KR20180093045A - 의류 및 신발에서의 마이크로섬유 및/또는 나노섬유의 이용 - Google Patents

의류 및 신발에서의 마이크로섬유 및/또는 나노섬유의 이용 Download PDF

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KR20180093045A
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사이먼 파드론
토마스 디. 카
키알 그램리
스티븐 알. 케이
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클라코르 인코포레이션
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Abstract

의복 물품 또는 신발류의 생산을 위해서, 마이크로섬유 및 나노섬유와 같은 섬유를 생성하는 기구 및 방법이 본원에서 설명되어 있다. 또한, 코팅 프로세스 중에 섬유로 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 지지부를 가지는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템이 본원에서 설명된다. 물체의 외부 표면의 각각의 적어도 일부가 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 형성된 섬유에 의해서 코팅되도록, 지지부가 섬유에 대해서 물체를 이동시킬 수 있다.

Description

의류 및 신발에서의 마이크로섬유 및/또는 나노섬유의 이용
본 발명은 일반적으로 섬유 생산 분야에 관한 것이다. 더 구체적으로, 본 발명은 의류 및 신발류에서의 미크론 및 미크론-미만 크기 직경의 섬유의 이용에 관한 것이다.
작은 직경(예를 들어, 마이크로미터("미크론")로부터 나노미터("나노")까지)을 가지는 섬유가 의복 산업으로부터 군사 적용예까지 다양한 분야에서 유용하다. 예를 들어, 생물 의학 분야에서, 살아 있는 세포를 효과적으로 지지하기 위한 조직 성장을 위한 지지체를 제공하는 나노섬유를 기초로 하는 구조물의 개발에 큰 관심이 있다. 직물 분야에서, 나노섬유에 큰 관심이 있는데, 이는 나노섬유가 가벼우면서도 큰 내마모성을 가지는 의상을 제공하는 큰 단위 질량당 표면적을 가지기 때문이다. 하나의 종류로서, 탄소 나노섬유가, 예를 들어, 보강 복합체에서, 열 관리에서, 그리고 탄성중합체의 보강에서 이용되고 있다. 작은-직경 섬유의 많은 잠재적인 적용예가, 그 화학적 및 물리적 성질을 생성 및 제어할 수 있는 능력이 개선됨에 따라, 개발되고 있다.
유기 재료를 정전기적으로 스피닝시키고 후속하여 스피닝된 섬유를 적절한 표면 상에서 수집하는 것에 의해서 섬유성 매트 제품(fibrillar mat product)을 생산하는 미국 특허 제4,043,331호 및 제4,044,404호; 에너지 충전된 판의 개구부를 통해서 방출되는 용융 중합체에 제어된 압력을 인가하는 미국 특허 제4,266,918호; 및 수용성 중합체가 일련의 이격된 주사기에 의해서, PTFE (Teflon™) 이형제로 주위가 코팅될 수 있는 알루미늄 호일 래퍼(wrapper)를 가지는 에너지 충전된 금속 굴대를 포함하는 전기장 내로 공급하는 미국 특허 제4,323,525호에서 설명된 것과 같은, 유기 섬유의 극히 미세한 섬유 재료를 생산하는 것이 섬유 제조에서 잘 알려져 있다. 추가적으로, 모두가 중합체 나노섬유 생산 구성체를 특징으로 하는, 미국 특허 제4,044,404호, 제4,639,390호, 제4,657,743호, 제4,842,505호, 제5,522,879호, 제6,106,913호 및 제6,111,590호에 주목한다.
전기스피닝은 나노섬유 제조를 위한 주요 제조 방법이다. 전기스피닝을 위해서 이용되는 방법 및 기계류의 예를, 예를 들어, 이하의 미국 특허: 6,616,435; 6,713,011; 7,083,854; 및 7,134,857에서 찾아 볼 수 있다.
실시예에 관한 이하의 구체적인 설명의 도움으로 그리고 첨부 도면을 참조하면, 본 발명의 장점이 당업자에게 명확해질 것이다.
도 1a는 4개의 외부 견인(draft) 부재를 가지는 섬유 생산 장치의 본체의 실시예를 도시한다.
도 1b는 4개의 외부 견인 부재를 가지는 섬유 생산 장치의 본체의 실시예의 횡단면을 도시한다.
도 2는 기어 섬유 생산 장치의 대안적인 버전을 도시한다.
도 3a는 본체의 상단 표면과 하단 표면 사이에서 변동되는 직경을 가지고 다수의 오리피스의 행(row)을 포함하는 섬유 생산 장치를 도시한다.
도 3b는 도 3a에서 상자로 표시한 본체의 일부 또는 근접도를 도시한다.
도 4a는 다수의 오리피스의 행을 가지는 둥근 프로파일을 가지는 섬유 생산 장치를 도시한다.
도 4b는 도 4a에서 상자로 표시한 본체의 일부 또는 근접도를 도시한다.
도 5a는 비대칭적 프로파일을 가지는 섬유 생산 장치를 도시한다.
도 5b는 도 5a에서 상자로 표시한 본체의 일부 또는 근접도를 도시한다.
도 6a는 섬유 생산 장치 위에 장착된 드라이버를 가지는 섬유 생산 시스템의 실시예를 도시한다.
도 6b는 섬유 생산 장치 위에 장착된 드라이버를 가지는 섬유 생산 시스템의 횡단면의 실시예를 도시한다.
도 6c는 섬유 생산 시스템의 본체의 횡단면의 실시예를 도시한다.
도 6d는 섬유 생산 시스템의 측벽, 상단 부재, 및 하단 부재의 일부의 본체의 횡단면의 실시예를 도시한다.
도 7은 섬유 생산 장치의 대안적인 실시예를 도시한다.
도 8은 도 7의 섬유 생산 장치의 분해도를 도시한다.
도 9는 섬유 침착 시스템(fiber deposition system)을 도시한다.
도 10은 사용 시의 섬유 침착 시스템의 개략도를 도시한다.
도 11은 섬유로 물체를 코팅하는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템의 실시예를 도시한다.
도 12는, 물체가 지지부에 의해서 유지되는 동안, 섬유로 물체를 코팅하는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템의 실시예를 도시한다.
도 13은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 생산된 섬유에 의해서 코팅되는 물체를 유지하기 위한 지지부의 실시예를 도시한다.
도 14 내지 도 16은 예시적인 위치에서 물체를 유지하는 지지부와 함께 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템의 지지부의 실시예를 도시한다.
도 17 내지 도 19은 예시적인 위치에서 물체를 유지하는 지지부와 함께 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템의 지지부의 실시예를 도시한다.
도 20은 마이크로섬유 및/또는 코팅 시스템에 의해서 생산된 섬유에 의해서 물체가 코팅되는 동안, 물체를 유지하기 위한 지지부를 가지는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템의 실시예를 도시한다.
도 21은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 제1 위치에서의 지지부의 실시예를 도시한다.
도 22는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 제2 위치에서의 도 22의 지지부를 도시한다.
도 23은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 제1 위치에서의 지지부의 실시예를 도시한다.
도 24는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 제2 위치에서의 도 23의 지지부를 도시한다.
도 25는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 제1 위치에서의 지지부의 실시예를 도시한다.
도 26은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 제2 위치에서의 도 25의 지지부를 도시한다.
도 27은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 제1 위치에서의 지지부의 실시예를 도시한다.
도 28은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 제2 위치에서의 도 27의 지지부를 도시한다.
도 29는 물체를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 이용될 수 있는 지지부의 실시예의 일련의 이동 내의 제1 또는 시작 위치를 도시한다.
도 30은 물체를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 이용될 수 있는 지지부의 실시예의 일련의 이동 내의 제2 위치를 도시한다.
도 31은 물체를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 이용될 수 있는 지지부의 실시예의 일련의 이동 내의 제3 위치를 도시한다.
도 32는 물체를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 이용될 수 있는 지지부의 실시예의 일련의 이동 내의 제4 위치를 도시한다.
도 33은 물체를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 이용될 수 있는 지지부의 일련의 이동 내의 제5 위치를 도시한다.
도 34는 물체를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 이용될 수 있는 지지부의 실시예의 일련의 이동 내의 제6 위치를 도시한다.
도 35는 물체를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 이용될 수 있는 지지부의 일련의 이동 내의 제7 위치를 도시한다.
도 36은 물체를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 이용될 수 있는 지지부의 실시예의 일련의 이동 내의 제8 위치를 도시한다.
도 37은 물체를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 이용될 수 있는 지지부의 실시예의 일련의 이동 내의 제9 위치를 도시한다.
도 38은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템에 의해서 코팅하고자 하는 물체를 유지하는 지지부의 대안적인 실시예를 도시한다.
본 발명의 여러 가지 수정 및 대안적 형태가 가능할 수 있지만, 그 구체적인 실시예가 도면에서 예로서 도시되어 있고 본원에서 구체적으로 설명될 것이다. 도면은 반드시 실제 축척으로 작성된 것이 아닐 수 있다. 그러나, 도면 및 그에 대한 구체적인 설명은 본 발명을 개시된 특별한 형태로 제한하기 위한 것이 아니고, 대조적으로, 본 발명은 첨부된 청구항에 의해서 규정된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범위 내에 포함되는 모든 수정예, 균등물 및 대안을 커버할 것임을 이해하여야 할 것이다.
본 발명이 특별한 장치 또는 방법으로 제한되지 않고, 그러한 장치 또는 방법이 당연히 달라질 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 또한, 본원에서 사용된 용어는 단지 특별한 실시예를 설명하기 위한 목적을 위한 것이고 제한적으로 의도된 것이 아님을 이해할 수 있을 것이다. 본 명세서 및 첨부된 청구항에서 사용된 바와 같이, 기재 내용에서 달리 명백하게 기술하지 않는 한, 단수 형태("a", "an", 및 "the")가 단수 및 복수의 대상을 포함한다. 또한, "~일 수 있다"라는 단어는, 의무적인 의미(즉, 반드시)가 아니라, 허용 가능 의미(즉, 가능성을 가진, ~ 할 수 있는)로서 본원 전체에서 사용된다. "포함한다" 라는 용어 및 그 파생어는 "포함하나, 그에 제한되지 않는"을 의미한다. "커플링된"이라는 용어는 직접적 또는 간접적으로 연결된 것을 의미한다.
용어 "포함한다"(그리고 "포함하는" 및 "포함하고 있는"과 같은 '포함하는'의 모든 형태), "가지고 있다"(그리고 "가지는" 및 "가지고 있는"과 같은 '가지고 있다'의 모든 형태), "포괄한다"(그리고 "포괄하는" 및 "포괄하고 있는"과 같은 '포괄한다'의 모든 형태, 및 "함유한다"(그리고 "함유하는" 및 "함유하고 있는"과 같은 '함유한다'의 모든 형태)는 개방형 연결 동사이다. 하나 이상의 단계 또는 요소를 "포함하는", "갖는", "포괄하는" 또는 "함유하는" 방법 또는 기구는 그러한 하나 이상의 단계 또는 요소를 보유하고, 그러한 하나 이상의 단계 또는 요소만을 보유하는 것으로 제한되지 않는다. 마찬가지로, 하나 이상의 특징부를 "포함하는", "갖는", "포괄하는" 또는 "함유하는" 기구의 요소는 이러한 하나 이상의 특징부를 보유하고, 그러한 하나 이상의 특징부만을 보유하는 것으로 제한되지 않는다.
마이크로섬유 및 나노섬유와 같은 섬유를 생성하는 기구 및 방법이 본원에서 설명되어 있다. 본원에서 설명된 방법은 재료를 섬유로 변환하기 위해서 원심력을 이용한다. 섬유를 생성하기 위해서 이용될 수 있는 기구가 또한 설명된다. 원심력을 이용하여 섬유를 생성하는 것과 관련된 일부 상세 내용을, 모두가 본원에서 참조로 포함되는, 이하의 미국 특허출원 공개: "Methods and Apparatuses for Making Superfine Fibers" 라는 명칭의 Lozano 등의 제2009/0280325호; "Superfine Fiber Creating Spinneret and Uses Thereof"라는 명칭의 Lozano 등의 제2009/0280207호; "Systems and Methods of Heating a Fiber Producing Device"라는 명칭의 Kay 등의 제2014/0042651호; "Devices and Methods for the Production of Microfibers and Nanofibers in a Controlled Environment"라는 명칭의 Kay 등의 제2014/0159262호; "Devices and Methods for the Production of Microfibers and Nanofibers"라는 명칭의 제2014/0035179호, 그리고 미국 특허: "Superfine Fiber Creating Spinneret and Uses Thereof"라는 명칭의 Lozano 등의 제8,721,319호; "Superfine Fiber Creating Spinneret and Uses Thereof"라는 명칭의 Lozano 등의 제8,231,378호; "Apparatuses Having Outlet Elements and Methods for the Production of Microfibers and Nanofibers"라는 명칭의 Peno의 제8,647,540호; "Multilayer Apparatuses and Methods for the Production of Microfibers and Nanofibers"라는 명칭의 Peno 등의 제8,777,599호; "Apparatuses and Methods for the Deposition of Microfibers and Nanofibers on a Substrate"라는 명칭의 Peno 등의 제8,658,067호; "Apparatuses and Methods for Simultaneous Production of Microfibers and Nanofibers"라는 명칭의 Peno 등의 제8,647,541호; "Split Fiber Producing Devices and Methods for the Production of Microfibers and Nanofibers"라는 명칭의 Peno 등의 제8,778,240호; 및 "Devices and Methods for the Production of Coaxial Microfibers and Nanofibers"라는 명칭의 Peno 등의 제8,709,309호에서 찾아볼 수 있다.
일부 실시예에서, 섬유 생산 장치가 본체를 포함할 수 있다. 본체는, 본체의 일부가 생산된 섬유를 본체로부터 멀리 이송하는 것을 돕기 위한 기능을 할 수 있도록, 형성될 수 있다. 예를 들어, 섬유 생산 장치의 본체는, 섬유 생산 장치에 근접한 가스 유동을 생성하는 견인 부재를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유 생산 장치가 둘 이상의 견인 부재를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유 생산 장치가 4개의 견인 부재를 포함할 수 있다. 견인 부재는 가스 흐름을 생성하는 팬 상의 블레이드로서 기능할 수 있다. 견인 부재에 의해서 생성된 가스 흐름이, 생산된 섬유를 섬유 생산 장치로부터 멀리 이동시키는 것을 도울 수 있다. 가스 흐름은 생산된 섬유를 섬유 생산 시스템 내에서 지향시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 견인 부재는 섬유 생산 장치의 본체의 평면을 벗어나 각도를 이룰 수 있다. 견인 부재는, 팬의 블레이드와 상당히 유사하게, 각도를 이루어, 견인 부재에 의해서 생성되는 가스 흐름의 강도를 증가시킬 수 있다. 일부 실시예에서, 견인 부재의 각도는, 사용 중에 생산되는 가스 흐름의 강도를 증가/감소시키기 위해서, 사용자에 의해서 조정될 수 있다. 조정 시에, 견인 부재가 제 위치 내로 잠금될 수 있다.
도 1a 및 도 1b는 섬유 생산 장치의 본체의 링 부분(314)의 외부에 배치된 견인 부재(312)를 가지는 섬유 생산 장치(300)의 실시예를 도시한다. 채널(316)이 재료 입력 채널로서 기능할 수 있고, 재료는, 부재(312) 내의 개구부 외부로 스피닝되고 섬유로 생산되기 전에, 채널 내에 배치된다. 도 3b의 단면에 도시된 바와 같이, 견인 부재(312)는 채널(322)을 포함할 수 있다. 채널(322)은 사용 중에 섬유를 생산하기 위해서 개구부(324)를 채널(316)에 연결하는 기능을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 본체는 절연 재료(326) 및 열 전달 재료(328)의 층들로 형성될 수 있다. 커플링 부재(318)가 섬유 생산 장치(300)를 섬유 생산 시스템의 구동 시스템에 커플링시키는 기능을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 외측부 링 부분(314)의 상단 표면이 유도 가열 시스템과 양립 가능할(compatible) 수 있다.
도 2는 섬유 생산 장치의 다른 실시예의 투사도를 도시한다. 섬유 생산 장치(600)는, 각각의 기어 유사 연장부의 "치형부"의 선단부에 배치된 복수의 오리피스(615)를 가지는, 기어 유사 본체(610)를 포함한다. 본체(610)는 상단 부재(612) 및 하단 부재(614)로 이루어질 수 있다. 상단 부재(612) 및 하단 부재(614)는 본체 공동(미도시)을 함께 형성하고, 그러한 본체 공동 내에는 섬유로 형성하고자 하는 재료가 배치된다. 개구부(620)가 상단 부재(612)를 통해서 본체 공동까지 연장되어, 재료가 본체 공동 내에 배치되게 할 수 있다. 본체 공동에 직접적으로 커플링되는 채널의 이용은, 본체가 회전되는 동안 본체의 상단 면으로부터의 재료의 도입을 허용한다. 섬유 생산 장치(600)는 커플링 부재(640)를 이용하여 구동부에 커플링된다. 커플링 부재는, 일부 실시예에서, 개방 허브 설계를 갖는다. 개방 허브 설계는, 하나 이상의 아암(646)을 통해서 커플링 링(644)에 연결되어, 중앙 커플러와 커플링 링 사이에 실질적으로 빈 공간을 남기는 중앙 커플러(642)를 특징으로 한다. 이러한 개방 허브 설계는 섬유 생산 장치 주위의 공기 유동 관리를 개선하는데 도움을 준다.
섬유 생산 장치는, 본원에서 설명된 바와 같이, 유도 가열될 수 있다. 유도는 섬유 생산 장치의 본체 내에서 전류를 생성하고, 이는 장치를 가열한다. 유도 전류를 열이 요구되는 영역으로 조향하는 것에 의해서 가열 위치를 제어하는 것이 종종 바람직할 수 있다. 도 2에서, 섬유 생산 장치는, 유도된 원주방향 전류를 장치의 외경으로 밀어 내기 위한 상부 판 내에 절개된 반경방향 슬롯(660)을 갖는다.
섬유가 회전 축에 수직인 기재 상에 놓이는 섬유 생산 시스템에서, 섬유 생산 장치 아래에서, 침착된 섬유가 침착 폭에 걸쳐 가능한 한 균일하도록 섬유의 확전(spread)이 제어되는 것이 중요하다. 몇몇 시스템 매개변수가 섬유의 확전에 영향을 미치고 섬유 확전을 제어하기 위해서 변경될 수 있다.
예를 들어, 용이하게 수정될 수 있는 시스템의 매개변수들 중에서, 회전 속도, 챔버 공기 유동, 및 섬유 생산 장치와 기재 사이의 거리가 있다.
섬유의 확전을 수정하기 위해서 이용될 수 있는 부가적인 매개변수는 섬유 생산 장치의 개구부에서의 공기 유동이다. 섬유 생산 장치의 개구부에서 공기 유동을 제어하기 위한 하나의 방식은 본체의 형상을 변경하는 것이다. 본체의 상단 표면과 하단 표면 사이의 공기 유동이 개구부의 근접부에서 상이한 속도들을 생성하도록 하는 방식으로 섬유 생산 장치의 본체가 성형될 수 있다는 것을 발견하였다. 그에 따라, 본체의 형상을 변화시키는 것에 의해서, 섬유 궤적이 제어될 수 있다. 일반적으로, 본체의 측면의 형상은 개구부 주위의 공기 유동에 가장 큰 영향을 미친다. 예를 들어, 섬유 생산 장치의 본체의 상단 표면과 하단 표면 사이의 직경을 변화시키는 것이 개구부에 근접하여 상이한 공기 유동들을 생성할 수 있다.
도 3a 및 도 3b는 섬유 생산 장치(700)의 실시예를 도시한다. 섬유 생산 장치(700)는 내부 공동을 가지는 실질적으로 원형인 본체(710)를 포함한다. 하나 이상의 개구부(730)가 내부 공동과 연통되는 섬유 생산 장치의 측벽 내에 형성된다. 개구부(730)는, 2개의 실질적으로 평행한 개구부의 라인으로 배열된 개구부의 2개의 행을 포함할 수 있다. 양 라인은 본체(710)의 중심(717)으로부터 동일한 거리로 이격된다. 커플링 부재(720)가 본체에 커플링된다. 커플링 부재는 본체(710)를 드라이버에 커플링시키기 위해서 이용된다.
일 실시예에서, 본체의 직경은 상단 표면(712)과 하단 표면(714) 사이에서 변화된다. 이러한 실시예에서, 본체는 대칭적인 프로파일을 갖는다. 예를 들어, 본체(710)는 둥근 상단 부분(713) 및 둥근 하단 부분(715)을 갖는다. 그에 따라, 본체(710)는 본체의 중심(717)에서의 직경보다 작은 상단 부분(713)에서의 직경, 및 본체의 중심(717)에서의 직경보다 작은 하단 부분(715)에서의 직경을 갖는다. 본체(710)의 상단 및 하단 부분의 감소된 직경은 개구부에 근접한 영역 내에서 미리 규정된 공기 유동을 생성한다. 미리 규정된 공기 유동은, 기재 상에 침착될 때 섬유의 보다 균일한 분포를 보장하는데 도움이 되는 방식으로 섬유 생산 장치로부터 멀리 섬유를 이동시키는 것을 개선한다. 본체(710)의 중앙 부분(717)이 실질적으로 수직이 되도록, 그리고 회전 축과 평행한 라인 내에 놓이도록, 섬유 생산 장치(700)의 프로파일이 정해진다. 상단 부분 및 하단 부분에 근접한 본체(710)의 부분은 본체를 위한 변동(varying) 직경을 생성하도록 실질적으로 둥글게 구성될 수 있다. 본체(710)는 측벽 내에 형성된 복수의 수직 홈(740)을 더 포함하고, 수직 홈은 개구부(730) 주위의 공기의 유동을 향상시킨다.
도 4a 및 도 4b는 섬유 생산 장치(800)의 실시예를 도시한다. 섬유 생산 장치(800)는 내부 공동을 가지는 실질적으로 원형인 본체(810)를 포함한다. 하나 이상의 개구부(830)가 내부 공동과 연통되는 섬유 생산 장치의 측벽 내에 형성된다. 개구부(830)는, 2개의 실질적으로 평행한 개구부의 라인으로 배열된 개구부의 2개의 행을 포함할 수 있다. 양 라인은 본체(817)의 중심(810)으로부터 동일한 거리로 이격된다. 커플링 부재(820)가 본체에 커플링된다. 커플링 부재는 본체(810)를 드라이버에 커플링시키기 위해서 이용된다.
일 실시예에서, 본체의 직경은 상단 표면(812)과 하단 표면(814) 사이에서 변화된다. 이러한 실시예에서, 본체는 대칭적인 프로파일을 갖는다. 예를 들어, 본체(810)는 둥근 상단 부분(813) 및 둥근 하단 부분(815)을 갖는다. 그에 따라, 본체(810)는 본체의 중심(817)에서의 직경보다 작은 상단 부분(813)에서의 직경, 및 본체의 중심(817)에서의 직경보다 작은 하단 부분(815)에서의 직경을 갖는다. 본체(810)의 상단 및 하단 부분의 감소된 직경은 개구부에 근접한 영역 내에서 미리 규정된 공기 유동을 생성한다. 미리 규정된 공기 유동은, 기재 상에 침착될 때 섬유의 보다 균일한 분포를 보장하는데 도움이 되는 방식으로 섬유 생산 장치로부터 멀리 섬유를 이동시키는 것을 개선한다. 본체의 변동 직경을 생성하기 위해서, 섬유 생산 장치(800)의 프로파일은 중심(817)으로부터 상단 표면(812)까지 그리고 중심으로부터 하단 표면(814)까지 실질적으로 둥글다.
도 5a 및 도 5b는 섬유 생산 장치(900)의 실시예를 도시한다. 섬유 생산 장치(900)는 내부 공동을 가지는 실질적으로 원형인 본체(910)를 포함한다. 하나 이상의 개구부(930)가 내부 공동과 연통되는 섬유 생산 장치의 측벽 내에 형성된다. 개구부(930)는, 개구부의 하나의 행 또는 2개의 실질적으로 평행한 개구부의 라인으로 배열된 개구부의 2개의 행을 포함할 수 있다. 개구부의 2개의 라인이 존재할 때, 양 라인은 본체(910)의 중심(917)으로부터 동일한 거리로 이격된다. 커플링 부재(920)가 본체에 커플링된다. 커플링 부재는 본체(910)를 드라이버에 커플링시키기 위해서 이용된다. 개구부의 2개의 라인이 단지 예시적인 것이고, 개구부의 라인의 수가 둘 이상일 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
일 실시예에서, 본체의 직경은 상단 표면(912)과 하단 표면(914) 사이에서 변화된다. 이러한 실시예에서, 본체는 비대칭적인 프로파일을 갖는다. 본체(910)는 둥근 상단 부분(913) 및 둥근 하단 부분(915)을 갖는다. 그에 따라, 본체(910)는 본체의 중심(917)에서의 직경보다 작은 상단 부분(913)에서의 직경, 및 본체의 중심(917)에서의 직경보다 작은 하단 부분(915)에서의 직경을 갖는다. 본체(910)의 상단 및 하단 부분의 감소된 직경은 개구부에 근접한 영역 내에서 미리 규정된 공기 유동을 생성한다. 미리 규정된 공기 유동은, 기재 상에 침착될 때 섬유의 보다 균일한 분포를 보장하는데 도움이 되는 방식으로 섬유 생산 장치로부터 멀리 섬유를 이동시키는 것을 개선한다. 섬유 생산 장치(900)의 프로파일은 비대칭적이다. 따라서, 비대칭적인 프로파일을 생성하도록, 상단 부분은 중심을 벗어난 위치(925)로부터 상단 표면(912)까지 그리고 중심을 벗어난 위치(925)로부터 하단 표면(914)까지 실질적으로 둥글게 구성된다. 본체(910)는 측벽 내에 형성된 복수의 수직 홈(940)을 더 포함하고, 수직 홈은 개구부(930) 주위의 공기의 유동을 향상시킨다.
섬유 생산 시스템의 실시예에서, 가열 장치가 섬유 생산 장치의 본체의 실질적으로 내측에 배치될 수 있다. 섬유 생산 시스템의 실시예가 도 6a 내지 도 6d에 도시되어 있다. 섬유 생산 시스템(1200)은 섬유 생산 장치(1210)를 포함한다. 섬유 생산 장치(1210)는 본체(1212) 및 커플링 부재(1214)를 포함한다. 본체(1212)는 하나 이상의 개구부(1216)를 포함하고, 본체 내에 배치된 재료가 사용 중에 그러한 개구부를 통과할 수 있다. 전술한 바와 같이, 본체(1212) 내에 배치된 재료를 개구부(1216)를 향해서 지향시키는데 도움을 주기 위해서, 본체의 내측부 공동이 각도형 또는 둥근 벽을 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 본체(1212)의 내측부 공동은 본체(1212) 내에 배치된 재료를 지향시키는데 도움을 주기 위한 각도형 또는 둥근 벽을 가지지 않거나 거의 가지지 않을 수 있는데, 이는, 재료 및/또는 본체가 프로세스 중에 스피닝되는 속력으로 인해서 그러한 각도형 벽이 불필요하기 때문이다. 커플링 부재(1214)는, 드라이버(1218)에 커플링될 수 있는 본체로부터 연장되는 세장형 부재일 수 있다. 대안적으로, 커플링 부재가, 드라이버로부터 세장형 부재를 받아들이기 위한 수용부일 수 있다(예를 들어, 커플링 부재가 척 또는 유니버셜 나사산형 조인트일 수 있다).
일부 실시예에서, 섬유 생산 장치(1210)가 (예를 들어, 도 6b 내지 도 6c에 도시된) 내부 가열 장치(1220)를 포함할 수 있다. 가열 장치(1220)는 본체(1212) 내로 이송된 재료를 가열하여 재료가 하나 이상의 개구부(1216)를 통해서 이송될 때 섬유의 생산을 돕는 기능을 할 수 있다. 가열 장치(1220)는 재료를 유도 또는 복사 가열할 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 장치는 재료를 전도, 유도 또는 복사 가열할 수 있다. 일부 실시예에서, 가열 장치는 RF, 레이저, 또는 적외선을 이용하여 재료를 가열할 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 장치(1220)가 사용 중에 이동될 수 있다. 가열 장치(1220)가 사용 중에 본체(1212)와 협력하여 이동될 수 있다. 가열 장치(1220)가 커플링 부재(1214)에 커플링될 수 있다.
일부 실시예에서, 가열 장치(1220)는 사용 중에 본체(1212)와 관련하여 실질적으로 이동 없이 유지될 수 있고, 그에 따라 본체(1212)가 스핀될 때, 가열 장치(1220)가 상대적으로 이동 없이 유지된다. 일부 실시예에서, 가열 장치(1220)가 세장형 도관(1222)에 커플링될 수 있다. 세장형 도관(1222)은 커플링 부재(1224) 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 세장형 도관(1222)은 커플링 부재(1224)와 독립적으로 이동될 수 있고, 그에 따라 커플링 부재가 회전될 때, 세장형 도관(1222)의 이동이 없이 본체(1212)가 회전된다. 일부 실시예에서, 세장형 도관(1222)이 가열 장치(1220)에 전력을 공급할 수 있다.
일부 실시예에서, 섬유를 형성하기 위해서 이용되는 재료가 섬유 생산 장치의 본체 내로 이송될 수 있다. 일부 실시예에서, 재료가 압력 하에서 본체에 이송될 수 있다. 섬유 생산 장치 내로의 재료의 가압 공급은, 장치의 스피닝되는 본체에 의해서 제공되는 힘에 더하여, 재료를 개구부를 통해서 가압함으로써 섬유 생산을 도울 수 있다. 가압 공급 시스템은 생산된 섬유가 개구부로부터 빠른 속도로 토출되게 할 수 있다. 가압 공급 시스템은 또한, 세정을 돕기 위해서 장치를 통해서 가스 및/또는 용매를 압력 하에서 이송함으로써, 섬유 생산 장치가 세정되게 할 수 있다. 일부 실시예에서, 세장형 도관(1222)은 재료를 본체(1212)에 이송하는 기능을 할 수 있다. 세장형 도관(1222)은 일부 실시예에서 (예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같은) 드라이버(1218)를 통해서 재료를 이송할 수 있다. 세장형 도관을 통한 재료 이송은 공기/산소 이외의 대기 내에서 재료가 전달되게 할 수 있다. 아르곤 또는 질소와 같은 불활성 대기를 이용하여 재료가 이송될 수 있다.
일부 실시예에서, 드라이버는 섬유 생산 장치의 본체에 커플링된 직접 구동부를 포함할 수 있다. 직접 구동 시스템은 섬유 생산 시스템의 효율을 높일 수 있다. 직접 구동 메커니즘은 전형적으로, 어떠한 감소(예를 들어, 기어 박스)도 없이 모터로부터의 동력을 취하는 장치이다. 증가된 효율에 더하여, 직접 구동부는 소음 감소, 긴 수명, 및 고토크 저 rpm 제공을 포함하는 다른 장점을 갖는다. 세장형 도관(1222)은 일부 실시예에서 (예를 들어, 도 6b에 도시된 바와 같은) 드라이버(1218)를 통해서 재료를 이송할 수 있고, 일부 실시예에서 드라이버(1218)는 직접 드라이버를 포함할 수 있다.
도 6d는 섬유 생산 시스템의 측벽(1224), 상단 부재(1226), 및 하단 부재(1228)의 일부의 본체(1212)의 횡단면의 실시예를 도시한다. 섬유 생산 시스템(1200)은 섬유 생산 장치(1210)를 포함한다. 섬유 생산 장치(1210)는 본체(1212) 및 커플링 부재(1214)를 포함한다. 본체(1212)는 하나 이상의 개구부(1216)를 포함하고, 본체 내에 배치된 재료가 사용 중에 그러한 개구부를 통과할 수 있다. 측벽(1224)은 복수의 개구부(1216)를 포함할 수 있다. 일부 실시예에서, 복수의 개구부가 개구부의 패터닝된 어레이를 포함할 수 있다. 패터닝된 어레이는 반복되는 패턴을 포함할 수 있다. 패턴 내의 개구부가 다른 개구부와 수직으로 정렬되지 않도록 그러한 패턴이 구성될 수 있다. 패턴은, 개구부들 사이에서 수평으로 최소 거리를 포함하도록 구성될 수 있다. 일부 실시예에서, 패턴이 섬유의 꼬임을 방지할 수 있다. 섬유의 꼬임 또는 "얽힘(roping)"의 방지는 더 일정한 섬유 제품 및 더 양호한 제품을 초래할 수 있다.
상이한 개구부의 패턴들이 요구될 수 있고 및/또는 하나 이상의 개구부가 정상 사용 중에 막히기 시작할 수 있다. 일부 실시예에서, 본체(1212)의 측벽(1224)은, 섬유 생산 장치의 임의의 다른 구성요소를 교체할 필요가 없이, 교체될 수 있다. 측벽(1224)은 섬유 생산 시스템의 상단 부재(1226) 및 하단 부재(1228)에 커플링될 수 있다. 측벽의 연부(1230a 및 1230b)가 상단 부재(1226) 및 하단 부재(1228)의 채널(1232a 및 1232b) 내에 각각 끼워질 수 있다. 연부(1230)가 측벽(1224)을 상단 부재(1226) 및 하단 부재(1228)에 커플링시키는 기능을 할 수 있다. 일부 실시예에서, 측벽의 연부가 상단 및 하단 부재의 채널과 마찰 끼움을 형성할 수 있다. 일부 실시예에서, 측벽의 연부가 측방향으로 채널 내로 활주될 수 있도록 그러나 어떠한 방향으로도 채널의 외부로 당겨지지 않도록, 측벽의 연부가 상단 및 하단 부재의 채널의 횡단면과 유사한 횡단면을 가질 수 있다.
일부 실시예에서, 섬유 생산 장치의 가열을 위해서 이용되는 가열 장치가 복사 가열기이다. 적외선 가열기는, 섬유 생산 장치를 가열하기 위해서 이용될 수 있는 복사 가열기의 예이다. 일부 실시예에서, 가열 장치는 적외선 가열 장치를 포함할 수 있다. 적외선 가열 장치는, 특정 적외선 파장으로 조율된 또는 조율될 수 있는 장치를 포함할 수 있다. 적외선 파장은, 어떠한 유형의 재료가 가열되는지를 기초로 선택될 수 있다.
적외선 복사 가열은, 특히 재료의 건조 또는 코팅의 융합(예를 들어, 분말 코팅, 페인트 또는 인쇄된 층의 건조)을 위해서, 산업계에서 광범위하게 이용된다. 적외선 가열은, (적절하게 특정된 경우) 방출된 복사선이 기재(또는 기재의 처리된 부분)에 의해서만 흡수되고 주위 공기나 물체에 의해서 흡수되지 않는다는 점에서, 다른 형태의 가열보다 우수한 장점을 갖는다. 적외선 가열은 직접적인 전달에 의해서 방출기(공급원)로부터 부품 표면에 복사 에너지를 인가하는 것으로 규정될 수 있다. 방출된 에너지의 일부가 표면으로부터 반사될 수 있고, 일부는 기재에 의해서 흡수될 수 있고 일부는 기재를 통해서 전달될 수 있다. 흡수 특성은 재료의 유형, 색채 및 표면 마감에 따라 달라질 수 있다. 예를 들어, 거칠고, 흑색인 물체는, 더 많은 에너지를 반사하는 매끄러운 백색 물체가 흡수할 수 있는 것보다 더 많은 적외선 에너지를 흡수할 것이다. 적외선 에너지의 실제 거동은 파장, 기재와 방출기 사이의 거리, 부품의 질량, 표면적 및 색채 감도에 따라 달라진다. 일반적으로 적외선 복사선의 파장이 더 짧을수록 기재 내로 더 침투하나, 기재의 색채 변화에 더 민감하다. 일반적으로, 중합체는 중간 적외선 범위 내에서 더 효과적으로 흡수한다.
복사선이 중합체 표면에 인가될 때, 이는 반사, 투과, 또는 흡수될 수 있다. 이는, 온도 증가를 초래하고 결과적으로 중합체의 용융을 초래하는 흡수된 부분이다. 순수한 미충진된 열가소성 플라스틱에 의해서 흡수된 복사선의 양은 그 원자의 진동에 의해서 결정된다. 진동이 적외선-활성적인 경우에, 이는, 입사 적외선 복사선의 발진 전기장(oscillating electric field)에 의해서 활성화될 수 있는 쌍극자 모멘트의 변화와 연관되어야 한다. 특정 진동 모드는 적외선 스펙트럼 내의 주파수를 가지며 그에 따라 특정 파장의 적외선 복사선을 흡수할 수 있다. 플라스틱 재료는 약 2 내지 약 15 ㎛의 파장에서 적외선 복사선을 흡수한다. 3.3 내지 3.5 ㎛의 파장은 C-H 결합의 진동 모드에 상응하고; 알코올, 카르복실산, 또는 아미드기는 약 2 내지 약 3 ㎛의 파장의 적외선 에너지를 흡수한다. 적외선 복사선의 흡수는 분자 진동(예를 들어, 연신, 흔들림, 등)을 유도하고, 분자 진동은 유기 중합체의 온도를 높인다. 그에 따라, 적외선 가열 장치는 가열 에너지를 희망 재료로 제한하는 것을 포함하는 몇 가지 장점을 가질 수 있다. 이러한 방식으로, 가열 프로세스 중에 적은 에너지가 낭비되는데, 이는 에너지가 특정 재료를 향해 지향되기 때문이다.
일부 실시예에서, 재료가 섬유 생산 장치의 본체에 진입하기 전에 및/또는 진입할 때 재료를 가열하도록 가열 장치(예를 들어, 적외선 가열 장치)가 배치될 수 있다. 일부 실시예에서, 적외선 가열 장치는 섬유 생산 장치의 내측부 내에 적어도 부분적으로 배치될 수 있다. 그러한 실시예에서, 적외선 가열 장치는 섬유 생산 장치의 본체를 통해서 이송되는 재료를 가열할 수 있다. 재료가 용융되도록 그에 따라, 본체가 스피닝될 때, 재료가 본체 내의 개구부를 통과하여 섬유를 생산하도록, 적외선 가열 장치는 재료를 가열하는 기능을 할 수 있다. 적외선 가열 장치는, 본체 내로의 도입에 앞서서 미리 용융된 본체 내의 재료를 더 가열할 수 있다. 적외선 가열 장치는, 본체 내로의 도입에 앞서서 미리 용융된 본체 내의 재료를 더 가열할 수 있다. 추가적인 가열 재료가 재료의 점도를 낮추는 기능을 할 수 있다. 추가적인 재료 가열은 재료의 점도를 감소시키는 기능을 할 수 있고, 그에 따라 개구부를 통한 재료의 유동이 촉진될 수 있다.
일부 실시예에서, 적외선 가열 시스템을 이용하여 섬유 생산 장치의 본체에 실질적으로 인접한 환경의 적어도 일부를 가열할 수 있다. 구체적으로, 적외선 가열 시스템을 이용하여, 섬유 생산을 위해서 재료가 통과 이송되는 본체 내의 복수의 개구부에 실질적으로 인접한 환경의 적어도 일부를 가열할 수 있다. 섬유 생산 장치의 본체 주위의 환경을 가열하는 것은, 섬유 생산 장치의 본체 내의 개구부를 빠져 나오는 섬유의 ?치율(quench rate)을 연장시킴으로써, 섬유가 더 길게 생산되게 할 수 있다. 적외선 가열 장치를 조정하는 것에 의해서, 섬유 생산 장치에 의해서 생산되는 섬유의 길이를 조정할 수 있다.
도 7 및 8은 섬유 생산 장치의 대안적인 실시예를 도시한다. 섬유 생산 장치(1400)는, 슬롯(1420) 내에 배치된 복수의 오리피스를 가지는 본체(1410)를 포함한다. 본체(1410)는 2개 이상의 부재로 구성될 수 있다. 도시된 실시예에서, 홈형 부재(1414)가 홈형 지지부(1418) 상에 배치된다. 지지부(1418)는 기부를 제공하고, 그 기부 상에는 홈형 부재가 적층될 수 있다. 지지부(1418)는 또한, 섬유 생산 장치(1400)를 드라이버에 커플링시키기 위해서 이용될 수 있는 커플링 부재(1430)를 포함한다. 2개의 홈형 부재가 도시되어 있지만, 그보다 많거나 적은 홈형 부재가 이용될 수 있다는 것을 이해하여야 한다.
일 실시예에서, 섬유 생산 장치(1400)는 상단 부재(1412) 및 지지 부재(1418)를 포함하고, 하나 이상의 홈형 부재(1414, 1416)가 상단 부재와 지지 부재 사이에 개재된다. 섬유 생산 장치(1400)를 조립하기 위해서, 제1 홈형 부재(1416)가 지지부(1418) 상에 배치된다. 밀봉부(미도시)가 홈형 부재(1416)와 지지부(1418) 사이에 배치될 수 있다. 제2 홈형 부재(1414)가 제1 홈형 부재(1416) 상에 배치된다. 밀봉부(미도시)가 제2 홈형 부재(1414)와 제1 홈형 부재(1416) 사이에 배치될 수 있다. 함께 커플링될 때 제1 홈형 부재(1416) 및 제2 홈형 부재(1414)는, 섬유 생산 장치의 원주 주위로 연장되는 슬롯(1420)을 형성한다. 상단 부재(1412)가 제2 홈형 부재(1414) 상에 배치되고 체결부(1440)에 의해서 지지 부재(1418)에 채결되고, 체결 부재는 상단 부재, 제1 및 제2 홈형 부재를 통해서 지지 부재 내로 연장된다. 밀봉부(미도시)가 상단 부재(1412)와 제2 홈형 부재(1414) 사이에 배치될 수 있다. 함께 커플링될 때 상단 부재(1412) 및 제2 홈형 부재(1414)는, 섬유 생산 장치의 원주 주위로 연장되는 슬롯(1420)을 형성한다.
섬유 생산 장치(1400)가 조립될 때, 본체 공동(1430)이 지지 부재(1418), 홈형 부재(1416 및 1414), 및 상단 부재(1412)에 의해서 형성된다. 재료는 사용 중에 본체 공동(1460) 내로 배치될 수 있다. 복수의 홈(1450)이 홈형 부재(1414 및 1416) 내에 형성된다. 섬유 생산 장치(1400)가 회전될 때, 본체 공동(1460) 내에 배치된 재료가 홈(1450)에 진입하고, 그러한 홈은 슬롯(1420)에서 개구부를 통해서 토출되도록 재료를 섬유 생산 장치를 통해서 운반한다.
섬유를 기재 상에 침착시키기 위한 시스템(100)의 실시예가 도 9에 도시되어 있다. 시스템(100)은 섬유 생산 시스템(110) 및 기재 운송 시스템(150)을 포함한다. 섬유 생산 시스템(110)은 본원에서 설명된 바와 같은 섬유 생산 장치(120)를 포함한다. 섬유 생산 시스템은 섬유를 생산하고 섬유 생산 장치에 의해서 생산된 섬유를 이용 중에 섬유 생산 장치 아래에 배치되는 기재(160)를 향해서 지향시킨다. 기재 운송 시스템은 시트 재료의 연속적인 시트를 침착 시스템을 통해서 이동시킨다.
시스템(100)은, 일 실시예에서, 상단 장착형 섬유 생산 장치(120)를 포함한다. 사용 중에, 섬유 생산 장치(120)에 의해서 생산된 섬유가 기재(160) 상에 침착된다. 시스템(100)의 개략도가 도 10에 도시되어 있다. 섬유 생산 시스템(110)은: 진공 시스템(170), 정전기 판(180), 및 가스 유동 시스템(190) 중 하나 이상을 포함할 수 있다. 섬유 생산 장치(110)에 의해서 생산된 섬유가 감소된 압력으로 인해서 기재를 향해서 당겨지도록, 진공 시스템은 기재(160) 아래에서 감소된 압력의 영역을 생성한다. 대안적으로, 하나 이상의 팬이 기재 아래에 배치되어 기재를 통한 공기 유동을 생성할 수 있다. 가스 유동 시스템(190)은, 섬유 생산 장치에 의해서 형성된 섬유를 기재를 향해서 지향시키는 가스 유동(192)을 생성한다. 가스 유동 시스템은, 공기(또는 다른 가스)의 유동을 생성하는 가압 공기 공급원 또는 하나 이상의 팬일 수 있다. 강제된 공기(팬, 가압 공기) 및 배기 공기(외향 유동을 생성하기 위한 팬)를 이용하는 것 그리고 기재로의 하향 섬유 침착 필드를 생성하기 위해서 공기 유동을 균형화하고 지향시키는 것에 의해서, 진공 및 공기 유동 시스템의 조합을 이용하여 침착 챔버의 상단으로부터 기재를 통해서 배기 시스템으로 "균형잡힌 공기 유동"을 생성할 수 있다. 시스템(100)은 기재 유입구(162) 및 기재 배출구(164)를 포함한다.
정전기 판(180)이 또한 기재(160) 아래에 배치된다. 정전기 판은 미리 결정된 극성으로 대전될 수 있는 판이다. 전형적으로, 섬유 생산 장치에 의해서 생산된 섬유가 순 전하를 가질 수 있다. 섬유의 순 전하는, 이용되는 재료의 유형에 따라, 양이거나 음일 수 있다. 대전된 섬유의 침착을 개선하기 위해서, 정전기 판(180)이 기재(160) 아래에 배치될 수 있고 생산된 섬유와 반대되는 극성으로 대전될 수 있다. 이러한 방식으로, 섬유는, 반대 전하들 사이의 정전기적 인력으로 인해서, 정전기 판으로 당겨진다. 섬유가 정전기 판을 향해서 이동됨에 따라, 섬유가 기재 내에 내재되기 시작한다.
가압 가스 생성 및 분배 시스템을 이용하여, 섬유 생산 장치 아래에 배치된 기재를 향한 섬유의 유동을 제어할 수 있다. 사용 중에, 섬유 생산 장치에 의해서 생산된 섬유가 침착 시스템 내에서 분산된다. 섬유가 주로 마이크로섬유 및/또는 나노섬유로 구성되기 때문에, 섬유는 침착 시스템 내에서 분산되는 경향을 갖는다. 가압 가스 생성 및 분배 시스템의 이용은 섬유를 기재를 향해서 안내하는데 도움을 줄 수 있다. 일 실시예에서, 가스 유동 시스템(190)은 하향 가스 유동 장치(195) 및 측방향 가스 유동 장치(197)를 포함한다. 하향 가스 유동 장치(195)가 섬유 생산 장치의 위에 또는 그와 같은 높이에 배치되어, 기재를 향한 균일한 섬유 이동을 돕는다. 하나 이상의 측방향 가스 유동 장치(197)는 섬유 생산 장치에 수직으로 또는 그 아래에 배향된다. 일부 실시예에서, 기재 상으로의 균일한 섬유 침착을 돕기 위해서, 측방향 가스 유동 장치(197)는 기재 폭과 동일한 배출구 폭을 갖는다. 일부 실시예에서, 하나 이상의 측방향 가스 유동 장치(197)의 배출구의 각도가 변경되어, 기재 상으로의 섬유 침착의 더 양호한 제어를 허용할 수 있다. 각각의 측방향 가스 유동 장치(197)가 독립적으로 동작될 수 있다.
침착 시스템의 이용 중에, (용액 스피닝 중의) 용매 증발 및 (용융체 스피닝 중의) 재료 기화로 인해서, 섬유 생산 장치(120)가 다양한 가스를 생산할 수 있다. 그러한 가스는, 침착 시스템 내에 축적되는 경우에, 생산되는 섬유의 품질에 영향을 미치기 시작할 수 있다. 일부 실시예에서, 침착 시스템은 섬유 생산 중에 생산된 가스를 침착 시스템으로부터 제거하기 위한 배출구 팬(185)을 포함한다.
도 9에 도시된 일 실시예에서, 기재 운송 시스템(150)은 기재 재료의 연속적인 시트를 침착 시스템을 통해서 이동시킬 수 있다. 일 실시예에서, 기재 운송 시스템(150)은 기재 릴(152) 및 회수 릴 시스템(154)을 포함한다. 사용 중에, 기재 재료의 롤이 기재 릴(152) 상에 배치되고 시스템(100)을 통과하여 기재 회수 릴 시스템(154)까지 나사결합된다. 사용 중에, 기재 회수 릴 시스템(154)이 회전되어, 미리 결정된 비율로 침착 시스템을 통해서 기재를 당긴다. 이러한 방식으로, 기재 재료의 연속적인 롤이 섬유 침착 시스템을 통해서 당겨질 수 있다.
침착 시스템의 추가적인 실시예가, 본원에서 참조로 포함되는, 미국 공개 특허출원 제2014/0159262호에 설명되어 있다.
섬유는, 연속적인 필라멘트인 또는 실의 길이들과 유사한 단속적인 세장형 단편인 재료의 종류를 나타낸다. 섬유는, 예를 들어 조직을 함께 유지하는데 있어서, 식물 및 동물 모두의 생물학에 있어서 매우 중요하다. 인간의 섬유 이용은 다양하다. 예를 들어, 섬유가 필라멘트, 실, 스트링, 또는 로프로 스피닝될 수 있다. 섬유는 또한 복합 재료의 구성요소로서 이용될 수 있다. 섬유는 또한 종이 또는 펠트와 같은 제품을 만들기 위해서 시트로 매트 가공될(matted) 수 있다. 섬유는 다른 재료의 제조에서 종종 이용된다.
본원에서 설명된 바와 같은 섬유는, 예를 들어, 용액 스피닝 방법 또는 용융체 스피닝 방법을 이용하여 생성될 수 있다. 용융체 및 용액 스피닝 방법 모두에서, 재료는, 적절한 치수의 섬유가 만들어 질 때까지 다양한 속력으로 스피닝되는 섬유 생산 장치 내로 투입될 수 있다. 재료는, 예를 들어, 용질을 용융시키는 것에 의해서 형성될 수 있거나, 용질 및 용매의 혼합물을 용해시키는 것에 의해서 형성된 용액일 수 있다. 당업자에 익숙한 임의 용액 또는 용융체가 이용될 수 있다. 용액 스피닝을 위해서, 재료가 희망 점도를 가지도록 설계될 수 있거나, 유동 개선을 위해서 계면활성제가 첨가될 수 있거나, 강성 섬유를 연화하기 위해서 가소제가 첨가될 수 있다. 용융체 스피닝에서, 고체 입자가, 예를 들어, 금속, 세라믹, 또는 중합체를 포함할 수 있고, 중합체 첨가제가 중합체와 조합될 수 있다. 특정 재료가 합금화 목적(예를 들어, 금속)을 위해서 또는 유용성(value) 부가(예를 들어, 산화방지제 또는 착색제 특성)를 위해서 희망 섬유에 첨가될 수 있다.
용융체 또는 용액 스피닝 방법을 위한 재료를 형성하기 위해서 용융될 수 있거나, 용해될 수 있거나 용매와 조합될 수 있는 반응물의 비제한적인 예는 폴리올레핀, 폴리아세탈, 폴리아미드, 폴리에스테르, 폴리우레탄, 셀룰로오스 에테르 및 에스테르(예를 들어, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 디아세테이트, 셀룰로오스 트리아세테이트 등), 폴리알킬렌 설파이드, 폴리아릴렌 산화물, 폴리설폰, 개질된 폴리설폰 중합체 및 그 혼합물을 포함한다. 사용될 수 있는 용매의 비제한적인 예는 오일, 지질, 그리고 DMSO, 톨루엔, 저비등점 유기산(예를 들어, 포름산, 아세트산 등) 및 알코올과 같은 유기 용매를 포함한다. 탈이온수와 같은 물이 또한 용매로서 이용될 수 있다. 안전성을 위해서, 불연성 용매가 바람직하다.
용액 또는 용융체 스피닝 방법에서, 재료가 스피닝되는 섬유 생산 장치로부터 토출됨에 따라, 재료의 얇은 제트가 주위 환경 내에서 동시에 연신되고 건조되거나 연신되고 냉각된다. (연신으로 인한) 큰 변형률에서의 재료와 환경 사이의 상호작용은 재료가 섬유로 응고되는 것을 초래하고, 이는 용매의 증발을 수반할 수 있다. 온도 및 변형률을 조작함으로써, 재료의 점도를 제어하여 생성되는 섬유의 크기 및 형태를 조작할 수 있다. 폴리프로필렌(PP) 나노섬유와 같은 신규 섬유를 포함하는 매우 다양한 섬유가 본 방법을 이용하여 생성될 수 있다. 용융체 스피닝 방법을 이용하여 제조되는 섬유의 비제한적인 예는 폴리프로필렌, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌(ABS) 및 나일론을 포함한다. 용액 스피닝 방법을 이용하여 제조되는 섬유의 비제한적인 예는 폴리에틸렌 산화물(PEO) 및 베타-락탐을 포함한다.
섬유의 생성은 배치(batch) 모드로 또는 연속적인 모드로 이루어질 수 있다. 연속적인 모드의 경우에, 재료가 섬유 생산 장치 내로 연속적으로 공급될 수 있고 프로세스는 몇 일(예를 들어, 1 내지 7일)에 걸쳐 그리고 심지어 몇 주(예를 들어, 1 내지 4주)에 걸쳐 연속될 수 있다.
본원에서 설명된 방법을 이용하여, 예를 들어, 약물 전달 및 (일렉트릿(electret)과 같은) 초미세여과와 같은 다양한 분야에서 이용될 수 있는, 예를 들어 나노복합체 및 기능적으로 등급화된 재료를 생성할 수 있다. 예를 들어, 금속 및 세라믹 나노섬유가, 재료 선택 및 온도와 같은 다양한 매개변수를 제어하는 것에 의해서 제조될 수 있다. 최소한, 본원에서 설명된 방법 및 기구가, 마이크로-크기 내지 나노-크기 섬유 및/또는 마이크로- 내지 나노-크기 복합체를 이용하는 모든 산업에서 적용될 수 있다. 그러한 산업은, 비제한적으로, 재료 공학, 기계 공학, 군사/방어 산업, 생명공학, 의료 장치, 조직 공학 산업, 식품 공학, 약물 전달, 전기 산업, 또는 초미세여과 및/또는 마이크로-전기 기계적 시스템(MEMS)을 포함한다.
섬유 생산 장치의 일부 실시예가 용융체 및/또는 용액 프로세스를 위해서 이용될 수 있다. 섬유 생산 장치의 일부 실시예가 유기 및/또는 무기 섬유를 제조하기 위해서 이용될 수 있다. 환경 및 프로세스를 적절하게 조작하여, 연속적, 불연속적, 매트(mat), 무작위적 섬유, 단방향 섬유, 직조 및 부직과 같은 다양한 구성의 섬유 뿐만 아니라 원형, 타원형 및 직사각형(예를 들어, 리본)과 같은 섬유 형상을 형성할 수 있다. 다른 형상이 또한 가능하다. 생산된 섬유는 단일 루멘(lumen) 또는 다수-루멘일 수 있다.
프로세스 매개변수를 제어함으로써, 섬유가 미크론, 미크론-미만 및 나노-크기, 및 그 조합으로 제조될 수 있다. 일반적으로, 생성된 섬유는 비교적 좁은 섬유 직경의 분포를 가질 것이다. 직경 및 횡단면 구성의 일부 변경이 개별적인 섬유의 길이를 따라 그리고 섬유들 사이에서 발생될 수 있다.
일반적으로, 섬유 생산 장치는, 섬유의 횡단면 형상 및 직경 크기와 같은, 섬유의 다양한 특성을 제어하는데 도움을 준다. 보다 특히, 섬유 생산 장치의 속력 및 온도 뿐만 아니라 섬유 생산 장치 내의 배출구의 횡단면 형상, 직경 크기 및 각도 모두가 섬유의 횡단면 형상 및 직경 크기를 제어하는데 도움이 될 수 있다. 생산되는 섬유의 길이가 또한 이용되는 섬유 생산 장치의 선택에 의해서 영향을 받을 수 있다.
특정 실시예에서, 섬유 생산 장치의 온도가 섬유 특성에 영향을 미칠 수 있다. 저항 및 유도 가열기 모두가 섬유 생산 장치 가열을 위한 열 공급원으로서 이용될 수 있다. 특정 실시예에서, 섬유 생산 장치는, 스피닝 전에, 스피닝 도중에, 또는 스피닝 전 및 스피닝 도중 모두에서 섬유 생산 장치의 온도를 조정하기 위해서 이용될 수 있는 열 공급원에 열적으로 커플링된다. 일부 실시예에서, 섬유 생산 장치가 냉각된다. 예를 들어, 섬유 생산 장치는, 스피닝 전에, 스피닝 도중에, 또는 스피닝 전 및 도중에 섬유 생산 장치의 온도를 조정하기 위해서 이용될 수 있는 냉각 공급원에 열적으로 커플링될 수 있다. 섬유 생산 장치의 온도가 넓은 범위를 가질 수 있다. 예를 들어, 섬유 생산 장치는 -20 ℃ 정도로 낮게 냉각될 수 있거나 2500 ℃ 정도로 높게 가열될 수 있다. 이러한 예시적인 값 미만 및 초과의 온도가 또한 가능하다. 특정 실시예에서, 스피닝 전 및/또는 도중의 섬유 생산 장치의 온도가 약 4 ℃ 내지 약 400 ℃이다. 섬유 생산 장치의 온도는, 예를 들어, 적외선 온도계 또는 열전쌍을 이용함으로써 측정될 수 있다.
섬유 생산 장치가 스피닝되는 속력이 또한 섬유 특성에 영향을 미칠 수 있다. 섬유 생산 장치의 속력이 섬유 생산 장치가 스피닝되는 동안 고정될 수 있거나, 섬유 생산 장치가 스피닝되는 동안 조정될 수 있다. 속력이 조절될 수 있는 섬유 생산 장치는, 특정 실시예에서, 가변 속력 섬유 생산 장치로서 특성화될 수 있다. 본원에서 설명된 방법에서, 섬유 생산 장치는 약 500 RPM 내지 약 25,000 RPM, 또는 본원에서 유도될 수 있는 임의의 범위의 속력으로 스피닝될 수 있다. 특정 실시예에서, 섬유 생산 장치는 약 50,000 RPM 이하, 약 45,000 RPM, 약 40,000 RPM, 약 35,000 RPM, 약 30,000 RPM, 약 25,000 RPM, 약 20,000 RPM, 약 15,000 RPM, 약 10,000 RPM, 약 5,000 RPM, 또는 약 1,000 RPM의 속력으로 스피닝된다. 특정 실시예에서, 섬유 생산 장치는 약 5,000 RPM 내지 약 25,000 RPM의 비율로 회전된다.
실시예에서, 마이크로섬유 및/또는 나노섬유와 같은 섬유를 생성하는 방법은: 재료를 가열하는 단계; 재료를 가열된 섬유 생산 장치 내에 배치하는 단계; 및 가열된 재료를 가열된 섬유 생산 장치 내에 배치한 후에, 재료를 토출시켜 재료로부터 나노섬유를 생성하기 위해서 섬유 생산 장치를 회전시키는 단계를 포함한다. 일부 실시예에서, 섬유가 마이크로섬유 및/또는 나노섬유일 수 있다. 가열된 섬유 생산 장치는, 주위 온도보다 높은 온도를 가지는 구조물이다. "재료 가열"은 해당 재료의 온도를 주위 온도 초과의 온도로 높이는 것으로 정의된다. "재료 용융"은 본원에서 재료의 온도를 재료의 융점보다 높은 온도까지 높이는 것, 또는, 중합체 재료의 경우에, 온도를 중합체 재료의 유리 전이 온도 보다 높게 올리는 것으로서 정의된다. 대안적인 실시예에서, 섬유 생산 장치가 가열되지 않는다. 사실상, 가열될 수 있는 섬유 생산 장치를 이용하는 임의 실시예의 경우에, 섬유 생산 장치가 가열 없이 이용될 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유 생산 장치가 가열되나 재료는 가열되지 않는다. 재료는, 가열된 섬유 생산 장치와 접촉 배치되면 가열되기 시작한다. 일부 실시예에서, 재료가 가열되고 섬유 생산 장치는 가열되지 않는다. 섬유 생산 장치는, 가열된 재료와 접촉 배치되면 가열되기 시작한다.
다양한 범위의 재료 부피/양을 이용하여 섬유를 생산할 수 있다. 또한, 넓은 범위의 회전수가 또한 이용될 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 적어도 5 밀리리터(mL)의 재료가 섬유 생산 장치 내에 배치되고, 섬유 생산 장치가 적어도 약 10 초 동안 회전된다. 전술한 바와 같이, 회전이, 예를 들어, 약 500 RPM 내지 약 25,000 RPM의 비율일 수 있다. 재료의 양은 mL로부터 리터(L)의 범위, 또는 본원에서 유도될 수 있는 임의의 범위일 수 있다. 예를 들어, 특정 실시예에서, 적어도 약 50 mL 내지 약 100 mL의 재료가 섬유 생산 장치 내에 배치되고, 섬유 생산 장치는 약 500 RPM 내지 약 25,000 RPM의 비율로 약 300 초 내지 약 2,000 초 동안 회전된다. 특정 실시예에서, 적어도 약 5 mL 내지 약 100 mL의 재료가 섬유 생산 장치 내에 배치되고, 섬유 생산 장치는 500 RPM 내지 약 25,000 RPM의 비율로 10 초 내지 500 초 동안 회전된다. 특정 실시예에서, 적어도 100 mL 내지 약 1,000 mL의 재료가 섬유 생산 장치 내에 배치되고, 섬유 생산 장치는 500 RPM 내지 약 25,000 RPM의 비율로 약 100 초 내지 약 5,000 초 동안 회전된다. 재료의 양, RPM 및 초의 다른 조합이 또한 고려된다.
섬유 생산 장치의 전형적인 치수는 몇 인치 직경 및 몇 인치 높이의 범위이다. 일부 실시예에서, 섬유 생산 장치는 약 1 인치 내지 약 60 인치, 약 2 인치 내지 약 30 인치, 또는 약 5 인치 내지 약 25 인치의 직경을 갖는다. 섬유 생산 장치의 높이는 약 0.5 인치 내지 약 10 인치, 약 2 인치 내지 약 8 인치, 또는 약 3 인치 내지 약 5 인치 범위일 수 있다.
특정 실시예에서, 섬유 생산 장치는 적어도 하나의 개구부를 포함하고, 재료가 그러한 개구부를 통해서 압출되어 나노섬유를 생성한다. 특정 실시예에서, 섬유 생산 장치는 다수의 개구부를 포함하고, 재료가 다수의 개구부를 통해서 압출되어 나노섬유를 생성한다. 이러한 개구부는 다양한 형상(예를 들어, 원형, 타원형, 직사각형, 정사각형) 및 다양한 직경 크기(예를 들어, 0.01 내지 0.80 mm)일 수 있다. 다수의 개구부가 이용될 때, 모든 개구부가 다른 개구부와 동일할 필요가 없으나, 특정 실시예에서, 모든 개구부가 동일한 구성이다. 일부 개구부는, 재료가 개구부를 통과할 때 재료를 분할하는 분할부를 포함할 수 있다. 분할된 재료가 다수-루멘 섬유를 형성할 수 있다.
실시예에서, 재료가 섬유 생산 장치의 저장용기 내에 배치될 수 있다. 저장용기는, 예를 들어, 가열되는 구조물의 오목한 공동에 의해서 형성될 수 있다. 특정 실시예에서, 가열되는 구조물은 오목한 공동과 연통되는 하나 이상의 개구부를 포함한다. 섬유 생산 장치가 스핀 축을 중심으로 회전되는 동안, 섬유가 개구부를 통해서 압출된다. 하나 이상의 개구부는, 스핀 축에 평행하지 않은 개구부 축을 갖는다. 섬유 생산 장치는, 오목 공동을 포함하는 본체 및 본체 위에 배치된 덮개를 포함할 수 있다.
다른 섬유 생산 장치 변형예는 섬유 생산 장치를 만들기 위해서 이용되는 재료(들)를 포함한다. 섬유 생산 장치는, 금속(예를 들어, 황동, 알루미늄, 스테인리스 강) 및/또는 중합체를 포함하는, 다양한 재료로 제조될 수 있다. 재료의 선택은, 예를 들어, 재료가 가열되는 온도, 또는 멸균 조건이 요구되는지의 여부에 따라 달라진다.
본원에서 설명된 임의 방법은, 생성된 마이크로섬유 및/또는 나노섬유의 적어도 일부를 수집하는 단계를 더 포함할 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, 섬유의 "수집"은 섬유 수집 장치에 대해서 놓이는 섬유를 지칭한다. 섬유가 수집된 후에, 섬유가 인간 또는 로봇에 의해서 섬유 수집 장치로부터 제거될 수 있다. 다양한 방법 및 섬유(예를 들어, 나노섬유) 수집 장치를 이용하여 섬유를 수집할 수 있다.
수집되는 섬유와 관련하여, 특정 실시예에서, 수집되는 섬유의 적어도 일부가 연속적, 불연속적, 매트, 직조, 부직, 또는 이러한 구성의 혼합물이다. 일부 실시예에서, 섬유는 그 생성 후에 원뿔 형상으로 다발화(bundled)되지 않는다. 일부 실시예에서, 섬유는 그 생성 중에 원뿔 형상으로 다발화되지 않는다. 특별한 실시예에서, 섬유는, 섬유가 생성될 때 및/또는 섬유가 생성된 후에 섬유 상으로 송풍되는 주변 공기와 같은 가스를 이용하여, 원뿔 구성과 같은 특별한 구성으로 성형되지 않는다.
본 방법은, 예를 들어, 가스를 하우징 내의 유입구를 통해서 도입하는 단계를 더 포함할 수 있고, 하우징은, 적어도, 가열되는 구조물을 둘러싼다. 가스는, 예를 들어, 질소, 헬륨, 아르곤, 또는 산소일 수 있다. 특정 실시예에서, 가스의 혼합물이 이용될 수 있다.
섬유가 생성되는 환경이 다양한 조건을 포함할 수 있다. 예를 들어, 본원에서 설명된 임의의 섬유가 멸균 환경에서 생성될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "멸균 환경"이라는 용어는, 살아 있는 세균 및/또는 미생물의 99% 초과가 제거된 환경을 지칭한다. 특정 실시예에서, "멸균 환경"은 살아 있는 세균 및/또는 미생물이 실질적으로 없는 환경을 지칭한다. 섬유가, 예를 들어, 진공에서 생성될 수 있다. 예를 들어, 섬유 생산 시스템 내측의 압력이 대기압보다 낮을 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유 생산 시스템 내측의 압력은 약 1 밀리미터(mm) 수은((Hg)) 내지 약 700 mm Hg 범위일 수 있다. 다른 실시예에서, 섬유 생산 시스템 내측의 압력이 대기압이거나 대략적으로 대기압일 수 있다. 다른 실시예에서, 섬유 생산 시스템 내측의 압력이 대기압보다 높을 수 있다. 예를 들어, 섬유 생산 시스템 내측의 압력이 약 800 mm Hg 내지 약 4 기압(atm)의 압력, 또는 본원에서 유도 가능한 임의 범위일 수 있다.
특정 실시예에서, 섬유는 0 내지 100%, 또는 본원에서 유도 가능한 임의의 범위의 습도의 환경 내에서 생성된다. 섬유가 생성되는 환경의 온도가 매우 다양할 수 있다. 특정 실시예에서, 섬유가 생성되는 환경의 온도가, 열 공급원 및/또는 냉각 공급원을 이용하여, 동작 전에(예를 들어, 회전 전에) 조정될 수 있다. 또한, 섬유가 생성되는 환경의 온도가, 열 공급원 및/또는 냉각 공급원을 이용하여, 동작 중에 조정될 수 있다. 환경의 온도가, - 20 ℃ 이하와 같은, 결빙 온도 미만으로 설정될 수 있다. 환경의 온도가 예를 들어 2500 ℃ 정도로 높을 수 있다.
이용되는 재료가 하나 이상의 구성요소를 포함할 수 있다. 재료는 단일 상(예를 들어, 고체 또는 액체) 또는 상의 혼합물(예를 들어, 액체 내의 고체 입자)일 수 있다. 일부 실시예에서, 재료가 고체를 포함하고, 재료가 가열된다. 재료는 가열 시에 액체가 될 수 있다. 다른 실시예에서, 재료가 용매와 혼합될 수 있다. 본원에서 사용된 바와 같이, "용매"는, 재료를 적어도 부분적으로 용해하는 액체이다. 용매의 예는, 비제한적으로, 물 및 유기 용매를 포함한다. 유기 용매의 예는, 비제한적으로: 헥산, 에테르, 에틸 아세테이트, 포름산, 아세톤, 디클로로메탄, 클로로포름, 톨루엔, 크실렌, 석유 에테르, 디메틸설폭사이드, 디메틸포름아미드, 또는 그 혼합물을 포함한다. 첨가제가 또한 존재할 수 있다. 첨가제의 예는 비제한적으로: 희석제, 계면활성제, 가소제, 또는 그 조합을 포함한다.
섬유를 형성하기 위해서 이용되는 재료가 적어도 하나의 중합체를 포함할 수 있다. 이용될 수 있는 중합체는 공액 중합체, 생체 중합체, 수용성 중합체, 및 입자 주입된 중합체를 포함한다. 사용될 수 있는 중합체의 예는, 비제한적으로, 폴리프로필렌, 폴리에틸렌, 폴리올레핀, 폴리우레탄, 폴리스티렌, 폴리에스테르, 플루오린화 중합체(플루오로중합체), 폴리아미드, 폴리아라미드, 아크릴로니트릴 부타디엔 스티렌, 나일론, 폴리카보네이트, 베타-락탐, 블록 공중합체 또는 그 임의 조합을 포함한다. 중합체는 합성(인간-제조) 중합체 또는 천연 중합체일 수 있다. 섬유를 형성하기 위해서 이용되는 재료는 상이한 중합체의 복합체 또는 중합체 담체와 조합된 의약 제제의 복합체일 수 있다. 이용될 수 있는 특정 중합체는, 비제한적으로, 키토산, 나일론, 나일론-6, 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리(락트산)(PLA), 폴리(락트산-코-글리콜산)(PLGA), 폴리글리콜산(PGA), 폴리글락틴, 폴리카프로락톤(PCL), 실크, 콜라겐, 폴리(메틸 메타크릴레이트)(PMMA), 폴리디옥사논, 폴리페닐렌 설파이드(PPS); 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌 산화물(PEO), 아크릴로니트릴 부타디엔, 스티렌(ABS), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리우레탄(PU) 및 폴리비닐피롤리돈(PVP)를 포함한다. 이러한 중합체는 용융체로서 또는 적절한 용매 내의 용액으로서 프로세스될 수 있다.
다른 실시예에서, 섬유를 형성하기 위해서 이용되는 재료가 금속, 세라믹, 또는 탄소계 재료일 수 있다. 섬유 생성에서 이용되는 금속은 비제한적으로, 비스무트, 주석, 아연, 은, 금, 니켈, 알루미늄, 또는 그 조합을 포함한다. 섬유를 형성하기 위해서 이용되는 재료가 알루미나, 티타니아, 실리카, 지르코니아, 또는 그 조합과 같은 세라믹일 수 있다. 섬유를 형성하기 위해서 이용되는 재료가 상이한 금속들의 복합체(예를 들어, 니토놀(nitonol)과 같은 합금), 금속/세라믹 복합체 또는 세라믹 산화물(예를 들어, 게르마늄/팔라듐/백금을 가지는 PVP)일 수 있다.
생성되는 섬유는, 예를 들어, 길이가 1 미크론 이상일 수 있다. 예를 들어, 생성된 섬유가, 약 l ㎛ 내지 약 50 cm, 약 100 ㎛ 내지 약 10 cm, 또는 약 l mm 내지 약 l cm 범위의 길이일 수 있다. 일부 실시예에서, 섬유가 좁은 길이 분포를 가질 수 있다. 예를 들어, 섬유 길이가 약 l ㎛ 내지 약 9 ㎛, 약 l mm 내지 약 9 mm, 또는 약 l cm 내지 약 9 cm일 수 있다. 일부 실시예에서, 연속적인 방법이 실시될 때, 약 10 미터 이하, 약 5 미터 이하, 또는 약 1 미터 이하의 길이의 섬유가 형성될 수 있다.
특정 실시예에서, 섬유의 횡단면이 원형, 타원형 또는 직사각형일 수 있다. 다른 형상이 또한 가능하다. 섬유가 단일-루멘 섬유 또는 다수-루멘 섬유일 수 있다.
섬유 생성을 위한 방법의 다른 실시예에서, 방법은: 섬유를 생성하기 위해서 재료를 스피닝하는 단계; 섬유가 생성될 때, 섬유에 외부-인가된 전기장 또는 외부-인가된 가스가 가해지지 않고; 그리고 섬유가 생성 후에 액체 내로 낙하되지 않는 단계를 포함한다.
본원에서 설명된 섬유는 적어도 100 이상의 종횡비를 나타내는 재료의 종류이다. "마이크로섬유"라는 용어는, 10 미크론 내지 700 나노미터, 또는 5 미크론 내지 800 나노미터, 또는 1 미크론 내지 700 나노미터 범위의 최소 직경을 갖는 섬유를 지칭한다. "나노섬유"라는 용어는 500 나노미터 내지 l 나노미터; 또는 250 나노미터 내지 10 나노미터, 또는 100 나노미터 내지 20 나노미터 범위의 최소 직경을 가지는 섬유를 지칭한다.
섬유의 전형적인 횡단면이 본질적으로 원형 또는 타원형이지만, 횡단면은 (이하에서 설명되는) 섬유 생산 장치의 개구부의 형상 및 크기를 제어함으로써 다른 형상으로 형성될 수 있다. 섬유는 다수 재료의 혼합을 포함할 수 있다. 섬유는 또한 홀(예를 들어, 루멘 또는 다수-루멘) 또는 기공을 포함할 수 있다. 다수-루멘 섬유는, 예를 들어, 동심적인 개구부를 가지도록 하나 이상의 출구 개구부를 설계하는 것에 의해서 성취될 수 있다. 특정 실시예에서, 그러한 개구부는 분열 개구부들을 포함할 수 있다(즉, 둘 이상의 개구부가 서로 인접하고; 또는, 달리 말해서, 둘 이상의 더 작은 개구부가 만들어지도록 개구부가 하나 이상의 분할부를 갖는다). 그러한 특징부를 이용하여, 단열 또는 충격 흡수성(탄성)과 같은 특정 물리적 특성을 획득할 수 있다. 나노튜브가 또한 본원에서 설명된 방법 및 기구를 이용하여 생성될 수 있다.
섬유는 당업자에게 공지된 임의의 수단을 통해서 분석될 수 있다. 예를 들어, 주사전자현미경(SEM)을 이용하여 주어진 섬유의 치수를 측정할 수 있다. 물리적 및 재료 특성화를 위해서, 시차주사열량측정법(DSC), 열 분석(TA) 및 크로마토그래피와 같은 기술이 이용될 수 있다.
특별한 실시예에서, 본 섬유의 섬유는 라이오셀(lyocell) 섬유가 아니다. 라이오셀 섬유는, 각각이 본원에서 참조로 포함되는, 미국 특허 제6,221,487호, 제6,235,392호, 제6,511,930호, 제6,596,033호 및 제7,067,444호와 같은 문헌에 설명되어 있다.
일 실시예에서, 마이크로섬유 및 나노섬유가 실질적으로 동시에 생산될 수 있다. 하나 이상의 개구부가, 사용 중에 나노섬유를 생산하는 직경 및/또는 형상을 가지도록, 그리고 하나 이상의 개구부가 사용 중에 마이크로섬유를 생산하는 직경 및/또는 형상을 가지도록, 본원에서 설명된 임의의 섬유 생산 장치가 변경될 수 있다. 그에 따라 섬유 생산 장치는, 회전될 때, 마이크로섬유 및 나노섬유 모두를 생산하도록 재료를 토출할 것이다. 일부 실시예에서, 노즐이 하나 이상의 개구부에 커플링될 수 있다. 마이크로섬유를 생성하도록 설계된 노즐 및 나노섬유를 생성하도록 설계된 노즐이 개구부에 커플링되도록, 상이한 노즐들이 상이한 개구부들에 커플링될 수 있다. 대안적인 실시예에서, 바늘이 (개구부에 직접적으로 또는 바늘 포트를 통해서) 커플링될 수 있다. 마이크로섬유를 생성하도록 설계된 바늘 및 나노섬유를 생성하도록 설계된 바늘이 개구부에 커플링되도록, 상이한 바늘들이 상이한 개구부들에 커플링될 수 있다.
실질적으로 동시적인 마이크로섬유 및 나노섬유의 생산은 섬유 크기의 제어된 분포가 달성되게 할 수 있고, 그에 따라 마이크로섬유/나노섬유 혼합물로부터 최종적으로 생산된 제품의 특성의 실질적인 제어를 허용할 수 있다.
섬유의 생산이 완료된 후에, 시스템을 재사용할 수 있도록 섬유 생산 장치를 세정하는 것이 바람직하다. 일반적으로, 재료가 액체 상태에 있을 때 섬유 생산 장치를 세정하는 것이 가장 용이하다. 재료가 고체로 복귀되면, 세정이 어려울 수 있고, 특히 섬유 생산 장치에 커플링된 작은 직경 노즐 및/또는 바늘의 세정이 어려울 수 있다. 특히 용융체 스피닝에서의 어려움은, 장치가 고온에 있을 때, 특히 섬유 생산 장치가 세정을 위한 취급에 앞서서 냉각될 필요가 있는 경우에, 세정이 또한 어려울 수 있다는 것이다. 일부 실시예에서, 섬유 생산 장치가 가열될 때, 퍼지 시스템이 섬유 생산 장치에 커플링될 수 있다. 가스가 퍼지 시스템을 통해서 본체 내로 지향되어 본체 내측에서 가압 가스를 생성하도록, 퍼지 시스템은 퍼지 시스템과 섬유 생산 장치의 본체 사이에서 적어도 부분적인 밀봉을 제공할 수 있다. 일부 실시예에서, 퍼지 시스템은 본체에 커플링될 수 있는 밀봉 부재, 가압 가스 공급원, 및 가압 가스 공급원을 밀봉 부재에 커플링시키는 도관을 포함한다.
본원에서 설명된 임의의 장치 및 방법을 이용하여 생산된 마이크로섬유 및 나노섬유가 다양한 적용예에서 이용될 수 있다. 일부 일반적인 이용 분야는 비제한적으로: 식품, 재료, 전기, 방어, 조직 공학, 생명 공학, 의료 장치, 에너지, 대체 에너지(예를 들어, 태양, 바람, 핵 및 수력 전기 에너지); 치료 약품, 약물 전달(예를 들어, 약물 용해도 개선, 약물 캡슐화 등); 직물/천, 부직 재료, 여과(예를 들어, 공기, 물, 연료, 반도체, 생체 의학 등); 자동차; 스포츠; 항공학; 우주; 에너지 전달; 종이; 기재; 위생; 화장품; 구성; 의류, 포장, 지오텍스타일, 열 및 음향 절연을 포함한다.
일부 실시예에서, 마이크로섬유 및/또는 나노섬유는 폴리알킬렌 중합체(예를 들어, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등)로 형성될 수 있다. 폴리알킬렌 마이크로섬유 및/또는 나노섬유는 많은 제품 및 적용예에서 이용될 수 있다. 예시적으로, 폴리알킬렌 마이크로섬유 및/또는 나노섬유를 이용할 수 있는 비제한적인 제품 및 적용예는: 부직 액체 장벽; 감마 멸균 가능한 수술 장벽; 액체 필터; 공기 필터; 열 결합; 식품 포장(예를 들어, 고 분자량 폴리에틸렌 "HMWPE" 사용); 의료 장치 포장(예를 들어, HMWPE 사용); 내습성 건물 절연(예를 들어, HMWPE 사용); 통기성 장벽 천(예를 들어, 의복용) 및 배터리 분리부를 포함한다.
마이크로섬유 및/또는 나노섬유를 이용하여 형성될 수 있는 일부 제품은 비제한적으로: 유체를 세정하기 위해서 대전된 나노섬유 및/또는 마이크로섬유 중합체를 사용하는 필터; 세라믹 나노섬유("NF")를 사용하는 촉매 필터; 에너지 저장을 위한 탄소 나노튜브("CNT") 주입형 나노섬유; 전자기 차폐용 CNT 주입/코팅된 NF; 필터 및 기타 적용예를 위한 혼합된 마이크로 및 NF; 데님 및 다른 직물을 위해 면에 주입된 폴리에스테르; 필터용 NF 상에 주입/코팅된 금속 나노입자 또는 기타 항균 재료; 상처 드레싱, 세포 성장 기재 또는 지지체; 배터리 분리부; 태양 에너지를 위한 대전된 중합체 또는 다른 재료; 환경 정화에 사용하기 위한 NF; 압전 섬유; 봉합사; 화학 센서; 내수성 및 내오염성, 냄새 저항성, 절연성, 자가 세정성, 침투 방지성, 항균성, 다공성/호흡성, 내파열성, 및 내마모성 직물/천; 개인용 신체 보호 갑옷을 위한 힘 에너지 흡수; 건축 보강 재료(예를 들어, 콘크리트 및 플라스틱); 탄소 섬유; 우주 항공 적용예를 위한 외피를 견고하게 하는데 사용되는 섬유; 정렬되거나 무작위적인 섬유를 이용한 조직 공학 기재; 정렬되거나 무작위적인 나노섬유를 가지는 조직 공학 페트리 디시(Petri dish); 약품 제조에 사용되는 필터; 깊은 필터 기능(deep filter functionality)을 위한 마이크로섬유 및 나노섬유 요소를 조합한 필터; 직물과 같은 소수성 재료; 오일 붐 (oil boom)과 같은 선택적인 흡수성 재료; 연속적인 길이의 나노섬유(1,000 대 1 초과의 종횡비); 페인트/얼룩; 내구성, 내화성, 색유지력, 다공성, 가요성, 항균성, 곤충 내성, 기밀성을 향상시키는 건축 제품; 접착제; 테이프; 에폭시; 접착물질(glue); 흡착성 재료; 기저귀 매체; 매트리스 커버; 음향 재료; 및 액체, 가스, 화학 물질 또는 공기 필터를 포함한다.
섬유가 형성 후에 코팅될 수 있다. 일 실시예에서, 마이크로섬유 및/또는 나노섬유가 중합체 코팅 또는 금속 코팅으로 코팅될 수 있다. 중합체 코팅은 생산된 섬유를 분무 코팅하는 것에 의해서, 또는 중합체 코팅을 형성하기 위한 임의의 다른 공지된 방법에 의해서 형성될 수 있다. 금속 코팅은 금속 침착 프로세스(예를 들어, CVD)를 이용하여 형성될 수 있다.
섬유는 용매 내의 하나 이상의 중합체(들)의 현탁액 또는 용액으로부터 형성될 수 있다. 이용될 수 있는 용매는 비등점이 약 200 ℃ 미만이고 중합체(들)를 용해하는 임의 용매를 포함한다.
이용될 수 있는 예시적인 용매는, 비제한적으로, 아세톤, 메탄올, 에탄올, 이소프로판올, n-프로판올, n-부탄올, 디메틸 l 술폭시드(DMSO), 디메틸 라세트아미드(DMA), 디메틸포름아미드(DMF), 폴리에틸렌 글리콜, 테트라히드로푸란, 에틸 아세테이트, 아세토니트릴, 프로필렌 카르보네이트, 메틸 에틸 케톤, 물 및 그 혼합물을 포함한다.
섬유의 평균 직경은, 부분적으로, 용매 내의 중합체 성분의 농도에 의해서 제어된다. 실시예에서, 고체 대 용매의 중량%가 약 2% 내지 약 30% 범위이다. 일부 실시예에서, 30% 초과의 고체를 가지는 조성물은 일정한 원심 스피닝에서 이용하기에 너무 점성적이다. 2% 미만의 고체를 가지는 조성물은 섬유 제형에서 이용하기에 너무 묽다는 것이 일반적으로 확인되었다.
섬유의 평균 직경은 조성물의 점도를 제어하는 것에 의해서 제어될 수 있다. 실시예에서, 사용되는 고체 및/또는 용매의 농도는 약 100 cP 내지 약 10,000 cP 범위의 점도를 가지는 조성물을 생성하도록 선택된다. 낮은 점도의 조성물은 작은 평균 직경(예를 들어, 약 300 nm 내지 5 미크론)을 가지는 섬유를 초래한다. 더 높은 점도의 조성물은 더 큰 평균 직경(예를 들어, 10 내지 20 미크론)을 가지는 섬유를 초래한다. 적절한 점도 또는 조성물 내의 성분의 농도를 선택하는 것에 의해서, 생산된 섬유의 평균 섬유 직경이 300 nm 내지 20 미크론의 범위로 제어될 수 있다.
일 실시예에서, 조성물을 섬유 생산 장치 내에 배치하기 전에 조성물이 필터링될 때, 섬유 생산의 개선이 확인될 수 있다. 여과를 이용하여 조성물 내의 마이크로-젤 및 미용해 중합체 성분을 제거한다. 사용에 앞서서 조성물을 필터링할 때, 더 일정한 섬유 직경 및 형태가 얻어진다. 일 실시예에서, 여과는 조성물을 약 2 미크론 내지 약 50 미크론의 미크론 등급을 가지는 와이어 메시를 통과시킴으로써 실시된다. 중합체 성분이 용매 내에서 용해되기 전에, 오염물질이 또한 용매의 필터링에 의해서 제거될 수 있다. 일 실시예에서, 용매는, 용매를 약 2 미크론 내지 약 50 미크론의 미크론 등급을 가지는 와이어 메시를 통과시킴으로써 사용에 앞서서 필터링될 수 있다. 바람직한 실시예에서, 용매는 사용에 앞서서 필터링되고, 필터링된 용매를 이용하여 형성된 조성물이 또한 사용에 앞서서 필터링된다.
실시예에서, 조성물을 섬유 생산 장치 내에 배치하기 전에 조성물이 컨디셔닝된다. 컨디셔닝은, 조성물의 원심 스피닝 중에 이용되는 온도("프로세싱 온도")와 실질적으로 동일한 온도까지 조성물을 가열하는 것에 의해서 달성된다. 이는 프로세싱 중에 조성물에 대한 온도 변화를 최소화한다. 만약 조성물의 온도가 상당량(예를 들어, +/- 5도) 변화된다면, 조성물의 점도가 변화되어 섬유가 예상치 못한 평균 직경을 가지게 할 수 있다. 실시예에서, 조성물은 사용에 앞서서 약 30분 내지 약 5 시간 동안 프로세싱 온도에서 유지된다. 섬유 생산을 위해서 이용되는 전형적인 프로세싱 온도는 약 25 ℃ 내지 약 100 ℃ 범위이다.
조성물이 섬유 생산 중에 프로세싱 온도에서 유지되게 보장하기 위해서, 섬유 생산 장치가, 조성물의 온도를 프로세싱 온도에서 유지할 온도까지 독립적으로 가열될 수 있다. 일부 실시예에서, 빠른 회전 속력에서 스피닝되는 섬유 생산 장치의 냉각 효과를 보상하기 위해서, 섬유 생산 장치의 온도가 프로세싱 온도와 다를(예를 들어, 더 높을) 수 있다.
섬유 생산 장치는 일반적으로 약 100 미크론 내지 약 500 미크론 범위의 직경을 가지는 개구부를 포함한다. 개구부의 직경, 조성물의 점도, 및 섬유 생산 장치의 회전 속력 모두가 생산된 섬유의 형태 및 크기를 결정하는데 기여한다. 생산된 섬유의 형태 및/또는 크기를 조정하기 위해서, 하나 이상의 이러한 매개변수가 조정될 수 있다.
도 11은 물체(1110)를 코팅하는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)의 실시예를 도시한다. 코팅 시스템(1100)은 섬유 생산 장치(1102)를 포함한다. 섬유 생산 장치(1102)는 복수의 개구부(1106)를 가지는 본체(1104)를 갖는다. 본체(1104)는 섬유(1107)로 생산하고자 하는 재료를 수용하도록 구성된다. 사용 시에, 섬유 생산 장치(1102)는 외부 및 내부 섬유 베일(1108, 1109) 사이에서 섬유(1107)를 생산한다.
드라이버가 본체(1104)에 커플링된다. 드라이버가 본체(1104)의 샤프트(1111)에 커플링될 수 있고 샤프트(1111)의 회전을 통해서 회전 축(1101)을 중심으로 본체(1104)를 회전시킬 수 있고, 이는 섬유 생산 장치(1102)의 개구부(1106)로부터 섬유(1107)가 토출되게 한다. 침착 시스템(도 9 및 도 10 참조)이 섬유 생산 장치(1102)에 의해서 생산된 섬유를, 섬유 생산 장치(1102) 아래에 배치된 물체(1110)(예를 들어, 인간 발 형상의 물체(1110))를 향해서 지향시킬 수 있다. 사용 시에, 외부 및 내부 섬유 베일(1108, 1109) 사이에 배치된 물체(1110)의 부분이, 섬유 생산 장치(1102)에 의해서 생산되는 섬유(1107)에 의해서, 적어도 부분적으로 코팅되기 시작할 것이다.
도 12는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)의 다른 실시예를 도시한다. 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)은 지지부(1300)를 포함한다. 지지부(1300)는 코팅 프로세스 중에 섬유(1107)에 의해서 코팅하고자 하는 물체(1110)를 유지한다. 물체(1110)의 외부 표면의 각각의 적어도 일부가 섬유 생산 장치(1102)에 의해서 생산되는 섬유(1107)에 의해서 코팅되도록, 지지부(1300)는 물체(1110)가 섬유(1107)에 대해서 이동될 수 있게 한다. 사용 시에, 본체(1104)는 본체(1104) 내의 재료가 하나 이상의 개구부(1106)를 통해서 토출되게 하여, 지지부(1300) 상에서 유지되는 물체(1110)에 적어도 부분적으로 전달되는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유(1107)를 생산한다.
도 13은 지지부(1300)의 실시예를 도시한다. 지지부(1300)는 기부 판(1310)을 갖는다. 제1 측면 브라켓(1303) 및 제2 측면 브라켓(1304)이 기부 판(1310)에 커플링된다. 제1 측면 브라켓(1303)은 회전 부재(1307)를 가지는 제1 또는 회전 모터(1306)를 고정한다. 회전 부재(1307)의 제1 단부가 제1 모터(1306)에 커플링되고, 회전 부재(1307)의 제2 단부가 지지 브라켓(1301)의 제1 측면에 커플링된다.
지지 브라켓(1301)의 대향 측면 상에, 제2 측면 브라켓(1304) 내에 위치된 상응하는 수용 개구(1309)를 가지는 커플링 부재(1311)가 위치된다. 수용 개구(1309)가 커플링 부재(1311)를 통해서 지지 브라켓(1309)을 지지하는 동안 커플링 부재(1311)가 수용 개구(1309) 내에서 자유롭게 회전될 수 있도록, 수용 개구(1309)가 지지 브라켓(1301)의 커플링 부재(1311)를 수용하고 지지를 제공할 것이다.
또한, 지지부(1300)는, 지지 브라켓(1301)에 커플링되고 그에 의해서 지지되는 제2 또는 회전 모터(1308)를 갖는다. 제2 모터(1308)는 지지 기둥(1302)의 제1 단부에 커플링되고, 지지 기둥(1302)의 제2 단부는 플랫폼(1305) 내로 종료되고, 그러한 플랫폼은 물체(1110)가 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)에 의해서 생산되는 섬유(1107)에 의해서 코팅되도록 고정하기 위해서 이용될 수 있다(도 20 참조).
제1 모터(1306)는 활성화될 때, 제1 또는 제2 방향(1317, 1327)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전 부재(1307)를 회전시킬 수 있고, 그에 따라 제1 회전 축(1314)을 중심으로 하는 회전 부재(1307)의 회전은 또한 제1 회전 축(1314)을 중심으로 지지 브라켓(1301)을 회전시키고, 이는 다시 플랫폼(1305) 및/또는 물체(1110)를 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전시킨다. 따라서, 사용자는, 회전 부재(1307)를 제1 또는 제2 방향(1317, 1327)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전시키기 위해서, 제1 모터(1306)의 활성화를 통해서 제1 회전 축(1314)을 중심으로 하는 플랫폼(1305)의 회전을 제어할 수 있다.
제2 모터(1308)가 활성화될 때, 제2 모터는 지지 기둥(1302)을 제1 또는 제2 방향(1313, 1323)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 회전시킬 수 있고, 그에 따라 플랫폼(1305)은 또한 제1 또는 제2 방향(1313, 1323)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 회전시킨다. 따라서, 사용자는, 지지 기둥(1302)을 제1 또는 제2 방향(1313, 1323)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 회전시키기 위해서, 제2 모터(1306)의 활성화를 통해서 제2 회전 축(1312)을 중심으로 하는 플랫폼(1305) 및/또는 물체(1110)의 회전을 제어할 수 있다.
지지부(1300)의 일 실시예에서, 제1 모터(1306)가 제1 제어기(1320)에 의해서 제어될 수 있고, 제2 모터(1308)가 제2 제어기(1322)에 의해서 제어될 수 있다. 제1 및/또는 제2 제어기(1320, 1322)는 명령어를 포함하는 메모리 및 메모리에 커플링된 프로세서를 포함할 수 있고, 프로세서는, 명령어를 실행할 때, 제1 및/또는 제2 모터(1306, 1308)가 지지부(1300)에 대한 작용, 예를 들어, 그러나 비제한적으로, 지지부(1300)로의 전류 공급, 지지부(1300)의 위치 이동, 및/또는 지지부(1300)의 일부(1300)의 이동을 취하기 위한 단계 또는 일련의 단계, 실행하게 한다.
일 실시예에서, 제1 제어기(1320)는 실행 가능한 명령어를 가지는 메모리를 가질 수 있고, 그러한 명령어는, 프로세서에 의해서 실행될 때 프로세서가 제1 모터(1306)를 활성화시켜 지지부(1300)에 대한 작용, 예를 들어, 그러나 비제한적으로, 지지부(1300)로의 전류 공급, 지지부(1300)의 위치 이동, 및/또는 지지부(1300)의 일부의 이동을 취하기 위한 단계 또는 일련의 단계를 완료하게 하는 동작을 실시하게 하고, 제2 제어기(1322)는 실행 가능한 명령어를 가지는 메모리를 가질 수 있고, 그러한 명령어는, 프로세서에 의해서 실행될 때 제2 모터(1308)를 활성화시켜 지지부(1300)에 대한 작용, 예를 들어, 그러나 비제한적으로, 지지부(1300)로의 전류 공급, 전체 지지부(1300)의 위치 이동, 및/또는 지지부(1300)의 일부(1300)의 이동을 취하기 위한 단계 또는 일련의 단계를 완료하게 하는 동작을 실시하게 한다.
다른 실시예에서, 제1 및 제2 모터(1306, 1308)가 실행 가능 명령어를 가지는 프로세서에 커플링된 메모리를 가지는 단일 제어기에 의해서 제어될 수 있고, 그러한 명령어는, 프로세서에 의해서 실행될 때, 제1 및/또는 제2 모터(1306, 1308)를 활성화시켜 지지부(1300)에 대한 작용, 예를 들어, 그러나 비제한적으로, 지지부(1399)로의 전류 공급, 전체 지지부(1300)의 위치 이동, 및/또는 지지부(1300)의 일부의 이동을 취하기 위한 단계 또는 일련의 단계를 완료하게 하는 동작을 실시하게 한다.
또한 이해되는 바와 같이, 제1 모터(1306) 및 제2 모터(1308)는 별개로 또는 서로 협력하여 활성화될 수 있다. 예를 들어, 제1 모터(1306)는, 제2 모터(1308)가 비활성화중인 동안, 플랫폼(1305)을 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전시키도록 활성화될 수 있고, 그리고 그 반대일 수 있다. 다른 한편으로, 플랫폼이 제1 모터(1306)의 활성화를 통해서 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전될 수 있도록 그리고 동시에 플랫폼(1305)이 제2 모터(1308)의 활성화를 통해서 제2 회전 축(1312)을 중심으로 회전되도록, 제1 모터(1306)가 제2 모터(1308)와 협력적으로 이용될 수 있다.
부가적으로, 숫자 1315 및 1316에 의해서 표시된 바와 같은, 코팅 시스템(1100)과 함께 하는 또는 그에 대한 지지부(1300)의 이동을 허용하기 위해서, 지지부(1300)의 기부판(1310)이 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)에 커플링될 수 있다.
도 14 내지 도 16은 지지부(1300)에 의해서 유지되는 물체(1110)의 배치에 관한 실시예를 도시한다. 지지부(1300)의 플랫폼(1305) 상에서 유지되는 물체(1110)는 인간의 발의 형상을 갖는다. 물체(1110)는 상단 부분(1112) 및 하단 부분(1114)뿐만 아니라 전방 부분(1116) 및 후방 부분(1118)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 물체(1110)는 물체(1110)의 하단 부분(1114)의 작은 지역을 따라서 플랫폼(1305)에 커플링된다. 이해되는 바와 같이, 물체(1110)를 그 하단 부분(1114)에 의해서 플랫폼(1305)에 고정함으로써, 물체(1110)의 상단 부분(1112)은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)에 의해서 생산되는 섬유(1107)에 의해서 코팅되도록 노출된다.
도 17 내지 도 20은 지지부(1300)에 의해서 유지되는 물체(1110)의 배치에 관한 실시예를 도시한다. 물체(1110)는 인간 발의 형태이다. 물체(1110)는 상단 부분(1112) 및 하단 부분(1114)뿐만 아니라 전방 부분(1116) 및 후방 부분(1118)을 갖는다. 도시된 실시예에서, 물체(1110)는 물체(1110)의 상단 부분(1112)의 작은 지역을 따라서 플랫폼(1305)에 커플링된다. 이해되는 바와 같이, 물체(1110)를 그 상단 부분(1112)에 의해서 플랫폼(1305)에 고정함으로써, 물체(1110)의 하단 부분(1114)은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)에 의해서 생산되는 섬유(1107)에 의해서 코팅되도록 노출된다.
도 13에 도시된 지지부(1300)의 부가적인 특징은, 지지부(1300)의 하드웨어가 3D 인쇄되는 것을 포함할 수 있고, 그러나, 어느 정도 무게를 제공하기 위해서 그리고 지지부(1300)의 기울어짐(tipping)을 방지하기 위해서, 기부 판(1310)은 G10 또는 금속 판으로 제조될 수 있다.
또 다른 실시예에서, 포밍 와이어(forming wire)를 이용하여 지지부(1300)를, 화살표(1315, 1316)에 의해서 표시된 방향과 같은 가공 방향을 따라 이동시킬 수 있다.
다른 실시예에서, 지지부(1300)는 정전기 발생기(1324)로 물체(1110)를 대전시킬 수 있다. 일 실시예에 따라 정전기 발생기(1324)는 물체(1110)를 10 kV까지 대전시킬 수 있다.
또 다른 실시예에서, 물체(1110)가 코팅하고자 하는 몰드로서의 역할을 하는 경우에, 물체(1110)는 전도성 재료를 이용하여 3D 인쇄될 수 있다.
다른 실시예는, 제1 및/또는 제2 모터(1306, 1308)가 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)에 의해서 생산되는 임의 섬유(1107)로 코팅되는 것을 방지하는, 지지부(1300) 상의 또는 그 부근의 커버를 포함할 수 있다.
도 21 내지 도 22는 지지부(1300)의 실시예를 도시한다. 지지부(1300)는 제1 및 제2 모터(1306, 1308)를 갖는다. 제2 모터(1308)는 지지 기둥(1302)의 제1 단부에 커플링되고, 지지 기둥(1302)의 제2 단부는 플랫폼(1305) 내에서 종료된다. 플랫폼(1305)은, 물체(1110)가 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)에 의해서 생산되는 섬유(1107)로 코팅되는 동안, 물체(1110)를 고정 및 유지한다.
제2 모터(1308)가 플랫폼(1305)을 제1 및 제2 방향(1313, 1323)으로 제2 축(1312)을 중심으로 360°회전시킬 수 있도록, 제2 모터(1308)는 플랫폼(1305)을 지지부(1300)의 제2 축(1312)(도 13 참조)을 중심으로 회전시킬 수 있다. 또한, 도시된 실시예에서, 제2 모터(1308)는 또한, 지지 기둥(1302)이 지지부(1300)의 기부 판(1310)으로부터 멀리 선형 방향으로 연장되도록, 지지 기둥(1302)을 도 21에 도시된 바와 같은 부분적으로 후퇴된 상태로부터 도 22에 도시된 바와 같은 부분적으로 연장된 상태로 작동시킬 수 있다.
이해되는 바와 같이, 지지 기둥(1302)의 부분적으로 후퇴된 상태로부터 부분적으로 연장된 상태로의 작동은 또한, 플랫폼(1305)이 지지부(1300)의 기부 판(1310)으로부터 전반적으로 멀어지는 방향으로 축(1312)에 평행하게 선형 이동되게 하며, 이는 다시 플랫폼(1305)에 커플링된 물체(1110)가 지지부(1300)의 기부 판(1310)으로부터 멀리 선형 방향으로 이동되게 한다. 따라서, 사용자는, 제2 모터(1308)가 지지 기둥(1302)을 부분적으로 후퇴된 상태로부터 부분적으로 연장된 상태로 그리고 그 반대로 작동시키도록, 제2 모터(1308)에 의해서 지지 기둥(1302)을 작동시키는 것을 통해서 축(1312)을 따른 물체(1110)의 선형 이동을 제어할 수 있다.
도 23 및 도 24는 지지부(1300)의 실시예의 제1 및 제2 위치를 도시한다. 지지부(1300)는 제1 및 제2 모터(1306, 1308)를 갖는다. 제2 모터(1308)는 지지 기둥(1302)의 제1 단부에 커플링되고, 지지 기둥(1302)의 제2 단부는 플랫폼(1305) 내에서 종료된다. 플랫폼(1305)은, 물체(1110)가 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)에 의해서 생산되는 섬유(1107)로 코팅되는 동안, 물체(1110)를 고정 및 유지한다. 제1 모터(1306)는 플랫폼(1305)을 제1 또는 제2 방향(1317, 1327)(도 13 참조)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전시킬 수 있다.
도 23은 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 하단 부분(1112)이 지지부(1300)의 기부 판(1310)에 수직인 제1 위치에서 지지부(1300)를 도시한다. 그러나, 도 23에서 화살표(1319)에 의해서 표시된 바와 같이, 제1 모터(1306)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제2 방향(1327)(도 13 참조)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전시켜, 도 24에 도시된 바와 같이, 지지부(1300)를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시킨다.
도 24는, 제1 모터(1306)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제2 방향(1327)(도 13 참조)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전시킨 후의, 지지부(1300)의 제2 위치를 도시한다. 제2 위치에서, 플랫폼(1305) 및 물체(1110)는 (예를 들어, 지지 기둥(1302) 및 축(1312)에 의해서 도시된) 지지부(1300)의 기부 판(1310)에 더 이상 수직이 아니다. 오히려, 플랫폼(1305) 및 물체(1110)는 제2 방향(1327)(도 13 참조)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 ~45°회전되었다.
이해되는 바와 같이, 제1 모터(1306)가 또한 활성화되어 유사한 방식으로 플랫폼(1305) 및/또는 물체(1110)를 제1 방향(1317)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전시킬 수 있다.
또한, 이해되는 바와 같이, 제1 모터(1306)는 플랫폼(1305) 및/또는 물체(1110)를 ~45°회전시키는 것으로 제한되지 않는다. 오히려, 사용자는 플랫폼(1305) 및/또는 물체(1110)를 사용자가 희망하는 임의의 양만큼 제1 또는 제2 방향(1317, 1327)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전시키도록 제1 모터(1306)를 프로그래밍할 수 있다.
예를 들어, 도 25 및 도 26은 지지부(1300)의 플랫폼(1305) 상에서 사람의 발 형태의 물체(1110)를 유지하는 지지부(1300)의 실시예의 제1 및 제2 위치를 도시한다.
도 25는 물체(1110)를 플랫폼(1305) 상에서 유지하는 지지부(1300)를 제1 위치에서 도시한다. 제1 위치에서 제1 모터(1306)가 활성화되었고, 그에 따라 플랫폼(1305) 및 물체(1110)가 제1 방향(1317)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 ~90° 회전되었고, 그에 따라 플랫폼(1305)은 지지부(1300)의 기부 판(1310)에 수직이 된다. 도시된 바와 같이, 제1 위치에서, 물체(1110)의 제1 측면(1113)이 노출되고, 이는 물체(1110)의 제1 측면(1113)이, 지지부(1300)와 함께 이용될 수 있는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)(도 11 및 도 12 참조)에 의해서 생산될 수 있는 임의의 섬유(1307)에 의해서 코팅될 수 있게 한다.
도 26은, 제1 모터(1306)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제2 방향(1327)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 ~180°회전시킨 후에, 그에 따라 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제2 방향(1327)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 ~180°또한 회전시킨 후에, 그에 따라 플랫폼(1305)이 다시 지지부(1300)의 기부 판(1310)에 수직이 되게 한 후의, 물체(1110)를 지지부의 플랫폼(1305) 상에서 유지하는 지지부(1300)를 제2 위치에서 도시한다. 도시된 바와 같이, 제2 위치에서, 물체(1110)의 제2 측면(1115)이 노출되고, 이는 물체(1110)의 제2 측면(1115)이, 지지부(1300)와 함께 이용될 수 있는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)(도 11 및 도 12 참조)에 의해서 생산될 수 있는 임의의 섬유(1307)에 의해서 코팅될 수 있게 한다.
도 27 및 도 28은 지지부(1300)의 플랫폼(1305) 상에서 사람의 발 형태의 물체(1110)를 유지하는 지지부(1300)의 실시예의 제1 및 제2 위치를 도시한다.
도 27은 물체(1110)를 플랫폼(1305) 상에서 유지하는 지지부(1300)를 제1 위치에서 도시한다. 제1 위치에서 제1 모터(1306)가 활성화되었고, 그에 따라 플랫폼(1305) 및 물체(1110)가 제2 방향(1327)으로 지지부(1300)의 기부 판(1310)에 대해서 제1 회전 축(1314)을 중심으로 ~15° 회전되었다.
도 28은 물체(1110)를 플랫폼(1305) 상에서 유지하는 지지부(1300)를 제2 위치에서 도시한다. 지지부(1300)를 제1 위치(도 27 참조)로부터 제2 위치로 이동시키기 위해서, 제1 모터(1306)가 활성화될 것이고, 그에 따라 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제2 방향(1327)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 ~15°회전시킬 것이다. 제1 위치(도 27 참조)로부터 제2 위치로의 지지부(1300)의 이동은, 플랫폼(1305) 및 물체(1110)가 지지부(1300)의 기부 판(1310)에 대해서 제1 회전 축(1314)을 중심으로 ~60°회전되게 하였다.
도 29 내지 도 37은, 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)의 실시예에 의해서 생산된 섬유(1107)로 물체(1110)(예를 들어, 발 형상의 몰드)를 실질적으로 완전히 코팅하기 위해서 지지부(1300)가 이용할 수 있는 일련의 이동의 예를 도시한다. 도 29 내지 도 37에 도시된 실시예에서, 제1 또는 틸트 모터(1306) 및 제2 또는 회전 모터(1308)의 이동이 (+), (-), 및 (0)에 의해서 표시되어 있다.
틸트 모터(1306)의 경우에, (+)는 제1 방향(1317)을 따라 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전되도록 틸트 모터(1306)가 활성화되는 것을 나타내고(도 13 참조), 이는 플랫폼(1305) 및/또는 물체(1110)를 제1 방향(1317)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 이전 단계의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 틸팅시킬 것이다.
틸트 모터(1306)의 경우에, (-)는, 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제2 방향(1327)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 이전 단계의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 변위시키기 위해서, 제2 방향(1327)(도 13 참조)을 따라 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전되도록 틸트 모터(1306)가 활성화되는 것을 나타낸다.
마지막으로, 틸트 모터(1306)의 경우에, (0)은, 틸트 모터(1306)가 그러한 단계 중에 활성화되지 않는다는 것 그리고 플랫폼(1305) 및 물체(1110)가 그러한 단계 중에 제1 회전 축(1314)을 중심으로 틸팅되지 않을 것임을 나타낸다.
회전 모터(1308)의 경우에, (+)는 제1 방향(1313)(도 13 참조)을 따라 제2 회전 축(1313)을 중심으로 회전되도록 회전 모터(1308)가 활성화되는 것을 나타내고, 이는 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1313)으로 제2 회전 축(1313)을 중심으로 이전 단계의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 회전시킬 것이다.
회전 모터(1308)의 경우에, (-)는 제2 방향(1323)(도 13 참조)을 따라 제2 회전 축(1313)을 중심으로 회전되도록 회전 모터(1308)가 활성화되는 것을 나타내고, 이는 플랫폼(1305) 및/또는 물체(1110)를 제2 방향(1323)으로 제2 회전 축(1313)을 중심으로 이전 단계의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 회전시킬 것이다.
마지막으로, 회전 모터(1308)의 경우에, (0)은, 회전 모터(1308)가 그러한 단계 중에 활성화되지 않는다는 것 그리고 플랫폼(1305) 및 물체(1110)가 그러한 단계 중에 제2 회전 축(1313)을 중심으로 회전되지 않을 것임을 나타낸다.
도 29는 도시된 실시예의 지지부(1300)의 제1 또는 시작 위치를 도시한다. 제1 또는 시작 위치에서, 사용자 또는 로봇은 물체(1110)의 상단 부분(1112)을 지지부(1300)의 플랫폼(1305)에 커플링시킬 것이다. 지지부(1300)의 틸트 모터(1306) 및 회전 모터(1308)가 물체(1110)의 위치 조작 순서에 따라 활성화되는 동안 물체(1110)는 플랫폼(1305)에 커플링되어 유지될 것이고, 그에 따라 물체(1110)는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)에 의해서 생산되는 섬유(1107)에 의해서 실질적으로 완전히 코팅될 것이다.
도 30은 도시된 실시예에 따른 지지부(1300)의 제2 위치를 도시한다. 지지부(1300)를 제1 위치로부터 제2 위치로 이동시키기 위해서, 틸트 모터(1306)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1317)(+)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 제1 위치(도 29 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~45°틸팅시키는 한편, 회전 모터(1308)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1313)(+)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 제1 위치(도 29 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~90°회전시킨다. 이러한 이동이 운동(+,+)에 의해서 표시되어 있다.
도 31은 도시된 실시예에 따른 지지부(1300)의 제3 위치를 도시한다. 지지부(1300)를 제2 위치로부터 제3 위치로 이동시키기 위해서, 틸트 모터(1306)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제2 방향(1327)(-)(도 13 참조)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 제2 위치(도 30 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~45°틸팅시키는 한편, 회전 모터(1308)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1313)(+)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 제2 위치(도 30 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~90°회전시킨다. 이러한 이동이 운동(-,+)에 의해서 표시되어 있다.
도 32는 도시된 실시예에 따른 지지부(1300)의 제4 위치를 도시한다. 지지부(1300)를 제3 위치로부터 제4 위치로 이동시키기 위해서, 틸트 모터(1306)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제2 방향(1327)(-)(도 13 참조)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 제3 위치(도 31 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~45°틸팅시키는 한편, 회전 모터(1308)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1313)(+)(도 13 참조)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 제3 위치(도 31 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~90°회전시킨다. 이러한 이동이 운동(-,+)에 의해서 표시되어 있다.
도 33은 도시된 실시예에 따른 지지부(1300)의 제5 위치를 도시한다. 지지부(1300)를 제4 위치로부터 제5 위치로 이동시키기 위해서, 틸트 모터(1306)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제2 방향(1327)(-)(도 13 참조)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 제4 위치(도 32 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~45°틸팅시키는 한편, 회전 모터(1308)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1313)(+)(도 13 참조)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 제4 위치(도 32 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~90°회전시킨다. 이러한 이동이 (-,+)에 의해서 표시되어 있다.
도 34는 도시된 실시예에 따른 지지부(1300)의 제6 위치를 도시한다. 지지부(1300)를 제5 위치로부터 제6 위치로 이동시키기 위해서, 틸트 모터(1306)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1317)(+)(도 13 참조)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 제5 위치(도 33 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~45°틸팅시키는 한편, 회전 모터(1308)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1313)(+)(도 13 참조)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 제5 위치(도 33 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~90°회전시킨다. 이러한 이동이 (+,+)에 의해서 표시되어 있다.
도 35는 도시된 실시예에 따른 지지부(1300)의 제7 위치를 도시한다. 지지부(1300)를 제6 위치로부터 제7 위치로 이동시키기 위해서, 틸트 모터(1306)가 활성화되지 않고 플랫폼(1305) 및 물체(1110)는 이러한 단계(0)(도 13 참조)에서 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전되지 않는 한편, 회전 모터(1308)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1313)(+)(도 13 참조)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 제6 위치(도 34 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~90°회전시킨다. 이러한 이동이 (0,+)에 의해서 표시되어 있다.
도 36은 도시된 실시예에 따른 지지부(1300)의 제8 위치를 도시한다. 지지부(1300)를 제7 위치로부터 제8 위치로 이동시키기 위해서, 틸트 모터(1306)가 다시 활성화되지 않고 플랫폼(1305) 및 물체(1110)는 이러한 단계(0)(도 13 참조)에서 제1 회전 축(1314)을 중심으로 회전되지 않는 한편, 회전 모터(1308)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1313)(+)(도 13 참조)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 제6 위치(도 35 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~90°회전시킨다. 이러한 이동이 (0,+)에 의해서 표시되어 있다.
도 37은 도시된 실시예에 따른 지지부(1300)의 제9 위치를 도시한다. 지지부(1300)를 제8 위치로부터 제9 위치로 이동시키기 위해서, 틸트 모터(1306)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1317)(+)(도 13 참조)으로 제1 회전 축(1314)을 중심으로 제8 위치(도 36 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~45°틸팅시키는 한편, 회전 모터(1308)가 활성화되어 플랫폼(1305) 및 물체(1110)를 제1 방향(1313)(+)(도 13 참조)으로 제2 회전 축(1312)을 중심으로 제8 위치(도 36 참조)에서의 플랫폼(1305) 및 물체(1110)의 위치에 대해서 ~90°회전시킨다. 이러한 이동이 (+,+)에 의해서 표시되어 있다.
제9 위치에서, 물체(1110)가 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)으로부터의 섬유(1107)에 의해서 충분히 코팅되도록, 물체(1110)가 지지부(1300)에 의해서 조작되었다. 또한, 제9 위치는 지지부(1300)를 제1 또는 시작 위치(도 29 참조)로 복귀시키고, 그에 따라 사용자 또는 로봇은 섬유(1107)로 충분히 코팅된 물체(1110)를, 코팅된 물체(1110) 및 미코팅 물체(1110)를 가지는 지지부(1300)의 플랫폼(1305)으로부터 제거할 수 있고, 그곳에서 코팅 프로세스가 미코팅 물체(1110)에 대해서 다시 시작될 수 있다.
도 38은 본원의 일 양태에 따른 지지부(1400)의 다른 실시예를 도시한다. 지지부(1400)는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)(도 11 및 도 12 참조)에 의해서 코팅하고자 하는 물체(1110)를 유지할 수 있다. 지지부(1400)는 기부 판(1402)을 포함한다. 샤프트의 형태를 취할 수 있는, 커플링 수단(1406)의 제1 단부에 커플링되는 커플링 부재(1404)가 기부 판(1402)의 제1 측면 상에 위치된다. 커플링 수단(1406)의 제2 단부는 제1 모터(1420)에 이동 가능하게 커플링된다.
기부 판(1402)의 제2 측면은, 중공형 또는 중실형일 수 있는 지지 파이프(1410)의 제1 단부에 커플링된다. 지지 파이프(1410)의 제2 단부는 제2 모터(1412)의 제1 측면에 커플링된다. 제2 모터(1412)의 제2 측면은 커플링 연장부(1414)의 제1 단부에 회전 가능하게 커플링된다. 커플링 연장부(1414)의 제2 단부는, 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)(도 11 및 도 12 참조)에 의해서 생산된 섬유(1107)로 코팅하고자 하는 물체(1110)를 유지하는 플랫폼(1416)에 커플링된다.
일 실시예에 따라, 제1 모터(1420)가 활성화될 때, 그 모터는 커플링 수단(1406)을 제1 또는 제2 방향(1420, 1422)으로 제1 회전 축(1418)을 중심으로 회전시킨다. 커플링 수단(1406)의 회전은 또한 기부 판(1402)이 커플링 수단(1406)과 동일한 제1 또는 제2 방향(1420, 1422)으로 제1 회전 축(1418)을 중심으로 회전되게 한다. 이어서, 기부 판(1402)의 회전은 지지 파이프(1410)가 제1 회전 축(1418)을 중심으로 원형 경로를 따라 회전되게 한다. 지지 파이프(1410)의 회전은 또한 플랫폼(1416)이 지지 파이프(1410)와 동일한 원형 경로 주위로 회전되게 하며, 이는 다시 플랫폼(1416)에 의해서 유지되는 물체(1110)가, 제1 모터(1420)의 활성화에 의해서 제어되는 제1 또는 제2 방향(1420, 1422)으로 커플링 수단(1406)의 회전에 상응하는, 상응하는 제1 또는 제2 방향(1424, 1426)으로 원형 경로 주위로 회전되게 한다.
이해되는 바와 같이, 커플링 수단(1406)을 제1 방향(1420)으로 제1 회전 축(1418)을 중심으로 회전시키기 위한 제1 모터(1420)의 활성화는 물체(1110)가 제1 방향(1424)으로 원형 경로 주위로 회전되게 할 것이고, 커플링 수단(1406)을 제2 방향(1422)으로 제1 회전 축(1418)을 중심으로 회전시키기 위한 제1 모터(1420)의 활성화는 물체(1110)가 제2 방향(1426)으로 원형 경로 주위로 회전되게 할 것이다.
따라서, 사용자는, 커플링 수단(1406)을 상응하는 제1 또는 제2 방향(1424, 1426)으로 제1 회전 축(1418)을 중심으로 회전시키기 위한 제1 모터(1420)의 활성화를 통한 물체(1110)의 제1 또는 제2 방향(1424, 1426)을 따른 원형 경로 주위의 회전을 프로그래밍할 수 있다.
다른 실시예에 따라, 제2 모터(1412)가 활성화될 때, 커플링 연장부(1414)는 제1 또는 제2 방향(1430, 1432)으로 제2 회전 축(1421)을 중심으로 회전된다. 제1 또는 제2 방향(1430, 1432)을 따른 제2 회전 축(1421)을 중심으로 하는 커플링 연장부(1414)의 회전은 또한, 커플링 연장부(1414)의 제2 단부에 커플링된 플랫폼(1416)을, 커플링 연장부(1414)가 회전되는 동일한 제1 또는 제2 방향(1430, 1432)으로 제2 회전 축(1421)을 중심으로 회전시킬 것이다. 또한, 물체(1110)가 플랫폼(1416)에 커플링됨에 따라, 플랫폼(1416)의 회전은 또한 물체(1110)가, 물체(1110)를 유지하는 플랫폼(1416)과 동일한 제1 또는 제2 방향(1430, 1432)으로 제2 회전 축(1421)을 중심으로 회전되게 한다.
이해되는 바와 같이, 제1 또는 제2 방향(1430, 1432)을 따른 제2 회전 축(1421)을 중심으로 하는 물체(1110)의 회전은, 제2 회전 축(1421)을 중심으로 제1 또는 제2 방향(1430, 1432)으로 커플링 연장부(1414)를 회전시키기 위해서 제2 모터(1412)를 활성화시키는 것에 의해서 제어될 수 있다.
다른 실시예에서, 제2 모터(1412)가 제1 또는 제2 방향(1442, 1444)으로 지지 파이프(1410)에 의해서 생성된 제3 회전 축(1440)을 중심으로 회전되도록, 제2 모터(1412) 또는 제3 모터가 활성화될 수 있다.
이해되는 바와 같이, 제1 또는 제2 방향(1442, 1444)을 따른 제3 회전 축(1440)을 중심으로 하는 제2 모터(1412)의 회전은 또한 커플링 연장부(1414) 및 플랫폼(1416)을 동일한 제1 또는 제2 방향(1442, 1444)으로 제3 회전 축(1440)을 중심으로 회전시킬 것이다. 또한, 물체(1110)가 지지부(1400)의 플랫폼(1416)에 의해서 유지됨에 따라, 제3 회전 축(1440)을 중심으로 하는 플랫폼(1416)의 회전은 또한 물체(1110)가, 커플링 연장부(1414) 그리고 물체(1110)를 지지부(1300)에 대해서 유지하는 플랫폼(1416)과 동일한 제1 또는 제2 방향(1442, 1444)으로 원형 경로에서 제3 회전 축(1440)을 중심으로 회전되게 할 것이다.
따라서, 이해되는 바와 같이, 제1 또는 제2 방향(1442, 1444)을 따른 제3 회전 축(1440)을 중심으로 하는 물체(1110)의 회전은, 제2 모터(1412)가 지지 파이프(1410)를 중심으로 회전되도록, 그에 따라 제2 모터(1414)가 제1 또는 제2 방향(1442, 1444)으로 제3 회전 축(1440)을 중심으로 회전되도록 활성화시키는 것에 의해서 제어될 수 있다.
부가적으로, 일 실시예에서, 제1 회전 축(1418)을 따른 제1 또는 제2 선형 방향(1434, 1436)으로 커플링 수단(1406)을 적어도 부분적으로 연장 또는 적어도 부분적으로 후퇴시키기 위해서 제1 모터(1420) 또는 독립적인 모터를 활성화시키는 것에 의해서, 전체 지지부(1400)가 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템(1100)(도 11 및 도 12 참조)에 의해서 생산된 섬유(1107)의 필드 내외로 이동될 수 있다. 커플링 수단(1406)이 기부 판(1402)의 커플링 부재(1404)에 커플링됨에 따라, 제1 회전 축(1418)을 따른 제1 또는 제2 선형 방향(1434, 1436)으로 커플링 수단(1406)이 부분적으로 연장 또는 후퇴되는 것은 또한, 기부 판(1402)에 의해서 지지되는, 지지부(1400)의 나머지와 함께, 기부 판(1402)이 커플링 수단(1406)과 동일한, 제1 회전 축(1418)을 따른 제1 또는 제2 선형 방향(1434, 1436)으로 이동되게 할 것이다.
그에 따라, 지지부(1400)뿐만 아니라 지지부(1400)의 플랫폼(1416)에 의해서 유지되는 물체(1110)는, 제1 모터(1420)의 활성화를 통해서 제1 회전 축(1418)을 따른 제1 또는 제2 선형 방향(1434, 1436)으로 커플링 수단(1406)을 적어도 부분적으로 연장 또는 적어도 부분적으로 후퇴시키는 것에 의해서, 제1 회전 축(1418)을 따른 제1 또는 제2 선형 방향(1434, 1436)으로 이동될 수 있다.
또한, 다른 실시예에서, 지지부(1300, 1400)는, 제1 또는 제2 선형 방향(1434, 1436)을 따른 또는 사용자가 희망하는 임의의 다른 방향을 따른 섬유 필드 내외로의 지지부(1400)의 제어된 병진운동을 허용하는, 레일 또는 일부 다른 지지부 상에 배치될 수 있다.
일부 실시예에서, 시스템은 또한 침착 시스템에 커플링된 섬유 재활용 시스템을 포함할 수 있고, 이용 중에 물체(1110) 상에 침착되지 않은 섬유(1107)가 섬유 재활용 시스템에 의해서 수집되고 침착 시스템에 복귀된다. 일부 실시예에서, 시스템은 운송 시스템을 더 포함하고, 운송 시스템은 하나 이상의 물체(1110)를 침착 시스템을 통해서 이동시킨다.
전술한 시스템(1100) 및 방법을 이용하여 임의 물체(1110)가 섬유(1107)로 코팅될 수 있다는 것을 이해하여야 한다. 그러나, 시스템(1100) 및 방법은 의복 물품 및/또는 신발을 형성하는데 있어서 특히 적합하다.
일부 실시예에서, 물체(1110)는 인간 신체의 일부 또는 신체 부분의 형상을 취할 것이다. 예를 들어, 물체(1110)는: 발; 손; 머리; 몸통; 또는 하나의 또는 2개의 다리가 결합된 허리의 형상일 수 있다. 신체 부분 또는 일부의 형상의 물체(1110)가: 모자; 마스크; 셔츠; 코트; 브래지어; 속옷; 양말류; 장갑; 벙어리 장갑; 바지; 반바지; 파지력이 높은/연성 손 관련 제품; 스포츠 장갑(골프, 미식축구, 축구, 야구 타격 장갑, 모터 스포츠 레이싱 장갑); 신발 안창; 양말; 브래지어 컵; 데님 의복; 캐주얼복 및 작업복 모두를 위해 데님과 진에 적층된 방수 통기성 물품과 같은, 신발 및 의복 물품을 만드는데 이용될 수 있다.
섬유는 중합체 용융체 또는 적합한 용매 내의 중합체로 이루어진 용액으로부터 생산될 수 있다. 신발 또는 의복 물품을 제조하는데 특히 유용한 예시적인 중합체 종류는 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리우레탄 및 플루오로중합체를 포함한다. 사용될 수 있는 일부 구체적인 중합체는: 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE); 열가소성 폴리우레탄(TPU); 폴리우레탄(PU), 셀룰로오스 아세테이트(CA), 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF), 폴리아미드 6(PA6), 폴리아미드 6,6(PA66), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 퍼플루오로알코이 알칸(PFA), 폴리프로펜(PP), 폴리락트산(PLA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 및 폴리아크릴로니트릴(PAN)을 포함한다.
섬유 생산 조성물은: 섬유의 소수성을 증가시키고; 섬유의 알코올 내성을 증가시키며; 섬유의 화학적 내성을 증가시키고, 또는 섬유의 강도를 증가시키는 하나 이상의 첨가제를 포함할 수 있다. 첨가제는 중합체, 올리고머, 소형 유기 첨가제 또는 중합체 담체(마스터배치(masterbatch))와 혼합된 비중합체 첨가제일 수 있다. 중합체 첨가제는 신발 또는 의복 상품의 내수성을 증가시키기 위해 소수적일 수 있다. 예시적인 소수성 첨가제는 PVDF, 테플론(PTFE) 및 다른 플루오린화 중합체, 및 3M® Dynamar® 중합체 프로세싱 첨가제(PPA)를 포함한다. 비제한적으로, 이하의 조성물: Polyvel의 Hydrepel A203 및 Techmer PM의 첨가제(EP 2446075 A2에 기재됨)을 포함하는 마스터배치 조성물이 이용될 수 있다. 예시적인 소분자/올리고머 첨가제는 3M의 Fluoroguard®를 포함한다.
일부 실시예에서, 섬유의 소수성을 증가시키고; 섬유의 알코올 내성을 증가시키며; 섬유의 화학적 내성을 증가시키고, 또는 섬유의 소수성의 강도를 증가시키기 위해서, 표면 처리가 섬유 코팅된 물체에 적용될 수 있다. 섬유에 표면 처리를 적용하는 방법은 복사선 기술을 포함한다. 예시적인 복사선 기술은, 비제한적으로: WO 2000/014323A1 및 http://arxiv.org/ftp/arxiv/papers/0801/080l.3727.pdf에서 설명된 바와 같은 (특정 가스를 이용한) 플라즈마 처리를 포함한다. 다른 기술 및 코팅 재료는: http://www.sigmalabs.com/technologies/로부터의 코팅 기술; DryWired® Textile Shield; Huntsman LLC의 Oleophobol®(또한, WO 2014/116941 A1): http://www.nanomembrane.cz/에 의한 Hydrofobic Extreme; 및 플루오로알킬 아크릴레이트 공중합체(US 8,088,445)를 포함한다.
첨가제 및/또는 표면 코팅은 다음과 같은 특수 의복 물품을 위해서 사용될 수 있다: 악취 방지 나노섬유 멤브레인: 항균/항미생물 물질(예를 들어, 항균/미생물 성능을 전달하기 위해 섬유의 표면적을 활용하기 위해 항균 첨가제로 프로세스된 통기성 나노섬유 멤브레인 또는 화학적으로 향상된 중합체로부터 스피닝된 나노섬유 멤브레인); 화학적 및 생물학적 보호(예를 들어, 표면에 분산된 활성 보호제를 가지는 나노섬유의 통기성 직물); 전자기기에 전력을 공급하기 위한 가요성의 전도성 경로를 제공하기 위한 나노섬유 재료로부터 유도된 전도성 직물; 웨어러블 전자기기 및 발광 의복; 작업복; 정전기방지 방수 통기성 멤브레인; 및 해충 방제 및 기타 작업 환경을 위한 화학적 보호 방수 통기성 멤브레인.
의복 물품 또는 신발의 생산이 많은 수의 기술을 이용하여 성취될 수 있다. 일 실시예에서, 섬유는 (발 몰드에서 구현되는 바와 같은) 3D 몰드 주위에 코팅을 형성하기 위해서 이용된다. 섬유 코팅은 나노섬유들의 하나의 층 또는 상이한 재료들의 다수의 층을 포함하는 다수의 나노섬유의 층일 수 있다. 몰드는 완전히 캡슐화되거나 (신발의 무이음매 갑피의 경우와 같이) 부분적으로 코팅될 수 있다. 몰드는 회전 3D 구조물 또는 이동 벨트 내에 형성된 3D 구조물 또는 정지적인 3D 구조물일 수 있다. 정지적인 구조물의 경우에, 섬유 생산 장치(1102)의 위치가 침착 중에 이동될 수 있다. 침착 방법과 관계없이, 나노섬유는 기능 층으로서 의상 또는 신발의 다양한 층 내로 통합될 수 있다. 나노섬유는 단지 하나의 성능의 층을 위해서 또는 다양한 재료의 다수 층 나노섬유 구성을 이용하는 전체 의상 또는 신발을 위해서 이용될 수 있다. 다양한 구배를 위한 다수의 섬유 크기들이 상이한 성능의 지점들을 생성한다. 다양한 층이, 비제한적으로, PET, TPU, PA 6, PU, PTFE, 및 PVDF를 포함하는 상이한 기본 중합체들로 형성될 수 있다.
의복은 용융체 또는 용액 기반 조성물로 제조된 섬유를 이용하여 형성될 수 있다. 섬유가 기재 상에 침착될 수 있거나 단독적인 웹으로서의 추후의 제거를 위해서 벨트 상에 직접 침착될 수 있다. 일 실시예에서, 침착된 섬유는 평방 미터당 0.5 내지 100 그램 중량의 나노섬유 매트를 형성할 수 있다. 형성된 매트는 (용융체 우레탄 또는 접착물질을 포함하는 상업적으로 이용 가능한 적층 방법을 이용하여) 2개의 재료의 보호 층 사이에 적층될 수 있고, 의상 재료 복합체를 위한 통기성 수분 장벽으로서 작용할 것이다. 대안적으로, 매트가 보호 재료의 하나의 층(후면부)에 적층되어, 통기성 수분 장벽을 또한 형성할 수 있으나, 이러한 경우에 나노섬유 층은 의상 재료 복합체의 외향 대면 측면 중 하나를 형성할 수 있다. 다른 실시예에서, 매트가, 적층을 필요로 하지 않고, 보호 재료 상에 직접적으로 놓일 수 있다. 전술한 재료 중 임의의 재료가 현재 표면 절취 및 바느질 기술을 이용하여 적절한 의상(코트, 바지, 셔츠, 등)으로 조립될 수 있다.
본 특허에서, 특정 미국 특허 및 미국 특허출원, 그리고 다른 자료(예를 들어, 논문)이 참조로 포함되었다. 그러나, 그러한 미국 특허, 미국 특허출원, 및 다른 자료의 내용은, 그러한 내용과 본원에서 기술된 다른 진술 또는 도면 사이에 충돌이 없는 범위 내에서, 단지 참조로 포함된다. 그러한 충돌의 경우에, 그러한 참조로 포함된 미국 특허, 미국 특허출원, 및 다른 자료 내의 임의의 그러한 충돌 내용은 본 특허에서 참조로 구체적으로 포함되지 않는다.
본 발명의 다양한 양태의 추가적인 수정예 및 대안적인 실시예가 본 설명을 고려한 당업자에게 명백할 것이다. 이에 따라, 이 설명은 단지 예시적인 것으로서 해석되어야 하고, 본 발명을 수행하는 일반적인 방식을 당업자에게 교시하기 위한 것이다. 본 명세서에 도시되어 있고 설명되어 있는 본 발명의 형태는 실시예의 예로서 취해야 한다는 것을 이해하여야 할 것이다. 본 발명의 이러한 설명으로부터 이점을 취득한 후 당업자에게 전부가 명백한 바와 같이, 본 명세서에 설명되고 예시된 요소 및 재료가 대체될 수 있고, 부분 및 프로세스가 반전될 수 있으며, 본 발명의 특정 특징이 독립적으로 이용될 수 있을 것이다. 이하의 청구범위에 설명된 바와 같은 본 발명의 사상 및 범주로부터 벗어나지 않고 변경이 본원에서 설명된 요소에서 이루어질 수 있을 것이다.

Claims (17)

  1. 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템이며,
    본체를 포함한 섬유 생산 장치로서, 본체는 복수의 개구부를 포함하고, 본체는 섬유로 생산하고자 하는 재료를 수용하도록 구성되는, 섬유 생산 장치,
    본체에 커플링된 드라이버로서, 본체를 회전시킬 수 있는, 드라이버,
    섬유 생산 장치에 의해서 생산된 섬유를 사용 중에 섬유 생산 장치 아래에 배치되는 물체를 향해서 지향시키는 침착 시스템, 및
    사용 중에 코팅하고자 하는 물체를 위한 지지부로서, 지지부는, 물체의 외부 표면 중 적어도 하나의 적어도 일부가 섬유 생산 장치에 의해서 생산된 섬유 내에 배치될 수 있도록 그리고 침착 시스템에 의해서 지향될 수 있도록, 침착 시스템에 의해서 생산되는 섬유에 대한 물체의 이동을 허용하는, 지지부를 포함하고,
    사용 중에, 본체의 회전은, 침착 시스템 및 지지부를 이용하여 물체에 적어도 부분적으로 전달되는 마이크로섬유 및/또는 나노섬유를 생산하기 위해서, 본체 내의 재료가 하나 이상의 개구부를 통해서 토출되게 하는, 시스템.
  2. 제1항에 있어서,
    지지부는 지지 브라켓 및 지지 브라켓에 커플링된 모터를 포함하고, 모터는 원격적으로 작동 가능하고, 모터는 생산된 섬유에 의해서 코팅되는 물체의 외부 표면을 변경하도록 지지 브라켓을 이동시키는, 시스템.
  3. 제1항에 있어서,
    지지부는 지지 브라켓, 지지 브라켓에 커플링된 틸트 모터, 및 지지 브라켓에 커플링된 회전 모터를 포함하고, 각각의 모터는 독립적으로 동작 가능하고, 틸트 모터는 지지 브라켓을 이동시켜 물체를 하나의 회전 축을 따라 틸팅시키며, 회전 모터는 물체를 회전시켜 틸트 모터에 대한 물체의 회전 축을 변경하는, 시스템.
  4. 제1항에 있어서,
    지지부는 지지 브라켓, 회전 브라켓, 및 회전 모터를 포함하고, 모터는 지지 브라켓 및 물체에 커플링되어 물체를 회전 축을 중심으로 회전시키고, 회전 브라켓은 지지 브라켓에 커플링되어 지지 브라켓을 지지 브라켓의 길이방향 축으로부터 오프셋된 축을 중심으로 회전시키는, 시스템.
  5. 제1항에 있어서,
    침착 시스템은, 섬유 생산 장치에 의해서 생산되는 섬유의 전하에 반대되는 전하가 물체에 주어지도록, 그에 따라 생산된 섬유가 정전기 판의 정전기적 인력으로 인해서 기재를 향해서 당겨지도록, 물체에 커플링된 정전기 발생기를 포함하는, 시스템.
  6. 제1항에 있어서,
    침착 시스템은, 섬유 생산 장치에 의해서 형성된 섬유를 기재를 향해서 지향시키는 가스 유동을 생성하도록 구성된 가스 생산 장치를 포함하는, 시스템.
  7. 제1항에 있어서,
    침착 시스템에 커플링된 섬유 재활용 시스템을 더 포함하고, 이용 중에 물체 상에 침착되지 않은 섬유가 섬유 재활용 시스템에 의해서 수집되고 침착 시스템에 복귀되는, 시스템.
  8. 제1항에 있어서,
    운송 시스템을 더 포함하고, 운송 시스템은 하나 이상의 물체를 침착 시스템을 통해서 이동시키는, 시스템.
  9. 물체 코팅 방법이며,
    물체를 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템 내에 배치하는 단계, 및 섬유 생산 장치의 회전이 섬유 생산 장치 내에 배치된 조성물의 적어도 일부를 하나 이상의 개구부를 통해서 토출시키도록 그리고 토출된 조성물이 응고됨에 따라 섬유를 형성하도록 스핀 축을 중심으로 섬유 생산 장치를 회전시키고, 생산된 마이크로섬유 및/또는 나노섬유의 적어도 일부로 물체의 적어도 일부를 코팅하는 단계를 포함하는, 방법.
  10. 제9항에 있어서,
    물체가 발, 손, 머리, 몸통, 또는 하나의 또는 2개의 다리가 결합된 허리의 형상인, 방법.
  11. 제9항에 있어서,
    조성물이 하나 이상의 중합체를 포함하고, 하나 이상의 중합체는, 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리아미드 및 플루오로중합체로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  12. 제9항에 있어서,
    조성물이 하나 이상의 중합체를 포함하고, 하나 이상의 중합체는, 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE), 열가소성 폴리우레탄(TPU), 폴리우레탄(PU), 셀룰로오스 아세테이트(CA), 폴리비닐리덴 디플루오라이드(PVDF), 폴리아미드 6(PA6), 폴리아미드 6,6(PA66), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 퍼플루오로알콕시 알칸(PFA), 폴리프로펜(PP), 폴리락트산(PLA), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 및 폴리아크릴로니트릴(PAN)로 이루어진 그룹으로부터 선택되는, 방법.
  13. 제11항에 있어서,
    조성물이, 섬유의 소수성을 증가시키고, 섬유의 알코올 내성을 증가시키며, 섬유의 화학적 내성을 증가시키고, 또는 섬유의 강도를 증가시키는 하나 이상의 첨가제를 포함하는, 방법.
  14. 제9항에 있어서,
    섬유 크기가 100 nm 내지 20 미크론인, 방법.
  15. 제9항에 있어서,
    섬유의 소수성을 증가시키고, 섬유의 알코올 내성을 증가시키며, 섬유의 화학적 내성을 증가시키고, 또는 섬유의 소수성의 강도를 증가시키기 위해서, 섬유 코팅된 물체에 대해서 표면 처리를 인가하는 단계를 더 포함하는, 방법.
  16. 의복 물품 제조 방법이며,
    물체를 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에서 청구된 바와 같은 마이크로섬유 및/또는 나노섬유 코팅 시스템 내에 배치하는 단계로서, 물체가 인간 신체의 일부의 형상인, 단계, 및 섬유 생산 장치의 회전이 섬유 생산 장치 내에 배치된 조성물의 적어도 일부를 하나 이상의 개구부를 통해서 토출시키도록 그리고 토출된 조성물이 응고됨에 따라 섬유를 형성하도록 스핀 축을 중심으로 섬유 생산 장치를 회전시키는 단계, 생산된 마이크로섬유 및/또는 나노섬유의 적어도 일부로 물체의 적어도 일부를 코팅하는 단계, 섬유 코팅을 의복 상품 또는 신발에 통합시키는 단계를 포함하는, 방법.
  17. 제16항에 있어서,
    섬유 코팅은 상이한 재료들의 다수의 층을 포함하는, 방법.
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