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JP2006524739A - Apparatus and method for electrostatic processing of polymer blends - Google Patents

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Abstract

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。Apparatus and methods are provided that are useful for continuously electrostatically processing polymer blends. The apparatus includes an input stage operable to continuously eject electrostatically processed material and an integration stage on which the ejected material is accumulated. The apparatus includes a device for continuously removing deposited electrostatic processing material from the integration stage. The apparatus can optionally include a pick-up stage operable to wind up the removed electrostatic processing material. A processing stage can be provided for applying a substance to the material to change the properties of the electromechanical material and / or physically processing the material, such as rolling or heating. The electrostatic processing material can have microscale or nanoscale dimensions.

Description

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。   Electrostatic processing techniques use electrostatic forces to draw a charged polymer formulation from a source to a collector. The electrostatic force functions to accelerate the liquid from the source to the collector where the electrostatic processing material is integrated.

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)909−920Larondo, L .; And S. John Manley, J "Electrospinning with polymer melt, I. Experimental observation of fiber formation and properties", Journal of Polymer Science, Polymer Phisics Ed. , Vol. 19, (1981) 909-920

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。
Apparatus and methods are provided for electrostatic processing polymer blends. The apparatus and method can perform continuous production of electrostatically processed materials.
A preferred embodiment of an apparatus for electrostatically processing a polymer formulation includes an input stage operable to continuously eject an electrostatically processed material containing the polymer compound and an integration spaced from the input stage. A stage, a power supply operable to generate an electric field for depositing the electrostatic processing material ejected from the input stage on the integration stage, and an extraction device arranged to continuously extract the electrostatic processing material from the integration stage And a pickup stage.

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。   Polymer formulations that can be electrostatically processed using the preferred embodiments of the apparatus and method of the present invention include polymer solutions, dispersions, suspensions, emulsions, mixtures thereof, and polymer melts. The electromechanical material can have a variety of forms including fibers, droplets, beads, thin films, dry porous thin films, webs, mats and / or combinations thereof. The electrostatic processing material preferably has at least one microscale or nanoscale dimension.

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。   Another preferred embodiment of the apparatus of the present invention comprises a processing stage operable to process the electromechanical material at and / or after being removed from the integration stage. For example, the material can be heated, cured, rolled, cut, stretched, and / or treated to change the chemical structure of the surface. The processing stage can also be operable to apply one or more substances to the electrostatic processing material.

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。   Another preferred embodiment of the apparatus comprises at least one thickness sensor and / or a looseness sensor that detects the thickness and / or amount of looseness of the electromechanical material. The apparatus can include a controller operable to receive a signal from the sensor to adjust the integration stage and / or the pickup stage and maintain a required thickness and / or amount of slack as needed.

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。   A preferred embodiment of a method for electrostatically processing a polymer formulation includes the steps of generating an electric field, supplying a polymer formulation to the input stage, and continuously supplying the electrostatically processed material from the input stage via the electric field. The step of ejecting, the step of accumulating the electrostatic machining material at the accumulation stage, and the step of continuously removing the electrostatic machining material from the accumulation stage are included.

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。   Preferred embodiments of the apparatus and method for electrostatic processing of polymer blends can provide continuous production of electrostatic processed materials. The electroprocessed material can be in various forms including, but not limited to, fibers, droplets, beads, thin films, dry porous films, webs, mats, and / or combinations thereof.

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。   The electrostatic processing material can be a microscale or nanoscale material. The terms “microscale” and “nanoscale” as used herein refer to materials having at least one microscale dimension or at least one nanoscale dimension, respectively. The dimensions can be, for example, diameter, maximum lateral dimension, length, width, and / or height. The electrostatic processing material can also have a composition, structure and properties that can be varied by selecting starting materials and / or processing conditions.

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。   As used herein, the term “electrostatic machining” means an electrostatic spinning (electrospinning) method and an electrostatic spraying (electrospray) method. Electrospinning produces fibers and electrostatic spraying produces droplets or clusters of droplets. Such fibers accumulate continuously on the accumulation stage, while droplets or clusters of droplets accumulate in individual droplets on the accumulation stage.

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。   Electrostatically processed materials allow polymer formulations to be electrostatically modified by adjusting the constituents of the polymer system and / or changing various processing parameters such as applied voltage, distance from input stage to integration stage, volume flow rate, etc. It can be formed by spinning or electrostatic spraying. In addition, either electrospinning or spraying of the polymer formulation can be controlled by changing the physical properties of the polymer formulation, such as concentration changes, solvent selection, polymer molecular weight, polymer branching, and the like.

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。   A preferred embodiment of an apparatus 20 for electrostatic processing polymer blends is shown in FIG. The apparatus 20 includes an input stage 30 and an accumulation stage 40. The apparatus 20 also preferably includes a pick-up stage as will be described below. The apparatus 20 can also optionally include an integrated post-processing stage as described below.

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。   The input stage 30 operates to continuously eject the polymer blend 45 to be electrostatically processed. As will be described below, the input stage 30 may comprise a single input device or alternatively multiple input devices. The electrostatic processing material 72 is deposited on the integration stage and is preferably continuously removed from the stage. The polymer blend can be a polymer solution, dispersion, suspension, emulsion, mixture thereof, or polymer melt. The polymer blend can include a one-phase system or a two-phase system. Exemplary polymer formulations include, but are not limited to, acetylcellulose, poly (ethylene-co-vinyl acetate), polylactic acid, and blends thereof, polyacrylonitrile, polyaniline-sulfonated styrene, polyaniline, polyester, polyethylene terephthalate. , Polypropylene, polyethylene and blends thereof. Exemplary suitable solvents for polymer formulations include, but are not limited to, water for aqueous solvent based polymer formulations and organic solvents such as acetone and alcohol for organic solvent based polymer formulations. Including.

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。   The polymer melt can be prepared and electrostatically processed by techniques known to those skilled in the art. Preparation techniques can include premixing and melting the polymer components, such as by melt mixing in a heated extrusion apparatus. Electrostatic machining techniques are described in, for example, Larondo, L .; And S. John Manley, J "Electrospinning with polymer melt, I. Experimental observation of fiber formation and properties", Journal of Polymer Science, Polymer Phisics Ed. , Vol. 19, (1981) 909-920, which is incorporated herein by reference in its entirety.

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。   In this embodiment, the making stage 30 is electrically connected to a power supply device 50 that applies a voltage to the making stage. The power supply 50 can be a DC or AC power supply. In this embodiment, the integration stage 40 is at ground potential. An electric field can be generated in the space between the input stage and the integrated stage by applying a sufficiently high voltage to the input stage 30 with the integrated stage 40 at the ground potential. The input stage 30 and the integration stage 40 are sufficiently close to each other to generate sufficient electric field strength to initiate electrostatic processing of the polymer blend. The input stage 30 operates to introduce the polymer blend 45 into the electric field. The electric field produces an electrostatic force that draws the polymer formulation through the space from the input stage 30 to the integration stage 40, especially when the transition from electrostatic spraying to electrostatic spinning occurs during processing of the polymer formulation. The polymer blend is deposited at the accumulation stage to form a structure composed of fibers, droplets, and / or fibers and / or droplets. Depending on the polymer formulation, the transition from electrostatic spraying to electrospinning may or may not occur as the polymer concentration in the polymer formulation increases.

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。   A preferred embodiment of the input stage 30 is shown in FIG. The input stage 30 includes an input device 130 that includes a channel 132 in fluid communication with a manifold 134. Manifold 134 may include a single nozzle, or preferably a plurality of nozzles, as shown. The nozzles 136 can be arranged parallel to each other as shown, or can have other desired orientations. The nozzles 136 can be arranged in a horizontal plane as shown, or alternatively can be arranged at various angles relative to the horizontal to change the direction of impact of the electrostatic processing material on the integration stage 40.

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。   The number of nozzles 136 in the manifold 134 can be selected based on various factors such as the required throughput of fibers from the input device 130 or the dimensions of the integration surface of the integration stage on which the polymer is deposited. The number of nozzles 136 in the manifold 134 and / or the number of manifolds 134 that include the nozzle 136 can be increased in the apparatus to increase the throughput of the electrostatically processed material.

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。   In addition, the dimensions of the nozzle 136 openings in the manifold 134 can be the same as each other, or two or more nozzles can have different sized openings. The nozzle 136 can have a suitable nozzle opening size and length that produces a jet or spray of polymer blend with the required properties.

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。   The polymer blend is supplied from the source 138 to the input device flow path 132 in fluid communication with the flow path 132. The source 138 preferably has a volume of polymer blend that is sufficiently large to allow the required amount of electrostatic processing material to be continuously produced by operation of the apparatus.

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。   The input stage 30 preferably includes at least one pump 137 between the source 138 and the flow path 132. The pump 137 is preferably operated to supply the polymer blend to the manifold 134 at a controlled rate, thereby controlling the rate of ejection of the polymer blend from the nozzle 136. Pump 137 can be used to feed a single manifold or alternatively two or more manifolds.

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。   In another preferred embodiment, the polymer blend is fed through one or more nozzles 136 of the manifold 134 using a variety of alternative feeding techniques including, for example, gravity, compressed air, piston motion, and the like. it can.

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。   FIG. 3 represents an input device 230 according to another preferred embodiment. The input device 230 is in fluid communication with a first source 238 of polymer blend, solvent, at least one optional active ingredient, or a mixture of solvent and at least one optional active ingredient. Second flow path in fluid communication with flow path 233 and a second source 239 of polymer blend, solvent, at least one optional active ingredient, or a mixture of solvent and at least one optional active ingredient. 235. The first and second polymer blends can be the same blend or different blends. The active ingredient can be, for example, at least one crosslinker, photoinitiator, thermal initiator or the like.

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。   The first flow path 233 and the second flow path 235 are in fluid communication with the flow path 232. The input device 230 operates to produce the electromechanical material from a single polymer blend or a two-component polymer blend. In particular, the same or different formulations can be introduced via the first flow path 233 and the second flow path 235, where the polymer formulations are mixed together to form a mixed polymer formulation. This is ejected from the nozzle 236. Alternatively, the polymer blend is supplied from the first source 238 or the second source 239 and the solvent or active ingredient is supplied from the other of the first source 238 or the second source 239, The polymer blend composition that affects the composition and / or processing characteristics of the polymer blend can be varied.

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。   In an embodiment, the input device 230 preferably includes a first pump 237 and a first valve 241, a second source 239 and a flow path 232 between the first source 238 and the flow path 232. With a second pump 240 and a second valve 243 to supply the contents of the first supply source 238 and the second supply source 239 to the manifold 234, preferably at a controlled flow rate, thereby charging Control the ejection rate of the polymer blend from one or more nozzles 236 of the device 230.

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。   If necessary, only solvent can flow from the first source 238 or the second source 239 to the manifold 234 to clean the nozzle.

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。   In a preferred embodiment, an in-line mixer 244 can be provided along the flow path 232 to facilitate mixing of the polymer blend prior to ejection from the nozzle 236.

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。   FIG. 4 represents an input device 330 according to another preferred embodiment. The dosing device 330 includes an open container 332 and a brush 340 that contain a polymer blend. The input device 330 also includes a polymer formulation delivery system 344 as shown in FIG. 3 that replenishes the polymer formulation in the container 332 as the polymer formulation is consumed during electrostatic processing.

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。   The brush 340 includes a plurality of bristles 342 made of a conductive material such as a metal or alloy. The brush 340 can be connected to a suitable drive source 345 such as a variable speed motor operable to rotate the brush 340 at the required speed as indicated by arrow A. The power supply device 346 can be electrically connected to the brush 340 such as the shaft portion 347. The power supply 346 can be either a DC or AC power supply. During rotation of the brush 340, the bristol 342 is wetted in contact with the polymer blend in the container 332, causing the polymer blend 45 to be ejected into the electric field.

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。   FIG. 5 shows an input device 430 according to another preferred embodiment. The dosing device 430 includes an alternative brush 440 and a container 430 that contains the polymer blend 45. The brush 440 includes a main body 442 and a bristol-like extending portion 444 extending outward from the main body 442. The brush 440 is made of a conductive metal or alloy. During the rotation of the brush 440 represented by arrow B, the stretch 444 is wetted in contact with the polymer blend 45 in the container 432 so that the polymer blend 45 is ejected into the electric field toward the accumulation stage. Attracted.

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。   An input device 530 according to another preferred embodiment is shown in FIG. The dosing device 530 includes a polymer formulation flow path 560, a cleaning liquid flow path 570, and a plurality of nozzles 581-588 extending outwardly from the surface 552. The number of nozzles of dosing device 530 can be variable to provide the required ejection pattern and throughput of the polymer blend. The polymer blend is supplied to the polymer blend flow path 560 from a source of the polymer blend. The cleaning liquid is supplied to the cleaning liquid flow path 570 from the supply source of the cleaning liquid.

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。   The dosing device 530 is rotatable as represented by arrow C so that the nozzles 581-588 are in sequential fluid communication with the polymer blend flow path 560 containing the polymer blend. As shown, when a dosing device 530 is in a particular angular orientation, a nozzle, such as nozzle 581, is in fluid communication with the polymer blend flow path 560, which allows the polymer blend to be ejected from the nozzle.

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。   The input device 530 includes a fixed mask 590 having an opening 591. The mask 590 is provided to cover the inlet end portions of the nozzles 581 to 588. In the illustrated position of the dosing device 530, the mask 590 covers the inlets of the nozzles 582-588 and prevents cleaning liquid from flowing into these nozzles. As the nozzle rotates over the location of the opening 591, the opening 591 supplies cleaning liquid to the nozzle. The cleaning liquid can flow into a nozzle 585 that is in fluid communication with the opening 591 of the mask 590 at the illustrated location of the dosing device 530. Accordingly, when the nozzles 581 to 588 are sequentially rotated on the mask, the cleaning liquid can be sequentially supplied to the nozzles 581 to 588.

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。   The cleaning liquid can be any suitable liquid that is effective to remove polymer material that may accumulate in the flow path of nozzles 581-588 during operation of dosing device 530. For example, the cleaning liquid can be water in a water-based polymer formulation, or it can be acetone, alcohol, or other organic solvent in a solvent-based polymer formulation. The cleaning liquid is flowed through the nozzles 581-588, preferably at high pressure, to facilitate removal of the deposited polymer material from the nozzle flow path. Accordingly, the nozzles 581-588 can be cleaned during operation of the dosing device 530 to more stably and homogeneously eject the polymer blend from the nozzle.

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。   The input stage 30 allows for the production of electrostatically engineered material structures such as mats or webs composed of different polymer materials, or to produce structures with different composition and / or density characteristics. One or more input devices such as the input devices 130, 230, 330, 430, and 530 described above may be included. The relative spatial arrangement of the different input devices of the input stage 30 can be selected to produce fibrous structures having different densities, configurations, or other characteristics relative to each other and the integration stage 40.

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。   The electric field can be generated between the input stage 30 and the integration stage 40 according to various preferred configurations. For example, a polymer formulation loading device can include a conductive portion that is electrically connected to an electrode of a power supply. The conductive portion can be, for example, the manifolds 134 (FIG. 2) and 234 (FIG. 3) of the input devices 130 and 230, respectively, or the brushes 340 (FIG. 4) and brush 440 (of the input devices 330 and 430, respectively. FIG. 5). Alternatively, the polymer formulation can be charged by placing electrodes within the polymer formulation flow path 560 of the input device 530.

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。   However, those skilled in the art will appreciate that, alternatively, the integration stage 40 can be charged with the input stage grounded to generate an electric field between the input stage and the integration stage. .

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。   A preferred embodiment of the device 100 is shown in FIG. The apparatus 100 includes an input device, such as the input device 230 described above, an integration stage 40, and a post-integration stage 60 downstream from the integration stage 40. As shown, the polymer blend 45 is ejected from the input device 230 onto the target 70 of the integrated device 40 and an electrostatic processing material 72 is formed on the outer surface 74 of the target 70 so that the electrostatic processing material is Accumulated at the pickup stage.

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。   The target 70 includes a body 76 that can have various shapes and dimensions. As shown, the body 76 can be a cylindrical roll having a cylindrical outer surface 74. Alternatively, the outer surface 74 of the body 76 can have other shapes, such as an ellipse. The outer surface 74 can include one or more flat and / or undulating portions (eg, including ridges and depressions, grooves, paths, etc.). The shape and / or surface structure of the outer surface 74 can be selected based on factors such as the required shape of the deposited polymer material.

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。   The body 76 of the target 70 can be solid, or alternatively it can be hollow to reduce the weight of the target 70. The body 76 can comprise a suitable conductive material such as aluminum, aluminum alloy, or similar metal. The target 70 can be made entirely of a conductive material, or alternatively can include an outer portion such as a conductive coating formed on the body 76 and including an outer surface.

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。   Another preferred embodiment of target 70 can be made of a non-conductive material. In such an embodiment, a conductive material that is connected to the electrode of the power supply, which can be either a DC or AC power supply, or alternatively grounded with the voltage applied to the input stage. The target 70 is placed sufficiently close to the member to generate an electric field. The polymer blend is ejected from the input stage 30, drawn toward the conductive member, and deposited on the target 70.

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。   The apparatus 100 can include one input stage and one target 70, or alternatively can include one or more input stages and two or more targets. By incorporating more than one target, apparatus 100 can produce different electromechanical material structures having the same or different polymer compositions and / or structures on different targets. Different structures can be fabricated on different targets in any required order, either simultaneously or sequentially.

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。
Target 70 is selectively rotatable (as indicated by arrow D) and / or x, y and / or to change the position of the target that the polymer blend impinges upon operation of apparatus 100. Or it is preferable that it can translate in az direction. To provide a rotational function, the target 70 can be attached to a shaft 78 that is operable to rotate the target 70 in one direction or in a rocking rotation during setup and / or operation of the apparatus 100. Operatively connected to a (preferably variable speed motor) to control the formation of the electrostatically processed material on the target.
For example, the target 70 is preferably fully and / or partially counter-rotating and selectively rotatable.

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。   To provide a translation function, the target 70 can be attached to a translatable target support that can translate in the x, y, and / or z directions.

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。   In order to control the thickness of the electrostatic processing material deposited on the target 70, the target 70 is preferably rotatable and / or translatable at different speeds during electrostatic processing.

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。   The pick-up stage 60 of the apparatus 100 operates to remove the electrostatic processing material 72 from the target 70. The pick-up stage 60 is preferably operated to continuously remove the electrostatic processing material 72 from the target 70 to enable continuous production by operation of the apparatus 100. Preferably, the pick-up stage 60 also accumulates the extracted electrostatic processing material 72. The integrated electrostatic processing material 72 can be subjected to one or more post-processing treatments to change its structure and / or properties.

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。   The pick-up stage 60 includes a suitable device for removing the electrostatic machining material 72 from the target. For example, the pick-up stage 60 may include one or more doctor blades that are positioned relative to the target 70 to operably interact with the target 70 to remove the electrostatic machining material 72 from the target surface 74. Can be included. Alternatively, the pick-up stage can include a mechanical, vacuum, or gas assist device to transfer the removed electroprocessed material 72 from the target 70 to the required location.

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。   The pick-up stage 60 can comprise one roll, such as roll 64, or alternatively two or more rolls. The roll 64 rotates as indicated by an arrow E, and the electrostatic processing material 72 taken out from the target 70 is wound on the roll. The roll 64 is preferably operatively connected to a motor 68 that operates to rotate the roll 64 during operation of the apparatus 100 to control the winding of the electrostatic work material 72 onto the roll. In addition, the roll 64 is preferably rotatable at different speeds depending on the rotation speed of the target 70.

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。   In a preferred embodiment of the pick-up stage 60 including a plurality of rolls, for example, the rolls can be stacked vertically and the rolls replaced without interruption during processing.

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。   The roll 64 is also translatable to follow the translational movement of the target 70. For example, the target 70 and roll can be attached to a common translation support.

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。   The speed of pick-up of the electrostatic machining material 72 that is removed on the roll 64 may be the same as or different from the speed at which the electrostatic machining material 72 is deposited on the target. In a preferred embodiment of the pick-up stage 60 that includes multiple rolls, preferably the rolls can be operated at different speeds and the electrostatically processed material 72 that is removed can be processed to change properties such as density and / or morphology. .

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。   The apparatus 100 preferably includes at least one thickness sensor 110 arranged to detect the thickness of the electrostatic machining material 72 on the target 70. The thickness sensor 110 can be, for example, a reflective laser sensor, which emits light on the material. Such a thickness sensor 110 determines the thickness of the electrostatic processing material on the target 70 based on the time required for the light 112 to collide with the electrostatic processing material 72 and be reflected back to the thickness sensor 110. . Other types of sensors, such as optical sensors, can alternatively be used in apparatus 100 to determine the thickness of the electrostatic processing material on target 70.

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。   The apparatus 100 also preferably includes a controller 115 that operates to receive a signal from the thickness sensor 110 to determine the thickness of the electrostatic workpiece 72. When the controller determines whether the thickness of the electrostatically processed material 72 is above or below the required thickness, the controller 115 sends a signal to the motor 80 to adjust the rotation and / or translation speed of the target 70 so that the deposition range. The residence time on the deposition surface of the target 70 can be increased or decreased. Accordingly, the apparatus 100 can control the thickness of the deposited electrostatic processing material on the target 70. In this way, the rotation and / or translational speed of the target 70 can be adjusted to control the rate of production of the electrostatically processed material by the apparatus.

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。   The apparatus 100 is also preferably at least one slack positioned to detect the amount of slack in the electroprocessed material 72 at one or more selected locations between the target 70 and the roll 64. A sensor 120 is included. The slack sensor 120 can also be a reflective laser sensor as described above, which sensor 122 is at the time required for the light 122 to impinge on the electrostatic process material 72 and reflect back to the slack sensor 120. Based on this, the amount of looseness of the electrostatic processing material is obtained.

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。   The slack sensor 120 is also electrically connected to the controller 115. The slack sensor 10 sends a signal to the controller 115, which then determines the amount of slack in the electromechanical material 72. If the amount of looseness is different from the required value, the controller 115 sends a signal to the motor 68 to maintain the required level of looseness in the electromechanical material 72 and the rotational and / or translational speed of the target 70. Accordingly, the rotation and / or translation speed of the roll 64 is adjusted.

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。   The electromechanical material 72 that is removed from the target 70 can pass through the air or alternatively can be transported to the pick-up stage 60 through another fluid medium. For example, the removed electromechanical material can be transported through one or more liquids to process the polymer material. For example, the liquid can be an adhesive formulation (eg, PVA adhesive, polyacrylate adhesive, or the like), or a solvent that is effective in forming interfiber bonds in the electroprocessed material 72.

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。   As shown in FIG. 8, an apparatus 200 according to another preferred embodiment includes a post-integration processing stage 125 disposed between the integration stage 40 and the pickup stage 60. The processing stage 125 operates to provide the required physical, chemical and / or electrical properties to the polymer material. For example, the electrostatic processing material can be heated, cured, or corona treated.

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。   For example, the processing stage 125 can include a radiation device that operates to heat the material to the required temperature. The radiation irradiation device can be, for example, a heater such as a general heater or an infrared heater, or a heating furnace. The heater can heat the material to a suitable high temperature, for example, to dry or cure the electrostatically processed material 72. If the electrostatic process material 72 has already been transferred through the liquid as described above, drying can be performed. The processing stage 125 can include an ultraviolet (UV) light source or an electron beam source, which can be used to cure some polymer formulations. If it is desired to change to the chemical structure of the electromechanical material, the processing stage 125 can include a corona treatment device that operates to subject the electromechanical material to corona treatment to generate surface functional groups. .

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。   The processing stage 125 can also or alternatively operate to deposit one or more required substances on the electromechanical material. For example, the processing stage 125 can include a source of one or more dopants and / or catalysts, which can be applied to the electrostatic processing material. Alternatively, the processing stage 125 can include a source of one or more drugs or active ingredients that can be applied to the material.

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。   Alternatively, the processing stage can apply one or more coating layers on the removed polymer material. For example, a coating having the required chemical and / or physical properties can be deposited on the removed electrostatic processing material.

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。   One or more substances or coatings may be applied to the electrostatic processing material at the processing stage by a suitable application process such as spraying, dipping, rolling, brushing, deposition processing, or the like, using a suitable applicator device. Can be constructed.

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。   FIG. 9 represents an apparatus 300 according to another preferred embodiment. The apparatus 300 includes a rolling stand including a roll 65, and the electrostatic processing material 72 is transferred through the roll. The roll 64 can reduce the thickness of the electrostatic processing material 72 to a required thickness. In addition, by changing the rotation speeds of the roll 64 and the roll 65, the electrostatic processing material can be stretched and directional stress can be applied to the material.

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。   FIG. 10 represents an apparatus 400 according to another preferred embodiment. Apparatus 400 includes an applicator, such as a roll 67 of release sheet 69, which applies the release sheet to electrostatic processing material 72 at an integration stage to prevent sticking of the wound material and Make separation easier.

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。   According to another preferred embodiment, the electromechanical material 72 can be cut after being removed from the target 70. For example, the cutting stage may be arranged to cut the removed electrostatic processing material 72 into a required length of mat instead of winding the continuous length of electrostatic processing material 72 onto a roll 64. it can.

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。   FIG. 11 shows an apparatus 500 according to another preferred embodiment. Apparatus 500 includes an input device 430 shown in FIG. As shown, the apparatus 500 can include a processing stage 225 arranged to process the electromechanical material 72 while on the target 70. For example, one or more substances can be applied to the electrostatic processing material 72 at the target 70 instead of the processing stage 125 as described above, or in addition to the processing stage.

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。   FIG. 12 shows an apparatus 600 according to another preferred embodiment, including the input device 530 shown in FIG.

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。   FIG. 13 shows an apparatus 700 according to another preferred embodiment. The apparatus 700 includes an input stage 30 and an accumulation stage 40. The input stage 30 may include a multiple nozzle input device as shown. However, the input stage 30 may alternatively include an input device 330, 430 or 530 as described above, for example.

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。   The accumulation stage 40 includes a target 70 and a container 90 of liquid 92. As the target 70 rotates, a portion of the target 70 comes into contact with the liquid 92 and is wetted. A supply source 91 of liquid 92 is in fluid communication with the container 90 and replenishes the liquid consumed during processing.

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。   In another preferred embodiment, the apparatus 700 can include a cascaded liquid source for applying liquid to the electromechanical material deposited on the target 70.

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。   As the target 70 rotates, the electrostatic processing material on the target contacts the liquid. The liquid 92 is preferably a composition effective to provide the required properties, characteristics and / or morphology to the electrostatic processing material, or effective to promote bonding of the electrostatic processing material, such as interfiber bonding. Having a composition. For example, the liquid 92 can be a phase separation forming solution that causes phase separation of the electromechanical material, resulting in a different fiber morphology or liquid absorption. Alternatively, the liquid 92 can be an active agent that is absorbed into the electrostatic processing material, such as a cross-linking agent, catalyst, or the like. As another implementation, the liquid 92 can be a binder, such as a web or mat, that is effective to form a bonded structure from the electrostatic processing material deposited on the target 70.

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。   FIG. 14 shows an apparatus 800 according to another preferred embodiment. The apparatus 800 includes an input stage 30 and an accumulation stage 40. The input stage 30 may include a multi-orifice type input device as shown. Alternatively, the input stage 30 can include, for example, the input devices 330, 430, or 530 described above.

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。   The integration stage 40 includes a funnel target 95 that can be fixed or movable. Target 95 includes a conical portion 96 and a channel 97 extending through the target. As shown, the polymer blend 45 is ejected from the dosing device 30 and the electromechanical material 72 is accumulated on the inner surface of the conical portion 96 of the target 95. The accumulated electromechanical material 72 can be removed from the conical portion 96 using a suitable gas release device 98, such as a gas gun or the like. A vacuum is created in the flow path 97 by the vacuum system and the fibers are drawn through the flow path as continuous threads 99. The thread 99 can be accumulated on a spool or the like.

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。   The above are exemplary forms of implementation of the invention and are not intended to be limiting. Those skilled in the art will recognize that modifications can be made to the present invention without departing from the spirit and scope of the invention as set forth in the appended claims.

静電加工用装置の好ましい実施形態を示す図である。It is a figure which shows preferable embodiment of the apparatus for electrostatic processing. 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。It is a figure which shows preferable embodiment of the input device of the apparatus for electrostatic machining containing a several nozzle. 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。FIG. 6 shows another preferred embodiment of a dosing device including a double flow path and multiple nozzles. 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。FIG. 4 shows a preferred embodiment of a dosing device including a brush. 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。FIG. 6 shows another preferred embodiment of a dosing device that includes a brush structure. 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。Figure 5 is another preferred embodiment of a dosing device including a nozzle and a nozzle cleaning structure. 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。It is a figure which shows preferable embodiment of the apparatus for electrostatic processing containing an integration | stacking stage, a post-integration stage, and the sensor which monitors an electrostatic processing material. 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。FIG. 6 is a diagram showing another preferred embodiment of an electrostatic machining apparatus including an integrated post-processing stage. 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。It is a figure which shows another preferable embodiment of the apparatus for electrostatic processing containing a rolling stand. 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。It is a figure which shows another preferable embodiment of the apparatus for electrostatic machining containing the roll for release sheets. 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。It is a figure which shows preferable embodiment of the apparatus for electrostatic machining containing the injection | throwing-in apparatus shown in FIG. 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。It is a figure which shows preferable embodiment of the apparatus for electrostatic machining containing the injection | throwing-in device shown in FIG. 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。FIG. 6 shows another preferred embodiment of an electrostatic machining apparatus that includes a target that rotates in a liquid. 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。FIG. 6 shows another preferred embodiment of an apparatus for electrostatic machining including a funnel target.

符号の説明Explanation of symbols

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
DESCRIPTION OF SYMBOLS 20 Electrostatic processing apparatus 30 Input stage 40 Integration stage 45 Polymer compound 50 Power supply apparatus 72 Electrostatic processing material

Claims (55)

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。
An apparatus for electrostatic processing of polymer blends,
An input stage operable to continuously eject electrostatically processed material containing a polymer blend;
An integration stage spaced from the input stage;
A power supply device operable to generate an electric field for depositing the electrostatic processing material ejected from the input stage on the integration stage;
A pick-up stage including a pick-up device arranged to continuously pick up the electrostatic processing material from the integration stage;
A device comprising:
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。   The input stage comprises a source of the polymer blend, wherein the polymer blend is selected from the group consisting of polymer solutions, dispersions, suspensions, emulsions, mixtures thereof, and polymer melts. The apparatus according to claim 1. 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。   The apparatus is operable to continuously process electrostatically processed materials including fibers, droplets, beads, thin films, dry porous thin films, webs, mats and / or combinations thereof. The apparatus according to 1. 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。   The apparatus of claim 1, wherein the apparatus is operable to continuously process electrostatically processed material having at least one microscale or nanoscale dimension. 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。
The input stage is
A manifold including at least one nozzle through which the polymer blend is ejected;
A source of polymer blend in fluid communication with the manifold;
The apparatus of claim 1, comprising:
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。
The input stage is
A manifold including at least one nozzle through which the polymer blend is ejected;
A first polymer formulation, a first solvent, at least one optional first active ingredient, the first solvent, and the at least one in fluid communication with the manifold via a first flow path. A first source of a first substance selected from the group consisting of a mixture with one optional first active ingredient;
A first valve arranged along the first flow path and operable to control the flow of the first material from the first source to the manifold;
A first pump arranged along the first flow path for pumping the first substance from the first source to the manifold;
A second polymer formulation, a second solvent, at least one optional second active ingredient, the first solvent, and the at least one in fluid communication with the manifold via a second flow path. A second source of a second substance selected from the group consisting of a mixture with one optional second active ingredient;
A second valve arranged along the second flow path and operable to control the flow of the second material from the second source to the manifold;
A second pump arranged along the second flow path to pump the second substance from the second source to the manifold;
The apparatus of claim 1, comprising:
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。   And further comprising a mixer arranged to mix the first material supplied to the first flow path and the second material supplied to the second flow path upstream of the manifold. The device according to claim 6. 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。
The input device is
Brush and
A container containing the polymer blend;
A source of the polymer blend in fluid communication with the container;
With
The brush is rotatable relative to the container such that the brush contacts and is wetted by the polymer blend, thereby ejecting the polymer blend from the container. Item 2. The apparatus according to Item 1.
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。   9. The apparatus of claim 8, wherein the brush comprises bristles of a conductive material, and the power supply is electrically connected to the brush. 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。
The input device is
A polymer blend flow path through which the polymer blend flows;
A cleaning liquid flow path through which the cleaning liquid flows;
A nozzle including an inlet;
A fixed mask including an opening;
With
In the mask and the polymer blend flow path, the nozzle positions the inlet of the nozzle (i) in fluid communication with the polymer blend flow path and (ii) subsequently in fluid communication with the cleaning liquid flow path. 2. The device according to claim 1, wherein the device is rotatable relative to the device.
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。
The integration stage comprises:
At least one target on which the electromechanical material is deposited;
A first variable speed motor is optionally connected to the at least one target to rotate and / or translate the at least one target relative to the input stage and rotate the at least one target. A first mechanism to prepare for,
The apparatus of claim 1, comprising:
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。   The apparatus of claim 11, wherein the at least one target comprises at least one cylindrical roll. 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。   The at least one target comprises (i) a conductive outer portion having an outer surface on which electrostatic processing material is deposited, or (ii) a conductive body having an outer surface on which electrostatic processing material is deposited. The apparatus according to claim 11. 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。
The integration stage comprises:
A funnel-shaped target including a conical portion having an inner surface on which the sprayed electromechanical material is deposited and a flow path extending through the target;
A gas release source arranged to release a gas to remove the electrostatic processing material from an inner surface of the conical portion;
A vacuum system arranged to draw the removed electrostatically processed material as a thread through the flow path;
The apparatus of claim 1, comprising:
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。
The integration stage comprises:
A target having an outer surface;
A container,
A source for supplying a liquid selected from the group consisting of a phase separation forming liquid, an activator, a binder, and mixtures thereof into the container;
A drive source that rotates the target relative to the container such that an outer surface of the target is wetted in contact with the liquid;
The apparatus of claim 1, comprising:
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。   The apparatus according to claim 1, wherein the removal device comprises at least one doctor blade. 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。
The pickup stage is
At least one roll on which the removed electrostatic processing material is wound;
A second variable speed motor operably connected to the at least one roll for rotating and / or translating the at least one roll relative to the integrated stage and optionally rotating the at least one roll. A second mechanism included in
The apparatus of claim 1, comprising:
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。   The apparatus of claim 17, further comprising a release sheet applicator operable to attach a release sheet to the electrostatic processing material at the pickup stage. 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。   The apparatus further comprises at least one radiation irradiation device selected from the group consisting of a heater, a heating furnace, an ultraviolet light source, and an electron beam source, and the at least one radiation irradiation device is disposed between the integration stage and the pickup stage. 2. The apparatus of claim 1, wherein the apparatus is operable to dry and / or cure the electrostatic processing material. 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。   The apparatus of claim 1, further comprising a corona treatment device arranged to subject the electrostatic processing material to a corona treatment. 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。   And further comprising at least one applicator device arranged to apply at least one substance to the electrostatic machining material at (i) the integration stage or (ii) downstream of the integration stage. The device of claim 1, wherein the one material is selected from the group consisting of a dopant, a catalyst, a drug and an activator. 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。   The apparatus of claim 21, wherein the at least one applicator device applies a coating layer comprising the at least one substance to the electrostatic processing material. 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。   The apparatus according to claim 1, further comprising a roll stand disposed between the accumulation stage and the pickup stage. (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。   (I) at least one thickness sensor operable to detect the thickness of the electrostatic processing material deposited on the integration stage; and (ii) the retrieved static between the integration stage and the pickup stage. The apparatus of claim 1, further comprising at least one of at least one slack sensor operable to detect the amount of slack in the electroworking material. (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。
(I) the integration stage is
At least one target on which the electromechanical material is deposited;
A first mechanism operably connected to the at least one target for rotating and / or translating the at least one target relative to the input stage;
Including
(Ii) The pickup stage is
At least one roll on which the removed electrostatic processing material is wound;
A second mechanism operably connected to the at least one roll for rotating and / or translating the at least one roll relative to the accumulation stage;
Including
(Iii) the device further comprises:
At least one thickness sensor operable to detect a thickness of the electromechanical material deposited on the at least one target;
At least one slack sensor operable to detect the amount of slack in the removed electromechanical material between the at least one target and the at least one roll;
Electrically connected to the first mechanism, the second mechanism, at least one thickness sensor, and at least one slack sensor, and receiving signals from the at least one thickness sensor and the at least one slack sensor; A controller operable to control operation of the first mechanism and the second mechanism based on the received signal;
The apparatus of claim 1, comprising:
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。
A method of electrostatically processing a polymer blend comprising:
Generating an electric field between the input stage of the device and the integration stage;
Supplying a polymer blend to the input stage;
Continuously ejecting electrostatic processing material from the charging stage;
Accumulating the electrostatic processing material at the accumulation stage;
Continuously removing the electrostatic processing material from the integration stage;
Including methods.
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。
The polymer blend is selected from the group consisting of polymer solutions, dispersions, suspensions, emulsions, mixtures thereof, and polymer melts;
The electrostatic processing material comprises fibers, droplets, beads, thin films, dry porous thin films, webs, mats and / or combinations thereof;
27. A method according to claim 26.
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。   27. The method of claim 26, wherein the electromechanical material has at least one microscale or nanoscale dimension. 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。   27. The method of claim 26, wherein the electrostatic machining material is continuously ejected through at least one nozzle of the input stage. 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。   27. The method of claim 26, wherein the polymer blend comprises at least two different polymer blends. 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。   The polymer blend includes a first polymer blend, and the method further includes a second polymer blend, a solvent, at least one optional active ingredient, and the solvent and the at least one optional 27. The method of claim 26, comprising mixing at least one substance selected from the group consisting of a mixture with various active ingredients and the first polymer blend at the input stage. 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。
The input stage comprises a rotatable brush comprising a conductive material, the method further comprising:
Applying a voltage to the conductive material;
Continuously ejecting the electrostatic processing material at the dosing stage by rotating the brush so that the brush is wetted in contact with the polymer blend;
Removing the polymer blend from the brush by the electric field;
27. The method of claim 26, comprising:
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。   35. The method of claim 32, wherein the polymer blend is contained in an open container and the method further comprises replenishing the polymer blend in the container during electrostatic processing of the polymer blend. 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。
The input stage includes a first nozzle and a second nozzle, and the method includes:
Ejecting the electrostatic processing material from the first nozzle;
Supplying a cleaning liquid from the cleaning liquid supply source into the second nozzle;
27. The method of claim 26, further comprising:
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。
The integration stage comprises at least one target on which the electromechanical material is deposited, the method further comprising:
Rotating and / or translating at least one target relative to the input stage during the electrostatic processing of the polymer blend;
Optionally changing the rotational speed of the target during the electrostatic processing of the polymer formulation;
27. The method of claim 26, comprising:
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。   36. The method of claim 35, wherein the at least one target comprises a conductive outer portion having an outer surface, and the method further comprises the step of integrating the electromechanical material on the outer surface. 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。   The electric field is generated by applying a voltage to the input stage or to a conductive material that is optionally spaced from the integration stage. 26. The method according to 26. 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。
The integration stage comprises a funnel-shaped target that includes a conical portion having an inner surface on which the ejected electrostatic processing material is deposited and a flow path extending through the target, the method further comprising:
Releasing a gas to remove the electrostatic processing material from the inner surface of the conical portion;
Evacuating the inside of the flow path, and drawing out the extracted electrostatically processed material as a thread through the flow path;
27. The method of claim 26, comprising:
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。
The integration stage comprises:
A target having an outer surface;
A container containing a liquid selected from the group consisting of a phase separation forming liquid, an activator, and a binder;
27. The method of claim 26, further comprising rotating the target relative to the container such that the target is wetted in contact with the liquid.
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。   27. The method of claim 26, wherein the electrostatic machining material is removed from the integration stage using at least one doctor blade. 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。   27. The method of claim 26, further comprising winding the electrostatically processed material removed from the integration stage with a pick-up stage. 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。
The pick-up stage comprises at least one roll on which the taken electrostatic processing material is wound;
42. The method of claim 41, further comprising rotating and / or translating the at least one roll relative to the integration stage during electrostatic processing of the polymer blend.
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。
The integration stage comprises at least one target for integrating the electromechanical material, the at least one target being rotatable and / or translatable;
The pick-up stage comprises at least one roll for winding up the removed electrostatically processed material, the at least one roll being rotatable and / or translatable;
27. The method of claim 26, further comprising adjusting rotation of the at least one target and / or the at least one roll and / or translating them during electrostatic processing of the polymer blend. The method described.
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。
Determining a thickness of the electrostatic processing material integrated on the at least one target;
Adjusting and / or translating the rotation of the at least one target and / or the at least one roll during electrostatic processing of the polymer blend when the determined thickness is different from the selected thickness. Stages,
44. The method of claim 43, further comprising:
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。
Determining the amount of slack in the electromechanical material at one or more locations between the at least one target and the at least one roll;
Adjusting rotation of the at least one target and / or the at least one roll during electrostatic processing of the polymer blend when the determined amount of looseness is different from the selected amount of looseness; and / or Or translating them, and
44. The method of claim 43, further comprising:
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。   27. The method of claim 26, further comprising applying a release sheet to the electrostatic processing material removed from the integration stage. 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。   Curing and / or drying the electrostatic processing material removed from the integration stage using at least one radiation irradiating device selected from the group consisting of a heater, a heating furnace, an ultraviolet light source, and an electron beam source; 27. The method of claim 26, further comprising: 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。   27. The method of claim 26, further comprising subjecting the electrostatic processing material removed from the integration stage to a corona treatment. 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。   Applying at least one substance selected from the group consisting of a dopant, a catalyst, a drug, and an active agent to the electrostatic processing material (i) at the integration stage or (ii) after being removed from the integration stage 27. The method of claim 26 further comprising the step. 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。   50. The method of claim 49, wherein the at least one material is at least one coating layer that includes the at least one material applied to the electrostatic processing material. 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。   27. The method of claim 26, further comprising compressing the electrostatic processing material removed from the integration stage to a required thickness and / or stretching the electrostatic processing material. 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。   27. The method of claim 26, further comprising detecting a thickness of the sensor workpiece material deposited on the integration stage using at least one thickness sensor. 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。   42. The method of claim 41, further comprising detecting an amount of slack in the extracted electrostatically processed material between the integration stage and the pick-up stage using at least one slack sensor. (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。
(I) the integration stage is
At least one target on which the electrostatic processing material is deposited;
A first mechanism operably connected to the at least one target for rotating and / or translating the at least one target relative to the input stage;
Including
(Ii) The pickup stage is
At least one roll on which the removed electrostatic processing material is wound;
A second mechanism operably connected to the at least one roll for rotating and / or translating the at least one roll relative to the accumulation stage;
Including
(Iii) The method further comprises:
Detecting the thickness of the electromechanical material deposited on the at least one target using at least one thickness sensor;
Detecting the amount of slack in the removed electromechanical material between the at least one target and the at least one roll using at least one slack sensor;
Using the controller that receives signals from the at least one thickness sensor and the at least one looseness sensor and controls the operation of the first mechanism and the second mechanism based on the received signal, the first mechanism Controlling the operation of the mechanism and the second mechanism;
42. The method of claim 41, further comprising:
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。   27. The method of claim 26, wherein the electrostatically processed material is (i) electrospun or (ii) electrostatic sprayed.
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