JP2012501390A - 分散体のエレクトロスピニングから形成される物品 - Google Patents

分散体のエレクトロスピニングから形成される物品 Download PDF

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Abstract

繊維の物品は、硬化された化合物を含む。繊維は、分散体のエレクトロスピニングから形成される。分散体は、液体および縮合可能な化合物を含む。分散体中の液体の含有量は低減されて縮合可能な化合物が硬化する。物品は、分散体を形成する工程を含む製造方法から形成される。この方法は、分散体をエレクトロスピニングして液体の含有量を減らして、縮合硬化可能な化合物を硬化する工程を含む。

Description

本発明は、一般的に、物品および物品を製造する方法に関する。より詳しくは、この方法は、液体および縮合硬化可能な化合物を含む分散体を形成し、分散体をエレクトロスピニングして物品を製造する工程を含む。
ミクロのおよびナノの直径を有する繊維の開発は、現在、産業界、学界、政府における活発な研究および開発の焦点である。これらの種類の繊維は、有機および無機材料、例えばポリアニリン、ポリピロール、ポリビニリデン、ポリアクリロニトリル、ポリ塩化ビニル、ポリメチルメタクリレート、ポリチオフェン、およびヨウ素をドープしたポリアセチレンから形成され得る。この種類の繊維は、ポリエチレンおよびポリエチレンオキシドなどの合成親水性ポリマーに加えて、親水性の生体ポリマー、例えばタンパク質、多糖類、コラーゲン、フィブリノゲン、絹、およびヒアルロン酸からも形成される。
これらの種類の繊維の多くは、当分野においてエレクトロスピニングとして知られた方法によって形成され得る。エレクトロスピニングは、繊維のマットを形成させるための電荷の使用を含む、用途の広い方法である。典型的には、エレクトロスピニングは、溶液をシリンジに投入する工程と、この溶液をシリンジポンプによりシリンジの先端に押しやって、先端において液滴を形成させる工程とを含む。エレクトロスピニングは、通常、ニードルに電圧を印加して、溶液の帯電ジェットを形成させる工程も含む。その後、このジェットは、接地されたコレクターに堆積されるまで、静電反発力により連続的に長く伸ばされ、吹き付けられ、これにより繊維のマットが形成される。
エレクトロスピニングを介して形成された繊維は、医療および科学的な用途を含む、広範囲の産業において使用することができる。より具体的には、これらの種類の繊維は、特定の複合体を補強するために使用されてきた。これらの繊維は、医療透析、ガス分離、浸透圧、および水処理において使用されるナノメートルチューブを製造するためにも使用されてきた。
米国仮出願番号61/003726号
いくつかの用途において、繊維は、エマルションなどの様々な種類の2-および3-相のシステムをエレクトロスピニングすることから形成される。これらのシステムで使用されるエレクトロスピニング技術は、典型的には、もろく壊れやすい所望ではない機械的な特徴を示す繊維を造り出す。したがって、分散体から形成され、改善された応力および歪み特性を示す繊維の物品を形成するための機会が残されている。このような物品を形成する方法を開発する機会も残されている。
本発明は、繊維の物品および物品を製造する方法を提供する。繊維は、硬化された化合物を含み、分散体のエレクトロスピニングから形成される。分散体は、液体および硬化可能な化合物を含む。この方法は、分散体を形成する工程および分散体をエレクトロスピニングする工程を含む。一実施形態において、この方法は、硬化可能な化合物を硬化させる工程を含む。
分散体のエレクトロスピニングは、硬化された化合物に特有の特徴を示し、改善された応力および歪み特性を示すように繊維を形成することを可能にする。この繊維の形成は、医療、科学、および製造業において使用される様々な物質のより効果的かつ正確な製造を可能にする。分散体の使用は、様々な種類の縮合硬化可能な化合物が、所望の物理的および化学的特性に基づいて操作され得る生成物を形成するために利用されることを可能にする。
本発明の他の利点は、添付する図に関連して考えられた場合、以下の詳細な説明を参照することによってより理解される通り、すぐに理解され、ここで、図１は、繊維-繊維の接点および球形の欠陥を含む、本発明の繊維を含む物品の走査型電子顕微鏡の写真である。
本発明は、図１に示す繊維を含む物品(つまり、繊維の物品)を提供する。本発明は、物品を製造する方法も提供する。この方法は、エレクトロスピニングする工程を含み、以下でさらに詳細に記載される。
物品は、単層の繊維または多層の繊維を含んでもよい。それ自体は、物品は少なくとも0.01μmの厚みを有していてもよい。より典型的には、物品は約1μmから約100μmの厚みを有し、最も典型的には、約25μmから約100μmの厚みを有する。物品は、任意の特定の数の層の繊維に限定されない。物品は、織物(woven)であっても不織であってもよく、ミクロ相分離を示してもよい。一実施形態において、繊維および物品は不織であり、物品はさらにマット(mat)として定義される。別の実施形態において、繊維および物品は不織であり、物品はさらにウェブ(web)として定義される。代わりに、物品は膜であってもよい。繊維は、均一であっても不均一であってもよく、任意の表面粗さを有していてもよい。物品は、防水性、耐水性、耐火性、電気伝導性、自浄性、排水性、抵抗低減性、およびこれらの組合せであってもよい。一実施形態において、物品はコーティングである。物品は、布(fabric)、通気性の布、フィルター、またはこれらの組合せであってもよいことが意図される。さらに、物品は、様々な産業、例えば触媒、フィルター、太陽電池、電気部品、経皮貼布、包帯、薬物送達システム、および抗菌用途において使用されてもよい。物品の別の潜在的な用途は、油-水の分離のための超疎水性多孔質膜としての使用、または血管代替品などの生物医学デバイスのための使用、および非粘着性通気性を提供するための熱傷包帯における使用である。
物品は、超疎水性繊維マットであってよく、約150度を超える水接触角を示してもよい。様々な実施形態において、物品は、150から180度、155から175度、160から170度、および160から165度の水接触角を示す。物品は、15度未満の水接触角ヒステリシスを示してもよい。様々な実施形態において、物品は、0から15度、5から10度、8から13度、および6から12度の水接触角ヒステリシスを示す。物品は、水接触角および／または水接触角ヒステリシスの等方性または異方性の性質を示してもよい。代わりに、物品は、等方性の性質を示すドメイン及び異方性の性質を示すドメインを含んでもよい。
繊維は、任意のサイズおよび形状であってもよく、典型的には円柱形である。典型的には、繊維は、0.01から100μm、より典型的には0.05から10μm、最も典型的には0.1から1μmの直径を有する。様々な実施形態において、繊維は、1nmから30ミクロン、1〜500nm、1〜100nm、100〜300nm、100〜500nm、50〜400nm、300〜600nm、400〜700nm、500〜800nm、500〜1000nm、1500〜3000nm、1000〜5000nm、2000〜5000nm、または3000〜4000nmの直径を有する。繊維は、典型的には、5から20ミクロンのサイズを有し、より典型的には、10〜15ミクロンのサイズを有する。しかしながら、繊維は、任意の特定のサイズに限定されない。繊維は、しばしば「細繊維(fine fiber)」として表され、これはミクロン-スケールの直径を有する繊維(つまり、少なくとも1ミクロンの直径を有する繊維)と、ナノメートル-スケールの直径を有する繊維(すなわち、1ミクロン未満の直径を有する繊維)との両方を包含する。繊維は、25℃から500℃のガラス転移温度(Tg)を有していてもよい。
繊維は、当分野において知られている任意の方法によってお互いに連結されていてもよい。例えば、繊維の重なり合ったところで一緒に融合してもよく、または、物理的には別々であって、物品中で繊維が単にお互いに重なり合っていてもよい。繊維は、連結される場合、0.01〜100μmの細孔のサイズを有するウェブまたはマットを形成することが意図される。様々な実施形態において、細孔のサイズは、0.1〜100ミクロン、0.1〜50ミクロン、0.1〜10ミクロン、0.1〜5ミクロン、0.1〜2ミクロン、または0.1〜1.5ミクロンのサイズの範囲である。細孔のサイズが均一であっても不均一であってもよいことが理解される。すなわち、物品は、それぞれのドメインにおいて、またはドメイン間で、異なる細孔のサイズを有する異なるドメインを含んでもよい。さらに、繊維は、これに限定されないが、リボン状断面プロファイル、楕円形の断面プロファイル、円形の断面プロファイル、およびこれらの組合せを含む任意の断面プロファイルを有していてもよい。いくつかの実施形態において、繊維の「ビーズ(beading)」が観察され、これはほとんどの用途で許容され得る。ビーズの存在、繊維の断面プロファイル（円形からリボン状まで変化する）、および繊維の直径は、繊維が形成される方法の条件の関数であり、以下でさらに詳細に記載する。
いくつかの実施形態において、繊維は、上記で紹介した通り、耐火性であってもよい。繊維、特に繊維を含む不織マットの耐火性は、アルミ箔基材上に堆積された不織マットの材料小片でUL-94V-0垂直燃焼試験を使用して試験する。このテストにおいて、不織マットの細長い一片を、炎の上で約10秒間保持する。その後、炎を10秒間除去し、さらに10秒間炎を再適用する。サンプルは、このプロセスの間、火災を拡げる熱い滴下物、残炎、および残じん(afterglow)、およびサンプルの高さに沿った燃焼距離について観察される。本発明による繊維を含む不織マットでは、損傷を受けていない繊維が、典型的には、燃焼した繊維の下に観察される。この不織マットの不完全燃焼は、自己消火性の証拠であり、難燃性物質の典型的な挙動であり、優れた耐火性であるとみなされる。多くの環境において、この不織マットは、UL 94 V-0等級を達成することができる。任意の特定の理論に拘束されることを意図しないが、この耐火性は、典型的には、繊維中のケイ素原子に対する有機基の割合の低さに起因する。ケイ素原子に対する有機基の割合の低さは、繊維中に有機ポリマーおよび有機コポリマーが存在しないことに起因する。しかしながら、耐火性は、繊維中におけるケイ素原子に対する有機基の割合の低さ以外の要因によるものであってもよいことが意図される。
繊維は分散体から形成される。当分野において知られている通り、分散体は、物質の別の相と非混和であり、別の相中に分散している物質の1つの相、つまり、連続相中の分散相を含む。本発明において、分散体は、以下でさらに詳細に記載される、液体および硬化可能な化合物を含む。一実施形態において、液体は非極性液体である。別の実施形態において、液体は極性液体、例えばアルコール、イオン液体、または水である。典型的には、液体は水である。水は、水道水、井戸水、精製された水、脱イオン水、およびこれらの組合せであってもよく、分散体の種類に応じて様々な量で分散体中に存在してもよい。液体は、分散相または連続相のどちらであってもよい。一実施形態において、分散体は、分散相としての固体の粒子と、連続相としての液体とを含む。別の実施形態において、分散体は、分散相としての非極性液体と、連続相としての極性液体とを含む。様々な実施形態において、液体は、分散体の全量が100質量部を超えない限り、分散体100質量部あたり、分散体の20から80質量部、30から70質量部、40から60質量部、または約50質量部の量で存在してもよい。
分散体は、さらに、交換可能に使用され得る「コロイド」または「コロイド分散体」の用語として定義されてもよい。典型的には、コロイドは、連続相中に分散したサイズが100ナノメートル未満の粒子を含む。コロイドは、数多くの方法で分類され得る。本発明の目的のために、コロイドは、ゲル(液体の分散相および固体の連続相)、エマルション(液体の分散相および液体の連続相)、および/または発泡体(気体の分散相および液体の連続相)として分類されてもよい。コロイドは、可逆(つまり、1つより多い状態で存在)であっても不可逆であってもよい。さらに、コロイドは、弾性体であっても粘性体であってもよい。
一実施形態において、分散体は、すぐ上で最初に紹介したエマルションとして、さらに定義される。エマルションは、典型的には、分散相および連続相の化学的性質によって4つのカテゴリーのうちの1つに分類される。最初のカテゴリーは、水中油(O/W)エマルションである。O/Wエマルションは、典型的には、水性の連続相(例えば水)中に非極性の分散相(例えば油)を含み、典型的にはエマルション粒子と表される液滴を形成する。本発明の目的のために、用語「油」は非極性の分子を含み、硬化可能な化合物を含んでもよい。エマルションの第二のカテゴリーは、油中水(W/O)エマルションである。W/Oエマルションは、典型的には、非極性の連続相中に極性の分散相を含み、これにより逆エマルションを形成する。第三のカテゴリーは、水中油中水(W/O/W)エマルションである。これらの種類のエマルションは、極性の連続相中に順に分散した、非極性の連続相中の極性の分散相を含む。例えば、W/O/Wエマルションは、連続水相中に順に分散した、大きな油滴中に取り込まれた水滴を含む。第四のカテゴリーは、水中水(W/W)エマルションである。これらの種類のエマルションは、連続水性溶液中の水性溶媒和分子を含み、水性溶媒和分子および連続水性溶液の両方は、水溶性の異なる分子を含む。いかなる特定の理論に拘束されることを意図しないが、前述のエマルションの種類は、分散相および連続相の両方の、水素結合、パイスタッキング、および/または塩橋に依存する。本発明において、分散体は、これらの4つの種類のエマルションのうちのいずれか1つとして、さらに定義されてもよい。
当分野において知られている通り、分散体は、ある程度、不安定である。典型的には、(i) 分散相の粒子が連続相中で塊を形成する、凝集、(ii) 分散相の粒子が連続相の表面または底に濃縮する、クリーミング(creaming)、および(iii) 分散相の粒子が連続相内で合一し、液体の層を形成する、破壊と合一を含む、3つの種類の分散体の不安定性が存在する。本分散体は、これらの種類の不安定性のうちの1つまたは複数を示してもよい。
本発明の分散体は、様々なサイズの粒子を含んでもよい。一実施形態において、分散体は、1nmから10μm、より典型的には1nmから1μm、最も典型的には1から100nmの粒子を含む。別の実施形態において、分散体は、ナノエマルションとして分類されてもよい。分散体は、当業者の所望に応じて、すぐ前に記載したサイズより小さいまたは大きい粒子を含んでもよい。
上記で最初に記載した通り、分散体は、硬化可能な化合物を含んでもよい。硬化可能な化合物は、硬化されることができる、当分野において知られている任意の有機または無機化合物であってもよい。好適な硬化可能な化合物の例には、これに限定されないが、フリーラジカルメカニズム、ヒドロシリル化、縮合、付加反応、紫外光、マイクロ波、および熱によって硬化する化合物が含まれる。このような硬化可能な化合物の例には、これに限定されないが、ペルオキシド、アミド、アクリレート、エステル、エーテル、イミド、オキシラン、スルホン、尿素類、ウレタン、エチレン性不飽和結合を有する化合物、およびこれらの組合せが含まれる。一実施形態において、硬化可能な化合物は、シラン、シロキサン、シラザン、シリコーン、シリカ、シレン、シルセスキオキサン、およびこれらの組合せの群から選択される。この実施形態において、硬化可能な化合物は、典型的には、フリーラジカル、縮合、および/またはヒドロシリル化メカニズムを介して硬化する。様々な実施形態において、硬化可能な化合物は、分散体の全量が100質量部を超えない限り、分散体100質量部あたり、20から80質量部、30から70質量部、40から60質量部、または約50質量部の量で存在してもよい。
代わりに、硬化可能な化合物は、縮合硬化可能な化合物として、さらに定義されてもよい。当分野において知られている通り、縮合硬化可能な化合物は、縮合反応を介して硬化する。縮合反応は、水などの小分子を失うと一緒に、2つの分子が組み合わさって新しい1つの分子を形成する化学反応である。水が失われる場合、縮合反応は、脱水反応としても知られる。説明の目的のみのために、一般の縮合(脱水)反応スキームを、以下に記載する:
Figure 2012501390
 ここで、Ｒは有機または無機部分である。縮合反応は水を失うことに限定されず、代わりに有機または無機化合物もしくは水素分子を失うことを含んでもよい。縮合反応は、リーチングスキーム(reaching scheme)において1つまたは複数のSi原子が炭素(C)原子によって置換された場合において起きてもよい。
縮合硬化可能な化合物には、モノマー、ダイマー、オリゴマー、ポリマー、プレポリマー、コポリマー、ブロックポリマー、スターポリマー、グラフトポリマー、ランダムコポリマー、マクロモノマー、テレケリック(telechelic)オリゴマー、ナノ粒子、およびこれらの組合せが含まれる。用語「オリゴマー」は、本明細書において使用される場合、縮合することができる反応性部分を通して一緒に結合した、ダイマー、トリマー、テトラマーおよび/またはペンタマーを含む、特定可能な化学グループを含む。縮合硬化可能な化合物に含まれる、縮合することができる好ましい有機反応性部分には、これに限定されないが、加水分解性部分、ヒドロキシル部分、水素化物、イソシアネート部分、アミン部分、アミド部分、酸部分、アルコール部分、アミン部分、アクリレート部分、カーボネート部分、エポキシド部分、エステル部分、およびこれらの組合せが含まれる。縮合硬化可能な化合物は、これに限定されないが、シリコーン、シロキサン、シラン、遷移金属化合物、およびこれらの組合せを含む、無機部分を含んでもよい。縮合反応に加えて、本発明の物品は、様々な付加反応、例えばフリーラジカル付加、マイケル反応、ヒドロシリル化反応、および/またはディールスアルダー反応によって形成されることもできる。開環重合も使用されることができる。
一実施形態において、縮合硬化可能な化合物は、参照により本明細書に明示的に援用する、2007年11月20日に出願された米国仮出願番号61/003726号の任意の化合物であってもよい。別の実施形態において、縮合硬化可能な化合物には、有機および無機のポリマー、例えばポリエステル、ポリアミド、ポリイミド、ポリウレア、ポリエーテル、ポリアミン、ポリウレタン、アラミド、ポリカーボネート、カーボネート、およびこれらの組合せが含まれる。代わりに、縮合硬化可能な化合物を硬化して、ポリエステル、ナイロン、ポリウレタン、アラミド、カーボネート、およびこれらの組合せの群から選択される化合物を形成してもよい。
(縮合)硬化可能な化合物は、ケイ素(つまり、ケイ素原子および/またはケイ素原子を含む化合物)を実質的に含まなくてもよい。用語「実質的に含まない」は、縮合硬化可能な化合物の1000000部あたり、5000部未満、より典型的には900部未満、最も典型的には100部未満のケイ素をしか含まない化合物のケイ素の濃度を表す。(縮合)硬化可能な化合物は、全くケイ素を含まないことが意図される。
代わりに、(縮合)硬化可能な化合物は、少なくともケイ素モノマーおよび有機モノマーの重合生成物を含んでもよい。有機モノマーおよび/またはケイ素モノマーは、(縮合)硬化可能な化合物中に、任意の体積割合で存在してもよいことが意図される。様々な実施形態において、有機モノマーおよび/またはケイ素モノマーは、0.05〜0.9、0.1〜0.6、0.3〜0.5、0.4〜0.9、0.1〜0.9、0.3〜0.6、または0.05〜0.9の体積割合で存在する。
有機モノマーは、上記で記載した任意の有機部分を含んでもよい。用語「ケイ素モノマー」には、少なくとも1つのケイ素(Si)原子を含む任意のモノマー、例えばシラン、シロキサン、シラザン、シリコーン、シリカ、シレン、シルセスキオキサン、およびこれらの組合せが含まれる。ケイ素モノマーは、重合される能力を保有する限り、重合された基を含んでもよく、ケイ素モノマーのままであると理解される。一実施形態において、ケイ素モノマーは、シラン、シルセスキオキサン、シロキサン、およびこれらの組合せの群から選択される。
代わりの実施形態において、(縮合)硬化可能な化合物は、オルガノシラン、オルガノポリシロキサン、およびこれらの組合せの群から選択される。この実施形態において、オルガノポリシロキサンは、シラノール末端シロキサン、アルコキシルシリル末端シロキサン、およびこれらの組合せの群から選択されてもよい。
(縮合)硬化可能な化合物は、直鎖または非直鎖であってもよく、ヒドロキシル基および/またはオルガノシロキシ基(-SiOR)を含んでもよく、ヒドロキシル末端ポリジメチルシロキサンを含んでもよい。(縮合)硬化可能な化合物は、一般構造:
Figure 2012501390
 を含んでもよく、
ここで、R1およびR2のそれぞれには、独立に、水素、ヒドロキシル基、アルキル基、ハロゲンで置換されたアルキル基、アルキレニル基、アリール基、ハロゲンで置換されたアリール基、アルカリール基、アルコキシ基、アシロキシ基、ケトキシメート基、アミノ基、アミド基、酸アミド基、アミノ-オキシ基、メルカプト基、およびアルケニルオキシ基のうちの1つが含まれ、かつnは任意の整数であってよい。
代わりに、(縮合)硬化可能な化合物は、ヒドロカルビレン基および/またはフルオロカルビレン基を含んでもよい。ヒドロカルビレン基は、炭素および水素を含む二価の部分を含む。フルオロカルビレン基は、少なくとも1つのフッ素原子で置換された少なくとも1つの水素を有するヒドロカルビレン基を含む。典型的なフルオロカルビレン基は、部分的または全体的にフッ素で置換されたアルキレン基を含む。(縮合)硬化可能な化合物は、アクリレート部分、メタクリレート部分、ビニル部分、アセチレニル部分、およびこれらの組合せを含むオレフィン部分を含んでもよい。
(縮合)硬化可能な化合物がヒドロキシル基を含む場合、(縮合)硬化可能なオルガノポリシロキサンは、少なくとも1つの末端シラノール基、または水分に曝されてシラノール基を形成する、ケイ素もしくは加水分解性基に結合した1つの水素原子を有するシロキサンを含んでもよい。末端またはペンダントシラノール基、あるいはこれらの前駆体は、縮合することができる。
代わりに、(縮合)硬化可能な化合物は、エラストマーとして、または硬化可能なエラストマーとしてさらに定義されてもよい。当分野において知られている通り、「エラストマー」は、弾性、つまり応力下で変形し、だいたい元の形状に戻る能力を示す化合物である。本発明において、用語「エラストマー」は、ポリマーまたはモノマーに限定されず、1つまたは両方を含んでもよい。さらに、エラストマーは、前述の(縮合)硬化可能な化合物のいずれかを含んでもよい。一実施形態において、硬化可能なエラストマーは、Dow Corning 84 Additiveの商標名で、Midland、MIのDow Corning Corporationから商業的に入手可能である。
一実施形態において、硬化可能な化合物は、5000g/molより大きい、より典型的には10000g/molより大きい数平均分子量(Mn)を有する。しかしながら、硬化可能な化合物は、このような数平均分子量に限定されない。別の実施形態において、硬化可能な化合物は、約100000g/molより大きい数平均分子量を有する。様々な他の実施形態において、硬化可能な化合物は、100000〜5000000、100000〜1000000、100000〜500000、200000〜300000、約250000より大きい、または約150000g/molの数平均分子量を有する。さらに別の実施形態において、硬化可能な化合物は、50000g/molより大きい、より典型的には100000g/molより大きい数平均分子量を有する。代わりの実施形態において、硬化可能な化合物は、少なくとも約300g/mol、約1000から約2000g/mol、または約2000g/molから約2000000g/molの数平均分子量を有していてもよい。他の実施形態において、硬化可能な化合物は、350g/molより大きい、約5000から約4000000g/mol、または約500000から約2000000g/molの数平均分子量を有していてもよい。
硬化可能な化合物に加えて、分散体は、1つまたは複数の界面活性剤を含んでもよい。様々な実施形態において、分散体は、(第一の)界面活性剤および第二の界面活性剤または多数の界面活性剤を含む。界面活性剤は、分散体の形成前に、液体と、硬化可能な化合物と、または液体および硬化可能な化合物の両方と組み合わされてもよい。典型的には、界面活性剤は、分散体が形成される前に、液体と組み合わされる。界面活性剤(surfactant)は、界面活性薬剤(surface active agent)、界面活性溶質(surface active solute)、乳化剤、エマルジェント(emulgent)、およびテンシド(tenside)としても知られている。本発明に関連して、用語「界面活性薬剤」、「界面活性溶質」、「界面活性剤」、「乳化剤」、「エマルジェント」および「テンシド」は、交換可能で用いられてもよい。界面活性剤は、液体と気体の界面に吸着することによって、液体の表面張力を低下させる。界面活性剤は、液体と液体の界面に吸着することによって、極性および非極性分子の間の界面張力も低下させる。任意の特定の理論に束縛されることを意図しないが、界面活性剤は、これらの界面において作用し、排除体積反発力、静電相互作用力、ファンデルワールス力、エントロピー力、および立体力を含む様々な力に依存すると考えられる。本発明において、界面活性剤は、これらの力の1つまたは複数に基づいて選択または扱われてもよい。
界面活性剤、第一および第二の界面活性剤、または第一/第二/および多数の界面活性剤は、非イオン性界面活性剤、カチオン性界面活性剤、アニオン性界面活性剤、両性界面活性剤、およびこれらの組合せから、独立に選択されてもよい。好適な非イオン性界面活性剤には、これに限定されないが、アルキルフェノールアルコキシレート、脂肪アルコールエトキシレートを含むアルコールエトキシレート、グリセロールエステル、ソルビタンエステル、アルキルポリグルコシドおよびヒドロキシアルキルポリグルコシドを含むスクロースならびにグルコースエステル、アルカノールアミド、N-アルキルグルカミド、アルキレンオキシドブロックコポリマー、例えばエチレンオキシド、プロピレンオキシドおよび/またはブチレンオキシドのブロックコポリマー、ポリヒドロキシおよびポリアルコキシ脂肪酸誘導体、アミンオキシド、シロキサンに基づくポリエーテル、ならびにこれらの組合せが含まれる。
好適なカチオン性界面活性剤には、これに限定されないが、アルキルジメチルアンモニウムハライドなどのアンモニウム基を含む界面で活性な化合物、および化学式RR’R’’R’’’N+X-を有する化合物(ここで、R、R’、R’’、およびR’’’は、アルキル基、アリール基、アルキルアルコキシ基、アリールアルコキシ基、ヒドロキシアルキル(アルコキシ)基、およびヒドロキシアリール(アルコキシ)基の群から独立に選択され、かつXはアニオンである)が含まれる。好適なアニオン性界面活性剤には、これに限定されないが、脂肪アルコールサルフェートが含まれる。好適なアニオン性界面活性剤のさらなる例には、これに限定されないが、アルカンスルホネート、直鎖のアルキルベンゼンスルホネート、および直鎖のアルキルトルエンスルホネートが含まれる。さらに、アニオン性界面活性剤には、オレフィンスルホネートおよびジ-スルホネート、アルケン-およびヒドロキシアルカン-スルホネートまたはジ-スルホネートの混合物、アルキルエステルスルホネート、スルホン化ポリカルボン酸、アルキルグリセリルスルホネート、脂肪酸グリセロールエステルスルホネート、アルキルフェノールポリグリコールエーテルサルフェート、オレフィンスルホネート、パラフィンスルホネート、アルキルホスフェート、アシルイソチオネート、アシルタウレート、アシルメチルタウレート、アルキルコハク酸、スルホサクシネート、アルケニルコハク酸および対応するエステルならびにこれらのアミド、アルキルスルホコハク酸および対応するアミド、スルホコハク酸のモノ-およびジ-エステル、アシルサルコシネート、硫酸化アルキルポリグルコシド、アルキルポリグリコールカルボキシレート、ヒドロキシアルキルサルコシネート、ならびにこれらの組合せが含まれてもよい。好適な両性界面活性剤には、これに限定されないが、アニオン性基を含む第二級および/または第三級アミンの脂肪族誘導体、ベタイン、およびこれらの組合せが含まれる。
さらに、界面活性剤および/または第一ならびに第二の界面活性剤には、独立に、脂肪族および/または芳香族アルコキシル化アルコール、LAS(直鎖のアルキルベンゼンスルホネート)、パラフィンスルホネート、FAS(脂肪アルコールサルフェート)、FAES(脂肪アルコールエーテルサルフェート)、アルキレングリコール、トリメチロールプロパンエトキシレート、グリセロールエトキシレート、ペンタエリトリトールエトキシレート、ビスフェノールAのアルコキシレート、ならびに4-メチルヘキサノールおよび5-メチル-2-プロピルヘプタノールのアルコキシレート、ならびにこれらの組合せが含まれてもよい。典型的には、界面活性剤は、分散体の100質量部あたり、0.1から100質量部、より典型的には0.01から5質量部、さらにより典型的には0.5から5質量部、最も典型的には1.5から5質量部の量で存在する。
分散体は、増粘剤を含んでもよい。当分野において知られている通り、増粘剤は、低いせん断速度における分散体の粘度を増大させ、一方、高いせん断速度における分散体の流動特性を維持する。本発明における使用のために好適な増粘剤には、これに限定されないが、ポリアルキレンオキシド、例えばポリエチレンオキシド、ポリプロピレンオキシド、ポリブチレンオキシド、およびこれらの組合せが含まれる。一実施形態において、増粘剤は、アルギン酸およびその誘導体、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、アルキルおよびヒドロキシアルキルセルロース、カルボキシメチルセルロース、ヒドロキシエチルセルロース、グアーガム、アラビアガム、ガティックガム(gum ghatic)、ポリビニルピロリドン、デンプン、変性デンプン、タマリンドガム、キサンタンガム、ポリアクリルアミド、ポリアクリル酸、およびこれらの組合せの群から選択される。増粘剤は、二酸化チタンなどのナノ粒子および/またはベントナイトなどのナノクレーを含んでもよい。増粘剤は、導電性、半導電性、絶縁性、磁性、または発光性であってもよい。代わりに、増粘剤は、導電性ポリマー、例えばポリピロール、ポリアニリン、および/またはポリアセチレンを含んでもよい。増粘剤は、タンパク質またはDNAなどの生物学的成分を含んでもよい。
増粘剤は、分散体が形成される前に、液体と、硬化可能な化合物と、または液体および硬化可能な化合物の両方と組み合わされてもよい。典型的には、増粘剤は、分散体が形成される前に、液体と組み合わされる。増粘剤は、典型的には、分散体の100質量部あたり、0.001から25質量部、より典型的には0.05から5質量部、最も典型的には0.1から5質量部の量で存在する。
当分野において知られている通り、分散体は、典型的には、2つの異なる種類の粘度、全体の粘度と分散相の粘度を有する。本発明の分散体は、典型的には、25℃の温度において、少なくとも20センチストークスの全体の粘度を有する。様々な実施形態において、分散体は、熱電池および一定の25℃の温度において5rpmの回転速度で作用するSC4-31スピンドルを備えたBrookfield回転ディスク粘度計を使用して、25℃において、少なくとも20センチストークス、より典型的には約30から約100センチストークス、最も典型的には約40から約75センチストークスの粘度を有する。分散相の粘度は限定されず、全体の粘度に影響しないと考えられる。一実施形態において、分散相は固体であり、無限大の粘度を有する。
分散体は、0.1から10、0.5から10、1から10、5から8、または約6Pasのゼロせん断速度の粘度を有していてもよい。さらに、分散体は、0.01〜25mS/mの導電性を有していてもよい。様々な実施形態において、分散体の導電性は、0.1〜10、0.1〜5、0.1〜1、0.1〜0.5、または約0.3mS/mの範囲である。分散体は、10〜100mN/mの表面張力を有していてもよい。異なる実施形態において、表面張力は、20〜80、または20〜50mN/mの範囲である。一実施形態において、分散体の表面張力は、約30mN/mである。分散体は、1〜100の誘電率を有していてもよい。様々な実施形態において、誘電率は、5〜50、10〜70、または1〜20の間である。一実施形態において、分散体の誘電率は、約10である。
分散体は、添加剤を含んでもよい。添加剤には、これに限定されないが、導電促進添加剤、塩、染料、着色料、標識薬剤、およびこれらの組合せが含まれる。導電促進添加剤は、特に繊維がエレクトロスピニングを通して形成される場合、優れた繊維の形成に寄与し、さらに繊維の直径を最小化することができる。一実施形態において、導電促進添加剤は、イオン性化合物を含む。別の実施形態において、導電促進添加剤は、一般的に、アミン、有機塩および無機塩、ならびにこれらの混合物の群から選択される。典型的な導電促進添加剤には、アミン、第四級アンモニウム塩、第四級ホスホニウム塩、第三級スルホニウム塩、および無機塩と有機配位子の混合物が含まれる。より典型的な導電促進添加剤には、これに限定されないが、テトラブチルアンモニウムクロリド、テトラブチルアンモニウムブロミド、テトラブチルアンモニウムヨージド、フェニルトリメチルアンモニウムクロリド、フェニルトリエチルアンモニウムクロリド、フェニルトリメチルアンモニウムブロミド、フェニルトリメチルアンモニウムヨージド、ドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、ドデシルトリメチルアンモニウムヨージド、テトラドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、テトラドデシルトリメチルアンモニウムブロミド、テトラドデシルトリメチルアンモニウムヨージド、ヘキサドデシルトリメチルアンモニウムクロリド、ヘキサデシルトリメチルアンモニウムブロミド、およびヘキサデシルトリメチルアンモニウムヨージドを含む、第四級アンモニウムに基づく有機塩が含まれる。添加剤は、分散体の連続相または分散相のどちらに存在してもよく、添加剤の量が硬化可能な化合物の硬化を起こすことができる限り、当業者によって選択される任意の量で存在してもよい。様々な実施形態において、添加剤の量は、典型的には、繊維の全質量に基づいて、約0.0001から約25質量%、より典型的には約0.001から約10質量%、より典型的には、約0.01から約1質量%である。一実施形態において、添加剤はメチルアミノメチルプロパノールを含む。
ここで、物品を製造する方法を参照すると、この方法は、上記で記載した分散体を形成する工程を含む。分散体は、硬化可能な化合物および液体を一緒に加え、混合することによって形成されてもよい。一実施形態において、この方法は、縮合硬化可能な化合物および液体を一緒に加え、混合する工程を含む。混合する工程は、リボンミキサー、プラウミキサー(plow mixer)、流動パドルミキサー、シグマブレードミキサー、タンブルブレンダー(tumble blender)、渦ミキサー、フィードミキサー(feed mixer)、垂直ミキサー、水平ミキサー、ローター-ステーターミキサー、ソニケーター(sonicator)、Speedmixer(登録商標)、およびこれらの組合せを使用する機械的な混合を含む。
本発明は、任意の特定の添加の順番に制限されない。一実施形態において、分散体は、増粘剤と水とを組み合わせて混合物を形成し、混合物を硬化可能な化合物に加えることによって形成される。代わりに、分散体は、当分野において知られている任意の方法によって形成されてもよい。
この方法は、分散体をエレクトロスピニングする工程を含む。一実施形態において、この工程は、液体(例えば水)の含有量を減らして縮合硬化可能な化合物を硬化する。任意の特定の理論に束縛されることを意図しないが、エレクトロスピニングは、液体(例えば水)の少なくとも部分的な蒸発を引き起こし、縮合硬化可能な化合物が硬化すると考えられる。溶媒が失われることは、硬化可能な化合物をブレンドすることを可能にし、つまり、近接した接触の状態になり、硬化することができる。任意の特定の理論に束縛されることを意図しないが、エレクトロスピニングにおいて使用される電場の力が官能基を配列させてより接触しやすくすると考えられる。エレクトロスピニングする工程は、当分野において知られている任意の方法によって行われてもよい。典型的なエレクトロスピニングのプロセスは、繊維を形成するために電荷の使用を含む。典型的には、繊維を形成するために使用される分散体はシリンジに入れられ、分散体を、シリンジポンプを有するシリンジの先端に送り、シリンジの先端において液滴が形成される。このポンプによって、スピニングヘッドへの、繊維を形成させるために使用される分散体の流速を制御することが可能になる。シリンジの先端を通した、繊維を形成するために使用される分散体の流速は、約0.005ml/minから約0.5ml/min、典型的には約0.005ml/minから0.1ml/min、より典型的には約0.01ml/minから約0.1ml/min、最も典型的には約0.02ml/minから約0.1ml/minであってもよい。1つの特定の実施形態において、シリンジの先端を通した分散体の流速は、約0.05ml/minであってもよい。
その後、液滴は、典型的には、高電圧場にさらされる。高電圧場の非存在下において、液滴は、液滴の表面張力の結果として、半球状でシリンジの先端から出ていく。電場の適用は、球状から円錐形状への変形をもたらす。液滴の形状におけるこの変形の一般的に受け入れられている説明は、液滴中の表面張力が電気力によって中和されることである。分散体の狭い直径のジェットが円錐の先端から放射される。特定のプロセス条件下で、分散体のジェットは、「ホイッピング(whipping)」の不安定性の現象を受ける。このホイッピング不安定性は、ジェットの繰り返された分岐をもたらし、繊維のネットワークを作成する。繊維は、最終的には、コレクタープレート(collector plate)上に集められる。水などの液体は、エレクトロスピニングのプロセスの間に分散体から素早く蒸発し、分散体の固体部分を残して繊維を形成し、硬化可能な化合物を硬化させると考えられる。コレクタープレートは、典型的には、固体の導電性物質、例えば、これに限定されないが、アルミニウム、鋼、ニッケル合金、シリコンウエハ、Nylon(登録商標)の布、およびセルロース(例えば紙)から形成される。コレクタープレートは、分散体のエレクトロスピニングの間、繊維を通る電子流のための接地源として作用する。時間が経つにつれて、コレクタープレート上に集められた繊維の数が増加し、不織繊維のマットがコレクタープレート上に形成される。代わりに、コレクタープレートを使用する代わりに、繊維を、分散体の一部ではない液体の表面で集め、これにより自立性不織マットを実現してもよい。繊維を集めるために使用することができる液体の1つの例は、水である。
様々な実施形態において、エレクトロスピニングする工程は、約10から約100キロボルト(kV)の発電能力を有するDC発電機からの電気の供給を含む。特に、シリンジは、発電機に電気的に接続される。液滴を高電圧場にさらす工程は、典型的には、シリンジに電圧および電流を適用する工程を含む。印加電圧は、約5kVから約100kV、典型的には約10kVから約40kV、より典型的には約15kVから約35kV、最も典型的には約20kVから約30kVであってもよい。1つの特定の実施例において、印加電圧は、約30kVであってもよい。流れる電流は、約0.01nAから約100000nA、典型的には約10nAから約1000nA、より典型的には約50nAから約500nA、最も典型的には約75nAから約100nAであってもよい。1つの特定の実施例において、電流は約85nAである。典型的には、エレクトロスピニングする場合、分散体は、60℃の周囲温度の中の温度である。より典型的には、エレクトロスピニングする場合、分散体は、60℃のプロセス温度の中の温度である。
エレクトロスピニングする工程は、縮合硬化可能な化合物を、少なくとも部分的に硬化させると考えられる。一実施形態において、エレクトロスピニングする工程は、縮合硬化可能な化合物を、完全に硬化する。他の実施形態において、エレクトロスピニングする工程は、硬化可能な化合物を、完全に、または部分的にさえも硬化せず、さらなる硬化工程を必要とする。この方法は、より完全に硬化可能な化合物を硬化するために、乾燥する工程を含んでもよい。硬化可能な化合物が、縮合硬化可能な化合物としてさらに定義される場合、乾燥する工程が液体(例えば水)を除去し、縮合反応を正確に導く、つまり完了させると仮定する。
この方法は、最初に上記で紹介した通り、硬化可能な化合物を硬化する工程を含んでもよい。硬化する工程は、エレクトロスピニングする工程と独立に、または組み合わされて行われてもよい。この工程は、これに限定されないが、フリーラジカル硬化、ヒドロシリル化硬化、縮合硬化、UV光硬化、マイクロ波硬化、熱硬化、およびこれらの組合せを含む、当分野において知られている任意の硬化工程を含んでもよい。
この方法は、繊維をアニーリングする工程を含んでもよい。この工程は、当分野において知られている任意の方法によって達成されてもよい。一実施形態において、アニーリングする工程は、繊維の疎水性を促進するために使用されてもよい。別の実施形態において、アニーリングする工程は、繊維のミクロ相の規則性を促進するために使用されてもよい。アニーリングする工程は、物品の加熱を含んでもよい。典型的には、アニーリングする工程を行なうために、物品は、約20℃の周囲温度より高い温度に加熱される。より典型的には、物品は、約40℃から約400℃、最も典型的には約40℃から約200℃の温度に加熱される。物品の加熱は、物品中の繊維の接合部の融合の増大、繊維中の化学的または物理的結合の形成(一般的には「架橋」と称する)、繊維の1つまたは複数の成分の揮発、および/または繊維の表面形態の変化をもたらしてもよい。
一連の繊維および不織マット(つまり、本発明の物品)を、本方法によって形成する。不織マットは、縮合硬化可能な化合物としてシリコーンエラストマーを含む分散体から形成された繊維を含む。
より具体的には、水中の2gの2.5%ポリエチレンオキシド(2000000の数平均分子量)溶液を、水中の63質量%のDow Corning 84 Additiveを含む、10gの分散体に加える。Dow Corning 84 Additiveは、シリカと縮合硬化できる官能基を含む架橋シリコーンゴムとの混合物を含む。ポリエチレンオキシドおよび分散体を攪拌して、半透明の白色の分散体を形成する。その後、分散体を、エレクトロスピニングの準備において、シリンジ/シリンジポンプによって、0.040インチの内部直径を有するステンレス鋼チューブに送る。ステンレス鋼チューブと接地された一枚のアルミ箔との間に、電場を印加する。電場が印加されると、ステンレス鋼チューブの先端における液滴が、細い白色の繊維にエレクトロスピンされ、これは接地されたアルミ箔の上に堆積する。エレクトロスピニングする工程は、30cmのプレートギャップ、3cmの先端の突出、22kVの印加電圧、および1mL/hrの流速で行われる。エレクトロスピニングは、1時間行われる。得られた繊維は、直径で1から5ミクロンであり、繊維と繊維の接合部を有する傾向がある。図１に示す通り、球状欠陥が繊維中に存在する。
1時間のエレクトロスピニングの後、繊維は、約200ミクロンの厚みを有する不透明な白色の膜を形成する。24時間後、膜をアルミ箔から剥がし、RTSから商業的に入手可能なAlliance RT/5 Tensile Testerを使用して、破壊点における引張特性(応力/歪み)を決定するために試験する。より具体的には、0.1インチ(0.259cm)の幅を有する、膜の「犬の骨(dog-bone)」の形状をしたサンプルを、100mm/minの引張速度において、10Nの最大ロードセル中で試験する。応力-歪み曲線も作成する。繊維のピーク応力測定値は約19psi(131000N/m2)であり、歪み測定値は約120パーセントである。さらに、応力-歪み曲線は、ほぼ直線であり、これは繊維が破壊点において弾性であることを示唆する。
前述の実施例において形成した繊維は、分散体のエレクトロスピニングにより、連続相に対して、分散相、つまり縮合硬化可能な化合物の特徴を示す繊維を形成することができることの証拠となる。この実施例において形成した繊維は、弾性の応力および歪み特性ならびに弾性の応力-歪み曲線を示す。これらの種類の繊維の形成は、医療、科学、および製造業において使用される様々な物質のより効果的かつ正確な製造を可能にする。分散体の使用は、様々な種類の硬化可能な化合物を、新規な製品を形成するために利用されることを可能にする。例えば、連続相が水である分散体の使用は、エレクトロスピニングプロセスを、無害の揮発性液体の蒸発を通して行うことを可能にする。連続相における活性物質、例えばバクテリアの使用は、一工程のプロセスにおいて硬化可能な、生物学的に機能化された繊維の作成を可能にする。
本発明は例示的な方法で記載され、使用された用語は、制限なく、記載された言葉の性質におけるものであることが意図されると理解される。明らかに、本発明の多くの修正および変形が上記の教示の点で可能であり、本発明は具体的に記載したものとは別の方法で実施されてもよい。

Claims (39)

  1. 分散体から形成された繊維を含む物品の製造方法であって、以下の工程:
    A. 以下:
    (i) 液体、および
    (ii) 縮合硬化可能なシリコーンゴム
    を含む分散体を形成する工程; ならびに
    B. 分散体をエレクトロスピニングして液体の含有量を減らし、縮合硬化可能なシリコーンゴムが縮合を介して硬化する工程
    を含む方法。
  2. 前記分散体が、界面活性剤をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  3. 前記界面活性剤が、分散体を形成する前に液体と組み合わされる、請求項２に記載の方法。
  4. 前記界面活性剤が、縮合硬化可能な化合物の質量に基づいて、0.5から5質量%の量で分散体中に存在する、請求項２に記載の方法。
  5. 前記分散体が、増粘剤をさらに含む、請求項１に記載の方法。
  6. 前記増粘剤が、ポリエチレンオキシドとしてさらに定義される、請求項５に記載の方法。
  7. 前記増粘剤が、分散体を形成する前に液体と組み合わされる、請求項５に記載の方法。
  8. 前記増粘剤が、分散体の質量に基づいて、0.05から5質量%の量で分散体中に存在する、請求項５に記載の方法。
  9. 前記分散体が、縮合硬化可能な有機化合物をさらに含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記分散体が、分散体の全量が100質量部を超えない限り、分散体100質量部あたり、20から80質量部の縮合硬化可能なシリコーンゴムを含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記分散体が、分散体の全量が100質量部を超えない限り、分散体100質量部あたり、20から80質量部の液体を含む、請求項１０に記載の方法。
  12. 前記液体が、水としてさらに定義される、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  13. 前記縮合硬化可能なシリコーンゴムが、水中に分散している、請求項１２に記載の方法。
  14. 繊維を乾燥して液体の含有量をさらに減らして、縮合硬化可能なシリコーンゴムを硬化する工程を含む、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  15. 前記分散体が、縮合硬化可能なシリコーンゴムを含む分散相と、液体、界面活性剤および増粘剤を含む連続相とを含む、請求項１に記載の方法。
  16. 前記繊維が、破壊点において少なくとも15psiの応力、および破壊点において少なくとも100パーセントの歪みを有する、請求項１から８のいずれか一項に記載の方法。
  17. 硬化された化合物を含み、かつ以下:
    A. 液体; および
    B. 縮合硬化可能なシリコーンゴム;
    を含む分散体のエレクトロスピニングから形成される繊維の物品であって、前記液体の含有量を減らして、前記縮合硬化可能なシリコーンゴムが硬化する、物品。
  18. 前記分散体が、界面活性剤をさらに含む、請求項１７に記載の物品。
  19. 前記界面活性剤が、前記分散体を形成する前に前記液体と組み合わされる、請求項１８に記載の物品。
  20. 前記界面活性剤が、前記縮合硬化可能なシリコーンゴムの質量に基づいて、0.5から5質量%の量で前記分散体中に存在する、請求項１８に記載の物品。
  21. 前記分散体が、増粘剤をさらに含む、請求項１７に記載の物品。
  22. 前記増粘剤が、ポリエチレンオキシドとしてさらに定義される、請求項２１に記載の物品。
  23. 前記増粘剤が、前記分散体を形成する前に前記液体と組み合わされる、請求項２１に記載の物品。
  24. 前記増粘剤が、前記分散体の質量に基づいて、0.05から5質量%の量で分散体中に存在する、請求項２１に記載の物品。
  25. 前記分散体が、縮合硬化可能な有機化合物をさらに含む、請求項１７から２４のいずれか一項に記載の物品。
  26. 前記分散体が、分散体の全量が100質量部を超えない限り、分散体100質量部あたり、20から80質量部の前記縮合硬化可能なシリコーンゴムを含む、請求項１７から２４のいずれか一項に記載の物品。
  27. 前記分散体が、分散体の全量が100質量部を超えない限り、分散体100質量部あたり、20から80質量部の前記液体を含む、請求項２６に記載の物品。
  28. 前記液体が、水としてさらに定義される、請求項１７から２４のいずれか一項に記載の物品。
  29. 前記分散体が、前記縮合硬化可能なシリコーンゴムを含む分散相と、前記液体、界面活性剤および増粘剤を含む連続相とを含む、請求項１７に記載の方法。
  30. 前記縮合硬化可能なシリコーンゴムが、前記分散体100質量部あたり20から80質量部の量で存在するシリコーンエラストマーを含み、前記液体が、水としてさらに定義され、前記分散体100質量部あたり20から80質量部の量で存在し、前記界面活性剤が、前記分散体100質量部あたり0.5から5質量部の量で存在するメチルアミノメチルプロパノールを含み、前記増粘剤が、ポリエチレンオキシドとしてさらに定義され、前記分散体100質量部あたり0.05から5質量部の量で存在する、請求項２９に記載の物品。
  31. 不織マットとしてさらに定義される、請求項１７から２４のいずれか一項に記載の物品。
  32. 分散体から形成された繊維を含む物品の製造方法であって、以下の工程:
    A. 以下:
    (i) 液体、および
    (ii) 縮合硬化可能なシリコーンゴム
    を含む分散体を形成する工程;
    B. 分散体をエレクトロスピニングして繊維を形成する工程; ならびに
    C. 縮合硬化可能なシリコーンゴムを硬化させる工程
    を含む方法。
  33. 前記分散体が、界面活性剤および増粘剤をさらに含む、請求項３２に記載の方法。
  34. 前記界面活性剤が、縮合硬化可能なシリコーンゴムの質量に基づいて、0.5から5質量%の量で分散体中に存在する、請求項３３に記載の方法。
  35. 前記増粘剤が、ポリエチレンオキシドとしてさらに定義される、請求項３３に記載の方法。
  36. 前記増粘剤が、分散体の0.05から5質量%の量で分散体中に存在する、請求項３３に記載の方法。
  37. 前記分散体が、分散体の全量が100質量部を超えない限り、分散体100質量部あたり20から80質量部の液体を含む、請求項３２から３６のいずれか一項に記載の方法。
  38. 前記液体が、水としてさらに定義される、請求項３２から３６のいずれか一項に記載の方法。
  39. 前記縮合硬化可能なシリコーンゴムが、水中に分散されている、請求項３８に記載の方法。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012012754A (ja) * 2010-06-04 2012-01-19 Jnc Corp シルセスキオキサン骨格を含む重合体から得られる繊維、繊維集合体及びそれらの製造方法
JP2013023804A (ja) * 2011-07-15 2013-02-04 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 多孔性シート及びその製造方法

Families Citing this family (15)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102197093B (zh) 2008-08-29 2014-07-16 陶氏康宁公司 从分散体形成的金属化的颗粒
KR20110061751A (ko) * 2009-12-02 2011-06-10 한국전자통신연구원 열전소자용 유-무기 하이브리드 나노섬유 및 그 제조방법
CA2827559A1 (en) 2011-02-22 2012-08-30 Regents Of The University Of Minnesota Silica encapsulated biomaterials
KR101272248B1 (ko) 2011-05-04 2013-06-13 한국과학기술연구원 전기방사를 이용한 유무기 하이브리드 폴리실세스퀴옥산 미세섬유 및 그 제조방법
TWI455334B (zh) * 2011-06-01 2014-10-01 Taiwan Textile Res Inst 用於染料敏化太陽能電池之光陽極的製造方法
DE102011109767A1 (de) * 2011-08-09 2013-02-14 Mann + Hummel Gmbh Verfahren zur Herstellung von Polyamid-Nanofasern mittels Elektrospinnen, Polyamid-Nanofasern, ein Filtermedium mit Polyamid-Nanofasern sowie ein Filterelement mit ei-nem solchen Filtermedium
US9315631B2 (en) 2012-01-18 2016-04-19 Dow Corning Corporation Methods of making saccharide siloxane copolymers
DE102013201124A1 (de) 2013-01-24 2014-07-24 Wacker Chemie Ag Vliese aus thermoplastischen Siliconelastomeren, herstellbar mittels Elektrospinning
US9534236B2 (en) 2013-03-08 2017-01-03 Regents Of The University Of Minnesota Membranes for wastewater-generated energy and gas
US10035719B2 (en) 2014-10-15 2018-07-31 Regents Of The University Of Minnesota System and membrane for wastewater-generated energy and gas
JP6701896B2 (ja) * 2016-04-04 2020-05-27 信越化学工業株式会社 シリコーン変性ポリウレタン系繊維及びその製造方法
WO2020160413A1 (en) * 2019-01-31 2020-08-06 Rensselaer Polytechnic Institute Nanocomposite fibers with a dramatic reduction in human plasma coagulation time
TWI792633B (zh) * 2020-11-03 2023-02-11 中央研究院 聚合物基纖維支架之製備方法
CN112899890B (zh) * 2021-01-25 2022-02-18 浙江祥隆科技有限公司 一种纳米SiO2接枝聚丙烯腈防水透气纤维膜及制法
CN115212730A (zh) * 2021-04-18 2022-10-21 中国科学院化学研究所 一种基于生物质的分离膜材料及其制备方法和应用

Citations (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03161502A (ja) * 1989-11-20 1991-07-11 I C I Japan Kk 静電紡糸の製造方法
WO2008022993A2 (de) * 2006-08-21 2008-02-28 Basf Se Verfahren zur herstellung von nano- und mesofasern durch elektrospinnen von kolloidalen dispersionen
JP2008081396A (ja) * 2006-09-01 2008-04-10 Shin Etsu Chem Co Ltd 非晶質無機セラミック物質及びその製造方法
JP2008081920A (ja) * 2006-09-01 2008-04-10 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコーン系繊維、それよりなる不織布、及びそれらの製造方法
JP2008531860A (ja) * 2005-02-24 2008-08-14 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア コロイド状分散液のエレクトロスピニングによるナノ繊維およびメソ繊維の製造方法
JP2008533317A (ja) * 2005-03-10 2008-08-21 マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー 超疎水性ファイバー、並びにその作成及び使用方法

Family Cites Families (33)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
NL133796C (ja) * 1965-01-21 1900-01-01
JPS51126300A (en) * 1975-04-26 1976-11-04 Res Inst Iron Steel Tohoku Univ Method for manufacturing an organoo silicon polymer having silicon and carbon atoms as main skeleton component
US4938556A (en) * 1983-11-25 1990-07-03 The Board Of Trustees Of The Leland Stanford Junior University Superfluorescent broadband fiber laser source
US4704444A (en) * 1984-02-10 1987-11-03 Minnesota Mining And Manufacturing Company Polyhydridosilanes and their conversion to pyropolymers
FR2581391B1 (fr) * 1985-05-06 1987-06-05 Rhone Poulenc Rech Composition organo-polysilazane comportant des generateurs de radicaux libres et reticulable par apport d'energie
JPH0816193B2 (ja) * 1985-06-03 1996-02-21 ゼロツクス コ−ポレ−シヨン 熱安定化シリコ−ンエラストマ−
DE3717073A1 (de) * 1987-05-21 1988-12-08 Wacker Chemie Gmbh Siliconharzpulver und verfahren zu deren herstellung
DE3717075A1 (de) * 1987-05-21 1988-12-08 Wacker Chemie Gmbh Verfahren zur herstellung kolloidaler suspensionen von organopolysiloxanen
DE3811155A1 (de) * 1988-03-31 1989-10-19 Wacker Chemie Gmbh Organosole von organopolysiloxanen und verfahren zu ihrer herstellung
US5945158A (en) * 1996-01-16 1999-08-31 N.V. Union Miniere S.A. Process for the production of silver coated particles
US6344272B1 (en) * 1997-03-12 2002-02-05 Wm. Marsh Rice University Metal nanoshells
JP3603945B2 (ja) * 1999-10-06 2004-12-22 信越化学工業株式会社 導電性シリコーンゴム組成物
US7507687B2 (en) * 2000-03-22 2009-03-24 Cabot Corporation Electrocatalyst powders, methods for producing powder and devices fabricated from same
EP1195417B1 (de) * 2000-10-05 2009-10-14 Evonik Degussa GmbH Siliciumorganische Nanokapseln
JP3963439B2 (ja) * 2001-06-08 2007-08-22 日本バイリーン株式会社 無機系構造体の製造方法、及び無機系構造体
TW557237B (en) * 2001-09-14 2003-10-11 Sekisui Chemical Co Ltd Coated conductive particle, coated conductive particle manufacturing method, anisotropic conductive material, and conductive connection structure
WO2005026398A2 (en) * 2003-09-05 2005-03-24 Board Of Supervisors Of Louisiana State University And Agricultural And Mechanical College Nanofibers, and apparatus and methods for fabricating nanofibers by reactive electrospinning
US7008982B2 (en) * 2003-09-29 2006-03-07 J.M. Huber Corporation Surface treated silicas
US7141518B2 (en) * 2003-10-16 2006-11-28 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Durable charged particle coatings and materials
US20050164584A1 (en) * 2003-12-31 2005-07-28 Baratian Stephen A. Retractable nonwoven layers having minimal application of coalesced elastomers
KR101169622B1 (ko) * 2004-06-23 2012-07-30 데이진 가부시키가이샤 무기계 섬유, 섬유 구조체 및 그 제조 방법
WO2006044904A2 (en) * 2004-10-15 2006-04-27 Vanderbilt University Nano- and micro-scale engineering of polymeric scaffolds for vascular tissue engineering
JP2006283240A (ja) * 2005-04-01 2006-10-19 Oji Paper Co Ltd ウェブ製造装置
KR100812357B1 (ko) * 2005-12-23 2008-03-11 한국과학기술연구원 초고감도 금속산화물 가스센서 및 그 제조방법
CN106073996A (zh) * 2006-02-03 2016-11-09 阿克伦大学 吸收性非织造纤维垫及其制备方法
WO2008010199A2 (en) * 2006-07-18 2008-01-24 Nanopeutics S.R.O. A nanofibre product
JP2010502855A (ja) * 2006-09-06 2010-01-28 コーニング インコーポレイテッド ナノファイバー、ナノフィルムおよびそれらの製造／使用方法
DE202006020791U1 (de) * 2006-10-18 2010-03-11 Carl Freudenberg Kg Lage zur Herstellung eines Reinigungsprodukts, Hygieneprodukts oder medizinischen Produkts
US20080145655A1 (en) * 2006-12-14 2008-06-19 Ppg Industries Ohio, Inc. Electrospinning Process
WO2008112755A1 (en) * 2007-03-12 2008-09-18 University Of Florida Research Foundation, Inc. Ceramic nanofibers for liquid and gas filtration and other high temperature (>1000 °c) applications
JP5480152B2 (ja) * 2007-11-20 2014-04-23 ダウ・コーニング・コーポレイション 物品およびその製造方法
US8298471B2 (en) * 2007-12-11 2012-10-30 Basf Se Process for producing nano- and mesofibers by electrospinning colloidal dispersions comprising at least one essentially water-insoluble polymer
WO2010028017A2 (en) * 2008-09-02 2010-03-11 Drexel University Metal or metal oxide deposited fibrous materials

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH03161502A (ja) * 1989-11-20 1991-07-11 I C I Japan Kk 静電紡糸の製造方法
JP2008531860A (ja) * 2005-02-24 2008-08-14 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア コロイド状分散液のエレクトロスピニングによるナノ繊維およびメソ繊維の製造方法
JP2008533317A (ja) * 2005-03-10 2008-08-21 マサチューセッツ・インスティチュート・オブ・テクノロジー 超疎水性ファイバー、並びにその作成及び使用方法
WO2008022993A2 (de) * 2006-08-21 2008-02-28 Basf Se Verfahren zur herstellung von nano- und mesofasern durch elektrospinnen von kolloidalen dispersionen
JP2010501738A (ja) * 2006-08-21 2010-01-21 ビーエーエスエフ ソシエタス・ヨーロピア コロイド分散液のエレクトロスピニングによるナノ繊維及びメソ繊維の製造方法
JP2008081396A (ja) * 2006-09-01 2008-04-10 Shin Etsu Chem Co Ltd 非晶質無機セラミック物質及びその製造方法
JP2008081920A (ja) * 2006-09-01 2008-04-10 Shin Etsu Chem Co Ltd シリコーン系繊維、それよりなる不織布、及びそれらの製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012012754A (ja) * 2010-06-04 2012-01-19 Jnc Corp シルセスキオキサン骨格を含む重合体から得られる繊維、繊維集合体及びそれらの製造方法
JP2013023804A (ja) * 2011-07-15 2013-02-04 Samsung Electro-Mechanics Co Ltd 多孔性シート及びその製造方法

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