用于制造多孔薄膜、纖維、球體和其他物品的系統(tǒng)和方法
【專利說明】用于制造多孔薄膜、纖維、球體和其他物品的系統(tǒng)和方法
[0001]相關申請的交叉引用
[0002]本申請要求2012年8月21日提交的美國臨時申請?zhí)?1/691，506的優(yōu)先權，該申請要求2009年6月12日提交的國際專利申請?zhí)朠CT/US2009/047286的優(yōu)先權，并且是其部分繼續(xù)申請，其通過引用以其全部并入本文。
[0003]領域
[0004]本主題涉及用于形成材料的布置和由其生產的各種多孔產品的系統(tǒng)和方法。具體地，本主題涉及形成多孔薄膜、纖維、球體和來自多種材料的布置的其他物品。
[0005]背景
[0006]聚合物材料和薄膜廣泛用于各種產品和/或應用。聚合物材料和薄膜具有寬范圍的性能并且可以以相對低的成本提供。例如，可以功能化聚合物表面以顯示對于具體應用期望的性能。具體地，可物理地和/或化學地改變聚合物表面以改進其可印刷性、過濾性能、粘附力、可濕性、耐候性、滲透性、光學性能或并入特定官能團。
[0007]以前已經開發(fā)了許多技術以在聚合物材料上和/或中產生微結構。具體地，以前已經開發(fā)了技術以通過在其中形成多孔或其他類似結構來產生多孔的或結構化的聚合物材料。見例如，Druin等人的美國專利號3，679，538、Lo等人的美國專利號4，863，604、Kobayashi的美國專利號4，487，731、以及Murphy等人的美國專利申請公開號2004/0026811，所有以其全部并入本文。
[0008]然而，許多當前開發(fā)的技術通常限于一種或另一種方式。例如，一些可以僅僅用來制造遍及整個聚合物的多孔結構。因此，對于微結構和/或孔形成和/或其間的連通性的程度缺乏控制。此外，當前開發(fā)的技術可能是耗時的、復雜的和/或不能很好地適于人們可能期望使用的傳統(tǒng)商業(yè)生產過程(例如，諸如卷至卷(roll-to-roll)聚合物膜生產)。
[0009]微壓印、照相平版印刷術、蝕刻和激光打孔在以前開發(fā)的在聚合物材料的表面處或上產生有織紋的和微結構的其他方法中。而由于經濟和技術問題，這些方法中的一些是有利的，它們通常缺乏高效地和/或有效地產生某些分支的和/或閉環(huán)結構的能力。此外，一般而言，這些方法可能不能很好地適于產生連通孔的內部網絡。
[0010]因此，需要新的和/或改進的微結構化的和/或復合材料(一種或多種)和/或產生其的方法(一種或多種)，其解決以上提到的問題(一個或多個)和/或其他問題。

【發(fā)明內容】

[0011]在本系統(tǒng)、方法和所得的材料中解決了與以前已知的實踐和材料相關的困難和缺點。
[0012]在一方面，本主題提供了用于將微粒分配到基底上的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括網狀框架(mesh frame)，其包括在框架組件之間延伸的篩。該篩限定多個孔。該系統(tǒng)還包括用于產生振動運動的設備。該設備與網狀框架振動地連通。該系統(tǒng)額外包括放置在網狀框架和將微粒分配在其上的基底之間的至少一個隔板。該隔板具有與被分配在基底上的微粒的層的期望厚度相應的尺寸。
[0013]在另一方面，本主題提供了形成多孔物品的方法，其包括提供以微粒形式的可溶材料。該方法還包括形成可溶微粒材料的填充區(qū)域，該可溶微粒材料在填充區(qū)域中具有多個空隙。該方法進一步包括使可流動的聚合物材料與可溶微粒材料的填充區(qū)域的至少一部分接觸，從而將至少一部分可流動的聚合物材料放置在填充區(qū)域中的至少一部分空隙中。該方法額外地包括至少部分固化聚合物材料以從而形成中間復合材料。并且，該方法包括從中間復合材料移除至少一部分可溶微粒材料以從而形成多孔物品。
[0014]以及在其他方面，本主題提供了用于形成多孔物品的系統(tǒng)。該系統(tǒng)包括用于分配聚合物材料的設備。該系統(tǒng)還包括至少一個微粒分配裝置，其配置為選擇性地分配期望量的微粒與聚合物材料緊密接觸。該系統(tǒng)還包括用于提高聚合物材料的溫度的加熱設備，使得聚合物材料在微粒之間流動以從而形成中間復合材料。并且，該系統(tǒng)包括洗滌設備，用于分配溶解微粒的洗滌液。
[0015]在仍另外的方面，本主題提供了由本文描述的任意方法或技術產生的多孔聚合物膜或多孔聚合物微粒。該多孔聚合物微粒可以是寬系列的形狀、尺寸和配置。在某些變型中，多孔微粒為纖維或管、或球體、或其他幾何形狀的形式。多孔微?？梢跃哂蟹侵锌諆炔?、單個內部中空區(qū)域和/或多個內部中空區(qū)域。
[0016]如將認識到的，本文描述的主題能夠實現(xiàn)其他和不同的實施方式，并且其數(shù)個細節(jié)能夠在多個方面進行變型，所有均不偏離要求保護的主題。因此，附圖和描述被認為是說明性的而不是限制性的。
[0017]附圖簡述
[0018]圖1是根據本主題的拉緊的網狀部件的示意性平面頂視圖。
[0019]圖2是圖1的拉緊的網狀部件的示意性立面?zhèn)纫晥D。
[0020]圖3是根據本主題的彈簧組件的示意圖。
[0021]圖4是根據本主題彈簧組件部分接觸拉緊的網狀部件的示意圖。
[0022]圖5是彈簧組件與拉緊的網狀部件相對完全接觸的示意圖。
[0023]圖6是根據本主題的振動葉片組件的示意圖。
[0024]圖7是根據本主題的系統(tǒng)的示意圖。
[0025]圖8是在某些微粒收集器中存在的孔喉配置的示意圖。
[0026]圖9是典型的密度作為某些鹽微粒中的壓力的函數(shù)的圖。
[0027]圖10是根據本主題的另一個系統(tǒng)的示意圖。
[0028]圖11是根據本主題的另一個系統(tǒng)的示意性立面?zhèn)纫晥D。
[0029]圖12是圖11中描述的系統(tǒng)的示意性平面頂視圖。
[0030]圖13-15是圖解形成根據本主題的多孔纖維或管的示意圖。
[0031]圖16-18是圖解形成具有根據本主題的內部中空區(qū)域的多孔纖維或管的示意圖。
[0032]圖19-21是圖解形成具有根據本主題的多個內部中空區(qū)域的多孔纖維或管的示意圖。
[0033]圖22是根據本主題的另一個過程的示意圖。
[0034]圖23-25是圖解形成根據本主題的多孔球體的示意圖。
[0035]圖26-28是圖解形成具有根據本主題的內部中空區(qū)域的多孔球體的示意圖。
[0036]圖29-31是圖解形成具有根據本主題的多個內部中空區(qū)域的多孔球體的示意圖。
[0037]圖32是根據本主題的另一個過程的示意圖。
[0038]圖33是根據本主題的另一個過程的示意圖。
[0039]圖34是根據本主題的另一個過程的示意圖。
【具體實施方式】
[0040]聚合物材料(一種或多種)的多孔物品被用于寬范圍的應用中。本主題涉及用于產生這種多孔物品的各種技術和方法。本主題還涉及用于執(zhí)行這種技術和/或用于產生這種多孔物品的系統(tǒng)。該方法通常包含形成聚合物材料的層狀布置或薄膜，以及微粒諸如鹽的至少一個其他層，所述微?？梢允强扇芙獾幕蛟诒┞队谙礈煲汉罂梢云渌绞匠サ摹Ｐ纬蓪訝畈贾煤?，使該布置受到加熱和任選的增加的壓力以引起聚合物材料在微粒之間流動。聚合物固化后，例如通過洗滌除去微粒。剩余的聚合物材料是多孔的和/或顯示微結構化的表面。
[0041]用于分配粉末或微粒諸如鹽的各種方法是已知的。在一些應用中，形成鹽和聚合物材料的多層布置是期望的。用于將鹽分配在層中的一種方法是將鹽粉末施加到網篩上，并且使用振動源諸如振動手持工具，通過在網篩上牽引該工具篩鹽以將鹽移動通過篩。隨后可將聚合物膜放置在鹽上，并且任選地可將另一個鹽層放置在該膜上。雖然此實踐在理論上可以產生鹽和聚合物材料的多層布置，但是所得的層在層內的各個位置通常呈現(xiàn)不均勻的厚度和不同的性能。
[0042]根據本主題和如圖1-5中所示，拉緊的網狀框架10被放置在玻璃板或其他基底20的頂部。網狀框架通常包括在框架組件14之間延伸的網狀面12。網狀面12限定多個穿過網的厚度的孔或開口，類似于篩。隔板30被放置在網狀框架組件14的每個角的下方以設置或以其他方式控制鹽層或餅(cake)的厚度。提供振動設備以將振動運動傳遞至網狀框架10，并且具體地至篩。振動設備可以是多種不同的形式。然而，在大部分配置中，振動設備被放置為與網狀框架振動連通，使得設備振動時，振動運動被傳遞至網狀框架10，并且具體地至篩。在一個實施方式中