JP2021505426A - 自己接着性繊維材料を形成するシステム及び方法 - Google Patents

自己接着性繊維材料を形成するシステム及び方法 Download PDF

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Abstract

本明細書で開示されるのは、自己接着性の単層又は多層繊維材料を形成するシステム、デバイス、及び方法である。

Description

[関連出願の相互参照]
本願は、米国特許法第119条(e)の定めにより、2017年12月7日出願の米国仮出願第62/596,055号に基づく利益を主張し、その内容は、全体の参照により本明細書に組み込まれる。
例えば、高分子繊維を含む繊維材料が、医療用防護服、断熱材、フィルタ、天井タイル、バッテリのセパレータ材料、再生医療の足場材などの多種多様な用途に用いられている。用途によっては、繊維材料を接着する必要がある。しかしながら、従来の接着剤塗布システム(例えば、ローラ型接着剤塗布システム及びガン型接着剤塗布システム)には、いくつかの欠点が関連している。例えば、そのような従来の接着剤塗布システムでは、細い繊維状の接着スポットを提供することができないので、(接着剤の使用が不十分な場合)不十分な付着接触ポイントを有することになるか、又は過剰な接着剤の使用もしくは被覆均一性に関連する問題などにより、不良品や廃棄問題に悩まされることが多い。
したがって、繊維材料に接着剤を塗布するための、前述の欠点を回避するシステム及び方法を向上させる要求がある。
本開示は、自己接着性繊維材料を製造する独自のカスタマイズ可能なシステム、デバイス、および方法を提供する。
これに応じて、1つの実施形態では、自己接着性を持つ2層又は多層繊維材料を形成する方法がここで提供される。本方法は、基板に鉛直に配置された少なくとも2つの層を形成する段階を含み、これらの層のうちの1つ目が第1の複数の繊維を含み、これらの層のうちの2つ目が第2の複数の接着性繊維を含む。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維はエレクトロスプレー法によって形成される。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の坪量が、第1の複数の繊維の坪量とほぼ等しい又はそれより小さい。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の坪量は、第1の複数の繊維の坪量より小さい。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の坪量は、第1の複数の繊維の坪量とほぼ等しい。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の坪量は、第1の複数の繊維の坪量より大きい。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の坪量は、約0.1g/mから約10g/mの範囲内である。いくつかの実施形態において、第1の複数の繊維の坪量は、約1g/mから約1000g/mの範囲内である。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の平均径が、第1の複数の繊維の平均径とほぼ等しい又はそれより小さい。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の平均径が、第1の複数の繊維の平均径より大きい。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、約10nmから約10μmの範囲内の直径を個別に有する。いくつかの実施形態において、第1の複数の繊維のそれぞれは、約10nmから約100μmの範囲内の直径を個別に有する。
いくつかの実施形態において、第1の層は基板に直接形成される。いくつかの実施形態において、少なくとも第3の層がさらに第2の層に形成されて、第2の層が第1の層と第3の層との間に配置されるようにし、第3の層は不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜を含む。
いくつかの実施形態において、少なくとも第3の層が基板に直接形成されて、第2の層が第3の層と第1の層との間に配置されるようにし、第3の層は、不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜を含む。
いくつかの実施形態において、第1の層は、スパンボンディング法、メルトブロー法、エアレイド法、ウェットレイド法、エレクトロスピニング法、スパンレーシング(又はハイドロエンタングリング)法、ニードルパンチング法、又はこれらの任意の組み合わせによって形成される。いくつかの実施形態において、第1の層は、スパンボンディング法、メルトブロー法、エレクトロスピニング法、又はこれらの組み合わせによって形成される。いくつかの実施形態において、第1の層は、エアレイド法、ウェットレイド法、スパンレーシング(又はハイドロエンタングリング)法、ニードルパンチング法、又はこれらの組み合わせによって形成される。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの任意の組み合わせを個別に含む。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、接着性高分子材料又はその合成物を個別に有し、接着性高分子材料は、エチレンビニルアセテート(EVA)、ポリオレフィン(PO)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリウレタン(PU)、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせから選択される。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のうちの1つ又は複数が、2種の異なる高分子材料を含む2要素接着性繊維である(ただし、これらの高分子材料のうちの1種が接着性である)。いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維のそれぞれは、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、1つ又は複数の内側領域は、第2の接着性高分子材料又は非接着性高分子材料を個別に含む。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のうちの1つ又は複数が、少なくとも3種の異なる高分子材料を含む多要素接着性繊維である(ただし、これらの高分子材料のうちの1種が接着性である)。いくつかの実施形態において、多要素接着性繊維のそれぞれは、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、1つ又は複数の内側領域のそれぞれは、第2の接着性高分子材料及び非接着性高分子材料から個別に選択される少なくとも2種の高分子材料を含む。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のうちの少なくとも一部が、並行配列に実質的に整列しない。
1つの実施形態において、自己接着性の単層繊維材料を形成する方法も本明細書において提供される。本方法は、接着性ウェブを含む単層を基板にエレクトロスプレー法で形成する段階を含み、接着性ウェブは複数の2要素又は多要素接着性繊維を含み、それぞれの2要素接着性繊維は2種の異なる高分子材料を含み、それぞれの多要素接着性繊維は少なくとも3種の異なる高分子材料を個別に含む。ただし、2要素又は多要素繊維の少なくとも1種の高分子材料は、それぞれの繊維の断面の外層部が接着性である。
いくつかの実施形態において、接着性ウェブは、約0.1g/mから約1000g/mの範囲内の坪量を有する。
いくつかの実施形態において、それぞれの2要素又は多要素接着性繊維は、約10nmから約10μmの範囲内の直径を個別に有する。
いくつかの実施形態において、不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜がさらに、第1の層に形成される。
いくつかの実施形態において、それぞれの2要素接着性繊維は、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、1つ又は複数の内側領域のそれぞれは、第2の接着性高分子材料又は非接着性高分子材料を含む。
いくつかの実施形態において、それぞれの多要素接着性繊維は、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、1つ又は複数の内側領域のそれぞれは、第2の接着性高分子材料及び非接着性高分子材料から個別に選択される少なくとも2種の高分子材料を含む。
本明細書においてさらに提供されるのが、1つの実施形態における、自己接着性繊維材料を形成するエレクトロスプレーシステムである。本システムは、基板と、当該基板とは離間した関係にある少なくとも1つの射出要素とを備え、少なくとも1つの射出要素は、第1の材料と第2の接着性材料とを送出するように構成される。基板と少なくとも1つの射出要素とは、両者の間に、第1の材料と第2の接着性材料とを少なくとも1つの射出要素から基板に向かって引き出させる電界を形成し、且つ第1の複数の繊維を第1の材料から、第2の複数の接着性繊維を第2の接着性材料から形成するように構成される。第2の複数の接着性繊維の坪量が、第1の複数の繊維の坪量とほぼ等しい又はそれより小さい。
エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の坪量は、約0.1g/mから約10g/mの範囲内である。いくつかの実施形態において、第1の複数の繊維の坪量は、約1g/mから約1000g/mの範囲内である。
エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の平均径が、第1の複数の繊維の平均径とほぼ等しい又はそれより小さい。エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の平均径が、第1の複数の繊維の平均径より大きい。
エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、約10nmから約10μmの範囲の直径を個別に有する。エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、第1の複数の繊維のそれぞれは、約10nmから約100μmの範囲の直径を個別に有する。
エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の坪量は、第1の複数の繊維の坪量より小さく、第2の複数の接着性繊維の平均径は、第1の複数の繊維の平均径より小さい。
エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素は、第1の材料と第2の接着性材料とを連続して送出するように構成される。第1の材料及び第2の接着性材料の連続的な送出は、これらの材料の同時送出と区別でき、第1の材料が送出された後に、続いて第2の接着性材料が送出される、又はその逆の場合を含むことを意味する。いくつかの実施形態において、第1の材料と第2の接着性材料とは、同じ射出要素を介して連続して送出される。いくつかの実施形態において、エレクトロスプレーシステムは複数の射出要素を備え、各射出要素は、第1の材料と第2の接着性材料とを連続して送出するように構成される。いくつかの実施形態において、第1の材料と第2の接着性材料とは、少なくとも2つの異なる射出要素を介して連続して送出される。いくつかの実施形態において、エレクトロスプレーシステムは、第1の材料を送出するように構成された第1の複数の射出要素と、第2の材料を送出するように構成された第2の複数の射出要素とを備え、第1の材料と第2の材料とは連続して送出される。
エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素は、第1の複数の繊維を基板に直接形成する第1の材料を送出するように構成される。スパンボンドシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素は、第1の複数の繊維を基板に直接形成する第1の材料を送出するように構成される。メルトブローシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素は、第1の複数の繊維を基板に直接形成する第1の材料を送出するように構成される。いくつかの実施形態において、第1の材料は、他の不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜構造体を有してよい。エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素は、第1の複数の繊維が基板と第2の複数の接着性繊維との間に配置されるように、第2の複数の接着性繊維を第1の複数の繊維に直接形成する第2の接着性材料を送出するように構成される。エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素は、第2の複数の接着性繊維が第1の複数の繊維と第3の材料との間に配置されるように、第3の材料を第2の複数の接着性繊維に送出するように構成される。いくつかの実施形態において、第3の材料は、他の不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜構造体を有してよい。
エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素は、第2の複数の接着性繊維が第3の材料と第1の複数の繊維との間に配置されるように、第3の材料を基板に直接送出するように構成される。いくつかの実施形態において、第3の材料は、スパンボンド材料及びメルトブロー材料などの不織構造体を有する。
エレクトロスプレーシステムが第1の材料を基板に、第2の接着性材料を第1の材料の上面に送出するように構成される、いくつかの実施形態において、第4の材料が第2の接着性材料の上面に個別に提供され、塗布されてよい。いくつかの実施形態において、第4の材料は、不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜を有する。
いくつかの実施形態において、第4の材料は基板に向かって提供され且つ塗布され、エレクトロスプレーシステムは、第2の接着性材料を第4の材料の上面に、第1の材料を第2の接着性材料の上面に送出するように構成される。いくつかの実施形態において、第4の材料は、不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜を有する。
エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素は、第1の材料と第2の接着性材料とを同時に送出して、複数の2要素接着性繊維を形成するように構成される。エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素は、1つ又は複数の内側放出口を実質的に取り囲む1つ又は複数の外側放出口を有し、1つ又は複数の外側放出口のそれぞれは、第2の接着性材料を送出するように構成され、1つ又は複数の内側放出口のそれぞれは、少なくとも第1の材料を送出するように構成される。エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、複数の内側放出口のうちの1つ又は複数がさらに、追加の材料を送出するように構成される。
エレクトロスプレーシステムのいくつかの実施形態において、少なくとも1つの射出要素はノズルを備え、ノズルは、第1の材料の供給源及び第2の接着性材料の供給源と流体連通した第1の端部と、第1の材料と第2の接着性材料がそれぞれ基板に向かって引き出される第2の端部とを有する。いくつかの実施形態において、エレクトロスプレーシステムは、複数のノズルを備える。いくつかの実施形態において、複数のノズルのうちの1つ又は複数が、第1の材料を送出するように構成され、複数のノズルのうちの1つ又は複数が、第2の接着性材料を送出するように構成される。いくつかの実施形態において、複数のノズルのうちの少なくとも1つが、第1の材料と第2の接着性材料とを同時に送出して、複数の2要素接着性繊維を形成するように構成される。いくつかの実施形態において、複数のノズルのうちの少なくとも1つが、第1の材料と、第2接着性材料と、追加の材料とを同時に送出して、複数の多要素繊維を形成するように構成される。
いくつかの実施形態において、エレクトロスプレーシステムは、複数の射出要素を有する溶液浸漬部材を備え、溶液浸漬システムは、(i)第2の接着性材料の供給源、又は(ii)第1の材料と第2の接着性材料を含む混合供給源と接触しており、第2の接着性材料又は第1の材料/第2の接着性材料の組み合わせは、溶液浸漬部材の複数の射出要素から基板に向かって引き出される。いくつかの実施形態において、溶液浸漬部材は粗い外面を有する。いくつかの実施形態において、溶液浸漬システムは滑らかな外面を有する。いくつかの実施形態において、溶液浸漬部材は、回転自在のローラ又はボールを有する。いくつかの実施形態において、溶液浸漬部材は、滑らかな及び/又は粗い外面をそれぞれ個別に有する複数の要素を接続するスレッド又はチェーンを有する。
本明細書において開示される方法及び/又はエレクトロスプレーシステムと関連したいくつかの実施形態において、基板は導電性である。本明細書において開示される方法及び/又はシステムと関連するいくつかの実施形態において、基板は非導電性である。
本発明の例示的且つ非限定的な実施形態が、添付図面を参照することにより、より簡単に理解されるであろう。
1つの実施形態による、自己接着性繊維材料を2段階で形成するように構成されたシステムの断面及び側面図を示す。 1つの実施形態による、自己接着性繊維材料を2段階で形成するように構成されたシステムの断面及び側面図を示す。 1つの実施形態による、自己接着性繊維材料を2段階で形成するように構成されたシステムの断面及び側面図を示す。 1つの実施形態による、自己接着性繊維材料を2段階で形成するように構成されたシステムの断面及び側面図を示す。
1つの実施形態による、トップダウン方式のエレクトロスピニング法を簡略化した図を示す。 1つの実施形態による、ボトムアップ方式のエレクトロスピニング法を簡略化した図を示す。 1つの実施形態による、鉛直方式のエレクトロスピニング法を簡略化した図を示す。
1つの実施形態による、単一の射出要素を備えた、自己接着性繊維材料を形成するシステムの断面側面図を示す。 1つの実施形態による、複数の射出要素を備えた、自己接着性繊維材料を形成するシステムの断面側面図を示す。 1つの実施形態による、異なる材料又は材料の異なる組み合わせを射出するように構成された少なくとも2セット/グループの射出要素を備えた、自己接着性繊維材料を形成するシステムの断面側面図を示す。
粗い表面を有する溶液浸漬部材を備えたニードルレス(又はニードルフリー)射出要素の断面側面図を示す。 滑らかな表面を有する溶液浸漬部材を備えたニードルレス(又はニードルフリー)射出要素の断面側面図を示す。
それぞれが粗い外面を有する複数の要素を接続するスレッドを備えたニードルレス式射出要素の断面側面図をさらに示す。 それぞれが滑らかな外面を有する複数の要素を接続するスレッドを備えたニードルレス式射出要素の断面側面図をさらに示す。
1つの実施形態による、図4A〜図4Dのうちのいずれか1つのニードルレス式射出要素から生成される、凝集構造を有する2要素繊維の側面図を提供する。 1つの実施形態による、図4A〜図4Dのうちのいずれか1つのニードルレス式射出要素から生成される、分散構造を有する2要素繊維の側面図を提供する。 1つの実施形態による、図4A〜図4Dのうちのいずれか1つのニードルレス式射出要素から生成される、完全にコーティングされた構造を有する2要素繊維の側面図を提供する。 1つの実施形態による、図4A〜図4Dのうちのいずれか1つのニードルレス式射出要素から生成される、部分的にコーティングされた構造を有する2要素繊維の側面図を提供する。
1つの実施形態による、図4A〜図4Dのうちのいずれか1つのニードルレス式射出要素から生成される、凝集構造を有する多要素繊維の側面図を提供する。 1つの実施形態による、図4A〜図4Dのうちのいずれか1つのニードルレス式射出要素から生成される、分散構造を有する多要素繊維の側面図を提供する。 1つの実施形態による、図4A〜図4Dのうちのいずれか1つのニードルレス式射出要素から生成される、完全にコーティングされた構造を有する多要素繊維の側面図を提供する。 1つの実施形態による、図4A〜図4Dのうちのいずれか1つのニードルレス式射出要素から生成される、部分的にコーティングされた構造を有する多要素繊維の側面図を提供する。
1つの実施形態による、2要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を1段階で形成するように構成されたシステムの図を示す。 1つの実施形態による、2要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を1段階で形成するように構成されたシステムの図を示す。 1つの実施形態による、2要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を1段階で形成するように構成されたシステムの図を示す。 1つの実施形態による、2要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を1段階で形成するように構成されたシステムの図を示す。 1つの実施形態による、多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を1段階で形成するように構成されたシステムの図を示す。 1つの実施形態による、多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を1段階で形成するように構成されたシステムの図を示す。 1つの実施形態による、多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を1段階で形成するように構成されたシステムの図を示す。 1つの実施形態による、多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を1段階で形成するように構成されたシステムの図を示す。 例えば、図5A〜図5Bは、本明細書で説明されるように、システムが2要素(「シース、コア」)接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素を備える一実施形態の断面図と上から見た図とをそれぞれ示す。図5C〜図5Dは、本明細書で説明されるように、システムが「海島状に点在(island−in−sea)」した形の2要素接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素を備える一実施形態の断面図と上から見た図とをそれぞれ示す。図5E〜図5Fは、本明細書で説明されるように、システムが多要素(同軸状)接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素を備える一実施形態の断面図と上から見た図とをそれぞれ示す。図5G〜図5Hは、本明細書で説明されるように、システムが「海島状に点在」した形の多要素(同軸状)接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素を備える一実施形態の断面図と上から見た図とをそれぞれ示す。
1つの実施形態による2要素(「シース、コア」)接着性繊維の断面図を示す。 1つの実施形態による「海島状に点在」した形の2要素接着性繊維の断面図を示す。 1つの実施形態による多要素「同軸状」接着性繊維の断面図を示す。 1つの実施形態による「海島状に点在」した形の多要素「同軸状」接着性繊維の断面図を示す。
1つの実施形態による、本明細書で説明されるような、複数の層のうちの1つが2要素又は多要素接着性繊維を含む2層式自己接着性繊維材料の断面図を示す。 1つの実施形態による、本明細書で説明されるような、複数の層のうちの1つが2要素又は多要素接着性繊維を含む2層式自己接着性繊維材料の断面図を示す。
1つの実施形態による、本明細書で説明されるような、2要素又は多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を2段階で形成するように構成されたシステムの断面側面図を示す。 1つの実施形態による、本明細書で説明されるような、2要素又は多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を2段階で形成するように構成されたシステムの断面側面図を示す。
1つの実施形態による、本明細書で説明されるような、1つの層が2要素又は多要素接着性繊維を含む3層式自己接着性繊維材料の断面図を示す。 1つの実施形態による、本明細書で説明されるような、1つの層が2要素又は多要素接着性繊維を含む3層式自己接着性繊維材料の断面図を示す。
1つの実施形態による、異なるタイプの射出要素を有する足場材の、上から見た図を提供する。 1つの実施形態による、異なるタイプの射出要素を有する足場材の、上から見た図を提供する。 1つの実施形態による、異なるタイプの射出要素を有する足場材の、上から見た図を提供する。 1つの実施形態による、異なるタイプの射出要素を有する足場材の、上から見た図を提供する。 1つの実施形態による、異なるタイプの射出要素を有する足場材の、上から見た図を提供する。 1つの実施形態による、異なるタイプの射出要素を有する足場材の、上から見た図を提供する。
1つの実施形態による、複数の同じタイプの射出要素を有する足場材の、上から見た図を提供する。 1つの実施形態による、複数の同じタイプの射出要素を有する足場材の、上から見た図を提供する。
1つの実施形態による、自己接着性の2層又は多層繊維材料を形成する方法のフローチャートである。
1つの実施形態による、自己接着性の単層繊維材料を形成する方法のフローチャートである。
1つ又は複数の繊維層と接触した例示的な接着性繊維ウェブのSEM画像を示す。接着性繊維ウェブは、約1μmから約2μmの平均径を有する複数の接着性繊維を含む。 1つ又は複数の繊維層と接触した例示的な接着性繊維ウェブのSEM画像を示す。接着性繊維ウェブは、約1μmから約2μmの平均径を有する複数の接着性繊維を含む。 1つ又は複数の繊維層と接触した例示的な接着性繊維ウェブのSEM画像を示す。接着性繊維ウェブは、約1μmから約2μmの平均径を有する複数の接着性繊維を含む。 1つ又は複数の繊維層と接触した例示的な接着性繊維ウェブのSEM画像を示す。接着性繊維ウェブは、約1μmから約2μmの平均径を有する複数の接着性繊維を含む。
1つ又は複数の繊維層と接触した例示的な接着性繊維ウェブのSEM画像を示す。接着性繊維ウェブは、約300nmの平均径を有する複数の接着性繊維を含む。 1つ又は複数の繊維層と接触した例示的な接着性繊維ウェブのSEM画像を示す。接着性繊維ウェブは、約300nmの平均径を有する複数の接着性繊維を含む。
従来のローラ型接着剤塗布システムによって生成された接着剤系の画像を示す。 従来のガン型接着剤塗布システムによって生成された接着剤系の画像を示す。
本明細書で説明されるのは、独自の自己接着性繊維材料を形成するデバイス、システム、及び方法である。具体的には、本明細書で説明されるデバイス、システム、及び方法は、低坪量(例えば、3g/m未満)の繊維材料に接着剤を塗布する新たな手段を提供する。いくつかの実施形態において、そのような接着剤塗布手段は、例えば、約10nmから約10μmに及ぶ平均繊維径を有する接着性繊維ウェブを形成することによって実現されてよく、これにより、細い繊維状の接着スポットが可能になる。このナノメートルサイズ又はサブミクロンサイズの接着性繊維ウェブは、大きい表面積、高いバリア特性又は濾過特性、優れた接着性能、及び従来の繊維接着剤塗布システムに勝る他の利点を有する。
[1.システム]
[a.自己接着性繊維材料を2段階で形成するシステム]
ここで図1A〜図1Dを参照すると、1つの実施形態による、自己接着性繊維材料を形成するシステム100の断面側面図が示されている。システム100又はシステム100の構成要素/特徴は、本明細書で説明される他のデバイス/特徴/構成要素(他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど)と組み合わせて、又はそれらの代替として実装されてよい。システム100はさらに、本明細書で説明されるそのようなデバイス/構成要素/特徴を作る及び/又は用いる方法のうちのいずれかで利用されてもよい。システム100は、様々な応用例及び/又は変形例にも用いられてよく、このことは、本明細書で説明される例示的実施形態において、示されても示されなくてもよい。例えば、エレクトロスプレーシステム100は、いくつかの実施形態において、図1A〜図1Dに示すよりも多くの又は少ない特徴/構成要素を含んでよい。さらに、システム100は、図1A〜図1Dに具体的に示す構成要素の大きさ、形状、数などに限定されない。
いくつかの実施形態において、システム100は、以下で詳細に説明される2段階プロセスによって、自己接着性繊維材料を形成するように構成されてよい。
図1A〜図1Dに示すように、システム100は少なくとも1つの射出要素102を含む。本明細書で用いられる場合、射出要素とは、繊維に形成される材料を射出するように構成された構成要素のことを指す。いくつかの実施形態において、繊維に形成される材料は、基板104に向かって、射出要素102から出る又は射出要素102から引き出される。いくつかの実施形態において、基板104は導電性であってよい。いくつかの実施形態において、基板104は非導電性であってよい。
いくつかの実施形態において、射出要素102は、繊維に形成される材料(例えば、高分子溶液又は高分子融体)の第1の供給源(図1A〜図1Dには図示されていない)と流体連通した第1の面106と、材料が射出される対向する第2の面108とを有してよい。いくつかの実施形態において、射出要素102は第1の面106及び第2の面108からそれぞれ延びる少なくとも1つのチャンバ又は放出口110も含んでよく、繊維に形成される材料はそこを通ってよい。
図1Aに詳しく示すように、射出要素102は、第1の材料を送出するように構成され、第1の材料は第1の複数の繊維112の形態で射出される。第1の複数の繊維112は、基板104に向かって進行するか又は引き出され、第1の層114(例えば、繊維ウェブ)を基板に形成する。
いくつかの実施形態において、第1の層114は、スパンボンディング法、メルトブロー法、エアレイド法、ウェットレイド法、スパンレーシング(ハイドロエンタングリング)法、ニードルパンチング法、エレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法、又はこれらの組み合わせによって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層114は、スパンボンディング法、メルトブロー法、エレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法、又はこれらの組み合わせによって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層114は、エアレイド法、ウェットレイド法、スパンレーシング(ハイドロエンタングリング)法、ニードルパンチング法、又はこれらの組み合わせによって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層114は、スパンボンディング法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層114は、メルトブロー法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層114は、エレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層114は、エアレイド法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層114は、ウェットレイド法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層114は、スパンレーシング(ハイドロエンタングリング)法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層114は、ニードルパンチング法によって形成されてよい。
いくつかの実施形態において、第1の層114は、エレクトロスピニング法又はエレクトロスプレー法によって形成されてよい。エレクトロスピニング法を利用する実施形態では、電気力を印加して、第1の材料(例えば、高分子溶液又は高分子融体)の帯電したスレッドを射出要素102から引き出し、第1の複数の繊維112を形成することができる。
様々な実施形態による、そのようなエレクトロスピニング法又はエレクトロスプレー法の簡略化した図の断面側面図が、図2A〜図2Cに提供されている。図2A〜図2Cに示すように、電源202が、射出要素102に動作可能に結合され、射出要素102に高電圧を供給するように構成されてよい。射出要素102の第2の面108の近くに形成される液滴に十分に高い電圧が印加されると、液体本体は帯電するようになり、静電反発力が表面張力に反作用して液滴が引き伸ばされ、臨界点に達すると、液体のストリームが第2の面108から噴出する。液体の分子凝集力が十分に高い事例では、ストリームの分解は起こらず(ストリームの分解が起こった場合、液滴はエレクトロスプレーされる)、帯電した液体ジェットが形成される。ジェットが飛散中に乾燥すると、電流フローのモードは、電荷が繊維の表面に移動するにつれて、オーミックから対流に変わる。その後、ジェットは、最終的に接地集電部(基板104)に堆積するまで、繊維の微小湾曲部で起こる静電反発力により引き起こされるホイッピングプロセスによって引き延ばされる。いくつかの実施形態において、この湾曲部の不安定性に起因する繊維の伸長及び薄化により、ナノメートル規模の直径を有する均一な繊維の形成がもたらされる。
図2A〜図2Cにも示すように、そのようなエレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法は、射出要素102が基板104の上方に鉛直に配置されて(図2A)繊維が下方に生成されるトップダウン方式でも、基板104が射出要素102の上方に鉛直に配置されて(図2B)繊維が上向きに生成されるボトムアップ方式でも、基板104が射出要素102に対して横方向に配置されて(図2C)繊維が横方向/横向きに生成される鉛直方式でもよい。
図1A〜図1Dを引き続き参照すると、いくつかの実施形態において、第1の層114の第1の複数の繊維112は、約0.1g/mから約1,000g/m、約0.1g/mから約500g/m、約0.5g/mから約100g/m、約0.5g/mから約50g/m、又は約1g/mから約10g/mの範囲の坪量を有してよい。いくつかの実施形態において、第1の層114の第1の複数の繊維112は、約1g/m、約1.2g/m、約1.4g/m、約1.6g/m、約1.8g/m、約2g/m、約2.2g/m、約2.4g/m、約2.6g/m、約2.8g/m、約3g/m、約3.2g/m、約3.4g/m、約3.6g/m、約3.8g/m、約4g/m、約4.2g/m、約4.4g/m、約4.6g/m、約4.8g/m、約5g/m、約5.2g/m、約5.4g/m、約5.6g/m、約5.8g/m、約6g/m、約6.2g/m、約6.4g/m、約6.6g/m、約6.8g/m、約7g/m、約7.2g/m、約7.4g/m、約7.6g/m、約7.8g/m、約8g/m、約8.2g/m、約8.4g/m、約8.6g/m、約8.8g/m、約9g/m、約9.2g/m、約9.4g/m、約9.6g/m、約9.8g/m、及び約10g/mのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の坪量を有してよい。
いくつかの実施形態において、第1の層114の第1の複数の繊維112は、約10nmから約100μm、約10nmから約1μm、約10nmから約500nm、又は約30nmから約400nmの範囲の平均径を有してよい。いくつかの実施形態において、第1の層114の第1の複数の繊維112は、約30nm、約32nm、約34nm、約36nm、約38nm、約40nm、約42nm、約44nm、約46nm、約48nm、約50nm、約52nm、約54nm、約56nm、約58nm、約60nm、約62nm、約64nm、約66nm、約68nm、約70nm、約72nm、約74nm、約76nm、約78nm、約80nm、約82nm、約84nm、約86nm、約88nm、約90nm、約92nm、約94nm、約96nm、約98nm、約100nm、約110nm、約120nm、約130nm、約140nm、約150nm、約160nm、約170nm、約180nm、約190nm、約200nm、約210nm、約220nm、約230nm、約240nm、約250nm、約260nm、約270nm、約280nm、約290nm、約300nm、約310nm、約320nm、約330nm、約340nm、約350nm、約360nm、約370nm、約380nm、約390nm、及び約400nmのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の平均径を有してよい。
いくつかの実施形態において、第1の層114の第1の複数の繊維112を形成するのに用いられる例示的な材料が、限定されるわけではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ(酸化エチレン)、テレフタル酸ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、フッ化ポリビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ(酸化エチレン)、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ乳酸、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアラミド、ポリ(硫化フェニレン)、ポリフェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、及びこれらの組み合わせを含んでよい。
図1Bに詳しく示すように、射出要素102は、第2の複数の接着性繊維116の形態で射出される第2の接着性材料を送出するように構成される。第2の複数の接着性繊維116は、基板104に向かって進行するか又は引き出され、第1の層114の上方に第2の層118を形成する。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114に直接形成されてよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118は、上述したエレクトロスピニング(又はエレクトロスピニング法)方式(例えば、図2A〜図2Cを参照)によって形成されてよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の坪量より小さい坪量を有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の坪量とほぼ等しい坪量を有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の坪量より大きい坪量を有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、約0.1g/mから約10g/m、約0.2g/mから約8g/m、又は約0.3g/mから約5g/mの範囲の坪量を有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、約0.3g/m、約0.4g/m、約0.5g/m、約0.6g/m、約0.7g/m、約0.8g/m、約0.9g/m、約1g/m、約1.2g/m、約1.4g/m、約1.6g/m、約1.8g/m、約2g/m、約2.2g/m、約2.4g/m、約2.6g/m、約2.8g/m、約3g/m、約3.2g/m、約3.4g/m、約3.6g/m、約3.8g/m、約4g/m、約4.2g/m、約4.4g/m、約4.6g/m、約4.8g/m、及び約5g/mのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の坪量を有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径より小さい平均径を有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径とほぼ等しい平均径を有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径より大きい平均径を有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径より大きい平均径と、第1の層114の第1の複数の繊維112の坪量より小さい坪量とをそれぞれ有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径より大きい平均径と、第1の層114の第1の複数の繊維112の坪量とほぼ等しい坪量とをそれぞれ有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径及び坪量より両方とも大きい平均径及び坪量をそれぞれ有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径とほぼ等しい平均径と、第1の層114の第1の複数の繊維112の坪量より小さい坪量とをそれぞれ有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径及び坪量と両方ともほぼ等しい平均径及び坪量をそれぞれ有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径とほぼ等しい平均径と、第1の層114の第1の複数の繊維112の坪量より大きい坪量とをそれぞれ有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径及び坪量より両方とも小さい平均径及び坪量をそれぞれ有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径より小さい平均径と、第1の層114の第1の複数の繊維112の坪量とほぼ等しい坪量とをそれぞれ有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、第1の層114の第1の複数の繊維112の平均径より小さい平均径と、第1の層114の第1の複数の繊維112の坪量より大きい坪量とをそれぞれ有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、約10nmから約10μm、約10nmから約5μm、約10nmから約500nm、又は約30nmから400nmの範囲の平均径を有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116は、約30nm、約32nm、約34nm、約36nm、約38nm、約40nm、約42nm、約44nm、約46nm、約48nm、約50nm、約52nm、約54nm、約56nm、約58nm、約60nm、約62nm、約64nm、約66nm、約68nm、約70nm、約72nm、約74nm、約76nm、約78nm、約80nm、約82nm、約84nm、約86nm、約88nm、約90nm、約92nm、約94nm、約96nm、約98nm、約100nm、約110nm、約120nm、約130nm、約140nm、約150nm、約160nm、約170nm、約180nm、約190nm、約200nm、約210nm、約220nm、約230nm、約240nm、約250nm、約260nm、約270nm、約280nm、約290nm、約300nm、約310nm、約320nm、約330nm、約340nm、約350nm、約360nm、約370nm、約380nm、約390nm、及び約400nmのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の平均径を有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116を形成するのに用いられる例示的な材料が、限定されるわけではないが、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、及びこれらの組み合わせを含んでよい。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維116を形成するのに用いられる高分子材料又は合成物が、限定されるわけではないが、エチレンビニルアセテート(EVA)、ポリオレフィン(PO)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリウレタン(PU)、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせを含んでよい。
いくつかの実施形態において、第2の層118の第2の複数の接着性繊維116のうちの少なくとも一部は、互いに対してランダムに配向してよい。例えば、互いに対してランダムに配向したそのような接着性繊維を示す、図13A〜図13D及び図14A〜図14Bの走査電子顕微鏡(SEM)画像を参照されたい。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維116のうちの少なくとも一部は、並列配置に配向していなくてもよい。繊維の並列配置は、繊維がそれぞれ実質的に同じ方向に配向している事例、具体的には、それぞれの繊維が当該方向に対して約5度未満、約3度未満、又は約1度未満の角度で配向している事例に対応する。基板の移動方向が接着性繊維ウェブの主方向として定義される場合、それぞれの繊維はその主方向に対して0度から約179度の角度区分で個別に定義され得る。例えば、主方向に対して平行に置かれている繊維が、上記方向に対して0度の角度を有することになり、主方向に対して垂直に置かれている繊維が、上記方向に対して約90度の角度を有することになる。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の少なくとも大部分又は実質的に全て(例えば、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約95%)が、同じ角度区分(主方向に対して約1度)に入っていなくてもよい。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の少なくとも大部分又は実質的に全て(例えば、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約95%)が、同じ約3度の角度区分(例えば、主方向に対して約3度)に入っていなくてもよい。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の少なくとも大部分又は実質的に全て(例えば、少なくとも約80%、少なくとも約90%、少なくとも約95%)が、同じ約5度の角度区分(例えば、主方向に対して約5度)に入っていなくてもよい。
いくつかの実施形態において、結果的に得られる2層式自己接着性繊維材料120(例えば、第1の層114と第2の層118とを有する)は基板104から取り除かれてよく、上記基板はその後、追加の繊維形成プロセスに用いられてよい。
図1Cに詳しく示すように、射出要素102は、任意選択で第3の材料122を基板104に向かって射出し、第2の層118の上方又は上に第3の層124を形成するように構成されてよい。いくつかの実施形態において、第3の層124は、第2の層118に直接形成されてよい。接着性の第2の層118は、細い繊維状の「接着剤塗布スポット/エリア」を提供し、第1の層114と第3の層124との間の十分な接着性を保証してよい。
いくつかの実施形態において、図1Cに示す層114、118、124の順序は逆にしてもよい。例えば、図1Dに示すように、射出要素102は、任意選択で、第3の層124を基板104に形成した後に、続いて第2の層118を第3の層124の上方又は上に形成し、第1の層114を第2の層118の上方又は上に形成するように構成されてよい。
いくつかの実施形態において、第3の層124は不織構造体を含んでよい。
いくつかの実施形態において、第3の層124は、第1の層114及び/又は第2の層118と同様の1つ又は複数の特性(例えば、坪量、平均繊維径など)を有してよい。いくつかの実施形態において、第3の層124は、第1の層114及び/又は第2の層118と異なる1つ又は複数の特性(例えば、坪量、平均繊維径など)を有してよい。
いくつかの実施形態において、第3の層124は、第1の層114及び/又は第2の層118と同様の1種又は2種以上の高分子材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第3の層124は、第1の層114及び/又は第2の層118と異なる1種又は2種以上の高分子材料を含んでよい。
図1A〜図1Dには示されていないが、第4の材料が提供されてもよい。第4の材料は、本明細書で説明された複数の層のうちのいずれかと組み合わせて、又は第1の層114及び/若しくは第3の層124の代替として、第4の層を形成するのに用いられてよい。例えば、いくつかの実施形態において、第4の材料が基板104に直接提供されて塗布され、基板104に第4の層を形成してよい。第4の材料は、別個の装置によって、別個の高分子形成技術によって、及び/又は商業的に入手可能な製品として提供されてよい。射出要素102は次に、第4の層の上方又は上に第2の層118を形成した後に、続いて第2の層118の上方又は上に第1の層114を形成するように構成されてよい。
いくつかの実施形態において、射出要素102は、第1の層114を基板104に直接形成した後に、続いて第2の層118を第1の層の上方又は上に形成するように構成されてよい。次いで、第4の材料は、第2の層118の上方又は上に第4の層として提供され塗布されてよい。
いくつかの実施形態において、本明細書で説明される第4の層は、不織構造体、織物構造体、メッシュ構造体、膜構造体、又はこれらの任意の組み合わせを含んでよい。
いくつかの実施形態において、結果的に得られる3層繊維材料(例えば、図8A〜図8Bの124又は126を参照)は基板104から取り除かれてよく、上記基板はその後、追加の繊維形成プロセスに用いられてよい。
さらに図1A〜図1Dを参照すると、システム100は単一の射出要素102を備えてよい。この単一の射出要素102は、1種又は2種以上の異なる材料(例えば、本明細書で説明される第1の材料、第2の材料、及び/又は任意選択で第3の材料)を連続して射出し、多層繊維材料を形成するように構成されてよい。そのような実施形態において、単一の射出要素102は、異なる材料のそれぞれの供給源(例えば、高分子溶液又は高分子融体)と流体連通してよい。図3Aは、1つの実施形態による、単一の射出要素102を備えたシステム100を簡略化した図の断面側面図を提供する。
いくつかの実施形態において、システム100は、例えば、図3Bに提供される断面側面図に示すように、複数の射出要素102を備えてよい。いくつかの実施形態において、複数の射出要素102のそれぞれは、1種又は2種以上の異なる材料(例えば、本明細書で説明される第1の材料、第2の材料、及び/又は任意選択で第3の材料)を連続して射出し、多層繊維材料を形成するよう個別に構成されてよい。そのような実施形態において、複数の射出要素102のそれぞれは、異なる材料のそれぞれの供給源(例えば、高分子溶液又は高分子融体)と個別に流体連通してよい。
いくつかの実施形態において、複数の射出要素102のそれぞれは、1種の材料(例えば、本明細書で説明される第1の材料、第2の材料、又は第3の材料)の射出、少なくとも2種の材料(例えば、第1の材料及び第2の材料、第1の材料及び第3の材料、第2の材料及び第3の材料)の連続した射出、少なくとも3種の材料(例えば、第1の材料、第2の材料、及び第3の材料)の連続した射出などを行うよう個別に構成されてよい。例えば、いくつかの実施形態において、複数の射出要素102のうちの少なくとも1つが、第1の材料の供給源とだけ流体連通してよく、したがって、第1の材料だけを射出するように構成されてよい。また、複数の射出要素102のうちの少なくとも別の射出要素が、第2の材料の供給源とだけ流体連通してよく、したがって、第2の材料だけを射出するように構成されてよい。いくつかの実施形態において、複数の射出要素102のうちの少なくとも1つが、第1の材料及び第2の材料の供給源と流体連通してよく、したがって、第1の材料及び第2の材料を連続して射出できてよい。また、複数の射出要素102のうちの少なくとも別の射出要素が、第3の材料の供給源とだけ流体連通してよく、したがって、第3の材料だけを射出するように構成されてよい。それぞれの射出要素102は、本明細書で説明される材料のうち所望の材料又は連続的な組み合わせを射出するよう個別に調整されてよいことに留意されたい。
いくつかの実施形態において、システム100は、少なくとも2セット/グループの射出要素102を備えてよく、各セット/グループは、互いに、異なる材料又は複数の材料の異なる組み合わせを射出するように構成され、また各セット/グループは少なくとも2つの射出要素102を個別に有してよい。例えば、1つのそのような実施形態において、第1のセットの射出要素102が、本明細書で説明される第1の材料を射出するように構成されてよく、第2のセットの射出要素102が、本明細書で説明される第2の材料を射出するように構成されてよい。別のそのような実施形態において、第1のセットの射出要素102が、本明細書で説明される第1の材料及び第2の材料を連続して射出するように構成されてよく、第2のセットの射出要素102が、本明細書で説明される第3の材料を射出するように構成されてよい。
図3Cは、少なくとも3つのセット/グループ302、304、306の射出要素102を備えたシステム100の断面側面図を提供する。少なくとも3つのセット302、304、306の射出要素102のそれぞれは、互いに、異なる材料又は複数の材料の異なる組み合わせを射出するように構成されてよい。例えば、第1のセット302の射出要素102が、本明細書で説明される第1の材料を射出するように構成されてよく、第2のセット304の射出要素102が、本明細書で説明される第2の材料を射出するように構成されてよく、第3のセット306の射出要素102が、本明細書で説明される第3の材料を射出するように構成されてよい。いくつかの実施形態において、システム100はさらに、1つ又は複数の追加のセット(例えば、第4のセット、第5のセット、第6のセット、第7のセットなど)の射出要素102を備えてよく、1つ又は複数の追加のセットのそれぞれは、第1の材料、第2の材料、第3の材料、又は追加の材料(例えば、第1の材料、第2の材料、及び第3の材料とも異なる)を射出するように個別に構成されてよい。
システム100が単一の射出要素102又は複数の射出要素102を備える実施形態(例えば、図3A〜図3Cに示すものなど)において、システム100は、射出要素102に結合され且つ射出要素102を支える足場材308を備えてよい。いくつかの実施形態において、足場材308、具体的には足場材308の外縁は、長方形、三角形、平行四辺形、階段形状、六角形、八角形、円、正方形、又は不規則な形状から選択される形状を有してよい。
いくつかの実施形態において、足場材308は、約1個の射出要素から約5000個の射出要素、約5個から約2500個の射出要素、約10個から約1000個の射出要素、又は約20個から約500個の射出要素に及ぶ射出要素102の総数を有してよい。いくつかの実施形態において、足場材308は、約1個、約2個、約4個、約6個、約8個、約10個、約12個、約14個、約16個、約18個、約20個、約40個、約60個、約80個、約100個、約120個、約140個、約160個、約180個、約200個、約220個、約240個、約260個、約280個、約300個、約320個、約340個、約360個、約380個、約400個、約420個、約440個、約460個、約480個、約500個、約520個、約540個、約560個、約580個、約600個、約620個、約640個、約660個、約680個、約700個、約720個、約740個、約760個、約780個、約800個、約820個、約840個、約860個、約880個、約900個、約920個、約940個、約960個、約980個、約1000個、約1050個、約1100個、約1150個、約1200個、約1250個、約1300個、約1350個、約1400個、約1450個、約1500個、約1550個、約1600個、約1650個、約1700個、約1750個、約1800個、約1850個、約1900個、約1950個、約2000個、約2050個、約2100個、約2150個、約2200個、約2250個、約2300個、約2350個、約2400個、約2450個、約2500個、約2550個、約2600個、約2650個、約2700個、約2750個、約2800個、約2850個、約2900個、約2950個、約3000個、約3050個、約3100個、約3150個、約3200個、約3250個、約3300個、約3350個、約3400個、約3450個、約3500個、約3550個、約3600個、約3650個、約3700個、約3750個、約3800個、約3850個、約3900個、約3950個、約4000個、約4050個、約4100個、約4150個、約4200個、約4250個、約4300個、約4350個、約4400個、約4450個、約4500個、約4550個、約4600個、約4650個、約4700個、約4750個、約4800個、約4850個、約4900個、約4950個、及び約5000個のうちのいずれか2つの値の間及びその2つの値を含む範囲に及ぶ射出要素108の総数を有してよい。
システム100が単一の射出要素102又は複数の射出要素102を備える実施形態(例えば、図3A〜図3Cに示すものなど)において、それぞれの射出要素102は、長方形、三角形、平行四辺形、階段形状、六角形、八角形、円、正方形、不規則な形状、又は本開示を読むと当業者には明らかとなるであろう任意の適した形状から選択された断面形状(例えば、図3A〜図3Cに示すx軸と実質的に平行に切り取った場合)を個別に有してよい。いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、第1の面106に又は第1の面106の近くに第1の断面形状を、また第2の面108に又は第2の面108の近くに第2の断面形状を個別に有してよい。いくつかの実施形態において、第1の断面形状および第2の断面形状はそれぞれ、長方形、三角形、平行四辺形、階段形状、六角形、八角形、円、正方形、不規則な形状、又は本開示を読むと当業者には明らかとなるであろう任意の適した形状から個別に選択されてよい。いくつかの実施形態において、この第1の断面形状は、第2の断面形状と異なってもよい。いくつかの実施形態において、この第1の断面形状は、第2の断面形状と同じでもよい。
本システムが複数の射出要素102を備える実施形態(例えば、図3B〜図3Cに示すものなど)において、複数の射出要素102のうちの少なくとも2つが互いに同じ断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、複数の射出要素102の大部分が、互いに同じ断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、複数の射出要素102のそれぞれは、互いに同じ断面形状を有してよい。
本システムが複数の射出要素102を備える実施形態(例えば、図3B〜図3Cに示すものなど)において、複数の射出要素102のうちの少なくとも2つが、互いに異なる断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、複数の射出要素102の大部分が、互いに異なる断面形状を有してよい。いくつかの実施形態において、複数の射出要素102のそれぞれは、異なる断面形状を有してよい。
本システムが複数の射出要素102を備える実施形態(例えば、図3B〜図3Cに示すものなど)において、複数の射出要素102は、所定のパターンに従って配置されてよい。例えば、いくつかの実施形態において、複数の射出要素102のうちの少なくとも一部、大部分、実質的に全て、又は全てが、実質的に三角形のパターン、実質的に平行四辺形のパターン、実質的に階段形状のパターン、実質的に六角形のパターン、又は実質的に正方形のパターンに従って配置されてよい。いくつかの実施形態において、複数の射出要素102のうちの少なくとも一部、大部分、実質的に全て、又は全てが、前述のパターンのうちのいずれかの組み合わせに従って配置されてよい。そのような組み合わせは、限定されるわけではないが、八角形及び長方形のパターンの組み合わせ、階段形状及び三角形のパターンの組み合わせ、並びに六角形及び平行四辺形のパターンの組み合わせを含んでよい。いくつかの実施形態において、複数の射出要素102のうちの少なくとも一部、大部分、実質的に全て、又は全てが、ランダムパターン又は不規則パターンに従って配置されてよい。
本システムが複数の射出要素102を備える実施形態(例えば、図3B〜図3Cに示すものなど)において、隣り合った射出要素102同士の間の平均距離が、約0.1cmから約100cmの範囲内にあってよい。いくつかの実施形態において、隣り合った射出要素102同士の間の平均距離が、約0.1cm、約0.5cm、約1cm、約2cm、約4cm、約6cm、約8cm、約10cm、約12cm、約14cm、約16cm、約18cm、約20cm、約22cm、約24cm、約26cm、約28cm、約30cm、約32cm、約34cm、約36cm、約38cm、約40cm、約42cm、約44cm、約46cm、約48cm、約50cm、約52cm、約54cm、約56cm、約58cm、約60cm、約62cm、約64cm、約66cm、約68cm、約70cm、約72cm、約74cm、約76cm、約78cm、約80cm、約82cm、約84cm、約86cm、約88cm、約90cm、約92cm、約94cm、約96cm、約98cm、及び約100cmのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲にあってよい。
本システムが複数の射出要素を備える実施形態(例えば、図3B〜図3Cに示すものなど)において、射出要素102同士の間の距離は、実質的に一定であってよい。いくつかの実施形態において、射出要素102同士の間の距離は、実質的に一定でなくてもよい。
システム100が単一の射出要素102又は複数の射出要素102を備える実施形態(例えば、図3A〜図3Cに示すものなど)において、それぞれの射出要素102は、少なくとも約100μm、少なくとも約150μm、少なくとも約200μm、少なくとも約250μm、少なくとも約300μm、少なくとも約350μm、少なくとも約400μm、少なくとも約450μm、少なくとも約500μm、少なくとも約550μm、少なくとも約600μm、少なくとも約650μm、少なくとも約700μm、少なくとも約750μm、少なくとも約800μm、少なくとも約850μm、少なくとも約900μm、少なくとも約950μm、少なくとも約0.1cm、少なくとも約0.5cm、少なくとも約1cm、少なくとも約1.5cm、又は少なくとも約2cmの最大径を個別に有してよい。
いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、約100μmから約2cmの範囲の直径を個別に有してよい。いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、約100μm、約120μm、約140μm、約160μm、約180μm、約200μm、約220μm、約240μm、約260μm、約280μm、約300μm、約320μm、約340μm、約360μm、約380μm、約400μm、約420μm、約440μm、約460μm、約480μm、約500μm、約520μm、約540μm、約560μm、約580μm、約600μm、約620μm、約640μm、約660μm、約680μm、約700μm、約720μm、約740μm、約760μm、約780μm、約800μm、約820μm、約840μm、約860μm、約880μm、約900μm、約0.1cm、約0.2cm、約0.4cm、約0.8cm、約1cm、約1.2cm、約1.4cm、約1.6cm、約1.8cm、及び約2cmのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の最大径を個別に有してよい。
いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、その長さに沿って実質的に一定の最大距離を個別に有してよく、この長さは、図3A〜図3Cのz軸に実質的に平行に測定される。いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、その長さに沿って実質的に一定ではない最大距離を個別に有してよい。例えば、いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、射出要素102の第1の面106から第2の面108まで増加する最大距離を個別に有してよい。いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、射出要素102の第1の面106から第2の面108まで減少する最大距離を個別に有してよい。
いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、射出要素102の第1の面106及び/又は第2の面108に沿って延びる面に対して実質的に垂直に個別に方向付けられてよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、射出要素102の第1の面106及び/又は第2の面108に沿って延びる面に対して非直角に個別に方向付けられてよく、これにより、繊維が射出要素から鋭角に射出されることが可能になる。それぞれの射出要素102の相対角度を個別にカスタマイズする機能によって、形成される繊維の配向/配列を調整することが容易になり得る。したがって、いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は、射出要素102の第1の面106及び/又は第2の面108に沿って延びる面に対して、約10°から約90°まで個別に方向付けられてよい。
いくつかの実施形態において、それぞれの射出要素102は個別に、ノズル式(例えば、ニードルノズル)又は「ニードルレス」(「ニードルフリー」)式射出要素であってよい。
ノズル式の射出要素102の場合、ノズル式又はノズル状の射出要素102の第1の面106は、繊維に形成される材料と流体連通してよく、第2の面(例えば、108)は、材料が射出される尖った先(例えば、ニードルなど)の形態であってよい。また、放出口/チャンバは、第1の面106から第2の面108に延びて、その中を材料が通過することが可能になり得る。
「ニードルレス」(「ニードルフリー」)式射出要素である射出要素102の場合、上記射出要素102は、第1の面106及び第2の面108並びに上述した放出口を有していなくてもよい。例えば、「ニードルレス」又は「ニードルフリー」式射出要素402の様々な実施形態を提供する図4A〜図4Bを参照されたい。
図4A〜図4Bに示すように、ニードルフリー式射出要素402は、溶液406(すなわち、繊維に形成される材料の供給源)と接触した溶液浸漬部材404を有してよい。ニードルフリー式射出要素402は、ニードルフリー式射出要素402に高電圧を供給するように構成された電源408に動作可能に結合されてよい。いくつかの実施形態において、例えば、図4A〜図4Bに示すものなどの電源408は、溶液浸漬部材404に結合されてよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、電源408は溶液406に、具体的には、上記溶液406が配置されている容器に結合されてよい。
溶液浸漬部材404は回転するように構成されてよいので、浸漬溶液が浸漬部材404の表面410に付着することになる。浸漬溶液は、浸漬部材404の回転によって、浸漬部材404の表面410に円錐状の突出物を形成してよい。十分に高い電圧を印加すると、円錐状の突出物には電荷が集中し、静電反発力が表面張力に反作用する場合、円錐状の突出物はさらに伸びてよい(例えば、テイラーコーン(Taylor cone)を形成してよい)。臨界点に達すると、液体のストリーム(例えば、溶液ジェット)が、浸漬部材404の表面410から噴出して、繊維412を形成してよい。繊維412は、ニードルフリー式射出要素402の上方に鉛直に配置された接地集電部(例えば、基板106)に集められる。
いくつかの実施形態において、浸漬部材404の表面410は、粗くても滑らかであってもよい。図4Aは、浸漬部材404の表面410が粗い、具体的には複数の加工突出物を有する1つの実施形態を示す。反対に、図4Bは、浸漬部材404の表面410が実質的に滑らかである1つの実施形態を示す。
図4C〜図4Dは、ニードルフリー式射出要素402の追加の実施形態を提供する。ここでは、溶液浸漬部材404は、複数の浸漬要素416を接続するスレッド(又はチェーン)414を有する。スレッド414は、浸漬要素416が溶液406でコーティングされることが可能になるために、回転するように構成されてよい。これらの浸漬要素416は、図4Cの実施形態に示すように、実質的に粗い外面410を有してもよく、図4Dの実施形態に示すように、実質的に滑らかな外面410を有してもよい。
図4A〜図4Dのいくつかの実施形態において、溶液406は、高分子溶液又は高分子融体を含んでよい。いくつかの実施形態において、溶液406は、第2の複数の接着性繊維116を形成する第2の材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、溶液406は、第1の複数の繊維112を形成する第1の材料と、第2の複数の接着性繊維116を形成する第2の材料とを含んでよい。いくつかの実施形態において、第1の材料と第2の材料とのこの混合物は均質であってよい。いくつかの実施形態において、第1の材料と第2の材料とのこの混合物は不均質であってよい。
溶液406が第1の材料と第2の材料との混合物を含むいくつかの実施形態において、溶液406のエレクトロスピニング/エレクトロスプレーを行う際に、溶液406の相分離が起こり得るので、2要素が生成され得る(例えば、図4E〜図4Hを参照)。
図4Eの実施形態に示すように、2要素の凝集型繊維401が、少なくとも第1の高分子材料418と、第1の高分子材料418の1つ又は複数の部分に分散した少なくとも第2の高分子材料420とを含んでよい。
図4Fは、2要素が分散したタイプの繊維403の一実施形態を提供する。この繊維は、少なくとも第1の高分子材料418と、第1の高分子材料418に又はその全体に分散した少なくとも第2の高分子材料420とを含む。2要素が分散したタイプの繊維403に関するいくつかの実施形態において、第2の高分子材料420は、第1の高分子材料418に又はその全体に均一に分散されてよい。
図4Gは、2要素の完全にコーティングされた繊維405の一実施形態を提供する。この繊維は、少なくとも第1の高分子材料418と、第1の高分子材料418を実質的にコーティングする(例えば、取り囲む/取り巻く)少なくとも第2の高分子材料420とを含む。2要素の完全にコーティングされた繊維405は、2要素のシースコア型繊維(例えば、図6Aに関して説明される)とは異なり、その違いは、2要素の完全にコーティングされた繊維405は実質的に均一な断面を有することはないという点にあることに留意されたい。例えば、2要素の完全にコーティングされた繊維405の1つ又は複数の断面は、第2の高分子材料420の形状及び量に関して異なることがある。いくつかの実施形態において、第1の高分子材料418と第2の高分子材料420とを組み合わせた断面形状は、繊維405のそれぞれの断面によって異なることがある。
図4Hは、2要素の部分的にコーティングされた繊維407の一実施形態を提供する。この繊維は、少なくとも第1の高分子材料418と、第1の高分子材料418のうちの1つ又は複数の部分をコーティングする(例えば、取り囲む/取り巻く)少なくとも第2の高分子材料420とを含む。図4Eに示す2要素の完全にコーティングされた繊維405とは異なり、2要素の部分的にコーティングされた繊維407の第2の高分子材料420は、内側の第1の高分子材料418の全部分をコーティングしなくてよい(例えば、取り囲まなくても/取り巻かなくてもよい)。しかしながら、図4Fに示す2要素の完全にコーティングされた繊維405と同様に、2要素の部分的にコーティングされた繊維407は、均一な断面を有することはない。例えば、2要素の部分的にコーティングされた繊維407の1つ又は複数の断面は、内側の第1の高分子材料418を取り囲む/取り巻く第2の高分子材料420の形状及び量に関して異なることがある。さらに、2要素の部分的にコーティングされた繊維407には、第2の高分子材料420をコーティングしていない、第1の高分子材料418だけを含む1つ又は複数の領域があってもよい。
いくつかの実施形態において、図4E〜図4Hで説明された繊維401、403、405、407の第1の高分子材料418は、本明細書で説明したように、第1の複数の繊維112を形成するのに用いられる第1の材料を含んでよく、また、第2の高分子材料420は、本明細書で説明したように、第2の複数の接着性繊維114を形成するのに用いられる第2の接着性材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、図4E〜図4Hで説明した繊維401、403、405、407の第1の高分子材料418は、本明細書で説明したように、第2の複数の接着性繊維114を形成するのに用いられる第2の接着性材料を含んでよく、また、第2の高分子材料420は、本明細書で説明したように、第1の複数の繊維112を形成するのに用いられる第1の材料を含んでよい。
図4A〜図4Dのいくつかの実施形態において、溶液406は、本明細書で説明したように、第1の材料と第2の材料との混合物と、1種又は2種以上の追加の材料(例えば、本明細書で説明したように、第3の材料など)とを含んでよい。上記と同様に、溶液406内の、第1の材料と、第2の材料と、追加の材料との混合物は、均質であっても不均質であってもよい。
溶液406が、第1の材料と、第2の材料と、1種又は2種以上の追加の材料とを含むいくつかの実施形態において、上記材料の相分離が、上記材料のエレクトロスピニング/エレクトロスプレーを行う際に起こり得るので、多要素繊維が生成され得る(例えば、図4I〜図4Lを参照)。
図4Iの実施形態に示すように、多要素の凝集型繊維409が少なくとも第1の高分子材料418を含んでよく、第1の高分子418の1つ又は複数の部分がそれぞれ、第1の高分子418に分散された少なくとも第2の高分子材料420、又は少なくとも1種の追加の高分子材料422、又は第2の高分子材料420と追加の高分子材料422との組み合わせを個別に含む。
図4Jは、多要素が分散したタイプの繊維411の一実施形態を提供し、この繊維は、少なくとも第1の高分子材料418と、第1の高分子材料418に又はその全体に分散した少なくとも第2の高分子材料420及び少なくとも1種の追加の高分子材料422とを含む。多要素が分散したタイプの繊維411のいくつかの実施形態において、第2の高分子材料420と追加の高分子材料422とは、第1の高分子材料418に又はその全体に均一に分散されてよい。
図4Kは、多要素の完全にコーティングされた繊維413の一実施形態を提供する。この繊維は、少なくとも1種の最も内側にある追加の高分子材料422を実質的にコーティングする(例えば、取り囲む/取り巻く)少なくとも中間にある第1の高分子材料418と、中間にある第1の高分子材料418を実質的にコーティングする(例えば、取り囲む/取り巻く)少なくとも外側の第2の高分子材料420とを含む。多要素の完全にコーティングされた繊維413は、多要素のシースコア型繊維(例えば、図6Cに関して説明される)とは異なり、その違いは、多要素の完全にコーティングされた繊維413は実質的に均一な断面を有することはないという点にあることに留意されたい。例えば、多要素の完全にコーティングされた繊維413の1つ又は複数の断面は、第1の高分子材料418及び/又は第2の高分子材料420の形状及び量に関して異なることがある。いくつかの実施形態において、第1の高分子材料418と、第2の高分子材料420と、追加の高分子材料422とを組み合わせた断面形状は、繊維413の各断面によって異なることがある。
図4Lは、多要素の部分的にコーティングされた繊維415の一実施形態を提供する。この繊維は、少なくとも1種の最も内側にある追加の高分子材料422の1つ又は複数の部分をコーティングする(例えば、取り囲む/取り巻く)少なくとも中間にある第1の高分子材料418と、中間にある第1の高分子材料418の1つ又は複数の部分をコーティングする(例えば、取り囲む/取り巻く)少なくとも外側の第2の高分子材料420とを含む。図4Kに示す多要素の完全にコーティングされた繊維413とは異なり、多要素の部分的にコーティングされた繊維415の第2の高分子材料420は、中間にある第1の高分子材料418の全部分をコーティングしなくてもよく(例えば、取り囲まなくても/取り巻かなくてもよく)、且つ/又は第1の高分子材料418は、最も内側の追加の高分子材料422の全部分をコーティングしなくてもよい。しかしながら、図4Kに示す多要素の完全にコーティングされた繊維413と同様に、多要素の部分的にコーティングされた繊維415は、均一な断面を有することはない。例えば、多要素の部分的にコーティングされた繊維415の1つ又は複数の断面は、最も内側の追加の高分子材料422を取り囲む/取り巻く第1の高分子材料418及び/又は第2の高分子材料420の形状及び量に関して異なることがある。さらに、多要素の部分的にコーティングされた繊維415には、第1の高分子材料418及び/又は第2の高分子材料420をコーティングしていない、追加の高分子材料422だけを含む1つ又は複数の領域があってもよい。
いくつかの実施形態において、図4I〜図4Lで説明した繊維409、411、413、415の第1の高分子材料418は、本明細書で説明したように、第1の複数の繊維112を形成するのに用いられる第1の材料を含んでよく、第2の高分子材料420は、本明細書で説明したように、第2の複数の接着性繊維114を形成するのに用いられる第2の接着性材料を含んでよく、追加の高分子材料422は、本明細書で説明したように、非接着性材料又は接着性材料を含んでよい。第2の高分子材料420及び追加の高分子材料422がそれぞれ接着性材料を含み得る実施形態において、上記接着性材料は互いに異なってもよい。第1の高分子材料418及び追加の高分子材料422がそれぞれ非接着性材料を含み得る実施形態において、上記非接着性材料は互いに異なってもよい。いくつかの実施形態において、図4I〜図4Lで説明した繊維409、411、413、415の第1の高分子材料418と、第2の高分子材料420と、追加の高分子材料422とは、それぞれの繊維の最外層の1つ又は複数の部分が接着性であれば、接着性材料又は非接着性材料をそれぞれ個別に含んでよい。
[b.2要素又は多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を1段階で形成するシステム]
ここで図5A〜図5Hを参照すると、1つの実施形態による、2要素又は多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を形成するシステム500の断面側面図が示されている。システム500又はシステム500の構成要素/特徴は、本明細書で説明される他のデバイス/特徴/構成要素(他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど)と組み合わせて、又はこれらの代替として実装されてよい。システム500はさらに、本明細書で説明されるそのようなデバイス/構成要素/特徴を作る及び/又は用いる方法のうちのいずれかで利用されてもよい。システム500は、様々な応用例及び/又は変形例にも用いられてよく、このことは、本明細書で説明される例示的実施形態において、示されても示されなくてもよい。例えば、エレクトロスプレーシステム500は、いくつかの実施形態において、図5A〜図5Hに示すよりも多くの又は少ない特徴/構成要素を含んでよい。さらに、システム500は、図5A〜図5Hに具体的に示す構成要素の大きさ、形状、数などに限定されない。
いくつかの実施形態において、システム500は、以下で詳細に説明される1段階プロセスによって、自己接着性繊維材料を形成するように構成されてよい。
図5A〜図5Hに示すように、システム500は、2要素又は多要素接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素502を備えてよい。いくつかの実施形態において、2要素又は多要素接着性繊維に形成される材料は、基板504に向かって、射出要素502が出る又は射出要素502から引き出されて、基板504に単層506を形成する。いくつかの実施形態において、基板504は導電性であってよい。いくつかの実施形態において、基板504は非導電性であってよい。
いくつかの実施形態において、2要素又は多要素接着性繊維で構成される単層506は、本明細書で説明されるように、エレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法によって少なくとも部分的に又は完全に形成されてよい。いくつかの実施形態において、そのようなエレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法は、トップダウン方式(例えば、図2Aを参照)であっても、ボトムアップ方式(例えば、図2Bを参照)であっても、鉛直方式(例えば、図2Cを参照)であってもよい。
図5A〜図5Bは、システム500が2要素(「シース、コア」)接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素502aを備える一実施形態の断面図と上から見た図とをそれぞれ提供する。少なくとも1つの射出要素502aは、第1の材料512(例えば、高分子の溶解溶液)の第1の供給源(不図示)と流体連通した第1の面510aと、第1の材料512が射出される第2の面514aとを有する第1のチャンバ又は放出口508のうちの少なくとも1つを有してよい。少なくとも1つの射出要素502aはさらに、第2の材料518(例えば、高分子の溶解溶液)の第2の供給源(不図示)と流体連通した第1の面510bと、第2の材料518が射出される第2の面514bとを有する第2のチャンバ又は放出口516のうちの少なくとも1つを有してよい。いくつかの実施形態において、第1の放出口508及び第2の放出口516は、基板504に向かって進行し又は引き出されて基板504に単層506を形成し得る第1の材料512及び第2の材料518を同時に射出して、2要素接着性繊維を形成してよい。
いくつかの実施形態において、第1の放出口508は、射出要素502aの外縁の1つ又は複数の部分に沿って配置されてよく、また、第2の放出口516は、射出要素502aの内側部分に配置されてよい。いくつかの実施形態において、第1の放出口508は、内側にある第2の放出口516の周りに同心状に配置されてよい。
いくつかの実施形態において、第2の放出口516は、実質的に丸い断面形状(例えば、円形、楕円形など)を有してよい。いくつかの実施形態において、第1の放出口508は、実質的に丸い(例えば、円形、楕円形など)、正方形の、長方形の、不規則な、又は本開示を読むと当業者には明らかとなるような他の好適な形状の断面形状を有してよい。
図6Aは、図5A〜図5Bの少なくとも1つの射出要素502aにより生成される2要素(「シース、コア」)接着性繊維602の断面図(繊維602の長手軸に対して垂直に切ったもの)を提供する。図6Aに示すように、結果的に得られる2要素接着性繊維602は、第2の材料518を実質的に取り囲む/取り巻く第1の材料512を有してよい。
いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維602の第1の材料512は、接着性材料であってよい。いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維602の第1の材料512は、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの組み合わせを含んでよい。いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維602の第1の材料512は、エチレンビニルアセテート(EVA)、ポリオレフィン(PO)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリウレタン(PU)、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせから選択される接着性高分子材料又はその合成物を含んでよい。
いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維602の第2の材料518は、非接着性材料又は接着性材料を含んでよい。
いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維602の第2の材料518は、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ(酸化エチレン)、テレフタル酸ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、フッ化ポリビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ(酸化エチレン)、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ乳酸、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアラミド、ポリ(硫化フェニレン)、ポリフェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、及びこれらの組み合わせから選択される非接着性高分子材料を含んでよい。
いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維602の第2の材料518は、接着性高分子材料を含んでよい。そのような実施形態において、第2の材料518は、第1の材料512と異なる接着性高分子、又は異なる接着性高分子合成物を含んでよい。いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維602の第1の材料512及び第2の材料518はそれぞれ、第1の材料512及び第2の材料518が異なる接着性高分子又は異なる接着性高分子合成物を含むのであれば、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの組み合わせを個別に含んでよい。いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維602の第1の材料512及び第2の材料518はそれぞれ、第1の材料512及び第2の材料518が異なる接着性高分子又は異なる接着性高分子合成物を含むのであれば、エチレンビニルアセテート(EVA)、ポリオレフィン(PO)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリウレタン(PU)、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせから選択される接着性高分子材料又はその合成物を個別に含んでよい。
図5C〜図5Dは、2要素接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素502bをシステム500が備える別の実施形態の断面及び上から見た図をそれぞれ提供する。この繊維では、第2の材料518の1つ又は複数の「島(island)」が第1の材料512の「海(sea)」に配置されている。図5Dに提供する上から見た図に示すように、少なくとも1つの射出要素502bは、いくつかの実施形態において、互いに離間した関係にあってさらに第1の放出口508の内側部分に配置された第2の放出口516を4つ有してよい。いくつかの実施形態において、第1の放出口508及び第2の放出口516は、第1の材料512と第2の材料518とをそれぞれ同時に射出して、「海島状に点在(islands−in−sea)」した形の2要素接着性繊維を形成してよい。これらの材料は、基板504に向かって進行し又は引き出されて、基板504に単層520を形成してよい。
図6Bは、図5C〜図5Dの少なくとも1つの射出要素502bにより生成される「海島状に点在」した形の2要素接着性繊維604の断面図(繊維の長手軸に対して垂直に切り取っている)を提供する。図6Bに示すように、結果的に得られる「海島状に点在」した形の2要素接着性繊維604は、4つの別個の内側領域(島)を実質的に取り囲む/取り巻く外側領域を有してよい。外側領域は第1の材料512を含み、それぞれの内側領域(島)は第2の材料518を含む。
図5C〜図5Dの少なくとも1つの射出要素502bは、第2の放出口516の数又は構成に限定されないことに留意されたい。むしろ、少なくとも1つの射出要素502bは、第1の材料512の「海」に配置される所望の数及び構成の第2の材料516の「島」を実現するために、任意の数又は構成の第2の放出口516を含んでよい。
さらに、それぞれの第2の放出口516は、互いに同じ高分子又は高分子合成物を射出してよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、複数の第2の放出口516のうちの少なくとも1つは、少なくとも別の第2の放出口516と比較して異なる高分子又は異なる高分子合成物を射出してよい。したがって、いくつかの実施形態において、それぞれの第2の放出口は、本明細書で説明される非接着性高分子材料又は接着性高分子材料を個別に射出してよい。
図5E〜図5Fは、多要素(「同軸状」)接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素502cをシステム500が備える一実施形態の断面図及び上から見た図をそれぞれ提供する。少なくとも1つの射出要素502cは、上述したように、第1の材料512と第2の材料518とをそれぞれ射出するように構成された少なくとも第1の放出口508と少なくとも第2の放出口516とを備えてよい。少なくとも1つの射出要素502bはさらに、第3の材料524(例えば、高分子の溶解溶液)の第3の供給源(不図示)と流体連通する第1の面510cと、第3の材料524が射出される第2の面514cとを有する少なくとも第3のチャンバ又は放出口522を備えてよい。いくつかの実施形態において、第1の放出口508、第2の放出口516、及び第3の放出口522は、第1の材料512、第2の材料518、及び第3の材料524をそれぞれ同時に射出して、多要素接着性繊維を形成してよい。これらの材料は、基板504に向かって進行し又は引き出されて、基板504に単層526を形成してよい。
いくつかの実施形態において、第3の放出口522は、射出要素502bの最も内側の領域に配置されてよく、第2の放出口516は、第3の放出口522の1つ又は複数の部分を取り囲んでよく、第1の放出口508は、第2の放出口516の1つ又は複数の部分を取り囲んでよい。いくつかの実施形態において、第2の放出口516は、最も内側の第3の放出口522の周りに同心状に配置されてよく、第1の放出口508は、中間の第2の放出口516の周りに同心状に配置されてよい。
いくつかの実施形態において、第2の放出口516及び/又は第3の放出口522はそれぞれ、実質的に丸い断面形状(例えば、円形、楕円形など)を個別に有してよい。さらに、上述したように、いくつかの実施形態において、第1の放出口508は、実質的に丸い(例えば、円形、楕円形など)、正方形の、長方形の、不規則な、又は他のそのような好適な形状の断面形状を有してよい。
図6Cは、図5E〜図5Fの少なくとも1つの射出要素502cにより生成される多要素接着性繊維606の断面図(繊維の長手軸に対して垂直に切り取っている)を提供する。図6Cに示すように、結果的に得られる多要素接着性繊維602は、第1の材料512を含む外側領域と、第2の材料518を含む中間領域と、第3の材料524を含む中心領域/最も内側の領域とを有してよい。
いくつかの実施形態において、多要素接着性繊維606の第1の材料512は、接着性材料であってよい。いくつかの実施形態において、多要素接着性繊維606の第1の材料512は、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの組み合わせを含んでよい。いくつかの実施形態において、多要素接着性繊維606の第1の材料512は、エチレンビニルアセテート(EVA)、ポリオレフィン(PO)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリウレタン(PU)、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせから選択される接着性高分子材料又はその合成物を含んでよい。
いくつかの実施形態において、多要素接着性繊維606の第2の材料518及び第3の材料524はそれぞれ、非接着性材料又は接着性材料を個別に含んでよい。
いくつかの実施形態において、多要素接着性繊維606の第2の材料518及び/又は第3の材料524はそれぞれ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ(酸化エチレン)、テレフタル酸ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、フッ化ポリビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ(酸化エチレン)、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ乳酸、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアラミド、ポリ(硫化フェニレン)、ポリフェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、及びこれらの組み合わせから選択される非接着性高分子材料を個別に含んでよい。いくつかの実施形態において、多要素接着性繊維606の第2の材料518及び第3の材料524はそれぞれ、第2の材料518及び第3の材料524が異なる非接着性高分子又は異なる非接着性高分子合成物を含むのであれば、非接着性高分子材料を含む。
いくつかの実施形態において、多要素接着性繊維606の第2の材料518及び/又は第3の材料524はそれぞれ、接着性高分子材料を個別に含んでよい。そのような実施形態において、第1の材料512、第2の材料518、及び第3の材料524は、互いに異なる接着性高分子又は互いに異なる接着性高分子合成物を含んでよい。いくつかの実施形態において、第1の材料512、第2の材料518、及び第3の材料524はそれぞれ、第1の材料512、第2の材料518、及び第3の材料524が互いに異なる接着性高分子又は互いに異なる接着性高分子合成物を含むのであれば、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、又はこれらの組み合わせを個別に含んでよい。いくつかの実施形態において、第1の材料512、第2の材料518、及び第3の材料524はそれぞれ、第1の材料512、第2の材料518、及び第3の材料524が互いに異なる接着性高分子又は互いに異なる接着性高分子合成物を含むのであれば、エチレンビニルアセテート(EVA)、ポリオレフィン(PO)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリウレタン(PU)、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせから選択される接着性高分子材料又はその合成物を個別に含んでよい。
図5G〜図5Hは、多要素(「同軸状」)接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素502dをシステム500が備える別の実施形態の断面図及び上から見た図を提供する。この繊維では、第2の材料518及び第3の材料524で構成される「島」が第1の材料512の「海」に配置されている。図5Hに提供する上から見た図に示すように、少なくとも1つの射出要素502dは、互いに離間した関係にあってさらに第1の放出口508の内側部分に配置された第2の放出口516を4つ有してよく、それぞれの第2の放出口516は、内側の第3の放出口522の周りに同心状に配置されている。いくつかの実施形態において、第1の放出口508、第2の放出口516、及び第3の放出口522は、第1の材料512、第2の材料518、及び第3の材料524をそれぞれ同時に射出して、「海島状に点在」する形の多要素接着性繊維を形成してよい。これらの材料は、基板504に向かって進行し又は引き出されて、基板504に単層528を形成してよい。
図6Dは、図5E〜図5Fの少なくとも1つの射出要素502dにより生成される「海島状に点在」する形の多要素接着性繊維608の断面図(繊維の長手軸に対して垂直に切り取っている)を提供する。図6Dに示すように、結果的に得られる「海島状に点在」する形の多要素接着性繊維608は、第3の材料524を実質的に取り囲む/取り巻く第2の材料518の4つの別個の島を含んでよく、4つの別個の島のそれぞれは、第1の材料512により実質的に取り囲まれる/取り巻かれる。
図5G〜図5Hの少なくとも1つの射出要素502dは、第2の放出口516又は第3の放出口522の数又は構成に限定されないことに留意されたい。むしろ、射出要素502dは、第2の材料518及び/又は第3の材料524を含み且つ第1の材料512の「海」に配置される所望の数及び構成の「島」を実現するために、任意の数又は構成の第2の放出口516及び/又は第3の放出口522を含んでよい。
さらに、いくつかの実施形態において、それぞれの第2の放出口516は、互いに同じ高分子又は高分子合成物を射出してよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、複数の第2の放出口516のうちの少なくとも1つは、少なくとも別の第2の放出口516と比較して異なる高分子又は異なる高分子合成物を射出してよい。いくつかの実施形態において、それぞれの第3の放出口522は、互いに同じ高分子又は高分子合成物を射出してよい。しかしながら、いくつかの実施形態において、複数の第3の放出口522のうちの少なくとも1つは、少なくとも別の第3の放出口522と比較して異なる高分子又は異なる高分子合成物を射出してよい。いくつかの実施形態において、第2の放出口516及び第3の放出口522のそれぞれは、本明細書で説明される非接着性高分子材料又は接着性高分子材料を個別に射出してよい。
図5A〜図5Hを参照すると、いくつかの実施形態において、単層(506、520、526、又は528)は、約0.1g/mから約1,000g/m、約0.1g/mから約500g/m、約0.5g/mから約100g/m、約0.5g/mから約50g/m、又は約1g/mから約10g/mの範囲の坪量を有してよい。いくつかの実施形態において、単層(506、520、526、又は528)は、約1g/m、約1.2g/m、約1.4g/m、約1.6g/m、約1.8g/m、約2g/m、約2.2g/m、約2.4g/m、約2.6g/m、約2.8g/m、約3g/m、約3.2g/m、約3.4g/m、約3.6g/m、約3.8g/m、約4g/m、約4.2g/m、約4.4g/m、約4.6g/m、約4.8g/m、約5g/m、約5.2g/m、約5.4g/m、約5.6g/m、約5.8g/m、約6g/m、約6.2g/m、約6.4g/m、約6.6g/m、約6.8g/m、約7g/m、約7.2g/m、約7.4g/m、約7.6g/m、約7.8g/m、約8g/m、約8.2g/m、約8.4g/m、約8.6g/m、約8.8g/m、約9g/m、約9.2g/m、約9.4g/m、約9.6g/m、約9.8g/m、及び約10g/mのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の坪量を有してよい。
いくつかの実施形態において、単層(506、520、526、又は528)は、約10nmから約100μm、約10nmから約1μm、約10nmから約500nm、又は約30nmから約400nmの範囲の平均繊維径を有してよい。いくつかの実施形態において、単層(506、520、526、又は528)は、約30nm、約32nm、約34nm、約36nm、約38nm、約40nm、約42nm、約44nm、約46nm、約48nm、約50nm、約52nm、約54nm、約56nm、約58nm、約60nm、約62nm、約64nm、約66nm、約68nm、約70nm、約72nm、約74nm、約76nm、約78nm、約80nm、約82nm、約84nm、約86nm、約88nm、約90nm、約92nm、約94nm、約96nm、約98nm、約100nm、約110nm、約120nm、約130nm、約140nm、約150nm、約160nm、約170nm、約180nm、約190nm、約200nm、約210nm、約220nm、約230nm、約240nm、約250nm、約260nm、約270nm、約280nm、約290nm、約300nm、約310nm、約320nm、約330nm、約340nm、約350nm、約360nm、約370nm、約380nm、約390nm、及び約400nmのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の平均繊維径を有してよい。
いくつかの実施形態において、結果的に得られる単層の自己接着性繊維材料(506、520、526、又は528)は、基板504から取り除かれてよい。結果的に得られる単層の自己接着性繊維材料(506、520、526、又は528)はさらに、いくつかの実施形態において、別の基板(非導電性基板など)又は表面に移されてよい。
いくつかの実施形態において、システム500はさらに、任意選択で追加の材料を射出して第2の層530を形成するように構成された少なくとも別の射出要素(例えば、射出要素102と同様のタイプのものなど)を備えてもよい。この第2の層532は、図7Aに示すように、2要素接着性繊維を含む単層506、520の上方若しくは上に、又は多要素接着性繊維を含む単層526、528の上方若しくは上に形成されてよい。
いくつかの実施形態において、図7Aに示す層の順序は逆にしてもよい。例えば、図7Bに示すように、少なくとも別の射出要素は、任意選択で第2の層532を基板504に形成した後に、続いて2要素接着性繊維を含む単層506、520、又は多要素接着性繊維を含む単層526、528を、第2の層532の上方若しくは上に形成するように構成されてよい。いくつかの実施形態において、第2の層532は、不織構造体、織物構造体、メッシュ構造体、又は膜を含んでよい。
いくつかの実施形態において、第2の層532は、それぞれの単層(506、520、526、又は528)と同様の1つ又は複数の特性(例えば、坪量、平均繊維径など)を有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層532は、それぞれの単層(506、520、526、又は528)と異なる1つ又は複数の特性(例えば、坪量、平均繊維径など)を有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層532は、それぞれの単層(506、520、526、又は528)と同様の1種又は2種以上の高分子材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第2の層532は、単層(506、520、526、又は528)と異なる1種又は2種以上の高分子材料を含んでよい。
いくつかの実施形態において、結果的に得られる2層の自己接着性繊維材料534は、基板504から取り除かれてよく、上記基板はその後、追加の繊維形成プロセスに用いられてよい。
図5A〜図5Hを引き続き参照すると、システム500は、いくつかの実施形態において、単一の射出要素502、例えば、2要素(「シース、コア」)接着性繊維を射出するように構成された単一の射出要素502a、「海島状に点在」した形の2要素接着性繊維を射出するように構成された単一の射出要素502b、多要素(「同軸状」)接着性繊維を射出するように構成された単一の射出要素502c、又は「海島状に点在」する形の(同軸状)多要素接着性繊維を射出するように構成された単一の射出要素502dを備えてよい。単一型の射出要素を備えるシステムの例示図については、例えば図3Aを参照されたい。
いくつかの実施形態において、システム500は複数の射出要素502を備えてよく、それぞれの射出要素502は個別に、2要素(「シース、コア」)接着性繊維を射出するように構成された射出要素502a、「海島状に点在」した形の2要素接着性繊維を射出するように構成された射出要素502b、多要素(「同軸状」)接着性繊維を射出するように構成された射出要素502c、又は「海島状に点在」する形の多要素(同軸状)接着性繊維を射出するように構成された射出要素502dである。いくつかの実施形態において、システム500は複数の射出要素を備えてよく、それぞれの射出要素は同じタイプである(例えば、射出要素502a、射出要素502b、射出要素502c、又は射出要素502d)。複数の射出要素を備えるシステムの例示図については、例えば図3Bを参照されたい。
いくつかの実施形態において、システム100は、少なくとも2つの、少なくとも3つの、少なくとも4つのセット/グループなどの射出要素502を備えてよく、それぞれのセット/グループは、少なくとも2つの射出要素502を個別に含んでよく、上記複数のセット/グループのうちの少なくとも1つは、少なくとも別の上記セット/グループの射出要素のタイプと比較して異なるタイプの射出要素(例えば、射出要素502a、射出要素502b、射出要素502c、又は射出要素502d)を含む。いくつかの実施形態において、上記複数のセット/グループのうちの少なくとも2つは、同じタイプの射出要素(例えば、射出要素502a、射出要素502b、射出要素502c、又は射出要素502d)を含んでよく、また、少なくとも別の上記セット/グループは、異なるタイプの射出要素を含んでよい。いくつかの実施形態において、上記複数のセット/グループのうちの少なくとも1つは、本明細書で説明されるように、第3の材料又は追加の材料を射出するように構成された射出要素(例えば、射出要素102と同様のもの)を含んでよい。少なくとも4つのセット/グループの射出要素を備えるシステムの例示図については、例えば図3Cを参照されたい。
システム500が単一の射出要素502又は複数の射出要素502を備える実施形態において、システム500は、射出要素502に結合され且つ射出要素502を支える足場材を備えてよい。いくつかの実施形態において、そのような足場材は、本明細書で説明される形状、寸法、及び特性のうちのいずれかを含んでよい。
[c.2要素又は多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を2段階で形成するシステム]
ここで図8A〜図8Bを参照すると、1つの実施形態による、2要素又は多要素接着性繊維を含む自己接着性繊維材料を形成するシステム800の断面側面図が示されている。システム800又はシステム800の構成要素/特徴は、本明細書で説明される他のデバイス/特徴/構成要素(他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど)と組み合わせて、又はこれらの代替として実装されてよい。システム800はさらに、本明細書で説明されるそのようなデバイス/構成要素/特徴を作る及び/又は用いる方法のうちのいずれかで利用されてもよい。システム800は、様々な応用例及び/又は変形例にも用いられてよく、このことは、本明細書で説明される例示的実施形態において、示されても示されなくてもよい。例えば、エレクトロスプレーシステム800は、いくつかの実施形態において、図8A〜図8Bに示すよりも多くの又は少ない特徴/構成要素を含んでよい。さらに、システム800は、図8A〜図8Bに具体的に示す構成要素の大きさ、形状、数などに限定されない。
いくつかの実施形態において、システム800は、以下で詳細に説明される1段階プロセスによって、2要素又は多要素繊維を含む自己接着性繊維材料を形成するように構成されてよい。さらに、システム800は変形例であり、具体的には、図1A〜図1Dのシステム100と図5A〜図5Hのシステム500との要素を組み合わせているため、同様の構成要素及び特徴には同じ参照番号が割り当てられている。
図8Aに詳しく示すように、システム800は、第1の複数の繊維802の形態で射出される第1の材料を送出するように構成された少なくとも1つの射出要素102(例えば、図1A〜図1Dのシステム100を参照して説明される)を備えてよい。第1の複数の繊維802は、基板804に向かって進行し又は引き出されて、基板804に第1の層806(例えば、繊維ウェブ)を形成する。
いくつかの実施形態において、第1の層806は、スパンボンディング法、メルトブロー法、エアレイド法、ウェットレイド法、ニードルパンチング法、スパンレーシング法、エレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法、及びこれらの組み合わせによって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層806は、スパンボンディング法、メルトブロー法、エレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法、又はこれらの組み合わせによって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層806は、エアレイド法、ウェットレイド法、スパンレーシング(ハイドロエンタングリング)法、ニードルパンチング法、又はこれらの組み合わせによって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層806は、スパンボンディング法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層806は、メルトブロー法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層806は、エアレイド法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層806は、ウェットレイド法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層806は、ニードルパンチング法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層806は、スパンレーシング法によって形成されてよい。いくつかの実施形態において、第1の層806は、本明細書で説明されるように、エレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法によって少なくとも部分的に又は完全に形成されてよい。いくつかの実施形態において、そのようなエレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法は、トップダウン方式(例えば、図2Aを参照)であっても、ボトムアップ方式(例えば、図2Bを参照)であっても、鉛直方式(例えば、図2Cを参照)であってもよい。
図8Aを引き続き参照すると、いくつかの実施形態において、第1の層806の第1の複数の繊維802は、約0.1g/mから約1,000g/m、約0.1g/mから約500g/m、約0.5g/mから約100g/m、約0.5g/mから約50g/m、又は約1g/mから約10g/mの範囲の坪量を有してよい。いくつかの実施形態において、第1の層806の第1の複数の繊維802は、約1g/m、約1.2g/m、約1.4g/m、約1.6g/m、約1.8g/m、約2g/m、約2.2g/m、約2.4g/m、約2.6g/m、約2.8g/m、約3g/m、約3.2g/m、約3.4g/m、約3.6g/m、約3.8g/m、約4g/m、約4.2g/m、約4.4g/m、約4.6g/m、約4.8g/m、約5g/m、約5.2g/m、約5.4g/m、約5.6g/m、約5.8g/m、約6g/m、約6.2g/m、約6.4g/m、約6.6g/m、約6.8g/m、約7g/m、約7.2g/m、約7.4g/m、約7.6g/m、約7.8g/m、約8g/m、約8.2g/m、約8.4g/m、約8.6g/m、約8.8g/m、約9g/m、約9.2g/m、約9.4g/m、約9.6g/m、約9.8g/m、及び約10g/mのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の坪量を有してよい。
いくつかの実施形態において、第1の層806の第1の複数の繊維802は、約10nmから約100μm、約10nmから約1μm、約10nmから約500nm、又は約30nmから約400nmの範囲の平均径を有してよい。いくつかの実施形態において、第1の層806の第1の複数の繊維802は、約30nm、約32nm、約34nm、約36nm、約38nm、約40nm、約42nm、約44nm、約46nm、約48nm、約50nm、約52nm、約54nm、約56nm、約58nm、約60nm、約62nm、約64nm、約66nm、約68nm、約70nm、約72nm、約74nm、約76nm、約78nm、約80nm、約82nm、約84nm、約86nm、約88nm、約90nm、約92nm、約94nm、約96nm、約98nm、約100nm、約110nm、約120nm、約130nm、約140nm、約150nm、約160nm、約170nm、約180nm、約190nm、約200nm、約210nm、約220nm、約230nm、約240nm、約250nm、約260nm、約270nm、約280nm、約290nm、約300nm、約310nm、約320nm、約330nm、約340nm、約350nm、約360nm、約370nm、約380nm、約390nm、及び約400nmのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の平均径を有してよい。
いくつかの実施形態において、第1の層806の第1の複数の繊維802を形成するのに用いられる例示的な材料が、限定されるわけではないが、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ(酸化エチレン)、テレフタル酸ポリエチレン、ナイロン、ポリビニルアルコール、ポリビニルピロリドン、フッ化ポリビニリデン、ポリスチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリ(酸化エチレン)、テレフタル酸ポリエチレン、ポリアクリロニトリル、ポリイミド、塩化ポリビニル、ポリカーボネート、ポリウレタン、ポリスルホン、ポリ乳酸、ポリテトラフルオロエチレン、ポリベンゾオキサゾール、ポリアラミド、ポリ(硫化フェニレン)、ポリフェニレンテレフタルアミド、ポリテトラフルオロエチレン、及びこれらの組み合わせを含んでよい。
図8Bに詳しく示すように、システム800はさらに、本明細書で説明される2要素又は多要素接着性繊維808を送出するように構成された少なくとも1つの射出要素502(例えば、図5A〜図5Hのシステム500を参照して説明されるもの)を備える。例えば、いくつかの実施形態において、システム800は、1つ又は複数の射出要素502を備えてよく、それぞれの射出要素502は個別に、本明細書で説明される2要素(「シース、コア」)接着性繊維を射出するように構成された射出要素502a、本明細書で説明される「海島状に点在」した形の2要素接着性繊維を射出するように構成された射出要素502b、本明細書で説明される多要素(「同軸状」)接着性繊維を射出するように構成された射出要素502c、又は本明細書で説明される「海島状に点在」する形の多要素(同軸状)接着性繊維を射出するように構成された射出要素502dから個別に選択される。それぞれの射出要素502から射出される2要素及び/又は多要素接着性繊維810は、基板804に向かって進行し又は引き出されて、第1の層806の上方又は上に第2の層810を形成してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層810の2要素及び/又は多要素接着性繊維808は、本明細書で説明されるように、エレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法によって少なくとも部分的に又は完全に形成されてよい。いくつかの実施形態において、そのようなエレクトロスピニング(又はエレクトロスプレー)法は、トップダウン方式(例えば、図2Aを参照)であっても、ボトムアップ方式(例えば、図2Bを参照)であっても、鉛直方式(例えば、図2Cを参照)であってもよい。
図8Bを引き続き参照すると、第2の層810は、いくつかの実施形態において、約0.1g/mから約1,000g/m、約0.1g/mから約500g/m、約0.5g/mから約100g/m、約0.5g/mから約50g/m、又は約1g/mから約10g/mの範囲の坪量を有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層810は、約1g/m、約1.2g/m、約1.4g/m、約1.6g/m、約1.8g/m、約2g/m、約2.2g/m、約2.4g/m、約2.6g/m、約2.8g/m、約3g/m、約3.2g/m、約3.4g/m、約3.6g/m、約3.8g/m、約4g/m、約4.2g/m、約4.4g/m、約4.6g/m、約4.8g/m、約5g/m、約5.2g/m、約5.4g/m、約5.6g/m、約5.8g/m、約6g/m、約6.2g/m、約6.4g/m、約6.6g/m、約6.8g/m、約7g/m、約7.2g/m、約7.4g/m、約7.6g/m、約7.8g/m、約8g/m、約8.2g/m、約8.4g/m、約8.6g/m、約8.8g/m、約9g/m、約9.2g/m、約9.4g/m、約9.6g/m、約9.8g/m、及び約10g/mのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の坪量を有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層810は、約10nmから約100μm、約10nmから約1μm、約10nmから約500nm、又は約30nmから400nmの範囲の平均繊維径を有してよい。いくつかの実施形態において、第2の層810は、約30nm、約32nm、約34nm、約36nm、約38nm、約40nm、約42nm、約44nm、約46nm、約48nm、約50nm、約52nm、約54nm、約56nm、約58nm、約60nm、約62nm、約64nm、約66nm、約68nm、約70nm、約72nm、約74nm、約76nm、約78nm、約80nm、約82nm、約84nm、約86nm、約88nm、約90nm、約92nm、約94nm、約96nm、約98nm、約100nm、約110nm、約120nm、約130nm、約140nm、約150nm、約160nm、約170nm、約180nm、約190nm、約200nm、約210nm、約220nm、約230nm、約240nm、約250nm、約260nm、約270nm、約280nm、約290nm、約300nm、約310nm、約320nm、約330nm、約340nm、約350nm、約360nm、約370nm、約380nm、約390nm、及び約400nmのうちのいずれか2つの間及びその2つを含む範囲の平均径を有してよい。
いくつかの実施形態において、第2の層810の2要素及び/又は多要素接着性繊維808は、少なくとも1種の接着性高分子材料を含んでよい。例えば、第2の層810が少なくとも2要素接着性繊維を含む実施形態において、それぞれの2要素接着性繊維は、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有してよく、外側領域は、本明細書で説明される接着性高分子材料を含み、それぞれの内側領域は、本明細書で説明される接着性高分子材料又は非接着性高分子材料を個別に含む。第2の層810が少なくとも多要素接着性繊維を含む実施形態において、それぞれの多要素接着性繊維は、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有してよく、外側領域は、本明細書で説明される接着性高分子材料を含み、それぞれの内側領域は、少なくとも2種の材料を個別に含む(これらの材料のそれぞれは、本明細書で説明される接着性高分子材料又は非接着性高分子材料である)。
いくつかの実施形態において、例えば図8Bに示すように、結果的に得られる、2要素及び/又は多要素接着性繊維を含む2層の自己接着性繊維材料812は、基板804から取り除かれてよく、上記基板はさらに、別の繊維形成プロセスに用いられてよい。結果的に得られる単層の自己接着性繊維材料812はさらに、いくつかの実施形態において、別の基板(非導電性基板など)又は表面に移されてよい。
いくつかの実施形態において、システム800は、第3の材料を基板804に向かって射出し、第3の層814を第2の層810の上方に又は上に形成するように構成されてよく、結果的に得られる3層の自己接着性材料902は、図9Aに示されている。いくつかの実施形態において、第1の材料及び第3の材料は、同じ射出要素102から(連続方式で)射出されてよい。したがって、そのような一実施形態において、少なくとも1つの射出要素102の第1の面106が、第1の材料の供給源及び第3の材料の供給源の両方と流体連通してよい。いくつかの実施形態において、システム800は、2つ又はそれより多くの射出要素102を備えてよく、これらの射出要素102のうちの少なくとも1つは、第1の材料を射出するように構成されてよく、少なくとも別の射出要素102は、第3の材料を射出するように構成されてよい。
いくつかの実施形態において、図9Aに示す層の順序は逆にしてもよい。例えば、いくつかの実施形態において、システム800は、第3の層814を基板804に形成し、第2の層810を第3の層814の上方又は上に形成し、第1の層806を第2の層810の上方又は上に形成するように構成されてよく、これにより、図9Bに示す3層の自己接着性材料904がもたらされる。
いくつかの実施形態において、第3の層814は、不織構造体、織物構造体、メッシュ構造体、又は膜を含んでよい。
いくつかの実施形態において、第3の層814は、第1の層806及び/又は第2の層810と同様の1つ又は複数の特性(例えば、坪量、平均繊維径など)を含んでよい。いくつかの実施形態において、第3の層814は、第1の層806及び/又は第2の層810と異なる1つ又は複数の特性(例えば、坪量、平均繊維径など)を含んでよい。
いくつかの実施形態において、第3の層814は、第1の層806及び/又は第2の層810と同様の1種又は2種以上の高分子材料を含んでよい。いくつかの実施形態において、第3の層914は、第1の層806及び/又は第2の層810と異なる1種又は2種以上の高分子材料を含んでよい。
いくつかの実施形態において、結果的に得られる3層の自己接着性繊維材料(例えば、図9A〜図9Bの902又は904を参照)は、基板804から取り除かれてよく、上記基板はその後、追加の繊維形成プロセスに用いられてよい。
[d.カスタマイズ可能なシステム]
本明細書で説明されるシステムの1つの利点は、システムの各構成要素のカスタマイズ可能性の程度である。例えば、いくつかの実施形態において、1つのそのようなシステムが、1つ又は複数の射出要素に結合され且つそれを支える足場材を備えてよい。足場材の形状及び大きさは、カスタマイズされてよく、また、足場材に結合される射出要素のパターン/配列についても同様である。さらに、それぞれの孔射出要素は、射出要素(例えば、図1A〜図1Dの射出要素102、図5A〜図5Bの射出要素502a、図5C〜図5Dの射出要素502b、図5E〜図5Fの射出要素502c、図5G〜図5Hの射出要素502dなど)の少なくとも形状、大きさ、及びタイプに関して、個別に/独立してカスタマイズされてよい。
例えば、いくつかの実施形態において、足場材は以下のうちの1つ又は複数を有してよい。
i)例えば、図1A〜図1Dで説明される、第1の複数の繊維112を形成する第1の材料を射出するように構成された少なくとも1つの射出要素102、
ii)例えば、図1A〜図1Dで説明される、第2の複数の接着性繊維116を形成する第2の材料を射出するように構成された少なくとも1つの射出要素102、
iii)例えば、図1A〜図1Dで説明される、第3の複数の繊維を形成する第3の材料を射出するように構成された少なくとも1つの射出要素102、
iv)例えば、図5A〜図5Bで説明される、2要素(「シース、コア」)接着性繊維を形成するよう構成された少なくとも1つの射出要素502a、
v)例えば、図5C〜図5Dで説明される、「海島状に点在」する形の2要素接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素502b、
vi)例えば、図5E〜図5Fで説明される、多要素(「同軸状」)接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素502c、及び/又は、
vii)例えば、図5G〜図5Hで説明される、「海島状に点在」した形に多要素接着性繊維を形成するように構成された少なくとも1つの射出要素502d。
図10A〜図10Hは、様々な実施形態による、異なるタイプの射出要素を含む足場材の、上から見た図を提供する。例えば、図10Aは、第1の複数の繊維112を形成する第1の材料を射出するようにそれぞれ構成された第1の複数の射出要素102aと、第2の複数の接着性繊維116を形成する第2の材料を射出するようにそれぞれ構成された第2の複数の射出要素102bとを足場材1002が有する例示的実施形態を提供する。
図10B〜図10Cは、第1の複数の繊維112を形成する第1の材料を射出するようにそれぞれ構成された第1の複数の射出要素102aと、第2の複数の接着性繊維116を形成する第2の材料を射出するようにそれぞれ構成された第2の複数の射出要素102bと、第3の複数の繊維を形成する第3の材料を射出するようにそれぞれ構成された第3の複数の射出要素102cとを足場材1002が有する例示的実施形態を提供する。
図10D〜図10Eは、第1の複数の繊維112を形成する第1の材料を射出するようにそれぞれ構成された第1の複数の射出要素102aと、2要素(「シース、コア」)接着性繊維、「海島状に点在」した形の2要素接着性繊維、多要素(「同軸状」)接着性繊維、又は「海島状に点在」した形の多要素接着性繊維をそれぞれ形成するようにそれぞれ構成された第2の複数の射出要素502a、502b、502c、又は502dとを足場材1002が有する例示的実施形態を提供する。
図10Fは、第1の複数の繊維112を形成する第1の材料を射出するようにそれぞれ構成された第1の複数の射出要素102aと、2要素(「シース、コア」)接着性繊維、「海島状に点在」した形の2要素接着性繊維、多要素(「同軸状」)接着性繊維、又は「海島状に点在」した形の多要素接着性繊維をそれぞれ形成するようにそれぞれ構成された第2の複数の射出要素502a、502b、502c、又は502dと、第3の複数の繊維を形成する第3の材料を射出するようにそれぞれ構成された第3の複数の射出要素102cとを足場材1002が有する例示的実施形態を提供する。
図10G〜図10Hは、様々な実施形態による、複数の同じタイプの射出要素を有する足場材の、上から見た図を提供する。例えば、図10Gは、本明細書で説明されるように、第1の材料及び第2の材料の両方を連続方式で射出するように構成された複数の射出要素102を足場材1002が有する例示的実施形態を提供する。図10Hは、2要素(「シース、コア」)接着性繊維、「海島状に点在」した形の2要素接着性繊維、多要素(「同軸状」)接着性繊維、又は「海島状に点在」した形の多要素接着性繊維をそれぞれ形成するようにそれぞれ構成された複数の射出要素502a、502b、502c、又は502dを足場材1002が有する例示的実施形態を提供する。
図10A〜図10Hの射出要素の数及び/又は配列は、例示的なものに過ぎないことに留意されたい。例えば、射出要素の数及び配列は、特定の応用例によって所望される又は必要とされるように調整されてよい。
[2.方法]
ここで、図11を参照すると、自己接着性の2層又は多層繊維材料を形成する例示的な方法1100のフローチャートが、1つの実施形態に従って示されている。方法1100は、本明細書で説明される特徴/構成要素(他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど)のうちのいずれかと共に実装されてよい。方法1100は、様々な応用例及び/又は様々な変形例にも用いられてよく、このことは、本明細書で説明される例示的実施形態/態様において、示されても示されなくてもよい。例えば、方法1100は、いくつかの実施形態において、図11に示すよりも多くの又は少ないオペレーション/ステップを含んでよい。さらに、方法1100は、ここに示されるオペレーション/ステップの順序に限定されない。
図11に示すように、方法1100は、鉛直に配置される少なくとも2つの層を基板に形成する段階を含み、これらの層のうちの1つ目が第1の複数の繊維を含み、これらの層のうちの2つ目が第2の複数の接着性繊維を含む。第2の複数の接着性繊維はエレクトロスプレー法によって形成され、第2の複数の接着性繊維の坪量が第1の複数の繊維の坪量とほぼ等しい又はそれより小さい。ステップ1102を参照されたい。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の坪量は、第1の複数の繊維の坪量より小さい。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の坪量は、約0.1g/mから約10g/mの範囲内である。いくつかの実施形態において、第1の複数の繊維の坪量は、約1g/mから約1000g/mの範囲内である。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の平均径が、第1の複数の繊維の平均径とほぼ等しい又はそれより小さい。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の平均径が、第1の複数の繊維の平均径より大きい。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、約10nmから約10μmの範囲内の直径を個別に有する。いくつかの実施形態において、第1の複数の繊維のそれぞれは、約30nmから約400μmの範囲内の直径を個別に有する。
いくつかの実施形態において、第1の層は基板に直接形成される。いくつかの実施形態において、少なくとも第3の層が任意選択で第2の層に形成されて、第2の層が第1の層と第3の層との間に配置されるようにし、第3の層は不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜を含む。ステップ1104を参照されたい。
いくつかの実施形態において、少なくとも第3の層が任意選択で基板に直接形成されて、第2の層が第3の層と第1の層との間に配置されるようにし、第3の層は、不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜を含む。ステップ1106を参照されたい。
いくつかの実施形態において、第1の層は、スパンボンディング法、メルトブロー法、エアレイド法、ウェットレイド法、ニードルパンチング法、スパンレーシング法、エレクトロスピニング法、及びこれらの組み合わせによって形成される。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、及びこれらの組み合わせを個別に含む。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、接着性高分子材料又はその合成物を個別に有し、接着性高分子材料は、エチレンビニルアセテート(EVA)、ポリオレフィン(PO)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリウレタン(PU)、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせから選択される。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のうちの1つ又は複数が、2種の異なる高分子材料を含む2要素接着性繊維である(ただし、これらの高分子材料のうちの1種が接着性である)。いくつかの実施形態において、2要素接着性繊維のそれぞれは、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、1つ又は複数の内側領域は、第2の接着性高分子材料又は非接着性高分子材料を個別に含む。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のうちの1つ又は複数が、少なくとも3種の異なる高分子材料を含む多要素接着性繊維である(ただし、これらの高分子材料のうちの1種が接着性である)。いくつかの実施形態において、多要素接着性繊維のそれぞれは、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、1つ又は複数の内側領域のそれぞれは、第2の接着性高分子材料及び非接着性高分子材料から個別に選択される少なくとも2種の高分子材料を含む。
いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のうちの少なくとも一部が、並行配列に実質的に整列しない。例えば、いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維のうちの少なくとも一部が、並列配置に配向していなくてもよい(例えば、接着性繊維の上記部分にある第2の複数の接着性繊維のそれぞれの長手軸は、互いに平行に配向していなくてもよい)。いくつかの実施形態において、第2の複数の接着性繊維の少なくとも大部分又は実質的に全て(例えば、少なくとも約80%、少なくとも約85%、少なくとも約90%、少なくとも約95%、少なくとも約98%、少なくとも約99%など)が並列配置に配向していなくてもよい。
いくつかの実施形態において、基板は導電性である。本明細書で開示される方法及び/又はシステムに関連するいくつかの実施形態において、基板は非導電性である。
ここで図12を参照すると、自己接着性の単層繊維材料を形成する例示的な方法1200のフローチャートが、1つの実施形態に従って示されている。方法1200は、本明細書で説明される特徴/構成要素(他の実施形態及び図を参照して説明されるものなど)のうちのいずれかと共に実装されてよい。方法1200は、様々な応用例及び/又は様々な変形例にも用いられてよく、このことは、本明細書で説明される例示的実施形態/態様において、示されても示されなくてもよい。例えば、方法1200は、いくつかの実施形態において、図12に示すよりも多くの又は少ないオペレーション/ステップを含んでよい。さらに、方法1200は、ここに示されるオペレーション/ステップの順序に限定されない。
図12に示すように、方法1200は、接着性ウェブを含む単層を基板にエレクトロスプレー法で形成する段階を含み、接着性ウェブは複数の2要素又は多要素接着性繊維を含み、それぞれの2要素接着性繊維は2種の異なる高分子材料を含み、それぞれの多要素接着性繊維は少なくとも3種の異なる高分子材料を個別に含む。ただし、2要素又は多要素繊維の少なくとも1種の高分子材料は接着性である。ステップ1202を参照されたい。
いくつかの実施形態において、接着性ウェブは、約0.1g/mから約1000g/mの範囲内の坪量を有する。
いくつかの実施形態において、それぞれの2要素又は多要素接着性繊維は、約10nmから約10μmの範囲内の直径を個別に有する。
いくつかの実施形態において、不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜が任意選択で、第1の層に形成される。ステップ1204を参照されたい。
いくつかの実施形態において、それぞれの2要素接着性繊維は、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、1つ又は複数の内側領域のそれぞれは、第2の接着性高分子材料又は非接着性高分子材料を含む。
いくつかの実施形態において、それぞれの多要素接着性繊維は、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、1つ又は複数の内側領域のそれぞれは、第2の接着性高分子材料及び非接着性高分子材料から個別に選択される少なくとも2種の高分子材料を含む。
[3.実施例]
本明細書で説明された方法で生成される例示的なナノメートル又はサブミクロンサイズの接着性繊維ウェブに関する走査電子顕微鏡(SEM)画像が、図13A〜図13D及び図14A〜図14Bに示されている。例えば、図13A〜図13Bは、繊維層1304の上方にある接着性ウェブ1302の写真を提供する。接着性ウェブは、約1〜2μmの平均径を有する複数の接着性繊維を含む。図13C〜図13Dは、接着性ウェブ1302が繊維層1304の下方(の下)にある別の写真を提供する。
図14A〜図14Bは、繊維層1404の下方(の下)にある接着性ウェブ1402の写真を提供する。接着性ウェブは、約300nmの平均径を有する複数の接着性繊維を含む。
既に説明したように、例えば、図13A〜図13D及び図14A〜図14Bに示すナノメートル又はサブミクロンサイズの接着性ウェブは、繊維層が接触するための細い繊維状の接着スポットを提供する。反対に、図15A〜図15Bは、従来のローラ型接着剤塗布システム及びガン型接着剤塗布システムによって生成される接着剤系のSEM画像をそれぞれ提供する。これらの画像には、本明細書で説明されるナノメートル又はサブミクロンサイズの接着性繊維ウェブで観察される細い繊維状の接着スポットがない。
別の定めがない限り、本明細書で用いられる全ての技術用語及び科学用語は、本発明が属する技術分野の当業者が普通に理解するのと同じ意味を有する。
本明細書及び特許請求の範囲の全体を通して、文脈上別段の解釈が必要でない限り、単語「comprise(含む)」及びその派生形(例えば「comprises」及び「comprising」)は、「including, but not limited to(限定されるわけではないが〜を含む)」と同じように、非限定で包括的な意味に解釈される。さらに、単数形の「a」、「an」、及び「the」は、文脈上そうでないとする明確な指示がない限り、複数形も含む。
本明細書全体を通して、値の数値範囲の記述は、範囲を画定する値を含む範囲に含まれるそれぞれの個々の値を個別に参照するための簡略表記として役立つことが意図されている。それぞれの個々の値は、本明細書に個別に記述されているかのように本明細書に組み込まれる。
本明細書における値又はパラメータの「about(約)」への言及は、その値又はパラメータそのものを対象とする実施形態を含む(また説明する)。いくつかの実施形態において、用語「about(約)」は、指示した量の±10%を含む。
本明細書全体を通した「1つの実施形態」又は「一実施形態」への言及は、その実施形態に関連して説明される特定の特徴、構造、又は特性が、本発明の少なくとも1つの実施形態に含まれていることを意味する。したがって、本明細書中の様々な箇所に「1つの実施形態」又は「一実施形態」という語句が現れても、全てが必ずしも同じ実施形態に言及しているわけではないが、場合によっては同じ実施形態に言及していることがある。さらに、特定の特徴、構造、特性は、1つ又は複数の実施形態において、任意の好適な方式で組み合わされてもよい。
さらに、本発明の特徴又は態様がマーカッシュグループに関して説明される場合、当業者であれば、これにより本発明は、マーカッシュグループの任意の個々の要素又は要素のサブグループに関しても説明されることを理解するであろう。
本明細書で言及される全ての公報、特許出願、特許、及び他の参考文献は、それぞれが参照により個別に組み込まれるのと同じ程度に、その全体が参照により明白に組み込まれる。矛盾が生じた場合には、定義を含めて本明細書が優先される。
本明細書において説明され且つ特許請求される本発明は、本明細書で開示される特定の実施形態によって範囲が限定されるべきではなく、これらの実施形態は、本発明のいくつかの態様の例示を目的としているだけである。さらに言えば、本発明の様々な変更例が、本明細書で示し且つ説明したものに加えて、前述の説明から当業者には明らかになるであろう。そのような変更例は、実質的に同じ方法で同じ結果を実現するために、本発明の任意の態様に対する既知の均等物の置換を含む。そのような変更例も、添付した特許請求の範囲に記載の範囲に含まれることが意図されている。

Claims (24)

  1. 自己接着性の2層又は多層繊維材料を形成する方法であって、前記方法は、
    鉛直に配置される少なくとも2つの層を基板の上方又は上に形成する段階を含み、
    前記少なくとも2つの層のうちの第1の層が第1の複数の繊維を含み、前記少なくとも2つの層のうちの第2の層が第2の複数の接着性繊維を含み、
    前記第2の複数の接着性繊維は、エレクトロスプレー法によって形成され、
    前記第2の複数の接着性繊維の坪量が、前記第1の複数の繊維の坪量とほぼ等しい又はそれより小さい、方法。
  2. 前記第2の複数の接着性繊維の前記坪量は、約0.1g/mから約10g/mの範囲内である、請求項1に記載の方法。
  3. 前記第1の複数の繊維の前記坪量は、約1g/mから約1000g/mの範囲内である、請求項1又は2に記載の方法。
  4. 前記第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、約10nmから約10μmの範囲の直径を個別に有する、請求項1から3のいずれか一項に記載の方法。
  5. 前記第1の層は前記基板に直接形成される、請求項1から4のいずれか一項に記載の方法。
  6. 前記方法はさらに、少なくとも第3の層を前記第2の層に形成して、前記第2の層が前記第1の層と前記第3の層との間に配置されるようにする段階を備え、前記第3の層は、不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜を含む、請求項1から5のいずれか一項に記載の方法。
  7. 前記第1の層は、スパンボンディング法、メルトブロー法、エアレイド法、ウェットレイド法、エレクトロスピニング法、若しくはスパンレーシング法、ニードルパンチング法、又はこれらの組み合わせによって形成される、請求項1から6のいずれか一項に記載の方法。
  8. 前記第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、感圧接着性高分子、感光接着性高分子、ホットメルト接着性高分子、及びこれらの組み合わせを個別に含む、請求項1から7のいずれか一項に記載の方法。
  9. 前記第2の複数の接着性繊維のそれぞれは、接着性高分子材料又はその合成物を個別に含み、前記接着性高分子材料は、エチレンビニルアセテート(EVA)、ポリオレフィン(PO)、ポリアミド(PA)、ポリエステル、ポリウレタン(PU)、アクリル樹脂、バイオベースアクリル酸、ブチルゴム、ニトリル、シリコーンゴム、スチレンブタジエンゴム、天然ゴムラテックス、及びこれらの組み合わせから選択される、請求項1から8のいずれか一項に記載の方法。
  10. 前記第2の複数の接着性繊維のうちの1つ又は複数は、2種の異なる高分子材料を含む2要素接着性繊維であり、前記2種の異なる高分子材料のうちの1種が接着性であることを条件とする、請求項1から9のいずれか一項に記載の方法。
  11. 前記2要素接着性繊維のそれぞれは、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、前記外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、前記1つ又は複数の内側領域は、第2の接着性高分子材料又は非接着性高分子材料を個別に含む、請求項10に記載の方法。
  12. 前記第2の複数の接着性繊維のうちの少なくとも一部は、実質的に並行配列に整列しない、請求項1から11のいずれか一項に記載の方法。
  13. 自己接着性の単層繊維材料を形成する方法であって、前記方法は、
    接着性ウェブを含む単層を基板の上又は上方にエレクトロスプレー法で形成する段階を含み、
    前記接着性ウェブは複数の2要素接着性繊維又は多要素接着性繊維を含み、それぞれの2要素接着性繊維は2種の異なる高分子材料を含み、それぞれの多要素接着性繊維は少なくとも3種の異なる高分子材料を個別に含み、前記2要素接着性繊維又は前記多要素接着性繊維の少なくとも1種の高分子材料が接着性であることを条件とする、方法。
  14. 前記接着性ウェブは、約0.1g/mから約1000g/mの範囲の坪量を有する、請求項13に記載の方法。
  15. それぞれの2要素接着性繊維又は多要素接着性繊維は、約10nmから約10μmの範囲の直径を個別に有する、請求項13又は14に記載の方法。
  16. 前記方法はさらに、不織構造体、メッシュ構造体、織物構造体、又は膜を第1の層に形成する段階を含む、請求項13から15のいずれか一項に記載の方法。
  17. それぞれの2要素接着性繊維は、1つ又は複数の内側領域を実質的に取り囲む外側領域を有し、前記外側領域は第1の接着性高分子材料を含み、前記1つ又は複数の内側領域のそれぞれは、第2の接着性高分子材料又は非接着性高分子材料を含む、請求項13から16のいずれか一項に記載の方法。
  18. 自己接着性繊維材料を形成するエレクトロスプレーシステムであって、前記エレクトロスプレーシステムは、
    基板と、
    前記基板と離間した関係にある少なくとも1つの射出要素であって、前記少なくとも1つの射出要素は、第1の材料と第2の接着性材料とを送出するように構成される、少なくとも1つの射出要素と
    を備え、
    前記基板と前記少なくとも1つの射出要素とは、両者の間に電界を形成して、前記第1の材料と前記第2の接着性材料とを前記少なくとも1つの射出要素から前記基板に向かって引き出させ、前記第1の材料から第1の複数の繊維を形成し、前記第2の接着性材料から第2の複数の接着性繊維を形成するように構成され、
    前記第2の複数の接着性繊維の坪量が、前記第1の複数の繊維の坪量とほぼ等しい又はそれより小さい、エレクトロスプレーシステム。
  19. 前記少なくとも1つの射出要素は、前記第2の複数の接着性繊維に第3の材料を送出して、前記第2の複数の接着性繊維が前記第1の複数の繊維と前記第3の材料との間に配置されるようにするよう構成される、請求項18に記載のエレクトロスプレーシステム。
  20. 前記少なくとも1つの射出要素は、前記基板に直接的に第3の材料を送出して、前記第2の複数の接着性繊維が前記第3の材料と前記第1の複数の繊維との間に配置されるようにするよう構成される、請求項18に記載のエレクトロスプレーシステム。
  21. 前記第3の材料は不織構造体を含む、請求項19又は20に記載のエレクトロスプレーシステム。
  22. 前記少なくとも1つの射出要素はノズルを備え、前記ノズルは、
    前記第1の材料の供給源及び前記第2の接着性材料の供給源と流体連通した第1の端部と、
    前記第1の材料及び前記第2の接着性材料がそれぞれ前記基板に向かって引き出される第2の端部と
    を有する、請求項18から21のいずれか一項に記載のエレクトロスプレーシステム。
  23. 前記エレクトロスプレーシステムは複数の前記ノズルを備える、請求項22に記載のエレクトロスプレーシステム。
  24. 前記エレクトロスプレーシステムは、複数の前記射出要素を有する溶液浸漬システムを備え、前記溶液浸漬システムは、前記第1の材料の供給源及び前記第2の接着性材料の供給源と接触し、前記第1の材料及び前記第2の接着性材料はそれぞれ、前記溶液浸漬システムの前記複数の射出要素から導電性の前記基板に向かって引き出される、請求項18に記載のエレクトロスプレーシステム。
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