノズルを含むマニフォルドと、
第１のフローパスを介して前記マニフォルドに流体連通する、第１のポリマー配合物と、第１の溶媒と、少なくとも１つの任意選択的な第１の活性成分と、前記第１の溶媒と前記少なくとも１つの任意選択的な第１の活性成分との混合物とからなる群から選択された第１の物質の第１の供給源と、
前記第１のフローパスに沿って配列され、前記第１の供給源から前記マニフォルドへの前記第１の物質の流れを制御するよう動作可能な第１のバルブと、
前記第１の供給源から前記マニフォルドに前記第１の物質をポンプ送給するため前記第１のフローパスに沿って配列された第１のポンプと、
第２のフローパスを介して前記マニフォルドに流体連通する、第２のポリマー配合物と、第２の溶媒と、少なくとも１つの任意選択的な第２の活性成分と、前記第１の溶媒と前記少なくとも１つの任意選択的な第２の活性成分との混合物とからなる群から選択された第２の物質の第２の供給源と、
前記第２のフローパスに沿って配列され、前記第２の供給源から前記マニフォルドへの前記第２の物質の流れを制御するよう動作可能な第２のバルブと、
前記第２の供給源から前記マニフォルドに前記第２の物質をポンプ送給するため前記第２のフローパスに沿って配列された第２のポンプと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項７】
前記第１のフローパスに供給された前記第１の物質と前記マニフォルドの上流にある前記第２のフローパスに供給された前記第２の物質とを混合するように配置されたミキサを更に備えることを特徴とする請求項６に記載の装置。
【請求項８】
前記投入デバイスが、
ブラシと、
前記ポリマー配合物を収容するコンテナと、
前記コンテナに流体連通する前記ポリマー配合物の供給源と、
を備え、
前記ブラシが、前記ポリマー配合物に接触して前記ポリマー配合物で湿潤されるように前記コンテナに対して回転可能であり、これにより前記コンテナから前記ポリマー配合物を噴出させることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項９】
前記ブラシが、導電性材料のブリストルを備え、前記電源装置が前記ブラシに電気的に接続されていることを特徴とする請求項８に記載の装置。
【請求項１０】
前記投入デバイスが、
前記ポリマー配合物が通過して流れるポリマー配合物流路と、
洗浄液が通過して流れる洗浄液流路と、
入口を含むノズルと、
開口を含む固定マスクと、
を備え、
前記ノズルが、前記ノズルの前記入口を（ｉ）前記ポリマー配合物流路に流体連通し、（ｉｉ）続いて前記洗浄液流路に流体連通して位置付けるように、前記マスク及び前記ポリマー配合物流路に対して回転可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１１】
前記集積ステージが、
前記静電加工材料が堆積する少なくとも１つのターゲットと、
前記少なくとも１つのターゲットを前記投入ステージに対して回転及び／又は並進させるために前記少なくとも１つのターゲットに動作可能に接続され、前記少なくとも１つのターゲットを回転させる第１の可変速モータを任意選択的に備える第１の機構と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１２】
前記少なくとも１つのターゲットが少なくとも１つの円筒ロールを備えることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１３】
前記少なくとも１つのターゲットが、（ｉ）静電加工材料が堆積する外側表面を有する導電性外側部分、又は（ｉｉ）静電加工材料が堆積する外側表面を有する導電性本体を備えることを特徴とする請求項１１に記載の装置。
【請求項１４】
前記集積ステージが、
前記噴射された静電加工材料が堆積する内側表面を有する円錐部分と前記ターゲットを貫通して延びる流路とを含む漏斗形ターゲットと、
前記円錐部分の内側表面から前記静電加工材料を取り出すためにガスを放出するように配列されたガス放出源と、
前記取り出された静電加工材料をスレッドとして前記流路を通じて引き出すように配列された真空システムと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１５】
前記集積ステージが、
外側表面を有するターゲットと、
コンテナと、
相分離形成用液体、活性剤、バインダ、及びこれらの混合物からなる群から選択される液体を前記コンテナ内に供給する供給源と、
前記ターゲットの外側表面が前記液体と接触して湿潤されるように、前記ターゲットを前記コンテナに対して回転させる駆動源と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１６】
前記取出デバイスが、少なくとも１つのドクターブレードを備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１７】
前記ピックアップステージが、
前記取り出された静電加工材料が巻き取られる少なくとも１つのロールと、
前記少なくとも１つのロールを前記集積ステージに対して回転及び／又は並進させるために前記少なくとも１つのロールに動作可能に接続され、前記少なくとも１つのロールを回転させる第２の可変速モータを任意選択的に含む第２の機構と、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項１８】
前記ピックアップステージにおいて前記静電加工材料にリリースシートを付着するよう動作可能なリリースシートアプリケータを更に備えることを特徴とする請求項１７に記載の装置。
【請求項１９】
ヒータ、加熱炉、紫外光源、及び電子ビーム源からなる群から選択された少なくとも１つの放射線照射デバイスを更に備え、前記少なくとも１つの放射線照射デバイスが、前記集積ステージと前記ピックアップステージとの間に配置され、前記静電加工材料を乾燥及び／又は硬化するよう動作可能であることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２０】
前記静電加工材料をコロナ処理にかけるように配置されたコロナ処理デバイスを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２１】
少なくとも１つの物質を静電加工材料に（ｉ）前記集積ステージで、又は（ｉｉ）前記集積ステージの下流側で施工するように配置された少なくとも１つのアプリケータ・デバイスを更に備え、前記少なくとも１つの物質が、ドーパント、触媒、薬物及び活性剤からなる群から選択されることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２２】
前記少なくとも１つのアプリケータ・デバイスが、前記少なくとも１つの物質を含む被膜層を前記静電加工材料に施工することを特徴とする請求項２１に記載の装置。
【請求項２３】
前記集積ステージと前記ピックアップステージとの間に配置されたロールスタンドを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２４】
（ｉ）前記集積ステージ上に堆積した前記静電加工材料の厚みを検出するよう動作可能な少なくとも１つの厚みセンサ、及び（ｉｉ）前記集積ステージと前記ピックアップステージとの間の前記取り出された静電加工材料内の緩みの量を検出するよう動作可能な少なくとも１つの緩みセンサのうちの少なくとも１つを更に備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２５】
（ｉ）前記集積ステージが、
前記静電加工材料が堆積する少なくとも１つのターゲットと、
前記投入ステージに対して前記少なくとも１つのターゲットを回転及び／又は並進させるため前記少なくとも１つのターゲットに動作可能に接続された第１の機構と、
を含み、
（ｉｉ）前記ピックアップステージが、
前記取り出された静電加工材料が巻き取られる少なくとも１つのロールと、
前記集積ステージに対して前記少なくとも１つのロールを回転及び／又は並進させるため前記少なくとも１つのロールに動作可能に接続された第２の機構と、
を含み、
（ｉｉｉ）前記装置が更に、
前記少なくとも１つのターゲット上に堆積した前記静電加工材料の厚みを検出するよう動作可能な少なくとも１つの厚みセンサと、
前記少なくとも1つのターゲットと前記少なくとも1つのロールとの間の前記取り出された静電加工材料内の緩みの量を検出するよう動作可能な少なくとも１つの緩みセンサと、
前記第１の機構、第２の機構、少なくとも１つの厚みセンサ、及び少なくとも１つの緩みセンサに電気的に接続され、前記少なくとも１つの厚みセンサ及び前記少なくとも１つの緩みセンサからの信号を受信し、前記受信した信号に基づいて前記第１の機構及び前記第２の機構の作動を制御するよう動作可能なコントローラと、
を備えることを特徴とする請求項１に記載の装置。
【請求項２６】
ポリマー配合物を静電加工する方法であって、
装置の投入ステージと集積ステージとの間に電場を発生させる段階と、
前記投入ステージにポリマー配合物を供給する段階と、
前記投入ステージから静電加工材料を連続的に噴出させる段階と、
前記集積ステージで前記静電加工材料を集積させる段階と、
前記集積ステージから前記静電加工材料を連続的に取り出す段階と、
を含む方法。
【請求項２７】
前記ポリマー配合物が、ポリマー溶液、分散物、懸濁物、エマルジョン、これらの混合物、及びポリマーメルトからなる群から選択され、
前記静電加工材料が、繊維、液滴、ビード、薄膜、乾燥多孔薄膜、ウェブ、マット及び／又はこれらの組合せを含む、
ことを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項２８】
前記静電加工材料が、少なくとも１つのマイクロスケール又はナノスケールの寸法を有する請求項２６に記載の方法。
【請求項２９】
前記静電加工材料が、前記投入ステージの少なくとも１つのノズルを通って連続的に噴出する請求項２６に記載の方法。
【請求項３０】
前記ポリマー配合物が少なくとも２つの異なるポリマー配合物を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３１】
前記ポリマー配合物が第１のポリマー配合物を含み、前記方法が更に、第２のポリマー配合物、溶媒、少なくとも１つの任意選択的な活性成分、及び、前記溶媒と前記少なくとも１つの任意選択的な活性成分との混合物からなる群から選択された少なくとも１つの物質と前記第１のポリマー配合物を前記投入ステージで混合する段階を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３２】
前記投入ステージが、導電性材料を含む回転可能ブラシを備え、前記方法が更に、
前記導電性材料に電圧を印加する段階と、
前記ブラシが前記ポリマー配合物に接触して湿潤されるように前記ブラシを回転させることによって前記投入ステージで前記静電加工材料を連続的に噴出する段階と、
前記電場によって前記ブラシから前記ポリマー配合物を取り出す段階と、
を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３３】
前記ポリマー配合物が開放型コンテナに収容され、前記方法が更に、前記ポリマー配合物の静電加工の間に前記コンテナ内のポリマー配合物を補給する段階を含む請求項３２に記載の方法。
【請求項３４】
前記投入ステージが、第１のノズル及び第２のノズルを備え、前記方法が、
前記第１のノズルから前記静電加工材料を噴出させる段階と、
前記第２のノズル内に前記洗浄液供給源から洗浄液を供給する段階と、
を更に含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３５】
前記集積ステージが前記静電加工材料が堆積する少なくとも１つのターゲットを備え、前記方法が更に、
前記ポリマー配合物の前記静電加工の間に前記投入ステージに対して少なくとも１つのターゲットを回転及び／又は並進させる段階と、
前記ポリマー配合物の前記静電加工の間に前記ターゲットの回転速度を任意選択的に変化させる段階と、
を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３６】
前記少なくとも１つのターゲットが、外側表面を有する導電性外側部分を備え、前記方法が更に、前記外側表面上に前記静電加工材料を集積させる段階を含む請求項３５に記載の方法。
【請求項３７】
前記電場が、前記投入ステージに対して、又は前記集積ステージから任意選択的に間隔を置いて配置されている導電性材料に対して電圧を印加することによって生成されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項３８】
前記集積ステージが、前記噴出した静電加工材料が堆積する内側表面を有する円錐部分と前記ターゲットを貫通して延びる流路とを含む漏斗形ターゲットを備え、前記方法が更に、
ガスを放出して前記円錐部分の前記内側表面から前記静電加工材料を取り出す段階と、
前記流路内を真空引きして、前記取り出された静電加工材料を前記流路を介してスレッドとして引き出す段階と、
を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項３９】
前記集積ステージが、
外側表面を有するターゲットと、
相分離形成液体、活性剤、及びバインダからなる群から選択される液体を収容するコンテナと、
を備え、前記方法が更に、前記ターゲットが前記液体に接触して湿潤されるように前記コンテナに対して前記ターゲットを回転させる段階を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４０】
前記静電加工材料が、少なくとも１つのドクターブレードを用いて前記集積ステージから取り出されることを特徴とする請求項２６に記載の方法。
【請求項４１】
前記集積ステージから取り出された前記静電加工材料をピックアップステージで巻き取る段階を更に含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４２】
前記ピックアップステージが、前記取り出された静電加工材料が巻き取られる少なくとも１つのロールを備え、
前記方法が更に、前記ポリマー配合物の静電加工の間に前記集積ステージに対して前記少なくとも１つのロールを回転及び／又は並進させる段階を含む請求項４１に記載の方法。
【請求項４３】
前記集積ステージが、前記静電加工材料を集積する少なくとも１つのターゲットを備え、該少なくとも１つのターゲットが回転及び／又は並進可能であり、
前記ピックアップステージが、前記取り出された静電加工材料を巻き取る少なくとも１つのロールを備え、該少なくとも１つのロールが回転及び／又は並進可能であり、
前記方法が更に、前記ポリマー配合物の静電加工の間に前記少なくとも１つのターゲット及び／又は前記少なくとも１つのロールの回転を調整する段階、及び／又はこれらを並進させる段階を含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４４】
前記少なくとも１つのターゲット上に集積された前記静電加工材料の厚みを求める段階と、
前記求めた厚みが選択された厚みと異なるときに前記ポリマー配合物の静電加工の間に前記少なくとも１つのターゲット及び／又は前記少なくとも１つのロールの回転を調整する段階及び／又はこれらを並進させる段階と、
を更に含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４５】
前記少なくとも１つのターゲットと前記少なくとも１つのロールとの間の１つ又はそれ以上の場所で前記静電加工材料における緩みの量を求める段階と、
前記求めた緩みの量が選択された緩みの量と異なるときに、前記ポリマー配合物の静電加工の間に前記少なくとも１つのターゲット及び／又は前記少なくとも１つのロールの回転を調整する段階及び／又はこれらを並進させる段階と、
を更に含む請求項４３に記載の方法。
【請求項４６】
前記集積ステージから取り出された前記静電加工材料にリリースシートを施工する段階を更に含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４７】
ヒータ、加熱炉、紫外光源、及び電子ビーム源からなる群から選択された少なくとも１つの放射線照射デバイスを用いて、前記集積ステージから取り出された前記静電加工材料を硬化及び／又は乾燥させる段階を更に含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４８】
前記集積ステージから取り出された前記静電加工材料をコロナ処理にかける段階を更に含む請求項２６に記載の方法。
【請求項４９】
ドーパント、触媒、薬物、及び活性剤からなる群から選択された少なくとも１つの物質を、（ｉ）前記集積ステージで、又は（ｉｉ）前記集積ステージから取り出された後に前記静電加工材料に施工する段階を更に含む請求項２６に記載の方法。
【請求項５０】
前記少なくとも１つの物質が、前記静電加工材料に施工された前記少なくとも１つの物質を含む少なくとも１つの被膜層であることを特徴とする請求項４９に記載の方法。
【請求項５１】
前記集積ステージから取り出された前記静電加工材料を所要の厚みにまで圧縮する段階及び／又は前記静電加工材料を延伸する段階を更に含む請求項２６に記載の方法。
【請求項５２】
前記集積ステージ上に堆積した前記センサ加工材料の厚みを少なくとも１つの厚みセンサを用いて検出する段階を更に含む請求項２６に記載の方法。
【請求項５３】
前記集積ステージと前記ピックアップステージとの間の前記取り出された静電加工材料内の緩みの量を少なくとも1つの緩みセンサを用いて検出する段階を更に含む請求項４１に記載の方法。
【請求項５４】
（ｉ）前記集積ステージが、
前記静電加工材料が堆積する少なくとも1つのターゲットと、
前記少なくとも1つのターゲットを前記投入ステージに対して回転及び／又は並進させるために前記少なくとも1つのターゲットに動作可能に接続された第１の機構と、
を含み、
（ｉｉ）前記ピックアップステージが、
前記取り出された静電加工材料が巻き取られる少なくとも1つのロールと、
前記少なくとも1つのロールを前記集積ステージに対して回転及び／又は並進させるため前記少なくとも1つのロールに動作可能に接続された第２の機構と、
を含み、
（ｉｉｉ）前記方法が更に、
前記少なくとも1つのターゲット上に堆積された前記静電加工材料の厚みを少なくとも１つの厚みセンサを用いて検出する段階と、
前記少なくとも1つのターゲットと前記少なくとも1つのロールとの間の前記取り出された静電加工材料内の緩みの量を少なくとも1つの緩みセンサを用いて検出する段階と、
前記少なくとも1つの厚みセンサ及び前記少なくとも1つの緩みセンサからの信号を受信し、前記受信信号に基づいて前記第１の機構及び前記第２の機構の作動を制御するコントローラを用いて、前記第１の機構及び前記第２の機構の作動を制御する段階と、
を更に含む請求項４１に記載の方法。
【請求項５５】
前記静電加工材料が、（ｉ）静電紡糸、又は（ｉｉ）静電噴霧される請求項２６に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【背景技術】
【０００１】
静電加工技法は、帯電したポリマー配合物を供給源からコレクタまで引き出すのに静電気力を用いる。静電気力は、液体を供給源からコレクタまで加速するように機能し、該コレクタ上で静電加工材料が集積される。
【０００２】
【非特許文献１】Ｌａｒｒｏｎｄｏ，Ｌ．及びＳ．Ｊｏｈｎ  Ｍａｎｌｅｙ，Ｊ  「ポリマーメルトによる静電紡糸、Ｉ．繊維形成及び特性の実験的観察」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｈｉｓｉｃｓ  Ｅｄ．，  ｖｏｌ．１９，（１９８１）９０９−９２０
【発明の開示】
【０００３】
ポリマー配合物を静電加工する装置及び方法が提供される。該装置及び方法は、静電加工材料の連続製造を行うことができる。
ポリマー配合物を静電加工する装置の好ましい実施形態は、ポリマー配合物を含む静電加工材料を連続的に噴出するよう動作可能な投入ステージと、該投入ステージから間隔を置いて配置された集積ステージと、投入ステージから噴出した静電加工材料を集積ステージ上に堆積させる電場を生成するよう動作可能な電源装置と、集積ステージから静電加工材料を連続的に取り出すように配置された取出デバイスを含むピックアップステージと、を備える。
【０００４】
本発明の装置及び方法の好ましい実施形態を用いて静電加工することができるポリマー配合物には、ポリマー溶液、分散物、懸濁物、エマルジョン、これらの混合物、及びポリマーメルトがある。静電加工材料は、繊維、液滴、ビーズ、薄膜、乾燥多孔性薄膜、ウェブ、マット及び／又はこれらの組合せを含む種々の形態を有することができる。静電加工材料は、好ましくは、少なくとも１つのマイクロスケール又はナノスケールの寸法を有する。
【０００５】
本発明の装置の別の好ましい実施形態は、集積ステージで、及び／又は集積ステージから取り出された後に静電加工材料を処理するよう動作可能な処理ステージを備える。例えば、該材料は、加熱、硬化、ロール、切断、延伸、及び／又は処理して、表面の化学構造を変化させることができる。処理ステージはまた、静電加工材料に１つ又はそれ以上の物質を施工するよう動作可能とすることができる。
【０００６】
本装置の別の好ましい実施形態は、静電加工材料の厚み及び／又は緩み量を検出する少なくとも１つの厚みセンサ及び／又は緩みセンサを備える。該装置は、該センサからの信号を受信して集積ステージ及び／又はピックアップステージを調整し、必要に応じて所要の厚み及び／又は緩み量を維持するよう動作可能なコントローラを含むことができる。
【０００７】
ポリマー配合物を静電加工する方法の好ましい実施形態は、電場を発生させる段階と、投入ステージにポリマー配合物を供給する段階と、該電場を介して投入ステージから静電加工材料を連続的に噴出させる段階と、集積ステージで静電加工材料を集積する段階と、集積ステージから静電加工材料を連続的に取り出す段階とを含む。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
ポリマー配合物を静電加工する装置及び方法の好ましい実施形態は、静電加工材料の連続的製造を提供することができる。静電加工材料は、限定ではないが、繊維、液滴、ビード、薄膜、乾燥多孔質膜、ウェブ、マット及び／又はこれらの組合せを含む、種々の形態とすることができる。
【０００９】
静電加工材料は、マイクロスケール又はナノスケールの材料とすることができる。本明細書で用いられる用語「マイクロスケール」及び「ナノスケール」は、少なくとも１つのマイクロスケール寸法又は少なくとも１つのナノスケール寸法を有する材料をそれぞれ意味する。該寸法は、例えば、直径、最大横方向寸法、長さ、幅、及び／又は高さとすることができる。静電加工材料はまた、出発材料及び／又は加工条件を選択することによって変えることができる組成、構造及び特性を有することができる。
【００１０】
本明細書で用いられる用語「静電加工」は、静電紡糸（電界紡糸）法及び静電噴霧（電界噴霧）法を意味する。静電紡糸法は繊維を製造し、静電噴霧法は液滴又は液滴のクラスターを製造する。こうした繊維は、集積ステージ上で連続的に集積し、一方、液滴又は液滴のクラスターは、集積ステージ上で個別の液滴で集積する。
【００１１】
静電加工材料は、ポリマー系の構成成分を調整し、及び／又は印加電圧、投入ステージから集積ステージまでの距離、体積流量などといった種々の加工パラメータを変化させることにより、ポリマー配合物を静電紡糸又は静電噴霧することで形成することができる。加えて、ポリマー配合物の静電紡糸又は静電噴霧の何れも、濃度変化、溶媒選択、ポリマー分子量、ポリマー分岐などといったポリマー配合物の物理的特性を変えることによって制御することができる。
【００１２】
ポリマー配合物を静電加工する装置２０の好ましい実施形態が、図１に示されている。装置２０は、投入ステージ３０及び集積ステージ４０を備える。装置２０はまた、以下で説明するように好ましくはピックアップステージを含む。装置２０はまた、以下で説明するように集積後処理ステージを任意選択的に含むことができる。
【００１３】
投入ステージ３０は、静電加工されるポリマー配合物４５を連続的に噴出するよう作動する。以下で説明するように、投入ステージ３０は、１つの投入デバイス、又は代替として複数の投入デバイスを備えることができる。静電加工材料７２は、集積ステージ上に堆積され、好ましくは連続的に該ステージから取り出される。ポリマー配合物は、ポリマー溶液、分散物、懸濁物、エマルジョン、これらの混合物、又はポリマーメルトとすることができる。ポリマー配合物は、一相系又は二相系を含むことができる。例示的なポリマー配合物には、限定ではないが、アセチルセルロース、ポリ（エチレン−コ−酢酸ビニル）、ポリ乳酸、及びこれらのブレンド、ポリアクリロニトリル、ポリアニリン−スルフォン化スチレン、ポリアニリン、ポリエステル、ポリエチレンテレフタレート、ポリプロピレン、ポリエチレン及びこれらのブレンドが含まれる。ポリマー配合物のための例示的な好適な溶媒は、限定ではないが、水性溶媒ベースのポリマー配合物のための水と、有機溶媒ベースのポリマー配合物のためのアセトン並びにアルコールなどの有機溶媒を含む。
【００１４】
ポリマーメルトは、当業者には公知の技法によって調製され、静電加工することができる。調製技法は、加熱押出装置における溶融混合によるなどのポリマーの構成成分の予備混合及び溶融を含むことができる。静電加工技法は、例えば、Ｌａｒｒｏｎｄｏ，Ｌ．及びＳ．Ｊｏｈｎ  Ｍａｎｌｅｙ，Ｊ  「ポリマーメルトによる静電紡糸、Ｉ．繊維形成及び特性の実験的観察」、Ｊｏｕｒｎａｌ  ｏｆ  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｓｃｉｅｎｃｅ，  Ｐｏｌｙｍｅｒ  Ｐｈｉｓｉｃｓ  Ｅｄ．，  ｖｏｌ．１９，（１９８１）９０９−９２０に記載されており、これはその全体が引用により本明細書に組み込まれる。
【００１５】
該実施形態において、投入ステージ３０は、該投入ステージに電圧を印加する電源装置５０に電気的に接続される。電源装置５０は、ＤＣ又はＡＣ電源装置とすることができる。該実施形態において、集積ステージ４０は、接地電位である。集積ステージ４０を接地電位の状態として、投入ステージ３０に十分な高電圧を印加することにより、投入ステージと集積ステージとの間の空間に電場を発生させることができる。投入ステージ３０及び集積ステージ４０は、ポリマー配合物の静電加工を開始させるのに十分な電界強度を生成するため互いに十分に近接している。投入ステージ３０は、ポリマー配合物４５を電場内に導入するよう作動する。該電場は、投入ステージ３０から集積ステージ４０までの空間を介してポリマー配合物を引き出す静電力を生じ、特にポリマー配合物の加工中に静電噴霧から静電紡糸への移行が生じるときに該集積ステージでポリマー配合物が堆積して、繊維、液滴、及び／又は、繊維及び／又は滴状物から構成される構造体を形成する。ポリマー配合物によっては、静電噴霧から静電紡糸への移行は、ポリマー配合物内のポリマーの濃度が高くなるにつれて発生する場合もあれば、発生しない場合もある。
【００１６】
投入ステージ３０の好ましい実施形態が、図２に示されている。投入ステージ３０は、マニフォルド１３４と流体連通する流路１３２を含む投入デバイス１３０を備える。マニフォルド１３４は、図示のように、単一ノズル、又は好ましくは複数のノズルを含むことができる。ノズル１３６は、図示されているように互いに平行に配列することができ、もしくは他の所望の向きを有することができる。ノズル１３６は、図示のように水平面に配置することができ、或いは代替として、集積ステージ４０上の静電加工材料の衝突方向を変えるために水平に対して種々の角度で配置してもよい。
【００１７】
マニフォルド１３４内のノズル１３６の数は、投入デバイス１３０からの繊維の所要スループット又はポリマーが堆積する集積ステージの集積面の寸法などの種々の要因に基づいて選択することができる。マニフォルド１３４内のノズル１３６の数及び／又はノズル１３６を含むマニフォルド１３４の数を装置内で増大させて、静電加工材料のスループットを高めることができる。
【００１８】
加えて、マニフォルド１３４のノズル１３６の開口の寸法は、互いに同じとすることができ、或いは、２つ又はそれ以上のノズルが異なる寸法の開口を有していてもよい。ノズル１３６は、所要の特性を備えたポリマー配合物の噴流又は噴霧を生じさせる好適なノズル開口寸法及び長さを有することができる。
【００１９】
ポリマー配合物は、流路１３２と流体連通して供給源１３８から投入デバイスの流路１３２に供給される。供給源１３８は、装置の作動によって静電加工材料の所要量を連続的に製造することを可能とするのに十分大きい容量のポリマー配合物を有することが好ましい。
【００２０】
投入ステージ３０は、好ましくは供給源１３８と流路１３２との間に少なくとも１つのポンプ１３７を備える。ポンプ１３７は、好ましくはある制御速度でマニフォルド１３４にポリマー配合物を供給するよう作動し、これによってノズル１３６からのポリマー配合物の噴出速度を制御する。ポンプ１３７を用いて、単一マニフォルド、又は代替として２つ又はそれ以上のマニフォルドに供給することができる。
【００２１】
別の好ましい実施形態において、ポリマー配合物は、例えば、重力、圧縮空気、ピストン運動などが含まれる種々の代替供給技法を用いて、マニフォルド１３４の１つ又はそれ以上のノズル１３６を通して供給することができる。
【００２２】
図３は、別の好ましい実施形態による投入デバイス２３０を表す。投入デバイス２３０は、ポリマー配合物、溶媒、少なくとも１つの任意選択的な活性成分、又は溶媒と少なくとも１つの任意選択的な活性成分との混合物の第１の供給源２３８に流体連通する第１のフローパス２３３と、ポリマー配合物、溶媒、少なくとも１つの任意選択的な活性成分、又は溶媒と少なくとも１つの任意選択的な活性成分との混合物の第２の供給源２３９に流体連通する第２のフローパス２３５とを含む。第１及び第２のポリマー配合物は、同じ配合物又は異なる配合物とすることができる。該活性成分は、例えば、少なくとも１つの架橋剤、光開始剤、熱開始剤又は同様のものとすることができる。
【００２３】
第１のフローパス２３３及び第２のフローパス２３５は、流路２３２と流体連通している。投入デバイス２３０は、単一のポリマー配合物、又は２成分ポリマー配合物から静電加工材料を製造するよう作動する。詳細には、第１のフローパス２３３及び第２のフローパス２３５を介して同じ配合物又は異なる配合物を導入することができ、ここで該ポリマー配合物が共に混合されて混合ポリマー配合物を形成し、これがノズル２３６から噴出される。代替として、ポリマー配合物は、第１の供給源２３８又は第２の供給源２３９から供給され、溶媒又は活性成分が第１の供給源２３８又は第２の供給源２３９の他方から供給されて、ポリマー配合物の組成及び／又は加工特性に影響を与えるポリマー配合物組成を変えることができる。
【００２４】
実施形態において、投入デバイス２３０は、好ましくは、第１の供給源２３８と流路２３２との間に第１のポンプ２３７及び第１のバルブ２４１と、第２の供給源２３９と流路２３２との間に第２のポンプ２４０及び第２のバルブ２４３とを備えて、第１の供給源２３８及び第２の供給源２３９の内容物を好ましくは制御流量でマニフォルド２３４に供給し、これにより投入デバイス２３０の１つ又はそれ以上のノズル２３６からのポリマー配合物の噴出速度を制御する。
【００２５】
必要であれば、ノズルの清浄のために、溶媒のみを第１の供給源２３８又は第２の供給源２３９からマニフォルド２３４に流すことができる。
【００２６】
好ましい実施形態において、流路２３２に沿ってインラインミキサ２４４を設けて、ノズル２３６から噴出する前にポリマー配合物の混合を促進することができる。
【００２７】
図４は、別の好ましい実施形態による投入デバイス３３０を表す。投入デバイス３３０は、ポリマー配合物を収容する開放型コンテナ３３２及びブラシ３４０を含む。投入デバイス３３０はまた、静電加工の間にポリマー配合物が消費されるとコンテナ３３２内のポリマー配合物を補給する、図３に示されるようなポリマー配合物供給システム３４４を含む。
【００２８】
ブラシ３４０は、金属又は合金などの導電性材料で作られた複数のブリストル３４２を含む。ブラシ３４０は、矢印Ａによって示されるように所要速度でブラシ３４０を回転させるよう動作可能な可変速モータなどの適切な駆動源３４５に接続することができる。電源装置３４６は、軸部３４７など、ブラシ３４０に電気的に接続することができる。電源装置３４６は、ＤＣ又はＡＣ電源装置の何れかとすることができる。ブラシ３４０の回転の間、ブリストル３４２は、コンテナ３３２内のポリマー配合物に接触して湿潤され、ポリマー配合物４５を電場に噴出させる。
【００２９】
図５は、別の好ましい実施形態による投入デバイス４３０を示す。投入デバイス４３０は、代替のブラシ４４０と、ポリマー配合物４５を収容するコンテナ４３０とを含む。ブラシ４４０は、本体４４２と、該本体４４２から外側に延びるブリストル様延伸部４４４とを含む。ブラシ４４０は、導電性金属又は合金で作られる。矢印Ｂで表されるブラシ４４０の回転中、延伸部４４４は、コンテナ４３２内のポリマー配合物４５に接触して湿潤され、これによりポリマー配合物４５が電場内に噴出して、集積ステージに向かって引き寄せられる。
【００３０】
別の好ましい実施形態による投入デバイス５３０が、図６に示されている。投入デバイス５３０は、ポリマー配合物流路５６０、洗浄液流路５７０、及び表面５５２から外側に延びる複数のノズル５８１〜５８８を含む。投入デバイス５３０のノズルの数は、ポリマー配合物の所要の噴出パターン及びスループットをもたらすために可変とすることができる。ポリマー配合物は、該ポリマー配合物の供給源からポリマー配合物流路５６０に供給される。洗浄液は、該洗浄液の供給源から洗浄液流路５７０に供給される。
【００３１】
投入デバイス５３０は、矢印Ｃによって表されるように回転可能であり、その結果、ノズル５８１〜５８８は、順次、ポリマー配合物を収容するポリマー配合物流路５６０に流体連通するようになる。図示のように、投入デバイス５３０が特定の角度方向にあるときに、ノズル５８１のようなノズルがポリマー配合物流路５６０に流体連通し、これによりポリマー配合物をノズルから噴出させることができる。
【００３２】
投入デバイス５３０は、開口５９１を有する固定マスク５９０を含む。マスク５９０は、ノズル５８１〜５８８の入口端部を覆うために設けられる。投入デバイス５３０の図示された位置において、マスク５９０は、ノズル５８２〜５８８の入口を覆い、洗浄液がこれらのノズルへ流れ込むのを阻止する。ノズルが開口５９１場所の上を回転すると、該開口５９１はノズルに洗浄液を供給する。洗浄液は、投入デバイス５３０の図示された位置においてマスク５９０の開口５９１と流体連通するノズル５８５に流入することができる。従って、ノズル５８１〜５８８がマスク上を順に回転すると、該ノズル５８１〜５８８に順次洗浄液を供給することができる。
【００３３】
洗浄液は、投入デバイス５３０の作動中にノズル５８１〜５８８の流路内に堆積する可能性があるポリマー材料を除去するのに効果的な任意の適切な液体とすることができる。例えば、洗浄液は、水ベースのポリマー配合物における水であり、或いは、溶媒ベースのポリマー配合物におけるアセトン、アルコール、又は他の有機溶媒とすることができる。洗浄液は、ノズルの流路から堆積ポリマー材料の除去を促進するために、ノズル５８１〜５８８中を好ましくは高圧で流される。従って、ノズル５８１〜５８８は、投入デバイス５３０の作動の間に洗浄して、ノズルからのポリマー配合物の噴出をより安定して均質に行うことができる。
【００３４】
投入ステージ３０は、異なるポリマー材料から構成されたマット又はウェブのような静電加工材料構造体の製造を可能とするため、又は異なる組成特性及び／又は密度特性を有する構造体を製造するために上述の投入デバイス１３０、２３０、３３０、４３０及び５３０などの１つ又はそれ以上の投入デバイスを含むことができる。投入ステージ３０の異なる投入デバイスの相対的空間配置は、相互に且つ集積ステージ４０に対して異なる密度、形態、又は他の特性を有する繊維質構造体を製造するように選択することができる。
【００３５】
電場は、種々の好ましい構成に従って投入ステージ３０と集積ステージ４０との間に生成することができる。例えば、ポリマー配合物投入デバイスは、電源装置の電極に電気的に接続された導電性部分を含むことができる。導電性部分は、例えば、投入デバイス１３０及び２３０それぞれのマニフォルド１３４（図２）及び２３４（図３）とすることができ、又は投入デバイス３３０及び４３０それぞれのブラシ３４０（図４）及びブラシ４４０（図５）とすることができる。代替として、投入デバイス５３０のポリマー配合物流路５６０内に電極を配置することによってポリマー配合物を帯電させることができる。
【００３６】
しかしながら、代替として、投入ステージと集積ステージとの間に電場を発生させるために投入ステージが接地された状態で、集積ステージ４０を帯電させることができることは当業者であれば理解されるであろう。
【００３７】
装置１００の好ましい実施形態が図７に示される。装置１００は、上述の投入デバイス２３０のような投入デバイスと、集積ステージ４０と、該集積ステージ４０から下流側にある集積後ステージ６０とを含む。図示のように、ポリマー配合物４５が、投入デバイス２３０から集積デバイス４０のターゲット７０上に噴出され、静電加工材料７２がターゲット７０の外側表面７４上に形成されて、該静電加工材料がピックアップステージで集積される。
【００３８】
ターゲット７０は種々の形状及び寸法を有することができる本体７６を含む。図示されるように、本体７６は、円筒状の外側表面７４を有する円筒ロールとすることができる。代替的に、本体７６の外側表面７４は、楕円などの他の形状を有することができる。外側表面７４は、１つ又はそれ以上の平坦部分及び／又は起伏のある部分（例えば隆起、並びに陥凹、溝、経路などを含む）を含むことができる。外側表面７４の形状及び／又は表面構造は、堆積されたポリマー材料の所要の形状などの要因に基づいて選択することができる。
【００３９】
ターゲット７０の本体７６は中実とすることができ、或いは代替としてターゲット７０を軽量化するために中空であってもよい。本体７６は、アルミニウム、アルミニウム合金、又は類似の金属などの好適な導電性材料を含むことができる。ターゲット７０は、全体を導電性材料で作ることができ、或いは代替として、本体７６の上に形成され且つ外側表面を含む導電性被膜などの外側部分を含むことができる。
【００４０】
ターゲット７０の別の好ましい実施形態は、非伝導性材料で作ることができる。このような実施形態においては、ＤＣ又はＡＣ電源装置の何れかとすることができる電源装置の電極に接続されるか、或いは代替として投入ステージに電圧が印加された状態で接地された導電性材料製の部材に十分に接近してターゲット７０が配置され、電場を生成するようにする。ポリマー配合物は、投入ステージ３０から噴出され、該導電性部材に向かって引き寄せられて、ターゲット７０上に堆積される。
【００４１】
装置１００は、１つの投入ステージと１つのターゲット７０とを含むことができ、或いは代替として１つ又はそれ以上の投入ステージと２つ又はそれ以上のターゲットとを含むことができる。１つより多いターゲットを組込むことにより、装置１００は、異なるターゲット上に同じか又は異なるポリマー組成及び／又は構造体を有する、異なる静電加工材料構造体を製造することができる。異なる構造体は、同時又は順次といったどのような所要の順序で異なるターゲット上に製造することができる。
【００４２】
ターゲット７０は、装置１００の作動中にポリマー配合物が衝突するターゲットの位置を変化させるために、選択的に回転可能（矢印Ｄによって示されるように）であり、及び／又はｘ、ｙ及び／又はｚ方向で並進可能であるのが好ましい。回転機能を与えるために、ターゲット７０はシャフト７８に取付けることができ、該シャフトは、装置１００のセットアップ及び／又は作動中にターゲット７０を１方向又は揺動回転で回転するよう動作可能なモータ８０（好ましくは可変速モータ）に作動的に接続されて、ターゲット上で静電加工材料の形成を制御する。
例えば、ターゲット７０は、完全及び／又は部分的に反回転で選択的に回転可能であるのが好ましい。
【００４３】
並進機能を与えるためには、ターゲット７０は、ｘ、ｙ及び／又はｚ方向に並進することができる並進可能ターゲット支持体に取付けることができる。
【００４４】
ターゲット７０上に堆積される静電加工材料の厚みを制御するために、ターゲット７０は、静電加工の間異なる速度で回転可能及び／又は並進可能であるのが好ましい。
【００４５】
装置１００のピックアップステージ６０は、ターゲット７０から静電加工材料７２を取り出すように作動する。ピックアップステージ６０は、好ましくは、ターゲット７０から静電加工材料７２を連続的に取り出すように作動して、装置１００の作動による連続製造を可能とする。好ましくは、ピックアップステージ６０はまた、取り出された静電加工材料７２を集積する。集積された静電加工材料７２は、その構造及び／又は特性を変化させるように１つ又はそれ以上の加工後処理を施すことができる。
【００４６】
ピックアップステージ６０は、ターゲットから静電加工材料７２を取り出すための好適なデバイスを含む。例えば、ピックアップステージ６０は、ターゲット表面７４から静電加工材料７２を取り出すために、該ターゲット７０と動作可能に相互作用するようにターゲット７０に対して位置付けられた１つ又はそれ以上のドクターブレードを含むことができる。代替として、ピックアップステージは、取り出した静電加工材料７２をターゲット７０から所要の場所に移送するために、機械的、真空的、又は気体アシストデバイスを含むことができる。
【００４７】
ピックアップステージ６０は、ロール６４のような１つのロール、又は代替として２つ又はそれ以上のロールを備えることができる。ロール６４は、矢印Ｅで示されるように回転して、ターゲット７０から取り出した静電加工材料７２を該ロール上に巻き取る。ロール６４は、装置１００の作動中にロール６４を回転させるように作動するモータ６８に作動的に接続され、静電加工材料７２のロール上への巻き取りを制御するのが好ましい。加えて、ロール６４は、ターゲット７０の回転速度に応じて異なる速度で回転可能であるのが好ましい。
【００４８】
複数のロールを含むピックアップステージ６０の好ましい実施形態においては、例えば、ロールを垂直に積み重ねて、加工中に中断することなくロール交換を行うことができる。
【００４９】
ロール６４はまた、ターゲット７０の並進移動に追随するよう並進可能である。例えば、ターゲット７０及びロールは、共通の並進支持体に取付けることができる。
【００５０】
ロール６４上の取り出される静電加工材料７２のピックアップの速度は、静電加工材料７２がターゲット上に堆積される速度と同じであってもよく、又は異なっていてもよい。複数のロールを含むピックアップステージ６０の好ましい実施形態においては、好ましくはロールを互いに異なる速度で動作させ、取り出される静電加工材料７２を加工して密度及び／又は形態などの特性を変えることができる。
【００５１】
装置１００は、好ましくは、ターゲット７０上の静電加工材料７２の厚みを検出するように配置された少なくとも１つの厚みセンサ１１０を含む。厚みセンサ１１０は、例えば、反射型レーザセンサとすることができ、該センサは材料上に発光する。このような厚みセンサ１１０は、光１１２が静電加工材料７２上に衝突して厚みセンサ１１０に反射して戻るのに必要な時間に基づいて、ターゲット７０上の静電加工材料の厚みを求める。光センサなどの他の形式のセンサをターゲット７０上の静電加工材料の厚みを求めるために装置１００において代替的に使用することができる。
【００５２】
装置１００はまた、好ましくはコントローラ１１５を含み、該コントローラは、厚みセンサ１１０からの信号を受信して静電加工材料７２の厚みを求めるように作動する。静電加工材料７２の厚みが所要の厚みを上回るか又は下回るかを該コントローラが割り出すと、コントローラ１１５は、モータ８０に信号を送り、ターゲット７０の回転及び／又は並進速度を調整させ、堆積範囲でのターゲット７０の堆積表面の滞留時間を増減することができる。従って、装置１００は、ターゲット７０上の堆積された静電加工材料の厚みを制御することができる。このようにして、ターゲット７０の回転及び／又は並進速度を調整して、該装置による静電加工材料の製造の速度を制御することができる。
【００５３】
装置１００はまた、好ましくは、ターゲット７０とロール６４との間の１つ又はそれ以上の選択された場所での静電加工材料７２における緩みの量を検出するために位置付けられた少なくとも１つの緩みセンサ１２０を含む。緩みセンサ１２０はまた、上述のような反射型レーザセンサとすることができ、該センサは光１２２が静電加工材料７２上に衝突して緩みセンサ１２０に反射して戻るのに必要な時間に基づいて静電加工材料の緩みの量を求める。
【００５４】
緩みセンサ１２０はまた、コントローラ１１５に電気的に接続される。緩みセンサ１０は、信号をコントローラ１１５に送信し、次いで該コントローラは、静電加工材料７２の緩みの量を求める。緩みの量が所要値と異なる場合には、コントローラ１１５は、静電加工材料７２内の緩みの所要レベルを維持する目的で、モータ６８に信号を送信し、ターゲット７０の回転及び／又は並進速度に応じてロール６４の回転及び／又は並進速度を調整させる。
【００５５】
ターゲット７０から取り出される静電加工材料７２は、空気中を通過するか、又は代替として別の流体媒体を通ってピックアップステージ６０に移送することができる。例えば、取り出された静電加工材料を１つ又はそれ以上の液体を通して移送し、ポリマー材料を処理することができる。例えば、該液体は、接着性配合物（例えば、ＰＶＡ接着剤、ポリアクリレート接着剤、又は同様のもの）、又は静電加工材料７２における繊維間結合の形成に有効な溶媒とすることができる。
【００５６】
図８に示されるように、別の好ましい実施形態による装置２００は、集積ステージ４０とピックアップステージ６０との間に配置された集積後処理ステージ１２５を含む。処理ステージ１２５は、ポリマー材料に所要の物理的、化学的及び／又は電気的特性を与えるよう動作する。例えば、静電加工材料は、加熱し、硬化し、又はコロナ処理を行うことができる。
【００５７】
例えば、処理ステージ１２５は、該材料を所要温度まで加熱するよう動作する放射線照射デバイスを含むことができる。該放射線照射デバイスは、例えば、一般的なヒータ又は赤外線ヒータなどのヒータ、或いは加熱炉とすることができる。該ヒータは、材料を好適な高温まで加熱して、例えば、静電加工材料７２を乾燥又は硬化させることができる。静電加工材料７２が、上述のように既に液体を通って移送されている場合には、乾燥を行うことができる。処理ステージ１２５は、紫外（ＵＶ）光源又は電子ビーム源を含むことができ、これらを用いて幾つかのポリマー配合物を硬化させことができる。静電加工材料の化学構造に対して変えることが望ましい場合には、処理ステージ１２５は、表面官能基を生成するため静電加工材料をコロナ処理にかけるよう動作するコロナ処理デバイスを含むことができる。
【００５８】
処理ステージ１２５はまた、或いは代替として、静電加工材料上に１つ又はそれ以上の所要の物質を堆積するよう動作することができる。例えば、処理ステージ１２５は、１つ又はそれ以上のドーパント及び／又は触媒の供給源を含むことができ、これらを静電加工材料に施工することができる。代替として、処理ステージ１２５は、該材料に施工可能な１つ又はそれ以上の薬物又は活性成分の供給源を含むことができる。
【００５９】
代替として、処理ステージは、取り出されたポリマー材料上に１つ又はそれ以上の被膜層を施工することができる。例えば、所要の化学的及び／又は物理的特性を有する被膜を取り出された静電加工材料上に堆積させることできる。
【００６０】
１つ又はそれ以上の物質又は被膜は、好適なアプリケータ・デバイスを用いて、噴霧、浸漬、ローリング、ブラッシング、堆積処理、又は同様のものといった適切な施工プロセスによって処理ステージで静電加工材料に施工することができる。
【００６１】
図９は、別の好ましい実施形態による装置３００を表す。装置３００は、ロール６５を含むローリングスタンドを含み、該ロールを介して静電加工材料７２が移送される。ロール６４は、静電加工材料７２の厚みを所要の厚みにまで低減することができる。加えて、ロール６４及びロール６５の回転速度を変化させることにより、静電加工材料を延伸して、材料に方向性応力を加えることができる。
【００６２】
図１０は、別の好ましい実施形態による装置４００を表す。装置４００は、リリースシート６９のロール６７のようなアプリケータを含み、該アプリケータは、リリースシートを集積ステージで静電加工材料７２に施工して、巻き取られた材料の粘着を防止し且つ分離をより容易にすることができるようにする。
【００６３】
別の好ましい実施形態によれば、静電加工材料７２は、ターゲット７０から取り出された後で切断することができる。例えば、切断ステージは、連続した長さの静電加工材料７２をロール６４上に巻き取る代わりとして、取り出された静電加工材料７２を所要の長さのマットに切断するように配置することができる。
【００６４】
図１１は、別の好ましい実施形態による装置５００を示す。装置５００は、図５に示される投入デバイス４３０を含む。図示のように、装置５００は、静電加工材料７２をターゲット７０上にある間に処理するために配置された処理ステージ２２５を含むことができる。例えば、１つ又はそれ以上の物質は、上述のように処理ステージ１２５ではなく、或いは処理ステージに加えてターゲット７０で静電加工材料７２に施工することができる。
【００６５】
図１２は、図６に示された投入デバイス５３０を含む、別の好ましい実施形態による装置６００を示す。
【００６６】
図１３は、別の好ましい実施形態による装置７００を示す。装置７００は、投入ステージ３０及び集積ステージ４０を含む。投入ステージ３０は、図示されるような複数ノズルの投入デバイスを含むことができる。しかしながら、投入ステージ３０は、代替として、例えば上述のような投入デバイス３３０、４３０又は５３０を含むことができる。
【００６７】
集積ステージ４０は、ターゲット７０と液体９２のコンテナ９０とを含む。ターゲット７０が回転すると、ターゲット７０の一部分が液体９２に接触して湿潤される。液体９２の供給源９１はコンテナ９０に流体連通し、加工中に消費される液体を補充する。
【００６８】
別の好ましい実施形態において、装置７００は、ターゲット７０上に堆積した静電加工材料に液体を施工するためのカスケード型液体供給源を含むことができる。
【００６９】
ターゲット７０が回転すると、ターゲット上の静電加工材料は、液体に接触する。液体９２は、好ましくは、静電加工材料に対して所要の特性、特徴及び／又は形態を与えるのに有効な組成、又は繊維間結合などの静電加工材料の結合を促進するのに有効な組成を有する。例えば、液体９２は、静電加工材料の相分離を生じさせる相分離形成溶液とすることができ、結果として異なる繊維形態又は液体吸収をもたらす。代替として、液体９２は、架橋剤、触媒又は同様のものなどの、静電加工材料内に吸収される活性剤とすることができる。別の実施として、液体９２は、ターゲット７０上に堆積した静電加工材料から結合した構造体を形成させるのに有効な、ウェブ又はマットなどのバインダとすることができる。
【００７０】
図１４は、別の好ましい実施形態による装置８００を示す。装置８００は、投入ステージ３０及び集積ステージ４０を含む。投入ステージ３０は、図のような複数オリフィス型投入デバイスを含むことができる。代替として、投入ステージ３０は、例えば、上述の投入デバイス３３０、４３０又は５３０を含むことができる。
【００７１】
集積ステージ４０は、固定式又は可動式とすることができる漏斗形ターゲット９５を含む。ターゲット９５は、円錐部分９６と該ターゲットを貫通して延びる流路９７とを含む。図示のように、ポリマー配合物４５が、投入デバイス３０から噴出され、静電加工材料７２が、ターゲット９５の円錐部分９６の内側表面上に集積される。集積した静電加工材料７２は、ガスガン又は同様のものなどの適切なガス放出デバイス９８を用いて円錐部分９６から取り出すことができる。真空システムによって流路９７内に真空が生成され、繊維が、該流路を通って連続スレッド９９として繊維が引き出される。スレッド９９は、スプール上又は同様のものなどに集積することができる。
【００７２】
上記は本発明の実施に関する例示的な形態であり、限定を意図するものではない。当業者であれば、添付の請求項に記載された本発明の精神及び範囲を逸脱することなく本発明に対する修正を行い得ることが理解されるであろう。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】静電加工用装置の好ましい実施形態を示す図である。
【図２】複数ノズルを含む静電加工用装置の投入デバイスの好ましい実施形態を示す図である。
【図３】二重流路及び複数ノズルを含む投入デバイスの別の好ましい実施形態を示す図である。
【図４】ブラシを含む、投入デバイスの好ましい実施形態を示す図である。
【図５】ブラシ構造物を含む投入デバイスの別の好ましい実施形態を示す図である。
【図６】ノズル及びノズル洗浄構造体を含む、投入デバイスの別の好ましい実施形態である。
【図７】集積ステージと、集積後ステージと、静電加工材料を監視するセンサとを含む静電加工用装置の好ましい実施形態を示す図である。
【図８】集積後処理ステージを含む静電加工用装置の別の好ましい実施形態を示す図である。
【図９】ローリングスタンドを含む静電加工用装置の別の好ましい実施形態を示す図である。
【図１０】リリースシート用ロールを含む静電加工用装置の別の好ましい実施形態を示す図である。
【図１１】図５に示した投入デバイスを含む静電加工用装置の好ましい実施形態を示す図である。
【図１２】図６に示した投入デバイスを含む静電加工用装置の好ましい実施形態を示す図である。
【図１３】液体中で回転するターゲットを含む静電加工用装置の別の好ましい実施形態を示す図である。
【図１４】漏斗形ターゲットを含む静電加工用装置の別の好ましい実施形態を示す図である。
【符号の説明】
【００７４】
２０  静電加工装置
３０  投入ステージ
４０  集積ステージ
４５  ポリマー配合物
５０  電源装置
７２  静電加工材料
【図１】
2006524739.tif 000003
【図２】
2006524739.tif 000004
【図３】
2006524739.tif 000005
【図４】
2006524739.tif 000006
【図５】
2006524739.tif 000007
【図６】
2006524739.tif 000008
【図７】
2006524739.tif 000009
【図８】
2006524739.tif 000010
【図９】
2006524739.tif 000011
【図１０】
2006524739.tif 000012
【図１１】
2006524739.tif 000013
【図１２】
2006524739.tif 000014
【図１３】
2006524739.tif 000015
【図１４】
2006524739.tif 000016
【国際調査報告】
2006524739.tif 000017