(57)【要約】液化重合体から不織材料を製造する装置であって、（ａ）沈着電極、（ｂ）沈着電極から間隔をおいて配置され沈着電極との間に第一軸を画成し、そして沈着電極に対して第一電位差を有する射出機、及び（ｃ）射出機の横に離して配置され、沈着電極に対して第二電位差を有し、そして第一軸のまわりに少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供できる電極システムを備えてなり、その射出機と電極システムが、液化重合体が射出機から射出されて、沈着電極の方に移動する複数の絡み合わされた繊維を形成して、沈着電極の上に不織材料を形成するように設計され構築されている装置。
2004530054.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
液化重合体から不織材料を製造する装置であって
（ａ）沈着電極、
（ｂ）前記沈着電極から間隔をおいて配置され前記沈着電極との間に第一軸を画成し、そして前記沈着電極に対して第一電位差を有する射出機、及び
（ｃ）前記射出機の横に離して配置され前記沈着電極に対して第二電位差を有しかつ前記第一軸のまわりを回転するよう作動する少なくとも一つの回転する電極
を備えてなり、
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極が、液化重合体が前記射出機から射出されて前記沈着電極の方に移動する複数の絡み合った繊維を形成して、沈着電極の上に不織材料を形成するように設計され構築されている装置。
【請求項２】
前記沈着電極は、第二軸のまわりを回転するように作動する請求項１の装置。
【請求項３】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に直交している請求項２の装置。
【請求項４】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に平行である請求項２の装置。
【請求項５】
前記沈着電極は、円筒形沈着電極、平板形沈着電極及び込み入った輪郭の沈着電極からなる群から選択される請求項１の装置。
【請求項６】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって同期して移動するように作動する請求項１の装置。
【請求項７】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって独立して移動するように作動する請求項１の装置。
【請求項８】
前記射出機は液化重合体のジェットを形成する機構を備えている請求項１の装置。
【請求項９】
液化重合体のジェットを形成する前記機構は、射出する電極を備えている請求項８の装置。
【請求項１０】
さらに、液化重合体を入れるための浴を備えている請求項１の装置。
【請求項１１】
さらに、前記沈着電極の近くに配置されかつ前記沈着電極に対して第三電位差を有する補助電極を備え、前記補助電極は、前記沈着電極、前記射出機及び前記少なくとも一つの回転する電極が生成する電界を修正するための電極である請求項２の装置。
【請求項１２】
前記補助電極は前記電界の不均一性を低下させる働きをしている請求項１１の装置。
【請求項１３】
前記補助電極は、前記沈着電極上に形成される不織材料の繊維の配向を制御する働きをしている請求項１１の装置。
【請求項１４】
前記補助電極は、平板形、円筒形、トーラス形又はワイヤ形からなる群から選択される形態の電極である請求項１１の装置。
【請求項１５】
前記補助電極は前記第二軸にそって移動するように作動する請求項１１の装置。
【請求項１６】
前記補助電極は前記第二軸に対して角度をなして傾斜している請求項１１の装置。
【請求項１７】
液化重合体を不織材料に成形する方法であって、
（ａ）沈着電極の方に液化重合体を射出して、複数の重合体繊維を提供し、
（ｂ）少なくとも一つの重合体繊維の束を提供するように前記複数の重合体繊維の少なくとも一部分を絡み合わせ、次いで
（ｃ）前記沈着電極を使用して、その上に前記少なくとも一つの重合体繊維束を集め、不織材料をつくること
を含んでなる方法。
【請求項１８】
さらに、前記射出するステップの前に、液化重合体に電荷制御剤を混合することを含む請求項１７の方法。
【請求項１９】
前記射出するステップは、前記沈着電極に対して第一電位差を有する射出機から液化重合体を射出することを含む請求項１７の方法。
【請求項２０】
前記絡み合わせるステップは、前記沈着電極と前記射出機の間に画成された第一軸のまわりに、少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供することを含む請求項１９の方法。
【請求項２１】
少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供することが、前記射出機の横に離して配置され、前記沈着電極に対して第二電位差を有しかつ前記第一軸のまわりを回転するよう作動する少なくとも一つの回転する電極を提供することによって行われる請求項２０の方法。
【請求項２２】
少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供することが、前記射出機の横に離して配置され、前記沈着電極に対して第二電位差を有しかつ時間依存性の電界を提供するように作動する電極システムを提供することによって行われる請求項２０の方法。
【請求項２３】
前記沈着電極は、第二軸のまわりを回転するように作動する請求項２０の方法。
【請求項２４】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に直交している請求項２３の方法。
【請求項２５】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に平行である請求項２３の方法。
【請求項２６】
前記沈着電極は、円筒形沈着電極、平板形沈着電極及び込み入った輪郭の沈着電極からなる群から選択される請求項１７の方法。
【請求項２７】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって同期して移動するように作動する請求項２１の方法。
【請求項２８】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって独立して移動するように作動する請求項２１の方法。
【請求項２９】
前記射出機は液化重合体のジェットを形成する機構を備えている請求項１９の方法。
【請求項３０】
液化重合体のジェットを形成する前記機構は、射出する電極を備えている請求項２９の方法。
【請求項３１】
前記電界の不均一性を低下させることをさらに含む請求項２０の方法。
【請求項３２】
前記電界の不均一性を低下させることは、前記沈着電極に対して第三電位差を有する補助電極を、前記沈着電極の近くに配置することによって行われる請求項３１の方法。
【請求項３３】
さらに、前記沈着電極上に形成される不織材料の繊維の配向を制御することを含む請求項２０の方法。
【請求項３４】
繊維の配向を制御することは、前記沈着電極に対して第三電位差を有する補助電極を、前記沈着電極の近くに配置することによって行われる請求項３３の方法。
【請求項３５】
前記補助電極は、平板形、円筒形、トーラス形又はワイヤ形からなる群から選択される形態の電極である請求項３２の方法。
【請求項３６】
前記補助電極は、平板形、円筒形、トーラス形又はワイヤ形からなる群から選択される形態の電極である請求項３４の方法。
【請求項３７】
前記補助電極は前記第二軸にそって移動するように作動する請求項３２の方法。
【請求項３８】
前記補助電極は前記第二軸にそって移動するように作動する請求項３４の方法。
【請求項３９】
前記補助電極は前記第二軸に対して角度をなして傾斜している請求項３２の方法。
【請求項４０】
前記補助電極は前記第二軸に対して角度をなして傾斜している請求項３４の方法。
【請求項４１】
不織材料を液化重合体から製造する装置を製造する方法であって、
（ａ）沈着電極を提供し、
（ｂ）前記沈着電極に対して第一電位差を有する射出機を提供し、
（ｃ）前記射出機を前記沈着電極から第一距離をおいて配置して沈着電極との間に第一軸を画成させ、次いで
（ｄ）前記沈着電極に対して第二電位差を有する、前記第一軸のまわりを回転するように作動する少なくとも一つの回転する電極を前記射出機の横に離して配置すること
を含んでなり、
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極が、液化重合体を前記射出機から射出して、沈着電極の上に不織材料を形成するように、前記沈着電極の方に移動可能な複数の絡み合った繊維を形成することができるよう設計され構築されている方法。
【請求項４２】
前記沈着電極は、第二軸のまわりを回転するように作動する請求項４１の方法。
【請求項４３】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に直交している請求項４２の方法。
【請求項４４】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に平行である請求項４２の方法。
【請求項４５】
前記沈着電極は、円筒形沈着電極、平板形沈着電極及び込み入った輪郭の沈着電極からなる群から選択される請求項４１の方法。
【請求項４６】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって同期して移動するように作動する請求項４１の方法。
【請求項４７】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって独立して移動するように作動する請求項４１の方法。
【請求項４８】
前記射出機は液化重合体のジェットを形成する機構を備えている請求項４１の方法。
【請求項４９】
さらに、液化重合体を入れるための浴を備えている請求項４１の方法。
【請求項５０】
液化重合体のジェットを形成する前記機構は、射出する電極を備えている請求項４８の方法。
【請求項５１】
さらに、前記沈着電極の近くに配置されかつ前記沈着電極に対して第三電位差を有する補助電極を備え、前記補助電極は、前記沈着電極、前記射出機及び前記少なくとも一つの回転する電極が生成する電界を修正するための電極である請求項４１の方法。
【請求項５２】
前記補助電極は前記電界の不均一性を低下させる働きをしている請求項５１の方法。
【請求項５３】
前記補助電極は、前記沈着電極上に形成される不織材料の繊維の配向を制御する働きをしている請求項５１の方法。
【請求項５４】
前記補助電極は、平板形、円筒形、トーラス形又はワイヤ形からなる群から選択される形態の電極である請求項５１の方法。
【請求項５５】
前記補助電極は前記第二軸にそって移動するように作動する請求項５１の方法。
【請求項５６】
前記補助電極は前記第二軸に対して角度をなして傾斜している請求項５１の方法。
【請求項５７】
液化重合体から不織材料を製造する装置であって、
（ａ）沈着電極、
（ｂ）前記沈着電極から間隔をおいて配置され前記沈着電極との間に第一軸を画成し、そして前記沈着電極に対して第一電位差を有する射出機、及び
（ｃ）前記射出機の横に離して配置され、前記沈着電極に対して第二電位差を有し、そして前記第一軸のまわりに少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供できる電極システム
を備えてなり、
前記射出機と前記電極システムが、液化重合体が前記射出機から射出されて、前記沈着電極の方に移動する複数の絡み合わされた繊維を形成して、沈着電極の上に不織材料を形成するように設計され構築されている装置。
【請求項５８】
前記電極システムは、前記第一軸のまわりを回転するように作動する少なくとも一つの回転する電極を備える請求項５７の装置。
【請求項５９】
前記沈着電極は、第二軸のまわりを回転するように作動する請求項５７の装置。
【請求項６０】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に直交している請求項５９の装置。
【請求項６１】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に平行である請求項５９の装置。
【請求項６２】
前記沈着電極は、円筒形沈着電極、平板形沈着電極及び込み入った輪郭の沈着電極からなる群から選択される請求項５７の装置。
【請求項６３】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって同期して移動するように作動する請求項５８の装置。
【請求項６４】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって独立して移動するように作動する請求項５８の装置。
【請求項６５】
前記射出機は液化重合体のジェットを形成する機構を備えている請求項５７の装置。
【請求項６６】
液化重合体のジェットを形成する前記機構は、射出する電極を備えている請求項６５の装置。
【請求項６７】
さらに、液化重合体を入れるための浴を備えている請求項５７の装置。
【請求項６８】
さらに、前記沈着電極の近くに配置されかつ前記沈着電極に対して第三電位差を有する補助電極を備え、前記補助電極は、前記沈着電極、前記射出機及び前記電極システムが生成する電界を修正するための電極である請求項５９の装置。
【請求項６９】
前記補助電極は前記電界の不均一性を低下させる働きをしている請求項６８の装置。
【請求項７０】
前記補助電極は、前記沈着電極上に形成される不織材料の繊維の配向を制御する働きをしている請求項６８の装置。
【請求項７１】
前記補助電極は、平板形、円筒形、トーラス形又はワイヤ形からなる群から選択される形態の電極である請求項６８の装置。
【請求項７２】
前記補助電極は前記第二軸にそって移動するように作動する請求項６８の装置。
【請求項７３】
前記補助電極は前記第二軸に対して角度をなして傾斜している請求項６８の装置。
【請求項７４】
互いに予め定められた配向で配列されている絡み合った繊維の束の少なくとも一つの層を含む不織材料。
【請求項７５】
前記予め定められた配向はランダム配向である請求項７４の不織材料。
【請求項７６】
前記繊維は重合体繊維である請求項７４の不織材料。
【請求項７７】
前記重合体は生体適合性重合体である請求項７６の不織材料。
【請求項７８】
請求項７４の不織材料であって、
（ａ）少なくとも１５０％膨張できる；
（ｂ）多孔度が少なくとも６０％である；
（ｃ）直径が５０ｎｍ〜２０μｍの範囲内にある孔を有している；
からなる群から選択される少なくとも一つの特性をもっている不織材料。
【請求項７９】
前記束は、直径が０．５μｍ〜１５μｍの範囲内にある請求項７４の不織材料。
【請求項８０】
互いに予め定められた配向で配列されている絡み合った繊維の束を含む不織材料の少なくとも一つの層を含む管形エレメント。
【請求項８１】
前記予め定められた配向は管形エレメントの縦軸に対して、ランダム配向、軸方向配向、横配向及び任意の配向からなる群から選択される請求項８０の管形エレメント。
【請求項８２】
前記繊維は重合体繊維である請求項８０の管形エレメント。
【請求項８３】
前記重合体は生体適合性重合体である請求項８２の管形エレメント。
【請求項８４】
請求項８０の管形エレメントであって、
（ａ）直径が０．０１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内にある；
（ｂ）少なくとも１５０％膨張できる；
（ｃ）多孔度が少なくとも６０％である；
（ｄ）直径が５０ｎｍ〜２０μｍの範囲内にある孔を有している；及び
（ｅ）透過する液体に対して予め定められた透過性を有する；からなる群から選択される少なくとも一つの特性をもっている管形エレメント。
【請求項８５】
前記液体は、血液、血液成分、尿、燃料、油及び水からなる群から選択される請求項８４の管形エレメント。
【請求項８６】
前記束は、直径が０．５μｍ〜１５μｍの範囲内にある請求項８０の管形エレメント。
【請求項８７】
液化重合体から不織材料を製造する装置であって、
（ａ）沈着電極；
（ｂ）前記沈着電極から離れて位置していて前記沈着電極との間に第一軸を画成し、そして前記沈着電極に対して第一電位差を有する射出機であって、液化重合体を射出して複数の繊維を提供するように設計され構築されている射出機、及び
（ｃ）前記沈着電極の方へ移動する少なくとも一つの重合体繊維束を提供して沈着電極上に不織材料を形成するように、前記複数の重合体繊維の少なくとも一部分を絡め合わせる機構
を備えてなる装置。
【請求項８８】
前記複数の重合体繊維の少なくとも一部を絡み合わせる前記機構は、前記重合体繊維を、前記第一軸のまわりで撚り合わせるよう構築された少なくとも一つのブロワーを備えている請求項８７の装置。
【請求項８９】
前記複数の重合体繊維の少なくとも一部を絡み合わせる前記機構は、前記射出機に接続されて、射出機が前記第一軸のまわりを運動するように作動する運動機構を備えている請求項８７の装置。
【請求項９０】
前記射出機の前記運動は、円運動、楕円運動及び不規則なパターンの運動からなる群から選択される請求項８８の装置。
【請求項９１】
前記複数の重合体繊維の少なくとも一部分を絡み合わせる前記機構は、前記射出機の横に離して配置され、前記沈着電極に対して第二電位差を有し、そして前記第一軸のまわりに少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供できる電極システムを備えている請求項８７の装置。
【請求項９２】
前記電極システムは、前記第一軸のまわりを回転するように作動する少なくとも一つの回転する電極を備える請求項９１の装置。
【請求項９３】
前記沈着電極は、第二軸のまわりを回転するように作動する請求項９１の装置。
【請求項９４】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に直交している請求項９３の装置。
【請求項９５】
前記第一軸と前記第二軸は実質的に平行である請求項９３の装置。
【請求項９６】
前記沈着電極は、円筒形沈着電極、平板形沈着電極及び込み入った輪郭の沈着電極からなる群から選択される請求項８７の装置。
【請求項９７】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって同期して移動するように作動する請求項９２の装置。
【請求項９８】
前記射出機と前記少なくとも一つの回転する電極は、前記沈着電極にそって独立して移動するように作動する請求項９２の装置。
【請求項９９】
前記射出機は液化重合体のジェットを形成する機構を備えている請求項８７の装置。
【請求項１００】
液化重合体のジェットを形成する前記機構は、射出する電極を備えている請求項９９の装置。
【請求項１０１】
さらに、液化重合体を入れるための浴を備えている請求項８７の装置。
【請求項１０２】
さらに、前記沈着電極の近くに配置されかつ前記沈着電極に対して第三電位差を有する補助電極を備え、前記補助電極は、前記沈着電極、前記射出機及び前記電極システムが生成する電界を修正するための電極である請求項９３の装置。
【請求項１０３】
前記補助電極は前記電界の不均一性を低下させる働きをしている請求項１０２の装置。
【請求項１０４】
前記補助電極は、前記沈着電極上に形成される不織材料の繊維の配向を制御する働きをしている請求項１０２の装置。
【請求項１０５】
前記補助電極は、平板形、円筒形、トーラス形又はワイヤ形からなる群から選択される形態の電極である請求項１０２の装置。
【請求項１０６】
前記補助電極は前記第二軸にそって移動するように作動する請求項１０２の装置。
【請求項１０７】
前記補助電極は前記第二軸に対して角度をなして傾斜している請求項１０２の装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
発明の技術分野と背景
本発明は不織材料を製造する方法と装置に関し、さらに詳しく述べると、電気射出（ｅｌｅｃｔｒｏｅｊｅｃｔｉｏｎ）を利用して不織材料を製造する方法と装置に関する。
【０００２】
とりわけ、液化された重合体を電気紡糸（ｅｌｅｃｔｒｏｓｐｉｎｎｉｎｇ）する方法を使用して重合体繊維を含有する製品が得られる繊維製品の製造法が各種の特許に記述されている。電気紡糸法は、極細の合成繊維の製造方法であり、技術操作を減らしかつ製造される製品の特性の安定性を高める方法である。
【０００３】
電気紡糸法は、液体の細い流れ又はジェットを生成し、この液体の細い流れ又はジェットの溶媒または液体を適切に蒸発させて固体の遷移状態にすると不織構造体が得られる。液体の上記細い流れは、少量の重合体溶液を、電気力を使って空間を通してひっぱることによって製造される。より詳しく述べると、電気紡糸法は、液化された物質、例えば重合体を電界中に入れ、その結果、その液体は、電気力によって電極の方に引き伸ばされ次いで硬化工程にかけられる繊維を生成する方法である。室温で通常固体である液体の場合、その硬化工程は単なる冷却でよいが、化学的硬化（重合）又は溶媒の蒸発も利用できる。製造された繊維は適切に配置された沈着装置（ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅあるいはｓｅｄｉｍｅｎｔａｔｉｏｎ  ｄｅｖｉｃｅ）上に集められ、次にそれからはがしとられる。その沈着装置は、例えば管形の、平板形の又は任意の形態の製品でもよい最終製品の所要の形態にしたがって一般に形成される。
【０００４】
電気紡糸で製造できる管形繊維製品の例は、血管プロテーゼ特に合成血管、及びワイヤなどの器具又は構造体が通過できるか又は位置しうる管である。また管形繊維製品は、各種の人工管例えば尿管、空気管（ａｉｒ  ｄｕｃｔ）又は胆管などとしても使用することができる。
【０００５】
電気紡糸によって製造される不織布材料は、創傷ドレッシングとして使用するのに適切な形態に成形できる。電気紡糸された材料を使用する場合の特別の利点は、その繊維の直径が非常に小さいので、隙間が小さく表面積が大きいマットが得られることである。
【０００６】
電気紡糸繊維で製造された不織製品の最終用途の追加例は、濾過材、おむつカバー、医療用及び個人用の衛生製品、断熱製品、及び生体保護衣料などの予め定められた特性を有する衣料である。
【０００７】
いくつもの電気紡糸の用途、特に医療実施の際の用途では、予め定められた強さと弾性の組み合わせが必要である。例えばステントの繊維コーティングは、強さの特性を落とさずに直径を数百％大きく膨張し、しかも長期間使用できる性能を維持できなければならない。血管移植体、心臓弁などを設計する際に同様の問題が起こる。重合体繊維の不織ウェブの強さは、その繊維の配向、使用されている重合体の機械的特性、繊維の幾何学的大きさと形態、及び繊維の延伸度によって左右される。
【０００８】
これまで、電気紡糸は各種製品をつくるため有効に利用されてきた。しかし、これまでの不織製品は、横方向の強さが最適な値ではなく、そして横方向の強度が最適の値ではなくしかも伸度が高い。従来の電気紡糸法の性質は、最適の機械的特性を有する製品を効率的に製造することを妨げ、特に従来技術の電気紡糸方法は、充分な強さと弾性を有する製品を製造するのに有効に使用できない。
【０００９】
したがって、上記限界のない不織材料を製造する方法に対する要望があることは広く知られており、そしてこのような製造方法が得られれば極めて有利であろう。
【００１０】
発明の要約
本発明の一側面によって、（ａ）沈着電極；（ｂ）沈着電極から離れて位置していて沈着電極との間に第一軸を画成し、そして沈着電極に対して第一電位差を有する射出機（ｄｉｓｐｅｎｓｅｒ）であって、液化重合体を射出して複数の繊維を提供するように設計され、構築されている射出機、及び（ｃ）沈着電極の方へ移動する少なくとも一つの重合体繊維束を提供して沈着電極上に不織材料を形成するように、上記複数の重合体繊維の少なくとも一部分を絡め合わせる機構を備えてなる、液化重合体から不織材料を製造する装置が提供される。
【００１１】
以下に述べる本発明の好ましい実施態様のさらなる特徴によって、複数の重合体繊維の少なくとも一部を絡み合わせる機構は、重合体繊維を、第一軸のまわりで撚り合わせるよう構築された少なくとも一つのブロワーを備えている。
【００１２】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、複数の重合体繊維の少なくとも一部を絡み合わせる機構は、射出機に接続されて、射出機が第一軸のまわりを運動するように作動する運動機構を備えている。
【００１３】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、射出機の運動は、円運動、楕円運動及び不規則なパターンの運動からなる群から選択される。
【００１４】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、複数の重合体繊維の少なくとも一部分を絡み合わせる機構は、射出機の横に離して配置され、沈着電極に対して第二電位差を有し、そして第一軸のまわりに少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供できる電極システムを備えている。
本発明の別の側面によって、（ａ）沈着電極、（ｂ）沈着電極から間隔をおいて配置され沈着電極との間に第一軸を画成し、そして沈着電極に対して第一電位差を有する射出機、及び（ｃ）射出機の横に離して配置され、沈着電極に対して第二電位差を有し、そして第一軸のまわりに少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供できる電極システムを備えてなり、その射出機と電極システムが、液化重合体が射出機から射出されて、沈着電極の方に移動する複数の絡み合わされた繊維を形成して、沈着電極の上に不織材料を形成するように設計され構築されている、液化重合体から不織材料を製造する装置が提供される。
【００１５】
本発明のさらに別の側面によって、（ａ）沈着電極の方に液化重合体を射出して、複数の重合体繊維を提供し、（ｂ）少なくとも一つの重合体繊維の束を提供するように複数の重合体繊維の少なくとも一部分を絡み合わせ、次いで（ｃ）沈着電極を使用して、その上に少なくとも一つの重合体繊維束を集め、不織材料をつくることを含んでなる、液化重合体を不織材料に成形する方法が提供される。
【００１６】
本発明のさらに別の側面によって、（ａ）沈着電極、（ｂ）沈着電極から間隔をおいて配置され沈着電極との間に第一軸を画成し、そして沈着電極に対して第一電位差を有する射出機、及び（ｃ）射出機の横に離して配置され沈着電極に対して第二電位差を有しかつ第一軸のまわりを回転するよう作動する少なくとも一つの回転する電極を備えてなり、その射出機と少なくとも一つの回転する電極が、液化重合体の射出機から射出されて沈着電極の方に移動する複数の絡み合った繊維を形成して、沈着電極の上に不織材料を形成するように設計され構築されている、液化重合体から不織材料を製造する装置が提供される。
【００１７】
本発明の追加の側面によって、（ａ）沈着電極を提供し、（ｂ）沈着電極に対して第一電位差を有する射出機を提供し、（ｃ）その射出機を沈着電極から第一距離をおいて配置して沈着電極との間に第一軸を画成させ、次いで（ｄ）沈着電極に対して第二電位差を有する、第一軸のまわりを回転するよう作動する少なくとも一つの回転する電極を射出機の横に離して配置することを含んでなり、その射出機と少なくとも一つの回転する電極が、液化重合体を射出機から射出して、沈着電極の上に不織材料を形成するように、沈着電極の方に移動可能な複数の絡み合った繊維を形成することができるよう設計され構築されている、不織材料を液化重合体から形成する装置を製造する方法が提供される。
【００１８】
下記の本発明の好ましい実施態様のさらなる特徴によって、上記方法はさらに、射出するステップの前に、液化重合体に電荷制御剤を混合することを含んでいる。
【００１９】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、射出するステップは、沈着電極に対して第一電位差を有する射出機から液化重合体を射出することを含んでいる。
【００２０】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、絡み合わせるステップは、沈着電極と射出機の間に画成された第一軸のまわりに、少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供することを含んでいる。
【００２１】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供するステップが、射出機の横に離して配置され、沈着電極に対して第二電位差を有しかつ第一軸のまわりを回転するよう作動する少なくとも一つの回転する電極を提供することによって行われる。
【００２２】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、少なくとも一つの回転成分を有する電界を提供するステップが、射出機の横に離して配置され、沈着電極に対して第二電位差を有しかつ時間依存性の電界を提供するように作動する電極システムを提供することによって行われる。
【００２３】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、上記方法は、電界の不均一性を低下させることをさらに含んでいる。
【００２４】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、電界の不均一性を低下させるステップは、沈着電極に対して第三電位差を有する補助電極を、沈着電極の近くに配置することによって行われる。
【００２５】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、上記方法は、さらに、沈着電極上に形成される不織材料の繊維の配向を制御することを含んでいる。
【００２６】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、繊維の配向を制御するステップは、沈着電極に対して第三電位差を有する補助電極を、沈着電極の近くに配置することによって行われる。
【００２７】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、電極システムは、第一軸のまわりを回転するように作動する少なくとも一つの回転する電極を備えている。
【００２８】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、沈着電極は、第二軸のまわりを回転するように作動する。
【００２９】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、第一軸と第二軸は実質的に直交している。
【００３０】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、第一軸と第二軸は実質的に平行である。
【００３１】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、沈着電極は、円筒形沈着電極、平板形沈着電極及び込み入った輪郭の沈着電極からなる群から選択される。
【００３２】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、射出機と少なくとも一つの回転する電極は、沈着電極にそって同期して移動するように作動する。
【００３３】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、射出機と少なくとも一つの回転する電極は、沈着電極にそって独立して移動するように作動する。
【００３４】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、射出機は液化重合体のジェットを形成する機構を備えている。
【００３５】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、液化重合体のジェットを形成する機構は、射出する電極を備えている。
【００３６】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、装置はさらに、液化重合体を入れるための浴を備えている。
【００３７】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、装置はさらに、沈着電極の近くに配置されかつその沈着電極に対して第三電位差を有する補助電極を備え、その補助電極は、沈着電極、射出機及び電極システムが生成する電界を修正するための電極である。
【００３８】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、補助電極は電界の不均一性を低下させる働きをしている。
【００３９】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、補助電極は、沈着電極上に形成される不織材料の繊維の配向を制御する働きをしている。
【００４０】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、補助電極は、平板形、円筒形、トーラス形又はワイヤ形からなる群から選択される形態の電極である。
【００４１】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、補助電極は第二軸にそって移動するように作動する。
【００４２】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、補助電極は第二軸に対して角度をなして傾斜している。
【００４３】
本発明のさらに追加の側面によって、互いに予め定められた配向で配列されている絡み合った繊維の束の少なくとも一つの層を含む不織材料が提供される。
【００４４】
本発明のさらに追加の側面によって、互いに予め定められた配向で配列されている絡み合った繊維の束を含む不織材料の少なくとも一つの層を含む管形エレメントが提供される。
【００４５】
下記の本発明の好ましい実施態様の別の特徴によって、予め定められた配向はランダム配向である。
【００４６】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、繊維は重合体繊維である。
【００４７】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、重合体は生体適合性重合体である。
【００４８】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、管形エレメントは、（ａ）直径が０．０１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内にある；（ｂ）少なくとも１５０％膨張できる；（ｃ）多孔度が少なくとも６０％である；（ｄ）直径が５０ｎｍ〜２０μｍの範囲内にある孔を有している；及び（ｅ）透過する液体の透過性が予め定められている；からなる群から選択される少なくとも一つの特性をもっている。
【００４９】
上記好ましい実施態様のさらに別の特徴によって、液体は、血液、血液成分、尿、燃料、油及び水からなる群から選択される。
【００５０】
本発明は、不織材料の機械的特性を改良できる電気射出装置と電気射出法を提供することによって、現在知られている配置構成の欠点を処理するのに成功している。
【００５１】
本発明の方法を実行し本発明の装置を作動させるには、選択されたタスク又はステップを相互に、自動的に又は組み合わせて実行又は完了する必要がある。さらに、本発明の方法と装置の好ましい実施態様の実際の計装と施設によって、いくつもの選択されたステップを、ハードウェアによって、又はファームウェアの操作装置のソフトウェアによって、又は両者の組み合わせによって実行することができる。例えば、ハードウェアの場合、本発明の選択されたステップはチップ又は回路で実行できる。ソフトウェアの場合、本発明の選択されたステップは、適切な操作装置を使用してコンピュータによって実行される複数のソフトウェアの指示で実行できる。いずれにしろ、本発明の方法と装置の選択されたステップは、複数の指示を実行する計算プラットフォームなどのデータプロセッサによって実行されると言える。
【００５２】
図面の簡単な説明
本明細書では、本発明を、添付図面を参照して、単に例示することによって説明する。詳細な図面をここで参照することについては、示されている詳細が、例示として示されかつ本発明の好ましい実施態様を例示説明することだけを目的とし、最も有用でありかつ容易に理解されると考えられる本発明の原理と概念の側面の説明を行うために提供されることを強調するものである。この点について、本発明を基本的に理解するために必要である以上に詳細に本発明の構造を示そうとしていないが、図面について行った説明によって、いくつもの形態の本発明をどのようにして実行できるかを当業技術者に対して明らかにした。
【００５３】
図１は従来技術の電気紡糸装置の模式図である。
図２は本発明の電気射出装置の模式図である。
図３は本発明にしたがって、少なくとも一つのブロアーとして製造された、重合体繊維を絡み合わせる機構の模式図である。
図４は本発明による射出機に接続された運動機構の形態の、重合体繊維を絡み合わせる機構の模式図である。
図５は重合体繊維を絡み合わせる機構が本発明による電気システムである電気射出装置の模式図である。
図６は本発明の回転電極の模式図である。
図７は本発明の固定電極システムの模式図である。
図８は本発明にしたがって、さらに補助電極を含む電気射出装置の模式図である。
好ましい実施態様の説明
本発明は電気射出を利用して不織材料を製造する方法と装置の発明である。具体的に述べると、本発明は、電気射出によって改良された機械的特性を有する不織材料を製造するのに利用できる。
【００５４】
図２〜４に示されている本発明をより充分に理解するため、図１に示されている従来の（すなわち従来技術の）電気紡糸装置の構造と作動を、第一に参照する。
【００５５】
図１は、従来の電気紡糸装置を使用する不織材料の製造装置（図中、装置１０と呼ぶ）を示す。
【００５６】
装置１０は、例えば１又は２以上の毛管孔（ｃａｐｉｌｌａｒｙ  ａｐｅｒｔｕｒｅ）１４を備えた浴であることができる射出機１２を備えている。射出機１２は、液体形態すなわち溶解されているか又は溶融されている形態の紡糸すべき重合体を貯蔵する働きをする。射出機１２は、沈着電極１６から予め定められた距離を置いて配置され、沈着電極との間に第一軸線１７を画成している。沈着電極１６はその上に構造体を形成する働きがある。沈着電極１６は、一般に、製造すべき最終製品の幾何学的特性に応じて製造される。
【００５７】
射出機１２は一般に地絡されるが、沈着電極１６は、高電圧の電圧源、好ましくは負極の電圧源に接続され、その結果、射出機１２と沈着電極１６の間に電界が生成する。あるいは、沈着電極１６を地絡してもよいが、射出機１２は、正極の高電圧の電圧源に接続される。
【００５８】
不織材料を製造するには、液体重合体（例えば溶融重合体又は溶解重合体）を、例えば、静水圧の作用下で又はポンプを使用して（図１には図示せず）、射出機１２の毛管孔１４を通じて押し出す。押し出された液化重合体のメニスカスが生成されると、直ちに、溶媒蒸発又は冷却の工程が始まり、これに伴い、半硬質の外皮又はクラストを有するカプセルが生成する。射出機１２の領域における単極コロナ放電に付随して時々起こる電界は、射出機１２と沈着電極１６の間の電位差によって生成する。上記液化重合体はある程度の導電度を持っているので、上記カプセルが帯電する。これらカプセル内の電気反発力によって、静水圧が激しく増大するに至る。上記半硬質の外皮が延伸され、次に各外皮の表面に多数の微小破裂点が形成されて、射出機１２から液化重合体の極細ジェットが噴霧されるに至る。
【００５９】
クーロン力の作用によって上記ジェットは射出機１２から離れて、逆の極性の電極すなわち沈着電極１６の方に進む。電極間の空間を高速で移動すると、ジェットが冷却するか又はその中の溶媒が蒸発するので、繊維が形成されて沈着電極１６の表面上に集められる。
【００６０】
典型的な電気紡糸法（例えば装置１０が採用するような紡糸法）では、射出機１２と沈着電極１６の間に生成する電界は、静電気の電界であり、その電界線（ｆｉｅｌｄ  ｌｉｎｅ）は、電極間の空間内で一般に実質的に平行である。したがって、帯電した重合体繊維は電界線と一直線上に並ぶ傾向があるが、交差しない曲線にそって移動して、沈着電極１６上でのみ互いに接触する。その作用は、繊維間の相互の静電気反発力によって増大し、繊維が、電極間の空間を移動しながら、互いに絡み合うのを妨害する。
【００６１】
生成した不織材料の強さは、その電気紡糸法で使用される重合体の機械的特性、例えば弾性率と破断強さ及び重合体繊維の幾何学的特性例えばその断面積と断面の形態によって左右される。したがって例えば、太い単一繊維の方が細い単一繊維より強さが高いことは分かっている。
【００６２】
しかし、集めて束にした複数の細い繊維の強さは、その束の直径より大きい直径を有する単一繊維の強さより有意に高いことは知られている。さらに、このような束の強さは、集めて束にされていない複数の繊維（例えば繊維が物理的に接触することなく事実上互いに平行に配向されている場合）の強さより有意に高い。このように強さが高くなることは、摩擦力によって、負荷が束に均一に分布されることによって説明され、その摩擦力の大きさは束の中の繊維間の交差する点の数と大きさとともに増大する。換言すれば、束の中の繊維間の表面接触全体が大きければ大きいほど、その束の強さは大きい。
【００６３】
不織材料の技術分野において、特に電気紡糸を利用して製造される不織材料の場合、強さ以外の有利な特徴、例えば小さい坪量、比較的薄い厚さ、多孔性、生体適合性、濾過性能などを維持しながら、最終製品の強さを高めるのに課題が次々に起こっている。多くの用途で重要な追加の特徴は、最終製品の伸びる性質である。従来技術の電気紡糸装置例えば装置１０を使用して製造される不織材料の強さは、重合体材料及び繊維の太さと形態によって決まることは分かるであろう。これらのパラメータは、一般に、最終製品の所望の特徴にしたがって選択され、１又は２以上のパラメータについて妥協がなされることが多い。
【００６４】
回転電界を利用する電気紡糸装置（以後、電気射出装置２０と呼ぶ）を提供して本発明を実施すると、不織材料の強さを有意に高めることができることが予想外にも発見されたのである。
【００６５】
本発明の少なくとも一つの実施態様を詳細に説明する前に、本発明の用途は、以下の説明に述べられているか又は添付図面に例示されている要素の構造や配置の詳細に限定されないと解すべきである。本発明は、他の実施態様を実施できるか又は、各種の方式で実行することができる。また、本願で利用される語法や用語は、説明を目的とするものであり、限定とみなすべきではないと解すべきである。
【００６６】
ここで図面にもどると、図２は液化重合体から不織材料を製造する装置２０を示す。装置２０は、沈着電極２２及び沈着電極２２から間隔をおいて離れて位置する射出機２４を備えかつそれらの間に第一軸２６を画成している。射出機２４は、沈着電極２２に対して第一電位差をもっていることが好ましい。本発明の好ましい実施態様によれば、射出機２４は、以下にさらに説明するように、沈着電極２２を完全に又は予め定められたように被覆することを保証するため、沈着電極２２にそって移動するように作動できる。さらに、沈着電極２２は、第一軸２６に対して角度をなす第二軸２７のまわりを回転するように作動できる。したがって、例えば、第二軸２７と第一軸２６は実質的に直交しているか又は実質的に平行であってもよい。
【００６７】
装置２０はさらに、沈着電極２２の方に少なくとも一つの重合体繊維の束を移動させて、沈着電極２２の上に不織材料をつくるため、重合体繊維の少なくとも一部分を絡み合わせる機構２８を備えている。機構２８は、図３−５を参照して以下にさらに詳細に説明するように、「オンザフライ（ｏｎ  ｔｈｅ  ｆｌｙ）」重合体繊維を絡み合わせることができる機械部品及び／又は電子部品を備えている。
【００６８】
したがって、図３は、機構２８が、重合体繊維を、第一軸２６のまわりで撚り合わせるように構築された少なくとも一つのブロアー２９として実現されている本発明の一実施態様を示す。ブロアー２９は、射出機２４が射出する繊維を絡ませることができる充分な乱流であることを特徴とする空気流を電極間の空間に送るように設計されて構築されている。空気流は減衰する特性があるので、ブロアーの数、形態及び配向は、重合体繊維が、電極間の空間での全運動にわたって乱流の作用を受けるように選はねばならない。
【００６９】
図４は、機構２８が、射出機２４に接続されて射出機２４に第一軸のまわりを運動させるように作動できる運動機構として実現できる本発明の別の実施態様を示す。本発明の好ましい一実施態様によれば、射出機２４の運動は、その運動が射出機２４が射出する重合体繊維を絡ませるならば、円運動、楕円運動又は不規則なパターンによる運動であってもよい。このような運動の顕著な作用は、接線加速度がゼロでない運動によって達成できることは分かるであろう。このようにして、異なる繊維が異なる運動特性で運動して、結局互いに絡み合うことが保証される。
【００７０】
本発明の第三の実施態様を示す図５を見ると、その機構２８は、射出機２４の横に離して配置された好ましくは沈着電極２２に対して第二電位差を有する電極システム３１を備えている。本発明の好ましい実施態様によれば、電極システム３１は、第一軸２６のまわりに回転する電界を提供するように、当該技術分野で知られている方法で構築することができる。
【００７１】
図６を参照すると、電極システム３１が、第一軸２６のまわりを回転するように作動する少なくとも一つの回転電極３２として製造されている。沈着電極２２（図６には示していない）に対して第二電位差を有する回転電極３２は、回転電極３２の運動をフォローする方向の電界を生成するので、少なくとも一つの回転成分を有する電界が生成する。
【００７２】
ここで図７を見ると、本発明の別の好ましい実施態様の電極システム３１が示されている。かくして、電極システム３１は、少なくとも一つの電源３４に接続された２以上の定置電極３３を備え、その結果、電極システム３１と沈着電極２２の間（及び電極システム３１と射出機２４の間）の電位差は適時に変化する。電源３４は、電極３３間の相対位相を同期化するため、互いに電気的に連通している。したがって、定置電極３３は各々、一定方向の時間依存性電界を生成する。このように電源３４間が電気的に連通していると、すべての（時間依存性）電界ベクトルの全体が第一軸２６のまわりを回転することを保証する。
【００７３】
本発明の好ましい一実施態様によれば、回転電界が電極間空間の異なる位置に作用することを保証するため、電極システム３１は、沈着電極２２にそって移動するように作動することができる。射出機２４と電極システム３１の両者がこのような縦方向の運動を行える好ましい実施態様では、このような運動は独立させるか又は同期化することができることは分かるであろう。
【００７４】
装置２０の作動モードでは、液化された重合体が射出機２４によって射出されて電界にさらされ、電極間の空間を移動する。電極間空間の電界は、第一軸２６のまわりを回転する少なくとも一つの成分（電極システム３１と沈着電極２２の間の電位差によって生成する）と定置電界（射出機２４と沈着電極２２の間の電位差によって生成する）を有している。したがって、液化重合体のジェットは、電界の回転成分の作用下では、沈着電極２２の方向に向かう運動に加えて、第一軸２６のまわりに撚り合わされる。その回転頻度は、電極システム３１の配置構成及び利用する電位差の値を適切に選ぶことによって制御することができる。
【００７５】
与えられた時点において、電極システム３１に隣接するジェットに対する電界の回転成分の作用は、電極システム３１から離れて位置しているジェットに対する作用より大きい。したがって、繊維の射出経路は互いに交差し始めて、沈着する前に繊維が物理的に接触して絡み合う。
したがって、装置２０は、噴射ジェットの基本繊維から繊維束の高水準成形体（ｈｉｇｈｅｒ−ｏｒｄｅｒ  ｆｏｒｍａｔｉｏｎ）を生成する。生成した繊維束の構造は、不均一であり、繊維束の、電極システム３１からの距離によって左右される。具体的に述べると、繊維の撚りと絡み合いの程度及び束の中の繊維の数は、電極システム３１からの距離の増加関数である。繊維の束は、電極間の空間を移動中、互いに絡み合ってより太い束を生成する。その繊維束の典型的な直径は０．５μｍ〜１５μｍであり、その直径は、使用される重合体の化学的性質に左右される。
【００７６】
それら繊維束は、形成されている間、電極間の空間を、沈着電極２２に向かって移動し続け、沈着電極上に不織材料を形成する。その形成された材料は、三次元の網状構造を有し、繊維間に多数の摺動接触点があることが特徴である。先に説明したように、このような接触点は、繊維間の摩擦力によって、その材料の強さを有意に高める。本発明の好ましい実施態様によれば、繊維が相互に変位できるので、負荷がかかったときの不織材料の弾性が増大し、生成した材料は、少なくとも１５０％膨張できる。繊維束に基づいた不織材料の別の独得の特徴は、得られる多孔性が、大きい孔と小さい孔の両者が存在することを特徴とすることである。大きい孔は一般に直径が１０μｍであり、比較的太い束の絡み合いによって生成するが、一方小さい孔は一般に直径が０．１μｍであり、繊維束の中に形成される。典型的な状態は、大きい孔の数が小さい孔の数より大きい状態である。その孔の平均の大きさが、本発明の好ましい実施態様によって製造される不織材料が、優れた機械的特性を有するフィルターとして又はフィルターに対するキャリアとして使用できることを保証する。
【００７７】
本発明の好ましい実施態様によれば、沈着電極２２は、製造される不織材料の所望の構造に応じて、異なる形態であってもよい。例えば、沈着電極２２は、円筒、平板（すなわち平坦な沈着電極）として製造することができ、又は入り込んだ形態であってもよい。
【００７８】
上記電気射出装置を有効に使用して、大きな曲率半径を有する沈着電極例えば平坦な沈着電極（無限大の曲率半径を有しているとみなされる）上又は大直径の管形沈着電極上に不織材料を生成させることができる。しかし、少なくとも部分的に曲率半径が小さい沈着電極を使うと、電界の最大強度ベクトルの配向は、沈着電極２２が繊維束によって同軸でコートされる配向である。従って、小直径の製品は、限定された半径方向の強さを示す。
【００７９】
沈着電極２２が、鋭利な端縁及び／又は各種の形態と大きさの凹部を備えている場合、沈着電極２２の近くの電界のマグニチュードが空気の電気的強度（約３０ｋＶ／ｃｍ）を超えてコロナ放電が沈着電極２２の領域に発生することがある。コロナ放電の作用は、本明細書でさらに詳細に説明するように、電気射出法のコーティング効率を低下させる。
【００８０】
コロナ放電が始まると、帯電繊維とは符号が逆の電荷を有するかなりの量の空気イオンが生成する。電気力は、それが作用する電荷の極性に対して向かうので、これらのイオンは繊維の移動する方向と反対の方向すなわち、沈着電極２２から射出機２４へ移動し始める。その結果、これらイオンの一部は体積電荷（ｖｏｌｕｍｅ  ｃｈａｒｇｅ）（イオン雲）を生成し、これは電極間の空間に不均一に分布するので、電界線（ｅｌｅｃｔｒｉｃ  ｆｉｅｌｄ  ｌｉｎｅ）が沈着電極２２ではなくて上記体積電荷を部分的に覆うことになる。さらに、電極間空間に逆の体積電荷が存在すると、繊維に対する電気力が低下して、多量の繊維が電極間空間にたまることになる。このような作用は、繊維コーティングの工程の効率を低下させて、沈着電極２２上に、繊維束を全く集めることができなるくなることさえある。
【００８１】
本発明は、電界の固定成分と回転成分の両者を制御するため、装置２０内に補助電極を設けることによって、上記問題の両方をうまく処理する。具体的に述べると、補助電極は、電界成分の不均一さを実質的に低下させ及び／又は堆積時の繊維束の配向を制御することができる。
【００８２】
図８を参照すると、本発明の別の好ましい実施態様が示されているが、この実施態様は、直径が小さく及び／又はこみいった輪郭の不織シェルをつくるのに利用できる。したがって、装置２０は、沈着電極２２に対して第三電位差を保持している補助電極３６を備えていてもよい。補助電極３６は、電極間空間の電界の方向とマグニチュードを制御する働きをするので、沈着電極２２上に堆積される重合体繊維の束の配向を制御するのに使用できる。いくつかの実施態様で、補助電極３６は補助遮へい電極（ｓｕｐｐｌｅｍｅｎｔａｒｙ  ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として働く。おおまかに述べると、遮へいを利用すると、コーティング沈着率（ｃｏａｔｉｎｇ  ｐｒｅｃｉｐｉｔａｔｉｏｎ  ｆａｃｔｏｒ）が低下し、このことは、曲率半径の小さい部分を少なくとも有する沈着電極にとって特に重要である。本発明の好ましい実施態様によれば、補助電極３６の大きさ、形態、位置及び数は、沈着電極２２の領域におけるコロナ放電の作用を最小限にしながら、コーティング沈着率を最大にし及び／又は堆積時の繊維束の配向を制御するように選択される。したがって補助電極３６は、特定の目的に役立つ各種の形態につくることができる。本発明の装置２０で使用できる電極の形態としては、限定されないが、平板形、円筒形、トーラス（ｔｏｒｕｓ）形、ロッド形、ナイフ形、アーク形又は環形がある。
【００８３】
本発明の現在の好ましい実施態様によれば、補助電極３６は、第二軸２７に沿って移動するように作動する。このような移動は、繊維の配向に対する制御を高める必要があるとき利用される。補助電極３６の縦方向の移動は、射出機２４及び電極システム３１の別の縦方向の移動のいずれかに対して独立しているか又はこれら移動と同期化されていてもよい。また、補助電極３６は、第二軸２７に対して４５°〜９０°の角度を付けて傾斜させてもよく、その傾斜は、堆積時の繊維束の配向を制御するのに利用することができる。具体的に述べると、角度が大きいと、繊維束が著しく極性（横）配向［ｐｏｌａｒ（ｔｒａｎｓｖｅｒｓｅ）ｏｒｉｅｎｔａｔｉｏｎ］する。
【００８４】
上記電気射出法は、管形エレメントを効率的に製造することを保証し、このエレメントはいくつもの機械的特性と物理的特性を有している。
【００８５】
したがって、本発明の好ましい実施態様によって、絡み合った繊維の束を含む不織材料の層を少なくとも一つ含む管形エレメントが提供される。互いに予め定められた配向で配列されている繊維束は、その配向がその管形エレメントの縦軸に対して、ランダム配向、軸方向配向、横（極性）配向又はその外の配向であってもよい。本発明の管形エレメントは、以下の特性を組合わせた各種の物理的特性と機械的特性を有している。すなわち、その特性は、（ａ）直径が０．０１ｍｍ〜１００ｍｍの範囲内である、（ｂ）少なくとも１５０％膨張可能であり、（ｃ）多孔度が少なくとも６０％である、（ｄ）直径が５０ｎｍ〜２０μｍの範囲内にある孔を有している。及び（ｅ）予め定められた液体透過性を有している、という特性である。
【００８６】
本発明の管形エレメントは、産業界の各種の用途で、特に合成血管又は液体／気体チューブとして使用することができる。またこのエレメントは、このような形態が必要な用途の容器又は袋として役立つ。したがってこの管形エレメントは、例えば血液、尿、燃料、油及び水が通過して漏洩するのを防止することができる。
【００８７】
本発明の好ましい実施態様で、射出機２４に入れる液化重合体は、例えばポリウレタン、ポリエステル、ポリオレフィン、ポリメタクリル酸メチル、ポリビニル芳香族、ポリビニルエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリエーテル、ポリカーボネート、ポリアクリロニトリル、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリ（Ｌ−乳酸）、ポリ（ラクチド−ＣＤ−グリコシド）、ポリカプロラクトン、ポリリン酸エステル、ポリ（グリコール酸）、ポリ（ＤＬ−乳酸）、及びいくつかの共重合体である。ＤＮＡ、絹、キトサン及びセルロースなどの生体分子も使用できる。重合体の帯電を改良することも必要である。本発明による帯電の改良は、液化重合体に電荷制御剤（例えば双極性添加剤）を混合して、例えば、電界の作用下で生成するイオン化空気分子と明らかにうまく相互作用する重合体−双極性添加剤複合体を生成することによって行われる。上記電荷制御剤は、重合体のそれぞれの分子量及び使用される電荷制御剤に応じて、１ｌ当たり当量のグラム数すなわち約０．００１Ｎ〜約０．１Ｎの範囲内で一般に添加される。
【００８８】
米国特許第５７２６１０７号、同第５５５４７２２号及び同第５５５８８０９号は、永久電荷を特徴とする繊維であるエレクトレット繊維を、沈着電極を使用しない溶融紡糸法などの方法を使って製造する場合に、縮合重合法と組合わせて電荷制御剤を使用することを教示している。電荷制御剤は、溶融繊維又は部分的に溶融された繊維に組み込んで繊維中にとどめて、長期間、例えば数週間又は数ヶ月間にわたって消散しない静電荷を繊維に付与する方法で添加される。本発明の好ましい実施態様で、前記電荷制御剤は、繊維の外表面に一時的に結合するので、その電荷はその後、すぐに消散する。これは、縮合重合が全く行われないので、電荷制御剤と重合体の間の化学的相互反応がなくさらに、使用される電荷制御剤の濃度が低いからである。したがって得られる不織材料は、必要に応じて、実質的に電荷がない。
【００８９】
適切な電荷制御剤としては限定されないが、例えば−Ｃ＝Ｃ−基、＝Ｃ−ＳＨ−基又は−ＣＯ−ＮＨ−基を通じて重合体分子に結合できるモノ環式ラジカル及びポリ環式ラジカルを含み、ビスカチオンアミド類、フェノールとウリールスルフィド（ｕｒｙｌ  ｓｕｌｆｉｄｅ）誘導体、金属錯体化合物類、トリフェニルメタン類、ジメチルイミダゾール及びエトキシトリメリメチルシラン類がある。
【００９０】
本発明の追加の目的、利点及び新規な特徴は、本発明を限定するものではない以下の実施例を検討することによって、当業技術者には明らかになるであろう。さらに、先に記述されかつ本願の特許請求の範囲で主張されている本発明の各種実施態様と側面は各々、下記実施例で、実験によって支持されていることがわかる。
【００９１】
実施例
上記記述とともに下記実施例を参照して本発明を示す。なおこの実施例によって本発明は限定されない。
【００９２】
直径が６ｍｍで長さが２００ｍｍの血管プロテーゼを製作した。直径が６ｍｍで長さが３００ｍｍのロッドを沈着電極として使用し、そして中央部分２００ｍｍを周囲温度（２４℃）でコートした。その沈着電極は１００ＲＰＭという角速度で回転させた。
【００９３】
シリコンポリカーボネートウレタン共重合体のＣａｒｂｏＳｉｌ  ２０をＰｏｌｙｍｅｒ  Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇｙ  Ｇｒｏｕｐ  Ｉｎｃｏｒｐｏｒａｔｅｄから購入して、プロテーゼを製造するのに使用した。この重合体は満足すべき繊維形成性能を有し、生体適合性であり強さがかなり高い。全実験で、ジメチルホルムアミドとトルエンの１：１〜１：２の範囲内の比率の混合物を溶媒として使用した。
【００９４】
射出電極（ｄｉｓｐｅｎｄｉｎｇ  ｅｌｅｃｔｒｏｄｅ）として一つの紡糸口を使用したが、その紡糸口は内径が０．５ｍｍであり、流量は３ｍｌ／ｈであった。その射出電極は地絡され、一方沈着電極は射出電極に対して−５０ｋＶの電位差に保持された。
【００９５】
射出電極は、沈着電極から３５ｃｍ離して配置した。射出電極の往復運動は、１分間当たり５回の運動の頻度でマンドレル縦軸にそって行えるようにした。
【００９６】
二つの回転電極のシステムを、重合体繊維を絡み合わせる機構として使用した。その回転電極は、共通ベースに対して直角の方向にそのベースから７０ｍｍ離して配置した金属製ロッドとして製造した。紡糸口は、前記二つの電極の間のそれら電極から等距離の前記ベース上に配置し、すなわち紡糸口は前記回転システムの中心に配置した。前記二つの金属ロッドは前記紡糸口より２〜５ｍｍ高くした。
【００９７】
移植体を、三種の方法：（ａ）従来の電気紡糸法を使う方法、（ｂ）頻度が１００ｍｉｎ−１である回転電界を利用する電気射出法を使う方法、及び（ｃ）頻度が８５０ｍｉｎ−１の回転電界を利用する電気射出法を使用する方法を利用して製造した。回転電界は、電位差をゼロに保持した回転電極を使って、利用した。
【００９８】
比較するため、電気射出法の独特の特徴である回転電界を除いて、従来の電気紡糸法及び電気射出法のすべてのパラメータを同一にした。
【００９９】
製造した移植体には、強さ（縦方向と半径方向）試験、水透過性試験、伸度試験及び破裂強さ試験を行った。さらに移植体の多孔度を、ＡＮＳＩ／ＡＡＭＩ  ＶＰ２０−１９９４にしたがって測定した。
【０１００】
表１に、従来の電気紡糸法（すなわち静電界を使用する方法）及び回転電界内での電気射出法によって製造したプロテアーゼのいくつかの比較特性を列挙してある。
【０１０１】
【表１】
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【０１０２】
表１から分かるように、本発明の教示にしたがって採用される回転電界は、移植体の縦方向と半径方向の引張り強さを有意に増大する。従来の電気紡糸法を利用して製造した移植体の水透過性と多孔度は、本発明の教示を利用して製造した移植体の水透過性と多孔度に比べて低い。さらに移植体の伸張性は、回転電界を採用すると増大する。
【０１０３】
分かりやすくするため、別個の実施態様の説明で述べられている本発明の特定の特徴を、単一の実施態様に組合わせて提供することもできることは明らかである。逆に、分かりやすくするため単一の実施態様の説明で述べられている本発明の各種特徴を、別個に又は適切な小さい組合せで提供することもできる。
【０１０４】
本発明を、その具体的実施態様で説明してきたが、多くの代替、修正及び変更は当業技術者には明らかであることは明白である。したがって、本発明は、本願の請求項の精神と広い範囲内に入っているこのような代替、修正及び変更のすべてを含むものである。本明細書に挙げた刊行物、特許及び特許願は、それら全体を、あたかも、個々の刊行物、特許又は特許願が各々具体的にかつ個々に組入れられているのと同じ程度に、本明細書に援用するものである。さらに、本願に文献を引用したことは、このような文献が、従来技術として本発明に利用できるという自白であるとみなしてはならない。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】従来技術の電気紡糸装置の模式図である。
【図２】本発明の電気射出装置の模式図である。
【図３】本発明にしたがって、少なくとも一つのブロアーとして製造された、重合体繊維を絡み合わせる機構の模式図である。
【図４】本発明による射出機に接続された運動機構の形態の、重合体繊維を絡み合わせる機構の模式図である。
【図５】重合体繊維を絡み合わせる機構が本発明による電気システムである電気射出装置の模式図である。
【図６】本発明の回転電極の模式図である。
【図７】本発明の固定電極システムの模式図である。
【図８】本発明にしたがって、さらに補助電極を含む電気射出装置の模式図である。
【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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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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