用于制造多孔薄膜、纤维、球体和其他物品的系统和方法
【专利说明】用于制造多孔薄膜、纤维、球体和其他物品的系统和方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]本申请要求2012年8月21日提交的美国临时申请号61/691，506的优先权，该申请要求2009年6月12日提交的国际专利申请号PCT/US2009/047286的优先权，并且是其部分继续申请，其通过引用以其全部并入本文。
[0003]领域
[0004]本主题涉及用于形成材料的布置和由其生产的各种多孔产品的系统和方法。具体地，本主题涉及形成多孔薄膜、纤维、球体和来自多种材料的布置的其他物品。
[0005]背景
[0006]聚合物材料和薄膜广泛用于各种产品和/或应用。聚合物材料和薄膜具有宽范围的性能并且可以以相对低的成本提供。例如，可以功能化聚合物表面以显示对于具体应用期望的性能。具体地，可物理地和/或化学地改变聚合物表面以改进其可印刷性、过滤性能、粘附力、可湿性、耐候性、渗透性、光学性能或并入特定官能团。
[0007]以前已经开发了许多技术以在聚合物材料上和/或中产生微结构。具体地，以前已经开发了技术以通过在其中形成多孔或其他类似结构来产生多孔的或结构化的聚合物材料。见例如，Druin等人的美国专利号3，679，538、Lo等人的美国专利号4，863，604、Kobayashi的美国专利号4，487，731、以及Murphy等人的美国专利申请公开号2004/0026811，所有以其全部并入本文。
[0008]然而，许多当前开发的技术通常限于一种或另一种方式。例如，一些可以仅仅用来制造遍及整个聚合物的多孔结构。因此，对于微结构和/或孔形成和/或其间的连通性的程度缺乏控制。此外，当前开发的技术可能是耗时的、复杂的和/或不能很好地适于人们可能期望使用的传统商业生产过程(例如，诸如卷至卷(roll-to-roll)聚合物膜生产)。
[0009]微压印、照相平版印刷术、蚀刻和激光打孔在以前开发的在聚合物材料的表面处或上产生有织纹的和微结构的其他方法中。而由于经济和技术问题，这些方法中的一些是有利的，它们通常缺乏高效地和/或有效地产生某些分支的和/或闭环结构的能力。此外，一般而言，这些方法可能不能很好地适于产生连通孔的内部网络。
[0010]因此，需要新的和/或改进的微结构化的和/或复合材料(一种或多种)和/或产生其的方法(一种或多种)，其解决以上提到的问题(一个或多个)和/或其他问题。
【发明内容】
[0011]在本系统、方法和所得的材料中解决了与以前已知的实践和材料相关的困难和缺点。
[0012]在一方面，本主题提供了用于将微粒分配到基底上的系统。该系统包括网状框架(mesh frame)，其包括在框架组件之间延伸的筛。该筛限定多个孔。该系统还包括用于产生振动运动的设备。该设备与网状框架振动地连通。该系统额外包括放置在网状框架和将微粒分配在其上的基底之间的至少一个隔板。该隔板具有与被分配在基底上的微粒的层的期望厚度相应的尺寸。
[0013]在另一方面，本主题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。该方法还包括形成可溶微粒材料的填充区域，该可溶微粒材料在填充区域中具有多个空隙。该方法进一步包括使可流动的聚合物材料与可溶微粒材料的填充区域的至少一部分接触，从而将至少一部分可流动的聚合物材料放置在填充区域中的至少一部分空隙中。该方法额外地包括至少部分固化聚合物材料以从而形成中间复合材料。并且，该方法包括从中间复合材料移除至少一部分可溶微粒材料以从而形成多孔物品。
[0014]以及在其他方面，本主题提供了用于形成多孔物品的系统。该系统包括用于分配聚合物材料的设备。该系统还包括至少一个微粒分配装置，其配置为选择性地分配期望量的微粒与聚合物材料紧密接触。该系统还包括用于提高聚合物材料的温度的加热设备，使得聚合物材料在微粒之间流动以从而形成中间复合材料。并且，该系统包括洗涤设备，用于分配溶解微粒的洗涤液。
[0015]在仍另外的方面，本主题提供了由本文描述的任意方法或技术产生的多孔聚合物膜或多孔聚合物微粒。该多孔聚合物微粒可以是宽系列的形状、尺寸和配置。在某些变型中，多孔微粒为纤维或管、或球体、或其他几何形状的形式。多孔微粒可以具有非中空内部、单个内部中空区域和/或多个内部中空区域。
[0016]如将认识到的，本文描述的主题能够实现其他和不同的实施方式，并且其数个细节能够在多个方面进行变型，所有均不偏离要求保护的主题。因此，附图和描述被认为是说明性的而不是限制性的。
[0017]附图简述
[0018]图1是根据本主题的拉紧的网状部件的示意性平面顶视图。
[0019]图2是图1的拉紧的网状部件的示意性立面侧视图。
[0020]图3是根据本主题的弹簧组件的示意图。
[0021]图4是根据本主题弹簧组件部分接触拉紧的网状部件的示意图。
[0022]图5是弹簧组件与拉紧的网状部件相对完全接触的示意图。
[0023]图6是根据本主题的振动叶片组件的示意图。
[0024]图7是根据本主题的系统的示意图。
[0025]图8是在某些微粒收集器中存在的孔喉配置的示意图。
[0026]图9是典型的密度作为某些盐微粒中的压力的函数的图。
[0027]图10是根据本主题的另一个系统的示意图。
[0028]图11是根据本主题的另一个系统的示意性立面侧视图。
[0029]图12是图11中描述的系统的示意性平面顶视图。
[0030]图13-15是图解形成根据本主题的多孔纤维或管的示意图。
[0031]图16-18是图解形成具有根据本主题的内部中空区域的多孔纤维或管的示意图。
[0032]图19-21是图解形成具有根据本主题的多个内部中空区域的多孔纤维或管的示意图。
[0033]图22是根据本主题的另一个过程的示意图。
[0034]图23-25是图解形成根据本主题的多孔球体的示意图。
[0035]图26-28是图解形成具有根据本主题的内部中空区域的多孔球体的示意图。
[0036]图29-31是图解形成具有根据本主题的多个内部中空区域的多孔球体的示意图。
[0037]图32是根据本主题的另一个过程的示意图。
[0038]图33是根据本主题的另一个过程的示意图。
[0039]图34是根据本主题的另一个过程的示意图。
【具体实施方式】
[0040]聚合物材料(一种或多种)的多孔物品被用于宽范围的应用中。本主题涉及用于产生这种多孔物品的各种技术和方法。本主题还涉及用于执行这种技术和/或用于产生这种多孔物品的系统。该方法通常包含形成聚合物材料的层状布置或薄膜，以及微粒诸如盐的至少一个其他层，所述微粒可以是可溶解的或在暴露于洗涤液后可以其他方式除去的。形成层状布置后，使该布置受到加热和任选的增加的压力以引起聚合物材料在微粒之间流动。聚合物固化后，例如通过洗涤除去微粒。剩余的聚合物材料是多孔的和/或显示微结构化的表面。
[0041]用于分配粉末或微粒诸如盐的各种方法是已知的。在一些应用中，形成盐和聚合物材料的多层布置是期望的。用于将盐分配在层中的一种方法是将盐粉末施加到网筛上，并且使用振动源诸如振动手持工具，通过在网筛上牵引该工具筛盐以将盐移动通过筛。随后可将聚合物膜放置在盐上，并且任选地可将另一个盐层放置在该膜上。虽然此实践在理论上可以产生盐和聚合物材料的多层布置，但是所得的层在层内的各个位置通常呈现不均匀的厚度和不同的性能。
[0042]根据本主题和如图1-5中所示，拉紧的网状框架10被放置在玻璃板或其他基底20的顶部。网状框架通常包括在框架组件14之间延伸的网状面12。网状面12限定多个穿过网的厚度的孔或开口，类似于筛。隔板30被放置在网状框架组件14的每个角的下方以设置或以其他方式控制盐层或饼(cake)的厚度。提供振动设备以将振动运动传递至网状框架10，并且具体地至筛。振动设备可以是多种不同的形式。然而，在大部分配置中，振动设备被放置为与网状框架振动连通，使得设备振动时，振动运动被传递至网状框架10，并且具体地至筛。在一个实施方式中