用於傳輸並沉積流體的可定製設備和方法與流程
2023-04-27 22:32:58 2
本發明涉及將一種或多種流體沉積到基底上的設備和方法。更具體地，本發明涉及用於將流體投配在移動的基底上的設備和方法。
背景技術：
消費品的製造商常常將固體形式的吸收劑施加於他們的產品。迄今，製造商已經最多地依賴使用轉筒和真空來將固體吸收劑遞送於產品。迄今，流體狀態的吸收劑前體不以下列方式進行處理：允許以受控方式根據剪切精確遞送至基底，同時具有精確的流體流動控制。製造商可使用具有主軸向流體流和/或主周向流體流的移動輥，其導致不均勻的流體分布並缺少輥的流體接觸部件。此外，此類設計限制可結合到裝置中的流體通道的數量和尺寸並限制源於那些通道的流體孔口的位置，這降低了精確性。另選地，製造商使用印刷板和平坦表面，這導致處理速度較慢或當高速運行時不精確，因為印刷板可能不能夠與移動的基底同步。
已知的裝置也發生不精確的對準、疊層和流體共混的問題。因為常使用單個裝置用於單一流體，多種流體間的對準、疊層和共混需要使用多於一個裝置。在每個已知裝置中固有的不精確導致當試圖對準(等)它們各自的流體時的不精確。實際上，因為不能控制流體流動和施加以及每個裝置中的其它因素，已知的裝置常常不能夠精確地對準流體與其它流體或產品特徵結構如壓花或密封區域。
另外，由於它們不能在一個印刷裝置中分別控制不同的流體，製造商面臨較高的生產成本和資源。
因此，需要一種用於沉積流體的可控的和/或可定製的設備，其允許更精確的流體沉積。另外，還需要用於將一種或多種流體沉積在基底上的高效工藝以及與其相關聯的降低的製造成本。
技術實現要素：
提供了一種用於將一種或多種流體投配在基底上的系統，該系統包括旋轉輥。旋轉輥具有中心縱向軸線，其中旋轉輥圍繞中心縱向軸線旋轉；限定內部區域並大體上圍繞中心縱向軸線的外表面；以及被構造用於以從旋轉輥的內部區域至外表面的預定路徑傳輸一種或多種流體的脈管網絡。脈管網絡包括多根主動脈、多根毛細管和位於外表面上的多個流體出口，其中：每根主動脈包括一個入口並且基本上平行於旋轉輥的中心縱向軸線，其中流體在該入口處進入脈管網絡；並且其中每根毛細管附接到主動脈中的一根並與主動脈中的一根和至少一個流體出口通過基本上徑向的流體路徑流體連通，從而形成樹狀結構。
還提供了一種用於將一種或多種流體遞送於基底上的系統，該系統包括：還提供了與基底設置成操作關係的6個或更少的旋轉輥。每個旋轉輥具有中心縱向軸線，其中旋轉輥圍繞中心縱向軸線旋轉；限定內部區域並大體上圍繞中心縱向軸線的外表面；以及被構造用於以從旋轉輥的內部區域至外表面的預定路徑傳輸一種或多種流體中的至少一種的脈管網絡。脈管網絡包括至少一根主動脈、至少一根毛細管和位於外表面上的多個流體出口，其中：至少一根主動脈包括一個入口並且基本上平行於旋轉輥的中心縱向軸線，其中流體在該入口處進入脈管網絡；並且其中至少一根毛細管附接到至少一根主動脈並與至少一根主動脈和至少兩個流體出口通過基本上徑向的流體路徑流體連通，從而形成樹狀結構。
還提供了一種用於將一種或多種流體投配於基底上的系統，該系統包括旋轉輥。旋轉輥具有中心縱向軸線，其中旋轉輥圍繞中心縱向軸線旋轉；限定內部區域並大體上圍繞中心縱向軸線的外表面；以及被構造用於以從旋轉輥的內部區域至外表面的預定路徑傳輸一種或多種流體的脈管網絡。脈管網絡包括多根主動脈、多根毛細管和位於外表面上的多個流體出口，其中：每根主動脈包括一個入口並且基本上平行於旋轉輥的中心縱向軸線，其中流體在該入口處進入脈管網絡；並且其中每根毛細管附接到主動脈中的一根並與主動脈中的一根和至少一個流體出口通過基本上徑向的流體路徑流體連通，從而形成樹狀結構。第一主動脈具有第一流體，第二主動脈具有第二流體，並且第三主動脈具有第三流體；其中第一流體、第二流體、或第三流體中的至少一者是聚氨酯前體，並且其中第一流體、第二流體、或第三流體中的一者是高內相乳液。
附圖說明
圖1為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥的透視圖；
圖2為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和脈管網絡的局部透視圖；
圖2A為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和脈管網絡的局部透視圖，其帶有一個樹狀結構的非限制性示例，用圓圈標出；
圖3為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和脈管網絡的局部透視圖；
圖4為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和主動脈的示意圖；
圖5為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和脈管網絡的局部透視圖；
圖6為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥的內部區域的示意圖；
圖7為根據本發明的一個實施方案的脈管網絡中的一個示例性樹狀結構的示意圖；
圖7A為根據本發明的一個實施方案的脈管網絡中的另一個示例性樹狀結構的示意圖；
圖8為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和脈管網絡的示意圖；
圖9A-9E為根據本發明的非限制性示例的流體出口和通道的示意圖；
圖10A-10C為根據本發明的非限制性示例的流體出口的示意圖；
圖11A-11D為根據本發明的非限制性示例的流體出口的示意圖；
圖12為根據本發明的微貯存器的一個非限制性示例的示意圖；
圖13A-13C為根據本發明的非限制性示例的微貯存器的示意圖；
圖14為根據本發明的一個非限制性實施方案的旋轉輥和脈管網絡的局部前正視圖；
圖15為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和脈管網絡的示意圖；
圖16為根據本發明的一個實施方案的流體出口的示意圖；
圖17為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥的內部區域的示意圖；
圖18為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥的示意圖；
圖19為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥的示意圖；
圖20為根據本發明的一個實施方案的多個旋轉輥的示意圖；
圖21為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和基底的示意圖；
圖22為根據本發明的一個實施方案的投配系統的示意圖；
圖23為根據本發明的另一個實施方案的投配系統的示意圖；
圖24為根據本發明的另一個實施方案的投配系統的示意圖；
圖25為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和套筒的透視圖；
圖26為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和套筒的透視圖；
圖27為根據本發明的一個實施方案的套筒的示意圖；
圖28為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和套筒的示意圖；
圖29為根據本發明的非限制性示例的旋轉輥、套筒和套筒出口的示意圖；
圖30為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥的局部透視圖；
圖31A-31B為根據本發明的非限制性示例的示例性樹狀結構的示意圖；
圖32為根據本發明的一個非限制性示例的樹狀結構的示意圖；
圖33A-33C是示出由根據本發明的一個非限制性示例設計的脈管網絡導致的現象的圖；
圖34A-34C是示出由根據本發明的一個非限制性示例設計的脈管網絡導致的現象的圖；
圖35為根據本發明的一個實施方案的套筒和輥系統的示意圖；
圖36為根據本發明的一個另選的實施方案的套筒和輥系統的示意圖；
圖37為根據本發明的一個實施方案的旋轉輥和支持表面的示意圖；
圖38為根據本發明的另一個實施方案的旋轉輥和支持表面的示意圖；
圖39為根據本發明的一個實施方案的與輔助部件一起使用的旋轉輥的示意圖；
圖40為根據本發明的一個實施方案的方法的示意圖；
圖41為根據本發明的一個實施方案的方法的示意圖；
圖42為根據本發明的一個實施方案的方法的示意圖；
圖43為根據本發明的一個實施方案的方法的示意圖；並且
圖44為根據本發明的一個實施方案的方法的示意圖。
具體實施方式
定義
如本文所用，一種形狀的「縱橫比」是指該形狀在任何方向上的最長尺寸或直徑的長度(與該形狀的中點相交)與該形狀在任何方向上的最短尺寸或直徑的長度(與該形狀的中點相交)的比率。
如本文所用，「脈管網絡」是指從進口諸如入口至一個或多個出口運送流體的通道網絡。通道包括一根或多根主動脈、一根或多根毛細管、和/或一根或多根亞毛細管。在脈管網絡中，每個通道可與另一個通道流體連通。一般來講，入口可位於主動脈上或靠近主動脈，並且主動脈可與毛細管直接流體連通(即，無中間通道)。同樣地，毛細管可與主動脈、另一根毛細管、和/或亞毛細管、和/或流體出口直接流體連通(它們全部在下文中詳述)。毛細管可從主動脈延伸出並與亞毛細管連接或分成一系列亞毛細管。在一個實施方案中，主動脈的橫截面積大於其連接的毛細管的橫截面積。在另一個實施方案中，毛細管的橫截面積大於其連接的亞毛細管的橫截面積。在一些方面，本發明的脈管網絡類似於生物的血管網絡。然而，本發明的脈管網絡不是一種生物系統。
在一個實施方案中，從入口到出口的一個路徑是基本上徑向的。換句話講，脈管網絡在基本上徑向的方向上運送流體。
如本文所用，「徑向的」或「徑向地」是指圓形、球形、圓柱形或類似形狀物體中的半徑方向。換句話講，如果本文將一個元件描述為徑向延伸，則該元件從一個物體的內部部分(包括中心)向外延伸至外部部分，包括該物體的周邊或外邊界或表面。如本文所用，徑向的和徑向地與周向地不同，其中如此描述的元件將圍繞球形、圓柱形或類似形狀的物體的中心延伸，使得該元件將模擬該物體的圓周或周邊。同樣地，徑向的和徑向地與軸向地不同，在「軸向地」中如此描述的元件將在平行於或基本上平行於物體縱向軸線的方向上延伸。
描述為「基本上徑向地」或「基本上徑向的」延伸的元件可具有軸向或周向部件。然而，如本文所述基本上徑向的元件是指其徑向向量大於它的軸向或周向向量的元件。在視覺上，在聚集體中，基本上徑向的元件(其可為樹狀結構23或流體路徑48)在徑向方向上的延伸多於其以軸向或周向方式的延伸。
如本文所用，「流體」是指諸如液體或氣體之類的物質，其能夠流動並且當趨於改變其形狀的力作用於其上時以穩定速率改變其形狀。適用於本公開的示例性流體包括墨；染料；乳液如油和水乳液；高內相乳液；單體和聚合物；聚丙烯酸；化學流體如醇；軟化劑；清潔劑；皮膚病治療溶液；溼度指示劑；粘合劑；植物化合物(例如描述於美國專利公布US 2006/0008514中的化合物)；皮膚有益劑；藥劑；乳液；織物護理劑；盤碟洗滌劑；地毯護理劑；表面護理劑；毛髮護理劑；空氣護理劑；包含選自以下的表面活性劑的活性物質：陰離子表面活性劑、陽離子表面活性劑、非離子表面活性劑、兩性離子表面活性劑、和兩性表面活性劑；抗氧化劑；UV劑；分散劑；崩解劑；抗微生物劑；抗菌劑；氧化劑；還原劑；處理/釋放劑；香料劑；香料；香水；油；蠟；乳化劑；可溶解膜；包含藥物、藥品和/或風味劑的可食用溶解膜。合適的藥物物質可選自多種已知類別的藥物，包括例如止痛藥、抗炎劑、驅腸蟲劑、抗心律失常藥劑、抗生素(包括青黴素)、抗凝劑、抗抑鬱藥、抗糖尿病劑、抗癲癇劑、抗組胺劑、抗高血壓劑、抗毒蕈鹼劑、抗分支桿菌劑、抗腫瘤劑、免疫抑制劑、抗甲腺劑、抗病毒劑、抗焦慮鎮靜藥(催眠藥和神經鬆弛劑)、收斂劑、β-腎上腺受體阻斷劑、血液產品和替代品、心臟收縮劑、皮質類固醇、鎮咳劑(祛痰劑和粘液溶解劑)、診斷試劑、利尿劑、多巴胺類(抗帕金森病劑)、止血劑、免疫試劑、脂質調節劑、肌肉鬆弛劑、擬副交感神經藥、甲狀旁腺素降鈣素和二膦酸鹽、前列腺素、放射性藥劑、性激素(包括甾體化合物)、抗過敏藥劑、興奮劑和厭食症藥劑、擬交感神經藥、甲狀腺劑、PDE IV抑制劑、NK3抑制劑、CSBP/RK/p38抑制劑、抗精神病藥、血管擴張劑和黃嘌呤；以及它們的組合。
如本文所用，「對準」是指空間上將一個製品(包括但不限於流體)與另一個製品如另一種流體對準，或者與基底的特定區域或特徵結構對準。
如本文所用，「疊層」是指將一種流體置於另一種流體的頂部上。例如，藍色流體可疊層在黃色流體上，產生綠色圖像。
如本文所用，提及兩個製品(例如輥與基底)之間的流體傳輸時的「操作關係」是指設置製品使得流體通過製品之間的實際接觸、製品位置的接近和/或用於待沉積流體的其它合適裝置進行傳輸。
如本文所用，「紙製品」是指任何成形纖維結構產品，其傳統上但不必需包含纖維素纖維。在一個實施方案中，本發明的紙製品包括薄頁衛生紙製品。紙製品可通過包括以下步驟的工藝來製備：形成含水造紙配料、將該配料沉積在多孔表面如長網造紙機金屬絲上、並且從該配料中除去水(例如，通過重力或真空輔助排水系統)，從而形成胚網，將胚網從成形表面轉移到轉移表面，該轉移表面以低於成形表面的速度行進。然後將該幅材轉移到織物，幅材在織物上被乾燥至最終乾燥度，之後幅材被卷繞在捲軸上。紙製品可通過通風進行乾燥。
如本文所用，「產品特徵結構」是指在使用本文所述的設備或方法之前或之後施加於基底或在基底上形成的結構或設計特徵結構。產品特徵結構可包括例如壓花、溼法形成的紋理、例如通過植絨而加入的纖維、孔、穿孔、印刷、對準標記和/或其它流體沉積物。
如本文所用，「微貯存器」是指具有空隙體積的結構，該結構能夠收集和/或容納少於約1000mm3，或少於512mm3，或少於125mm3，或少於75mm3，或少於64mm3，或少於50mm3的一種或多種流體並將該流體供應到一個或多個出口。在一個非限制性示例中，微貯存器用作反向漏鬥，其中流體進入微貯存器處的面積小於其中流體離開微貯存器處的面積。微貯存器可用作單獨的流體供應區域，用於一個或多個流體出口或套筒出口(兩種類型的出口均在下文中更詳細地描述)，最小化供應給定數量出口所需的通道數量。此外，微貯存器可設置在外表面或套筒下方。
如本文所用，「薄頁衛生紙製品」是指一種或多種已轉換或未轉換的纖維結構，其可用作擦拭工具，該擦拭工具用於小便後或大便後清潔(衛生紙)、耳鼻喉排出物(面巾紙和/或一次性手帕)和多功能吸收和清潔用途(吸收巾和/或擦拭物)。本發明使用的薄頁衛生紙製品可為單層或多層。
如本文所用，「基底」包括在其上標記或流體可被沉積、印刷和/或基本上附連的產物或材料。適用於本公開預期範圍並且處於本公開預期範圍內的基底包括單層或多層纖維結構，例如紙製品如薄頁衛生紙製品。其它材料只要它們不幹涉或妨礙本發明所帶來的任何優點，則也旨在處於本發明的範圍內。適合的基底可包括膜、箔片、聚合物片材、布料、織造材料或非織造材料、紙材、纖維素纖維片材、共擠出物、層合體、高內相乳液泡沫材料、以及它們的組合。所選擇材料的特性可包括但不限於以下組合或形成程度：多孔的、無孔的、微孔的、氣體或液體可透過的、不可透過的、親水的、疏水的、吸溼的、親油的、疏油的、高臨界表面張力、低臨界表面張力、表面預加紋理、彈性可屈服的、塑性可屈服的、導電的和非導電的。此類材料可為同質的或組合物的組合。另外，吸收製品(例如尿布和經期用具)可用作合適的基底。在尿布形式的吸收製品的上下文中，印刷幅材材料可用於製備部件如底片、頂片、著陸區、緊固件、耳片、側片、吸收芯、和採集層。吸收製品及其部件的描述可見於美國專利5,569,234；5,702,551；5,643,588；5,674,216；5,897,545；和6,120,489；以及美國專利公布2010/0300309和2010/0089264中。
適用於本發明的基底也包括適用作包裝材料的產品。這可包括但不限於聚乙烯膜、聚丙烯膜、襯板、紙板、紙盒成形材料等。
綜述
圖1示出根據本發明的一個實施方案的旋轉輥10。旋轉輥10可具有輥10可圍繞其旋轉的中心縱向軸線12、外表面14和由外表面14限定並界定的內部區域16。旋轉輥10還可包括用於將流體從輥10的內部區域16傳輸到外表面14的通道20的脈管網絡18。轉到圖2，通道20可包括主動脈22、毛細管24和亞毛細管26。主動脈22可與一根或多根毛細管24相聯，毛細管在接合點21處從主動脈22延伸。每根毛細管24可與一根或多根亞毛細管26相聯。在一個實施方案中，毛細管24可分成一系列亞毛細管26。通道20各自可為封閉的大體上圓柱形的元件，一般沿它們各自的長度方向具有均勻的橫截面。
通道20可通過任何合適的方式相聯，例如膠粘、焊接或類似的附接操作，或者可彼此一體成形，或它們的組合。此外，通道20之間的每個連接點可包括接合點21。可形成接合點21以提供從一個通道20至另一個通道的平滑過渡，從而防止湍流。平滑過渡可通過以下實現：例如倒圓接合點21的邊緣，或者使通道20相聯使得它們不會末端對末端對準而形成鋒利邊緣，例如90度角。換句話講，可使通道20相聯使其遠離它們的一個或兩個末端。如果期望湍流，接合點21可設置有多個鋸齒狀邊緣。本領域的技術人員將認識到如何設計接合點21以實現期望的流體流動。
還參見圖2，脈管網絡18可起始於主動脈22中的入口28處並終止於外表面14上的多個流體出口30處。流體可流經脈管網絡18，在入口28處進入，從主動脈22經過毛細管24和亞毛細管26(如果有的話)行進到流體出口30處。換句話講，通道20可彼此流體連通。主動脈22可與一根或多根毛細管24流體連通，並且每根毛細管24可與一個或多個流體出口30流體連通。在一個非限制性示例中，每個毛細管24與至少兩個流體出口30流體連通。在另一個非限制性示例中，每根毛細管24與一根或多根亞毛細管26流體連通，並且每根亞毛細管26與一個或多個出口30流體連通。脈管網絡18基本上具有一個或多個樹狀結構23，如圖2A所示。每個樹狀結構23起始於毛細管24並且可以基本上徑向的方式延伸–直接地或通過一根或多根亞毛細管26–至外表面14和/或流體出口30。
重要的是，如圖3所示，脈管網絡18被設計為以從內部區域16到外表面14上的指定位置的一個或多個預定路徑48傳輸流體。此外，預定路徑48是基本上徑向的。可將多個基本上徑向的路徑設計到脈管網絡18中。路徑將為類似的，因為所有路徑是基本上徑向的。然而，基本上徑向的路徑將不同，因為它們將具有不同的起始點和終止點。
脈管網絡和預定路徑
如上所述，脈管網絡18可設置在旋轉輥10的內部區域16內並包括多個通道20(即，主動脈22、毛細管24和/或亞毛細管26)。脈管網絡18可包括主動脈22。主動脈22可包括入口28，其中流體進入網絡18。可在任何適於允許流體進入脈管網絡18的位置處設置入口28。
如圖3所示，主動脈22的定位可與穿過旋轉輥10的中心縱向軸線12重合。另選地，主動脈22可基本上平行於中心縱向軸線12，但是不重合。在如圖4所示的一個非限制性示例中，主動脈22基本上平行於中心縱向軸線12並且位於距中心縱向軸線12徑向距離r處。在這個非限制性示例中，徑向距離r大於0，這允許較高的旋轉速度。徑向距離r可從縱向軸線12開始向外至主動脈22外表面上的最近點進行測量，如圖4所示。徑向距離r小於在相同方向上測量的輥半徑R。
轉到圖5，脈管網絡18可包括第一毛細管24a，它與主動脈22在接合點21處相聯。第一毛細管24a可與主動脈22如上所述相聯。在一個實施方案中，第一毛細管24a與主動脈22和流體出口30通過基本上徑向的路徑RPa流體連通。在一個非限制性示例中，第一毛細管24a與主動脈22和至少兩個流體出口30通過分開的基本上徑向的路徑(RPa和RPb)流體連通。
仍參見圖5，脈管網絡18也可包括第二毛細管24b。第二毛細管24b也可與主動脈22相聯。第二毛細管24b可與主動脈22和一個或多個流體出口30通過一個或多個基本上徑向的路徑流體連通。在一個非限制性示例中，第二毛細管24b與主動脈22和至少兩個流體出口30通過基本上徑向的路徑(RPc和RPd)流體連通。
第一毛細管24a和第二毛細管24b均可在單個接合點21處與主動脈22相聯，如圖5所示。另選地，第二毛細管24b可沿主動脈22的長度方向與第一毛細管24a間隔縱向距離L，如圖6所示。在這個非限制性示例中，第一毛細管24a和第二毛細管24b通過分開的接合點21與主動脈22相聯。
在一個實施方案中，第一毛細管24a與第二毛細管24b相對於主動脈22基本上對稱。在一個非限制性示例中，主動脈22的橫截面積大於第一毛細管24a的橫截面積。在另一個非限制性示例中，主動脈22的橫截面積大於第二毛細管24b的橫截面積。在另一個非限制性示例中，主動脈22的橫截面積大於第一毛細管24a和第二毛細管24b的橫截面積。第一毛細管24a和第二毛細管24b的橫截面積可為相同的，或者可為不同的。
脈管網絡18也可包括多個流體出口30，它們可設置在旋轉輥10的外表面14上。第一毛細管24a和第二毛細管24b各自可與一個或多個流體出口30流體連通。在一個實施方案中，第一毛細管24a和第二毛細管24b中的一者或兩者可與流體出口30通過設置在它們各自的樹狀結構23的一個或多個分支水平上的一系列亞毛細管26流體連通。毛細管24a、24b可與亞毛細管26相聯，或者可與多根亞毛細管26相聯。每根亞毛細管26可與後續水平的另一根亞毛細管26a相聯，或者可與後續水平上的多根亞毛細管26a相聯。在一個非限制性示例中，亞毛細管26的橫截面積小於與亞毛細管26相聯的毛細管24的橫截面積。同樣地，後續水平的亞毛細管26a的橫截面積可小於它從中延伸的亞毛細管26的橫截面積。
基本上(如圖7所示)脈管網絡18可繼續分支，使得給定的樹狀結構23具有n個分支水平，其中n為整數，並且起始水平(水平0)當初始毛細管24i與主動脈22相聯時發生。例如如圖7所示，n＝2。在另一個非限制性示例中，樹狀結構23分支使得最終與主動脈22流體連通的流體出口30的數量和樹狀結構23的初始毛細管24i等於2n。在另一個非限制性示例中，脈管網絡18根據構造理論和/或脈管標度律分支，例如在Kassab，Ghassan S.，「Scaling Laws of Vascular Trees:of Form and Function」，Am.J.Physiol Heart Cir.Physiol，290:H894-H903，2006中公開的那些。脈管網絡18中的樹狀結構23可具有相同數量或不同數量的分支水平。此外，在一個樹狀結構23內可具有不同的水平，如圖7A所示，在一個非限制性示例中其中在一個分支上n＝4並且在另一個分支上n＝3。
在一個實施方案中，在給定水平上的每個毛細管24或亞毛細管26具有基本上相同的長度、直徑、體積和/或面積。例如，第一毛細管24a和第二毛細管24b將處於起始水平並且可具有基本上相同的長度、直徑、體積和/或面積。另選地，在給定水平上的毛細管24或亞毛細管26可具有不同的長度、體積和/或面積。
在一個實施方案中，網絡18中的通道20可越靠近入口28越大，並且可越靠近流體出口30越小。換種說法，主動脈22的面積和/或體積可大於從主動脈22延伸的毛細管24，並且那些毛細管24的面積和/或體積可大於從其中延伸的亞毛細管26。減少每個水平上的面積和/或體積可有利於流體移動到出口30，同時保持期望的流速和/或壓力。
在另一個實施方案中，例如如圖8示意性地示出，聚集體中的樹狀結構23的毛細管24，24a，24b和/或亞毛細管26，26a在基本上徑向的方向上延伸至流體出口30。在一個非限制性示例中，毛細管24，24a，24b從主動脈22徑向延伸或基本上徑向延伸。在另一個非限制性示例中，至少一半亞毛細管26，無論它們處於什麼水平，相對於主動脈22基本上徑向延伸。「相對於主動脈22基本上徑向延伸」是指雖然亞毛細管26不與主動脈22直接連接，但亞毛細管26看上去從主動脈22RP上的參照點處以基本上徑向方式延伸。雖然圖8不可避免地受限於二維圖示，但其原理應用於三維圖。在另一個非限制性示例中，在第n個水平上的亞毛細管26相對於主動脈22基本上徑向延伸至外表面14上的流體出口30。在另一個非限制性示例中，在第n個水平上的亞毛細管26從亞毛細管26或在(n-1)水平上的毛細管24基本上徑向地延伸至外表面14上的流體出口30。在另一個非限制性示例中，聚集體中的毛細管24和一系列亞毛細管26可從毛細管24和/或相對於主動脈22基本上徑向地延伸。換種說法，大部分毛細管24和亞毛細管26在基本上徑向的方向上延伸。
流體出口30可為適於允許流體以受控方式流出脈管網絡18的任何尺寸或形狀的開口，這由待沉積的特定流體、流體沉積於其上的基底、以及在基底上的流體的量和位置決定，它們均可由技術人員預先確定。在一個實施方案中，將偶數的流體出口30設置在外表面14上。在一個非限制性示例中，流體出口30具有至少10的縱橫比。縱橫比通常是出口30(在z方向上)的深度與位於表面14上的出口30的x-y平面中的尺寸或直徑之間的比率。在另一個非限制性示例中，在外表面14上的流體出口30的最長尺寸的直徑小於約20毫米，小於約10毫米，小於約5毫米，例如100微米至5000微米，例如500微米或小於約250微米或小於約100微米或小於約10微米。通過限制流體出口30的面積，流體流動和/或流體沉積可受到較精確的控制。
每個流體出口30可包括一個入口點31和一個出口點32。在一個非限制性示例中，入口點31和出口點32是相連的，即，相應的毛細管24或亞毛細管26簡單地在外表面14上的開口處終止(如圖9A所示)。在另一個實施方案中，入口點31和出口點32不是相連的，即，相應的毛細管24或亞毛細管26在入口點31處終止並且流體出口30具有包括出口點32的形狀和體積(例如圖9B)。入口點31和出口點32可為適於允許流體流動的任何形狀。非限制性示例包括圓形、橢圓形等形狀。在一個非限制性示例中，在表面14上的出口點32的最長尺寸可小於約20毫米，小於約10毫米，小於約5毫米，例如100微米至5000微米，例如500微米或小於約250微米或小於約100微米或小於約10微米。入口點31和出口點32中的每個可具有相對均勻的橫截面積(如圖9C所示)，或者可具有從一端至另一端漸縮或以任何其它期望方式變化的橫截面積，如圖9D所示。此外，附接到流體出口30的通道20可為傾斜的、漸縮的(如圖9E所示)或以其它方式設計成控制流體流動和/或增強流體出口30的解析度和/或強度。
圖10A示出另一個實施方案，其中外表面14可包括不同輻射式部分33，諸如凹陷部分34和/或凸出部分35。流體出口30可成形以形成不同輻射式部分33或以其它方式與不同輻射式部分33相聯。在一個非限制性示例中，通道20與凹陷部分34相聯並且凹陷部分34用作流體出口30。在一個這種示例中，入口點31的橫截面積可小於出口點32的橫截面積，使得流體可匯集在凹陷部分34中並轉移到基底50。本領域的技術人員將認識到「匯集」的流體保持為小量流體，但是可具有比在入口點31和出口點32的其它布置中提供的流體更高的體積。在另一個非限制性示例中，流體出口30可成形以形成凸出部分35或以其它方式與凸出部分35相聯。在一個這種示例中，凸出部分35在z方向上延伸，使得它高於表面14的相鄰區域。此外，不同輻射式部分33可包括凹陷部分34和凸出部分35兩者。流體出口30可包括三個或更多個徑向表面，所述徑向表面包括一個基座36(基本上與大部分鄰近的外表面14齊平)、一個凸出部分35、和一個凹陷部分34。如圖10B和10C所示，不同輻射式部分33包括多個側面37。一個或多個側面37可包括出口點31。換句話講，出口點32可設置在不同輻射式部分33的側面37上。同樣地，如果需要，入口點31可設置在不同輻射式部分33的側面37上，如圖10C所示。可提供流體出口30設計的布置的任何組合。此外，一個或多個通道20可與不同輻射式部分33相聯。
流體出口30可以任何期望的方式布置，僅有的限制是物理空間。如果需要，只要物理空間允許，流體出口30可設置成儘可能地靠近，如圖11A和11B所示。在一個另選的實施方案中，流體出口30可在基底50上共同形成待沉積的圖案52，例如如圖11C和11D所示的圖案52。在一個非限制性示例中(如圖11C所示)，布置流體出口30使得圖案52為一根或多根線條。在另一個非限制性示例中(如圖11D所示)，布置流體出口30使得圖案52為字母和/或美學設計，並且流體可包括一種或多種流體。
在另一個非限制性示例中，一個或多個流體出口30包括微貯存器39。流體可收集在微貯存器39的內部部分40中，保持流體直至最終沉積在基底上，和/或將流體供應至一個或多個流體出口30(或如下文更詳細地描述的套筒出口120)。微貯存器39可為適於收集和/或供應流體至一個或多個出口30，120的任何形狀。合適形狀的非限制性示例包括立方形、多邊形、稜柱形、圓形或橢圓。在另一個非限制性示例中，微貯存器39為如圖12所示的等腰梯形形狀，該形狀允許較精細的解析度並有助於輥10的強度。微貯存器39可具有約8mm3至約1000mm3以及它們之間的每個整數值的體積。
如圖12所示，微貯存器39可具有第一側面42和基本上與第一側面42相對的第二側面44。第一側面42可與毛細管24或亞毛細管26相聯。第一側面42還可包括單個入口點31，流體通過該入口點進入。第二側面44可與如圖13A-13C所示的外表面14相聯或與其成一體。在一個實施方案中，如圖13A所示，第二側面44包括多個獨立開口46，它們用作出口點32。換句話講，內部部分40可為至少部分地中空的，並且第二側面44可為部分地實心的，使得開口46可在其中形成。在一個非限制性示例中，開口40可鑽入外表面14內。在另一個非限制性示例中，每個微貯存器39可具有約2至約1000個開口46。在另一個非限制性示例中，取決於期望的微貯存器39的尺寸和每英寸線數(lpi)，微貯存器39可包括超過1000個開口46。在另一個實施方案中，如圖13B和13C所示，第二側面44包括一個開口46。在這種情況下，單個開口46可跨越或基本上跨越微貯存器39的整個長度和/或寬度。一個或多個開口46可為狹縫、洞、溝槽、孔、或任何其它形式以允許流體從微貯存器39流到外部或輥10。開口46可包括如上文關於流體出口30詳述的凹陷部分34和/或凸出部分35。另外，一個或多個開口46可與套筒100相聯，這在下文中更充分的討論。微貯存器39設計的任何組合可設置在輥10上。同樣地，輥10可在某個流體出口30處結合微貯存器39，同時其它流體出口30無微貯存器。
可設計單個流體出口30和/或微貯存器39以包括不同的形狀、體積、寬度、深度和/或縱橫比。在一個非限制性示例中，一些流體出口30和/或微貯存器39可包括不同輻射式部分33(例如凹陷部分34和/或凸出部分35)，而形成的其它流體出口和/或微貯存器不包括不同輻射式部分33。
在另一個實施方案中，脈管網絡18可包括多根主動脈22(例如如圖14所示)。使用多根主動脈22允許多種流體通過脈管網絡18進行傳輸，它們從內部區域16通過多個流體路徑48傳輸至外表面14，並且沉積在基底50上。此外，每個主動脈22和流體路徑48可獨立地由壓力、長度、速度、或粘度等因素中的一個或多個進行控制。下文對於具有一根主動脈22的網絡18的公式和教導內容同樣適用於包括多於一根主動脈22的網絡18。
就多根主動脈22而言，脈管網絡18可視為多個部分，每個部分具有一根主動脈22。每個部分可以相同方式分支(例如具有相同水平上相同數量的樹狀結構23)或者每個部分可以不同方式分支。在如圖15所示的一個非限制性示例中，脈管網絡18包括四根主動脈22並因此具有四個部分。在一個這種示例中，每根主動脈22在旋轉輥10的不同象限中。
返回圖14，一個部分中的毛細管24和/或亞毛細管26可與另一個部分中的毛細管24和/或亞毛細管26疊層，這通過疊層區域OL示出。在一個實施方案中，與來自一個部分的毛細管24和/或亞毛細管26流體連通的流體出口30a可置於緊接與來自另一個部分的毛細管24和/或亞毛細管26流體連通的流體出口30b處。此外，在來自一個部分的毛細管24和/或亞毛細管26中的流體可與在來自另一個部分的毛細管24和/或亞毛細管26中的流體混合。這些流體可在流體出口30處、在微貯存器39中、在凹陷部分35中、或者通過其它合適方式混合。在一個非限制性示例中，可使用可位於脈管網絡18內的靜態混合器促進流體混合。同樣地，在任一個樹狀結構23中的通道20(無論它們從中延伸的主動脈22或它們位於其中的部分)可以與來自另一個樹狀結構23的通道20相同的方式運行(例如疊層、混合流體，被布置在接近另一個樹狀結構23的流體出口30處)。
脈管網絡18可包括能夠裝配在內部區域14內的儘可能多的主動脈22、毛細管24、亞毛細管26和流體路徑48。周向或軸向設計將在通道20的輥10內產生較少的可用空間。因此，在周向或軸向設計的網絡內，更難以包括多根主動脈22、毛細管24和流體出口30。同樣地，物理空間上的限制使得難以疊層不同部分的通道20，並且因此將不同的流體在外表面14上彼此靠近布置。
旋轉輥
如上所述，旋轉輥10包括外表面14，其大體上圍繞它的中心縱向軸線12。在一個實施方案中，旋轉輥10圍繞中心縱向軸線12旋轉。輥10的旋轉速度可為適於進行處理的任何速度。在一個非限制性示例中，輥10以10英尺/分鐘、或約10英尺/分鐘至約5000英尺/分鐘、或約500英尺/分鐘至3000英尺/分鐘的表面速度旋轉。旋轉輥10也可具有適於處理需要的外徑。在一個非限制性示例中，旋轉輥可具有約25mm或更大、或約25mm至約900mm、150mm至510mm的外徑。
已發現，提供如本文所述的流體網絡可有效地維持整個流體網絡的期望流速和壓力，甚至相對小直徑的輥以相對高的表面速度運行。在一個非限制性示例中，具有150mm外徑(即，從中心軸線12至外表面14的直徑)的旋轉輥10可以至少1000英尺/分鐘的表面速度運行，同時保持輥表面上的所有點的均勻流動。在先前的測試中，具有150mm外徑的旋轉輥具有1000英尺/分鐘的速度並包含延伸至少一半的輥長度的環形流體微貯存器，該流體流表現出在軸向和周向兩者上的顯著不均勻性。本發明的流體網絡18克服了這些以前的限制並且能夠施加具有廣泛流體的均勻流體圖案，同時使用廣泛的輥尺寸並以廣泛的速度運行。此外，本發明的輥10和網絡18能夠以多種尺寸沉積流體，包括非常大和非常小的圖案，無論輥10的尺寸如何。
輥10的外表面14大體上圍繞設置在輥10的內部區域16中的脈管網絡18。在一個實施方案中，輥10為圓柱形。然而，本領域的技術人員將易於認識到輥10可具有適於包圍脈管網絡18的任何形狀，並且按需旋轉以根據本公開沉積流體。
外表面14包括一個或多個流體出口30。此外，外表面14可包括一個或多個區域。圖16示出其中外表面14包括第一外部區域54和第二外部區域56的實施方案。脈管網絡18的流體出口30可設置在第一區域54內。第二區域56可不具有流體出口30。同樣地，如圖17所示，內部區域16可包括第一內部區域58和第二內部區域60。脈管網絡18可設置在第一內部區域58內，並且第二內部區域60可不具有脈管網絡18。重要的是，通過建立脈管網絡18使得它僅進料於其中將要沉積流體的輥10區域，可避免衛生問題(例如停滯流體和/或積聚流體中的細菌生長)。
在一個實施方案中，輥10的外表面14可為多半徑的(即，在不同的點具有不同的高度)。在一個非限制性示例中，可設計流體出口30和/或微貯存器39使得它們具有不同的深度、寬度和/或縱橫比，導致表面14為多半徑的。
在另一個實施方案中，例如如圖18所示，旋轉輥10包括洞62、狹縫、溝槽、孔、或任何其它相似的空隙空間，用於減輕輥10的重量。輥10可包括穿過其中心的軸64，用於提供結構穩定性，如圖17所示。另選地，也可使用本領域技術人員已知的管、內部支撐環或其它常見結構，例如格形網絡，來提供結構穩定性。在一個非限制性示例中(也如圖19所示)，輥10具有約100英寸或更大的長度L。
輥10也可為溫度受控的，這利用例如加熱油、冷卻乙二醇、機械加熱器或本領域已知的其它技術。在一個非限制性示例中，輥10的部分在不同溫度下提供。在另一個非限制性示例中，一個或多個通道是溫度受控的。在一個實施方案中，控制輥10或網絡18使得一種或多種流體可以0℉至500℉的溫度提供，例如介於5攝氏度和50攝氏度之間。
如圖20所示，可使用多個旋轉輥10a、10b，每個旋轉輥具有它自身的脈管網絡18a、18b。如下所述，多個旋轉輥10a，10b可圍繞支持表面200定位。每個輥10可具有可為相同的或不同的一種或多種流體。此外，在一個輥10a內的一種或多種流體可與在另一個輥10b內的一種或多種流體相同或不同。從輥10a沉積到基底50上的流體可與從另一個輥10b或另一個來源沉積到基底50上的流體對準，或者可與產品特徵結構51對準，包括但不限於壓花、穿孔、開孔、和印刷標記。例如可設置流體出口30使得它對準帶有流出流體的基底50上的產品特徵結構51，如圖21所示。在另一個實施方案中，從輥10a沉積到基底50上的流體可與從另一個輥10b沉積到基底50上的流體或從另一來源沉積的流體疊層。在另一個實施方案中，從輥10a沉積到基底50上的流體可與從另一個輥10b或從另一來源沉積的流體共混。
使用多個輥10促進將流體遞送至基底。如下文更詳細地描述，本發明的脈管網絡18允許較精確的流體沉積。因此，使用帶有多種流體的多個輥10a，10b可形成使多種流體以受控方式沉積在基底上從而遞送優化圖案的產品。此外，因為多種流體可從一個輥10沉積，單個輥10與已知的設備相比能夠製備具有超過一種流體的產品，並且多個輥10的組合允許從有限數量的輥10製備廣泛多種流體和/或圖案的組合。
在另一個實施方案中，在每個輥10中的流體數量可改變。例如一個輥10可具有8種流體，另一個輥10可具有4種流體，並且另一種輥10可具有3種流體。三個輥10在本文用於進行示意性的說明，但是本領域的技術人員將認識到任意數量的輥10、在輥10內任意數量的流體、以及流體與其它流體的任意組合和/或順序可用於產生期望的流體施加。
在一個非限制性實施方案中，流體可為乳液。乳液可為油包水乳液或水包油乳液。乳液可為高內相乳液。
乳液可為高內相乳液(HIPE)，也稱為polyHIPE。為形成HIPE，將水相與油相以介於約8:1與140:1之間的比率組合。在某些實施方案中，水相與油相的比率介於約10:1和約75:1之間，並且在某些其它實施方案中，水相與油相的比率介於約13:1和約65:1之間。該術語稱為「水比油」或W:O比率並且可用於測定所得polyHIPE泡沫的密度。如上所論述，油相可包含單體、共聚單體、光引發劑、交聯劑和乳化劑、以及任選組分中的一種或多種。水相將包含水和在某些實施方案中一種或多種組分，例如電解質、引發劑或任選組分。
可由組合的水相與油相來形成HIPE，方式為通過使這些組合相在混合室或混合區中經受剪切攪拌。使組合的水相和油相經受剪切攪拌以產生具有所需尺寸的水性小滴的穩定的HIPE。引發劑可存在於水相中，或者可在泡沫製備期間以及在某些實施方案中在已經形成HIPE之後引入引發劑。乳液製備方法產生其中水相小滴分散至如此程度以至於所得HIPE泡沫將具有期望結構特性的HIPE。水相和油相組合在混合區中的乳化可涉及使用混合裝置或攪拌裝置，如葉輪，方式為通過使組合的水相與油相以賦予所需剪切所必要的速率通過一系列靜態混合器，或兩者的組合。一旦形成，然後可將HIPE從混合區取出或泵出。一種使用連續工藝來形成HIPE的方法描述於1992年9月22日公布的美國專利5,149,720(DesMarais等人)；1998年10月27日公布的美國專利5,827,909(DesMarais)；和2002年4月9日公布的美國專利6,369,121(Catalfamo等人)。
在聚合之後，所得泡沫塊用水相飽和，該水相需要被除去以獲得基本上乾燥的泡沫塊。在某些實施方案中，可通過使用壓縮來擠壓泡沫塊，使其不含大部分的水相，例如，通過使包括泡沫塊的異質塊體運行穿過一對或多對軋輥。可將軋輥定位成使得它們將水相擠壓出泡沫塊。軋輥可為多孔的，並且具有從內側施加的真空，使得它們輔助將水相從泡沫塊抽出。在一些實施方案中，軋輥可以成對布置，使得第一軋輥位於液體可透過的帶(例如具有孔或由網狀材料組成的帶)的上方，並且第二相對軋輥面向第一軋輥，並且位於液體可透過的帶的下方。該對中的一個(例如第一軋輥)可被加壓，而另一個(例如第二軋輥)可被排空，以便將水相從泡沫吹出和抽出。也可加熱軋輥以幫助除去水相。在某些實施方案中，只將軋輥施加到非剛性泡沫，即通過壓縮泡沫塊將不會破壞它們的壁的泡沫。
在某些實施方案中，代替軋輥或與軋輥組合，可通過將泡沫塊發送穿過乾燥區來除去水相，泡沫塊在乾燥區被加熱，暴露於真空或熱與真空暴露的組合。可通過使泡沫穿過強制熱空氣箱、紅外烘箱、微波烘箱或無線電波烘箱來加熱。泡沫乾燥的程度取決於應用。在某些實施方案中，超過50％的水相被除去。在某些其它實施方案中超過90％，並且在其它實施方案中超過95％的水相在乾燥過程中被除去。
在一個實施方案中，開孔泡沫由具有連續高內相乳液(HIPE)的油相的單體聚合製成。HIPE可具有雙相。一個相為具有單體和乳化劑的連續油相，該單體聚合以形成HIPE泡沫，該乳化劑用以幫助穩定HIPE。油相也可包含一種或更多種光引發劑。單體組分可以按油相的重量計約80％至約99％，並且在某些實施方案中約85％至約95％的量存在。可溶於油相中並且適於形成穩定的油包水乳液的乳化劑組分可以按油相的重量計約1％至約20％的量存在於油相中。乳液可在約5℃至約130℃並且在某些實施方案中約50℃至約100℃的乳化溫度下形成。
一般來講，單體將包含按油相重量計約20％至約97％的至少一種基本上水不溶性的單官能丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。例如，這種類型的單體可包括丙烯酸C4-C18烷基酯和甲基丙烯酸C2-C18烷基酯，例如丙烯酸乙基己酯、丙烯酸丁酯、丙烯酸己酯、丙烯酸辛酯、丙烯酸壬酯、丙烯酸癸酯、丙烯酸異癸酯、丙烯酸十四烷基酯、丙烯酸苄酯、丙烯酸壬基苯酯、甲基丙烯酸己酯、甲基丙烯酸2-乙基己酯、甲基丙烯酸辛酯、甲基丙烯酸壬酯、甲基丙烯酸癸酯、甲基丙烯酸異癸酯、甲基丙烯酸十二烷基酯、甲基丙烯酸十四烷基酯和甲基丙烯酸十八烷基酯。
油相也可具有按油相重量計約2％至約40％，並且在某些實施方案中約10％至約30％的基本上水不溶性的多官能交聯丙烯酸烷基酯或甲基丙烯酸烷基酯。加入這種交聯共聚單體或交聯劑以向所得HIPE泡沫賦予強度和彈性。該類型交聯單體的示例可具有含兩個或更多個活化丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯基團、或它們的組合的單體。該基團的非限制性示例包括1,6-己二醇二丙烯酸酯、1,4-丁二醇二甲基丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三丙烯酸酯、三羥甲基丙烷三甲基丙烯酸酯、1,12-十二烷基二甲基丙烯酸酯、1,14-十四烷二醇二甲基丙烯酸酯、乙二醇二甲基丙烯酸酯、新戊二醇二丙烯酸酯(2,2-二甲基丙二醇二丙烯酸酯)、己二醇丙烯酸酯甲基丙烯酸酯、葡萄糖五丙烯酸酯、脫水山梨糖醇五丙烯酸酯等。交聯劑的其它示例包括丙烯酸酯和甲基丙烯酸酯部分的混合物，例如乙二醇丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯和新戊二醇丙烯酸酯-甲基丙烯酸酯。在混合的交聯劑中甲基丙烯酸酯基團：丙烯酸酯基團的比率可按需從50:50變化至任何其它比率。
可將按油相重量計重量百分比為約0％至約15％，在某些實施方案中約2％至約8％的任何第三基本上水不溶性的共聚單體加入油相以改變HIPE泡沫的特性。在某些實施方案中，可能期望「韌化」單體，其對所得的HIPE泡沫賦予韌性。這些包括單體，諸如苯乙烯、氯乙烯、偏二氯乙烯、異戊二烯和氯丁二烯。不受理論的約束，據信此類單體有助於使HIPE在聚合過程中保持穩定(也已知為「固化」)以提供更均質和更佳成形的HIPE泡沫，這導致更好的韌性、拉伸強度、耐磨性等。也可加入單體以賦予阻燃性，如2000年12月12日公布的美國專利6,160,028(Dyer)中所公開的那樣。可加入單體以賦予顏色(例如乙烯基二茂鐵)、螢光特性、抗輻射性、對輻射不透明性(例如四丙烯酸鉛)、分散電荷、反射入射紅外線、吸收無線電波、在HIPE泡沫支柱上形成可潤溼表面、或用於HIPE泡沫中的任何其它期望特性。在一些情況下，這些附加單體會減慢HIPE轉變成HIPE泡沫的總進程，如果要賦予期望特性那麼折衷就是必要的。因此，此類單體可用來減緩HIPE的聚合速率。該類型單體的示例可具有苯乙烯和氯乙烯。
油相還可包含用於使HIPE穩定的乳化劑。用於HIPE中的乳化劑可包括：(a)以下物質的脫水山梨糖醇單酯：支鏈C16-C24脂肪酸；直鏈不飽和的C16-C22脂肪酸；和直鏈飽和的C12-C14脂肪酸，例如脫水山梨糖醇單油酸酯、脫水山梨糖醇一肉豆蔻酸酯、和脫水山梨糖醇單酯、脫水山梨糖醇單月桂酸酯、雙甘油一油酸酯(DGMO)、聚甘油一異硬脂酸酯(PGMIS)、和聚甘油一肉豆蔻酸酯(PGMM)；(b)以下物質的聚甘油單酯：支鏈C16-C24脂肪酸、直鏈不飽和的C16-C22脂肪酸、或直鏈飽和的C12-C14脂肪酸，例如雙甘油一油酸酯(例如C18:1脂肪酸的雙甘油單酯)、雙甘油一肉豆蔻酸酯、雙甘油一異硬脂酸酯、和雙甘油單酯；(c)以下物質的雙甘油一脂族醚：支鏈C16-C24醇、直鏈不飽和的C16-C22醇、和直鏈飽和的C12-C14醇、以及這些乳化劑的混合物。參見1995年2月7日公布的美國專利5,287,207(Dyer等人)和1996年3月19日公布的美國專利5,500,451(Goldman等人)。可用的另一種乳化劑是聚甘油琥珀酸酯(PGS)，它由琥珀酸烷基酯、甘油和三甘油形成。
可將此類乳化劑及其組合加入油相中，使得它們可構成油相重量的約1％至約20％，在某些實施方案中約2％至約15％，並且在某些其它實施方案中約3％至約12％。在某些實施方案中，共乳化劑也可用於提供對泡孔尺寸、泡孔尺寸分布、和乳液穩定性的附加控制。共乳化劑的示例包括磷脂醯膽鹼和含磷脂醯膽鹼的組合物、脂族甜菜鹼、長鏈C12-C22二脂族季銨鹽、短鏈C1-C4二脂族季銨鹽、長鏈C12-C22二烷醯基(烯醯基)-2-羥乙基、短鏈C1-C4二脂族季銨鹽、長鏈C12-C22二脂族咪唑啉季銨鹽、短鏈C1-C4二脂族咪唑啉季銨鹽、長鏈C12-C22一脂族苄基季銨鹽、長鏈C12-C22二烷醯基(烯醯基)-2-氨基乙基、短鏈C1-C4一脂族苄基季銨鹽、短鏈C1-C4一羥基脂族季銨鹽。在某些實施方案中，二牛脂二甲基甲基硫酸銨(DTDMAMS)可用作共乳化劑。
油相可包含光引發劑，其為按油相的重量計約0.05％與約10％之間，並且在某些實施方案中約0.2％與約10％之間。較低量的光引發劑使光能夠更好地穿透HIPE泡沫，這能夠使聚合更深入HIPE泡沫中。然而，如果聚合在含氧環境中進行，那麼應該有足夠的光引發劑來引發聚合併且克服氧的抑制。光引發劑可對光源作出迅速有效的反應，從而產生自由基、陽離子和能夠引發聚合反應的其它物質。用於本發明中的光引發劑可吸收約200納米(nm)至約800nm，在某些實施方案中約200nm至約350nm波長的紫外光。如果光引發劑在油相中，那麼合適類型的油溶性的光引發劑包含苄基縮酮、α-羥烷基苯酮、α-氨基烷基苯酮和醯基氧化膦。光引發劑的示例包括2,4,6-[三甲基苯甲醯基二膦]氧化物與2-羥基-2-甲基-1-苯基丙-1-酮的組合(兩者的50:50共混物以商品名4265由Ciba Speciality Chemicals(Ludwigshafen,Germany)出售)；苄基二甲基縮酮(以商品名IRGACURE 651由Ciba Geigy出售)；α-,α-二甲氧基-α-羥基苯乙酮(以商品名1173由Ciba Speciality Chemicals出售)；2-甲基-1-[4-(甲基硫代)苯基]-2-嗎啉代-丙-1-酮(以商品名907由Ciba Speciality Chemicals出售)；1-羥基環己基苯基酮(以商品名184由Ciba Speciality Chemicals出售)；雙(2,4,6-三甲基苯甲醯基)-苯基氧化膦(以商品名IRGACURE 819由Ciba Speciality Chemicals出售)；二乙氧基苯乙酮和4-(2-羥基乙氧基)苯基-(2-羥基-2-甲基丙基)酮(以商品名2959由Ciba Speciality Chemicals出售)；和Oligo[2-羥基-2-甲基-1-[4-(1-甲基乙烯基)苯基]丙酮](以商品名 KIP EM由Lamberti spa(Gallarate,Italy)出售)。
HIPE的分散水相可具有水，並且也可具有一種或多種組分，如引發劑、光引發劑、或電解質，其中在某些實施方案中，一種或多種組分為至少部分地水溶性的。
水相的一個組分可為水溶性電解質。水相可包含按所述水相的重量計約0.2％至約40％，某些實施方案中約2％至約20％的水溶性電解質。電解質使主要為油溶性的單體、共聚單體和交聯劑也溶於水相中的趨向最小化。電解質的示例包括鹼土金屬(例如鈣或鎂)的氯化物或硫酸鹽，以及鹼金屬(如鈉)的氯化物或硫酸鹽。此類電解質可包括緩衝劑以用於控制聚合過程中的pH，該緩衝劑包含如磷酸根、硼酸根和碳酸根、以及它們的混合物的此類無機抗衡離子。水溶性單體也可用於水相中，示例為丙烯酸和乙酸乙烯酯。
可存在於水相的另一種組分是水溶性自由基引發劑。基於存在於油相中的可聚合單體的總摩爾數計，引發劑能夠以至多約20摩爾％的量存在。在某些實施方案中，基於存在於油相中的可聚合單體的總摩爾數計，引發劑以約0.001至約10摩爾％的量存在。合適的引發劑包括過硫酸銨、過硫酸鈉、過硫酸鉀、2,2'-偶氮雙(N,N'-二亞甲基異丁基脒)二鹽酸鹽和其它合適的偶氮引發劑。在某些實施方案中，為降低可能會堵塞乳化系統的過早聚合的可能性，可在乳化剛結束後或接近乳化結束時向單體相添加引發劑。
水相中存在的光引發劑可為至少部分地水溶性的，並且可構成按水相的重量計約0.05％與約10％之間，並且在某些實施方案中約0.2％與約10％之間。較低量的光引發劑使光能夠更好地穿透HIPE泡沫，這能夠使聚合更深入HIPE泡沫中。然而，如果聚合在含氧環境中進行，那麼應該有足夠的光引發劑來引發聚合併且克服氧的抑制。光引發劑可對光源作出迅速有效的反應，從而產生自由基、陽離子和能夠引發聚合反應的其它物質。用於本發明中的光引發劑可吸收約200納米(nm)至約800nm，在某些實施方案中約200nm至約350nm，並且在某些實施方案中約350nm至約450nm波長的紫外光。如果光引發劑在水相中，那麼合適類型的水溶性光引發劑包括二苯甲酮、苯偶醯和噻噸酮。光引發劑的示例包括2,2'-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二鹽酸鹽；脫水2,2'-偶氮雙[2-(2-咪唑啉-2-基)丙烷]二硫酸鹽；2,2'-偶氮雙(1-亞氨基-1-吡咯烷-2-乙基丙烷)二鹽酸鹽；2,2'-偶氮雙[2-甲基-N-(2-羥乙基)丙醯胺]；2,2'-偶氮雙(2-甲基丙脒)二鹽酸鹽；2,2'-二羧基甲氧基二亞苄基丙酮、4,4'-二羧基甲氧基二亞苄基丙酮、4,4'-二羧基甲氧基二亞苄基環己酮、4-二甲基氨基-4'-羧基甲氧基二亞苄基丙酮；和4,4'-二亞硫醯甲氧基二亞苄基丙酮。可用於本發明的其它合適光引發劑列於1989年4月25日公布的美國專利4,824,765(Sperry等人)。
除了前述組分之外，其它組分也可被包含在HIPE的水相或油相中。示例包括抗氧化劑，例如受阻酚醛樹脂、受阻胺光穩定劑；增塑劑，例如鄰苯二甲酸二辛酯、癸二酸二壬酯；阻燃劑，例如滷代烴、磷酸鹽、硼酸鹽、無機鹽如三氧化銻或磷酸銨或氫氧化鎂；染料和顏料；螢光劑；填料塊，例如澱粉、二氧化鈦、炭黑或碳酸鈣；纖維；鏈轉移劑；氣味吸收劑，例如活性炭微粒；溶解的聚合物；溶解的低聚物等。
取決於HIPE的化學性質，HIPE可在介於5攝氏度和90攝氏度之間，優選地介於5攝氏度70攝氏度之間，例如介於15攝氏度和50攝氏度之間，諸如16攝氏度、17攝氏度、18攝氏度、19攝氏度、20攝氏度、21攝氏度、22攝氏度、23攝氏度、24攝氏度、25攝氏度、26攝氏度、27攝氏度、28攝氏度、29攝氏度、30攝氏度、35攝氏度、40攝氏度、或45攝氏度的溫度下遞送通過輥。
流體也可為將與在相同輥中的另一種化學物質反應的化學物質，例如多元醇和異氰酸酯或氧化還原聚合反應，其中一種化學物質包含還原劑並且第二化學物質包含氧化劑，例如在提交於2000年11月14日的美國專利6,323,250中描述的那些，該專利具有對提交於1999年11月18日的日本專利申請11-328683的優先權；它們以引用方式併入本文。兩種化學物質可在輥內或在輥至基底的開口處混合，使得它們可在流出輥時反應。另外，多元醇和異氰酸酯可在進入輥前與發泡劑混合，前提條件是材料不在流出輥之前反應形成固體聚氨酯泡沫。
套筒
轉到圖25和26，套筒100可設置在輥10的外表面14上，換句話講，輥10可設置在套筒100的內部區域130內。套筒100和輥10可包括套筒和輥系統160，結合有如本文所述的任何它們各自的部件。
在一個非限制性示例中，套筒100設置在整個外表面14上，使得它大體上圍繞旋轉輥10。另選地，套筒100可設置成圍繞一部分旋轉輥10的包圍關係，形成套筒覆蓋區域105。在這種情況下，一個流體出口30可與基底形成操作關係，無流體通過套筒100，同時另一個流體出口30可與套筒出口120對準或對齊。換句話講，流體出口之一可在套筒覆蓋區域105之外。在另一個非限制性示例中，套筒100是大體上圓柱形的。在一個實施方案中，套筒100可從輥10移除。套筒100可具有中心軸線110和大體上圍繞中心軸線110的內部區域130。內部區域130可具有第一圓周C1。旋轉輥10可具有由它的外表面14限定的第二圓周C2。第一圓周C1可大於第二圓周C2。在如圖26所示的另一個實施方案中，套筒100可圍繞旋轉輥10設置，使得它的中心軸線110及輥10的中心縱向軸線12基本上重合。
套筒100可包含金屬材料。金屬材料可具有約B79的Rockwell硬度值。在一個非限制性示例中，金屬材料是不鏽鋼。在另一個非限制性示例中，套筒100的外表面140可具有taber磨耗試驗係數，其大於輥10的外表面14的taber磨耗試驗係數。具有大於輥10的外表面14的taber磨耗係數和/或具有約B79的硬度值能夠保護輥10，使其不暴露於能夠改變其特性的物質，例如UV射線。此外，外表面140的硬度和/或taber磨耗允許較硬或較鋒利的物體，例如刮粉刀與套筒100接觸–這可例如有助於清潔。此外，套筒100能夠提高衛生狀況。例如外表面140可由不太可能吸引或保留汙染物的材料製成(即，與輥10的外表面14相比，外表面140可具有更低的摩擦係數，或者可經塗覆以去除汙染物等等)。
與輥10可包括不同的輻射式部分33的方式相同，套筒100的外表面140可包括不同的輻射式部分33。通過改變外表面的半徑，可定製套筒100以提供廣泛的質地特徵，例如彈性或硬度。在一個實施方案中，套筒100可具有至多Shore C60的硬度值。在另一個實施方案中，套筒100可具有至少P&J 150的硬度值。套筒可具有介於Shore C60和P&G 150之間的硬度值。
在另一個實施方案中，套筒可具有大於1mm或大於1.5mm的厚度T。在另一個實施方案中，套筒100具有網或篩網材料。篩網可具有小於約1.5mm或小於約0.5mm的厚度T。此類篩網可從Stork Screen Company商購獲得。如圖27所示，厚度T是套筒100的外徑ODS(即，從中心軸線110至外表面140的直徑)與套筒100的內徑IDS(即，從中心軸線110至內部區域130最靠外的點的直徑)之間的差值。在套筒100具有不同輻射式部分或厚度T的情況下(否則另說)，厚度T可通過外徑ODS與內徑IDS之間的最大距離測定，如圖27所示。在另一個非限制性示例中，套筒100可塗覆有一種或多種材料，它們將允許表面張力和/或有益於本文公開的發明的其它特性的改變。套筒100可由單獨一個材料主體製成，或者由多於一個的材料片段製成。
如圖28所示，套筒100可包括套筒出口120。套筒出口120可與流體出口30對準或以其它方式相聯。在另一個實施方案中，套筒出口120可與微貯存器39的開口46對準或以其它方式相聯。在另一個實施方案中，套筒100可包括多個套筒出口120。一個或多個套筒出口120可與流體出口30和/或微貯存器39的開口46對準或以其它方式相聯。在一個非限制性示例中，可存在約1至約1000個套筒出口120，其與微貯存器39的開口46對準或相聯。在另一個非限制性示例中，微貯存器39的開口46小於約16mm2，或小於約9mm2或小於約4mm2或0.1mm2。
如圖29所示，套筒出口120可包括其中流體進入套筒100的匯集點124和其中流體離開套筒100以接觸基底50的釋放點125。此外，套筒出口120可包括第一側面121和基本上與第一側面121相對並與外表面140的最靠外部分相連的第二側面122。套筒出口可在匯集點124處與流體出口30和/或貯存器開口46的出口點32對準或相聯。匯集點124可位於第一側面121上。釋放點125可位於第二側面122上。在一個非限制性示例中，匯集點124和釋放點125具有基本上相同的橫截面積，如圖28所示。在另一個非限制性示例中，匯集點124和釋放點125具有不同的橫截面積。
套筒出口120可具有至少10或至少25的縱橫比。套筒出口120可通過任何合適的方法在套筒100中形成。在一個非限制性示例中，套筒出口120通過雷射鑽入套筒100中。可獲得多種形狀。在另一個非限制性示例中，套筒出口120可成形以形成不同的輻射式部分33，例如凹陷部分34和/或凸出部分35。在凹陷部分34的一個示例中，匯集點124的橫截面積可小於第二側面122的橫截面積，使得流體可匯集在凹陷部分35中並轉移到基底50。本領域的技術人員將認識到「匯集」的流體可保持為小量流體，但是可具有比在套筒出口120的其它構型中提供的流體更高的體積。可提供套筒出口120設計的布置的任何組合。關於輥10的不同輻射式部分33，一個不同輻射式部分33可包括凸出部分35和凹陷部分34兩者。此外，不同輻射式部分33可包括一個或多個側面37，並且匯集點124和/或釋放點125可位於側面37上。在一個非限制性示例中，具有不同輻射式部分33的流體出口30和/或貯存器39與具有不同輻射式部分33的套筒出口120對準或相聯。
在一個實施方案中，套筒100具有厚度T，其大於約1.5mm，或介於約1.5mm或約10mm之間，並且套筒出口120具有大於約10的縱橫比。在另一個實施方案中，套筒100具有厚度T，其小於約4mm，或小於約2mm，或小於約1.5mm，或小於約0.5mm。套筒出口120的匯集點124的橫截面積可為流體出口點32或貯存器開口46的橫截面積的小於約0.5倍，或小於約0.3或小於約0.15倍。
套筒出口120可以任何期望的方式布置，僅有的限制是物理空間。如果需要，只要物理空間允許，套筒出口120可儘可能地靠近。在一個另選的實施方案中，流體出口30可在基底50上共同形成待沉積的圖案52，例如一根或多根線條、美學設計和/或字母(未示出)。
套筒100通過任何合適的方式適配到旋轉輥10上，包括但不限於壓縮或冷縮配合。
脈管網絡的優化設計
據信脈管網絡18的設計允許以多種方式實現對流體沉積的優化控制。第一，分別定製系統的各種部件的能力(例如輥10的直徑、通道20的直徑、流體路徑48的路徑和長度)允許僅用一個輥10實現多個目標。基本上，如下文方法部分更全面地討論，設計者確定在何處以何種速率沉積流體、選擇具有期望特性的一種或多種流體、設計網絡18以實現確定的輸出和目標(例如布置樹狀結構、設計樹狀結構尺寸等等)、並且選擇流體遞送系統(例如通道20尺寸、接合點21、在入口28處的進料系統如泵、旋轉接頭230等等)。目標包括但不限於流體沉積水平或速率的均勻性(儘管出口30，120不同)、體積流速的均勻性(儘管通道20不同)、最小化整個網絡18的流速和/或壓力波動、壓降均勻性(儘管樹狀結構23不同)、控制流體剪切速率、以及施加非常精確的小流體流至基底50的能力。多個其它目標也可實現。第二，套筒100可用於與脈管網絡18和輥10結合使用以克服物理限制(例如在內部區域16中的可用空間)。第三，脈管網絡18基本上徑向的設計克服與用於流體沉積的旋轉輥10相關聯的挑戰。
定製
以下非限制性示例通過定製各種因素突出了脈管網絡18的能力：
最小流速和/或壓力波動可通過例如最小化相聯通道的橫截面積之間的差異來實現。例如橫截面積在每個接合點21處減小。在一個實施方案中，流體在入口28處以小於10psi，或小於5psi的壓力提供。在另一個實施方案中，壓力在每個接合點21處下降小於2psi。最小化流速和/或壓力波動也防止空氣進入輥10的內部區域15，如果空氣進入該區域，這可能導致流體流動中斷或者甚至停止。
為了實現均勻的流體沉積，流體路徑48也可被引導(例如使用導流板以減緩或引導流體流動)或被構造成具有相同的路徑長度。圖30示出一個實施方案，其中脈管網絡18具有第一路徑長度FP和第二路徑長度SP。第一路徑長度FP是在第一毛細管24a與流體出口30之間的長度，第一毛細管24a與流體出口30流體連通。第二路徑長度SP是在第二毛細管24b與流體出口30之間的長度，第二毛細管24b與流體出口30流體連通。在一個非限制性示例中，第一路徑長度FP基本上等於第二路徑長度SP。不受理論的約束，儘管流體行進通過的路徑48不同，但具有基本上相等的路徑長度允許基本上相同的流體分布。基本上，流體以相同的速度和/或壓力進入入口28，並且隨後行進相同的距離至其各自的流體出口30。同樣地，儘管路徑48不同，但流體更可能以相似的方式沉積。此外，路徑48的徑向本質更容易允許在旋轉輥10的外表面14範圍內具有相等的路徑長度。
同樣地，據信同樣均勻的流體沉積可通過具有從主動脈22至與其流體連通的每個流體出口30基本上相等的面積改變來實現。在一個非限制性示例中，在給定水平上的每個毛細管24或亞毛細管26具有基本上相等的面積，使得儘管流體路徑48不同，但主動脈22與每個流體出口30之間的面積改變基本上相等。
在另一個實施方案中，基本上相等的直徑改變可在兩個不同的流體路徑中實現，這也將導致雖然路徑不同，但流體沉積是均勻的。如圖31A和31所示，不同的路徑也可為從相同的主動脈22延伸出的不同樹狀結構23，或者從不同的主動脈22延伸處的樹狀結構23。通過例示的方式，網絡18可包括與一個或多個流體出口30通過第一流體路徑48a流體連通的第一毛細管24a和與一個或多個流體出口30通過第二流體路徑48b流體連通的第二毛細管24b。可從相同主動脈22通過相同接合點21延伸出的第一毛細管24a和第二毛細管24b形成相同樹狀結構23的一部分。另選地，可從相同主動脈22通過不同的接合點21延伸出的第一毛細管24a和第二毛細管24b而形成不同的樹狀結構23a，23b。網絡18還可具有沿第一流體路徑48a的第一直徑改變和沿第二流體路徑48b的第二直徑改變。第一直徑改變為直徑起始1與直徑終止1之間的差值，其中：
直徑起始1是第一毛細管24a的平均直徑；並且
直徑終止1是第一終止通道TC1的平均直徑，其中第一終止通道TC1與流體出口30相聯，第一毛細管24a與流體出口30流體連通。
第二直徑改變為直徑起始2和直徑終止2之間的差異，其中：
直徑起始2是第二毛細管24b的平均直徑；並且
直徑終止2是第二終止通道TC2的平均直徑，其中第二終止通道TC2與流體出口30相聯，第二毛細管24b與流體出口30流體連通。
第一直徑改變可基本上等於第二直徑改變，導致在每個流體路徑48a，48b末端處相似的流體沉積。
圖32示出另一個實施方案，其中網絡18可包括兩根主動脈22，它們是初級主動脈22c和次級動脈22d。初級第一毛細管24c可從初級主動脈22c延伸，並且次級毛細管24d可從次級主動脈22d延伸。每根毛細管24c，24d可與一個或多個流體出口30流體連通。為清楚起見，初級第一毛細管24c可與初級主動脈22c並與一個或多個初級流體出口30c流體連通以形成初級樹狀結構23c，並且次級毛細管24d可與次級主動脈22d並與一個或多個次級流體出口30d流體連通以形成次級樹狀結構23d。網絡18還可具有初級直徑改變和次級直徑改變，其中：
初級直徑改變包括在直徑起始P與直徑終止P之間的差值，其中：
直徑起始P是初級第一毛細管24c的平均直徑；並且
直徑終止P是初級終止通道TCp的平均直徑，其中初級終止通道TCP與初級流體出口30c相聯；並且
次級直徑改變包括在直徑起始S與直徑終止S之間的差值，其中：
直徑起始S是次級毛細管的平均直徑；並且
直徑終止S是次級終止通道TCS的平均直徑，其中次級終止通道TCS與次級流體出口30d相聯；並且
初級直徑改變可基本上等於次級直徑改變。
當設計每個樹狀結構23時，定製網絡18的一個非限制性示例涉及使用下式：
直徑水平＝直徑起始*BR^(-水平/(2+ε))
其中：
直徑起始是初始毛細管24i的平均直徑，它與主動脈相聯，設置為水平0。例如初始毛細管24i可為第一毛細管24a或者它可為第二毛細管24b；
直徑水平是在給定樹狀結構水平(不是水平0)的通道20的平均直徑；
BR是脈管網絡18中的樹狀結構23的分支比率。在一個非限制性示例中，分支比率是2，意味著樹狀結構23在每個接合點21處分成兩個分支。分支比率可為大於1的數值。在另一個非限制性示例中，網絡18可在每個接合點21處具有不同的分支。例如一個接合點可分成3個分支，並且另一個接合點可分成2個分支。在一個這種示例中，分支比率可為在每個接合點21處的分支平均數；
水平是表示樹狀結構23水平的整數，其中0表示其中初始毛細管24i與主動脈22相聯的樹狀結構水平，1表示其中一根或多根亞毛細管26與初始毛細管24i相聯的樹狀結構水平等等；並且
ε是不等於-2的實數，並且用於表示以下條件：
在ε-2的情況下，通道20的直徑隨著水平提高而逐漸減小減小速率根據ε值的大小而不同。ε值越大，直徑減小越小。
另外，ε可為除-2之外的任何實數。ε值可基於流體的剪切敏感度、流體流中期望的均勻性水平(即，在流體至分離出口之間的均勻性)、流體流出網絡18時期望的壓力和/或網絡18內期望的流體降或波動、可形成供流體流出的最小可能孔口、以及輥10的物理限制(例如直徑起始可多大)進行選擇。在一個非限制性示例中，ε是介於1和2之間的實數。在另一個非限制性示例中，ε為約1.5或約1.6。
以舉例的方式，並且如圖33A-33C所示，ε可為2。在這個非限制性示例中，與較低的ε值相比通道直徑隨著每個提高的水平較穩定地減小。當在輥10內的有限空間內工作時，據信通過網絡18的壓降可隨著這個ε值相對較低。
又如另一個示例，如圖34A-34C，ε可為0。在這個非限制性示例中，流體的速度在流體從入口28行進至流體出口30時保持恆定。剪切速率和壓降在流體離開網絡時提高，如圖34A-34C所示，但是幅度不如ε值較低(例如-1)時那麼大。換句話講，直徑隨著水平提高而減小，但是當ε為-1時減小的速度較慢。
技術人員將認識到取決於期望的結果，存在可用於公開的公式的多個選項。此外，每個樹狀結構23可以相同(即，每個變量使用相同的值)或不同方式設計，或者可設計每個樹狀結構23以實現相同的效果(儘管值不同)或實現不同的效果。此外，可不使用該公式來設計樹狀結構23和網絡18。
此外，流體出口30(包括微貯存器39)的設計也可有助於脈管網絡18的優化。在一個實施方案中，在外表面14上的微貯存器39的面積可變化。可調節每個微貯存器39的出口長度(即，從入口點31至出口點32的距離)，使得每個微貯存器的壓降相同。這將導致不同微貯存器39的速度相同，雖然它們的面積不同。相同的速度導致由每個旋轉輥10上的每個出口30沉積的流體厚度相同。
在另一個實施方案中，一個或多個流體出口30被設計用作限制孔口。即，通過出口30的壓降顯著高於貫穿剩餘脈管網絡18的壓降。這種設計可例如使用其中ε為-1的上式實現。該設計可解決或掩蓋存在於網絡18中的缺陷或輕微的不平衡。儘管存在缺陷，基本上流體將仍舊根據需要沉積，這是因為存在將流體排出出口30的力。這個目標也可通過設計一個或多個用作限制孔口的套筒出口120來實現(在下文詳細討論)。
在另一個實施方案中，在不同出口30的速度可不同，用於排出不同量的流體。在一個這種示例中，不同的出口30可為相同的尺寸或不同的尺寸。可通過降低在出口30之一處的壓降來改變速度(與在另一個出口30處的壓降相比)。離開出口30的流體具有較低的壓降，將具有較高的速度，並且因此將沉積較多的流體。
在使用多根主動脈的情況下，例如如圖32所示，每根主動脈22具有一個或多個樹狀結構23，每個樹狀結構具有一個或多個水平的毛細管24以及可能的亞毛細管26，如上文所述。使用上文公式和教導內容，可設計網絡18使得沿著從一根主動脈22c延伸出的初級樹狀結構23c的壓降能夠基本上等於沿著從另一根主動脈22d延伸出的次級樹狀結構24d的壓降。同樣地，可設計網絡18使得沿著初級樹狀結構23c的直徑改變可基本上等於沿著從不同主動脈22d延伸出的次級樹狀結構24d的直徑改變。
作為附加定製工具的套筒
套筒100可與輥10及其網絡18一起工作以實現期望的效果。實際上，套筒100和輥10可包括套筒和輥系統160，結合有如本文所述的任何它們各自的部件。例如針對流體出口30的設計，套筒出口120可提供如上所述的相同優化(例如沿著不同路徑的流出流體的速度、AM調製控制)。在一個非限制性示例中，套筒出口120可用作限制孔口。在一個這種示例中，套筒出口120在匯集點124處與流體出口點32對準或以其它方式相聯。如圖35所示，匯集點124的橫截面積可小於出口點32的橫截面積，導致套筒出口120用作限制孔口。例如，在流體路徑48末端處的通道20的直徑或者流體出口30的直徑或面積不能減小的情況下(由於結構的完整性)，套筒出口120仍可用於提供較小的出口。
轉到圖36，套筒出口120可用於補充上文公式，使得脈管網絡18和/或輥10的物理限制可被克服。換句話講，在根據上文部分的公式設計脈管網絡18或在網絡18內的樹狀結構23的情況下，套筒出口120可為這一公式的附加部件。基本上，套筒出口120能夠提供補充樹狀結構150。補充樹狀結構150能夠在下級網絡樹狀結構23中與通道20相聯。補充樹狀結構能夠提供多個補充水平x。因此，如果與補充樹狀結構23相聯的樹狀結構23具有n個水平，總聚集體設計將具有n+x個水平。此類補充樹狀結構水平能夠通過例如用作限制孔口和/或改變施加壓力來影響流體施加。補充樹狀結構150也能夠消除對下級網絡18中的貯存器39的需求。
解決的問題
網絡18的設計補償由輥10旋轉引起的向心力/離心力。在無基本上徑向的流體路徑48的網絡中，向心力/離心力能夠阻止流體流到期望的出口處。偏離徑向路徑能夠提高向心力/離心力的負面效應。然而，與基本上軸向或基本上周向的流體路徑相比，本文基本上徑向的路徑最小化對徑向流動的偏離。基本上，本發明能夠以高向心力運行。
據信徑向設計也允許流體以更均勻的方式流到出口30，120處。相反地，周向設計可導致網絡的某些區域無流體或缺乏流體，而其它區域將具有過多的流體。換句話講，在周向設計中從主動脈22至流體出口30的路徑長度的必然差異將允許流體快速行進至脈管網絡18內的某些位置，同時不充分地到達其它位置。在軸向設計中情況可為相同的。
製備輥
旋轉輥10和/或脈管網絡18可通過使用立體平版印刷(SLA)或通常已知作為3D印刷或增材製造(Additive Manufacturing)的其它形式來製備。在另一個非限制性示例中，脈管網絡18通過澆鑄如類似於失蠟印刷的工藝、或者本領域已知的任何其它方式來形成，形成帶有預定路徑48的通道20網絡。輥10可由單獨一個材料件組成。在另一個非限制性示例中，輥10可由材料片段接合到一起而組成。如果輥10局部損壞的話，這將允許替代一部分輥10，並且能夠用廣泛得多的機器製備輥10。
任選/輔助部件
在一個實施方案中，旋轉輥10可與支持表面200結合使用，如圖37和38所示。可在支持表面200上驅動基底50。在一個非限制性示例中(參見圖37)，支持表面200和旋轉輥10可定位在離開彼此的距離處。在這種情況下，在支持表面200與旋轉輥10之間的距離可基本上等於或者小於基底50的厚度。另選地，旋轉輥10可形成帶有支持表面200的輥隙205，如圖38所示。基底50可在輥隙205處接觸旋轉輥10。支持表面200可由適於為基底50提供表面和/或提供壓力以促進投配、例如在輥隙205處提供壓縮和/或壓力的任何材料來製備。在一個非限制性示例中，支持表面200具有氨基甲酸酯表面。另選地，支持表面200可具有鋼表面或具有介於Shore OO 10和Rc80之間的硬度值的任何合適的表面。在另一個非限制性示例中，支持表面200可與多個旋轉輥10一起使用。支持表面200可包括提供吸力的真空區域201。真空區域201可與流體出口30、微貯存器39和/或套筒出口120對準或以其它方式相聯以促進流體轉移到基底50上。另外，可有意控制圍繞支持表面200纏繞的基底50的量以及相對於支持表面200的基底張力，並且甚至發生動態改變。控制在支持表面200上的基底50的纏繞量、張力可通過例如調節旋轉輥10、基底50和/或支持表面200的速度來實現。這種控制允許不同的施加方法，例如將流體(例如乳液)塗到基底50上，並且使用相同設備精確施加另一種流體。
轉到圖39，旋轉輥10可與驅動馬達210相聯以調節旋轉輥10的速度。驅動馬達210可為任何合適的馬達或本領域已知的機構。此外，驅動馬達210和/或旋轉輥10可通過本領域已知的任何方法或機構進行控制。在一個非限制性示例中，驅動馬達210是MPL-B4540F-MJ72AA，其可從Rockwell Automation商購獲得。
在另一個實施方案中，旋轉輥10可與衛生系統220相聯。衛生系統220可為適於去除碎片和粉塵的任何已知系統或機構。衛生系統220的非限制性示例包括真空系統、噴塗器、刮粉刀、刷子和鼓風機。
在另一個實施方案中，旋轉輥10可與旋轉接頭230相聯。旋轉接頭230可具有多個埠並且可將一種或多種流體供應至旋轉輥10的脈管網絡18。通過非限制性示例的方式，可將至多八種單獨流體提供至旋轉輥10。在另一個非限制性示例中，旋轉接頭230可將一種或多種流體供應至多個輥10的脈管網絡18。每種流體可從旋轉接頭230通過管道進入輥10的內部區域16，具體地，進入入口28中。技術人員將理解，適用於本發明的常規多埠旋轉接頭230通常可具有至多四十四個通道，並且適用於至多7,500lbs/平方英寸的流體壓力。合適旋轉接頭的非限制性示例描述於授予Conroy的美國專利申請14/038,957中。
其它設計特徵結構也可結合到旋轉輥10和相關設備的設計中，有助於流體控制、輥裝配、輥維護、和成本優化。通過非限制性示例的方式，止回閥、靜態混合器、傳感器、或門極或其它此類裝置可一體設置在旋轉輥10中以控制被引導通過輥10的流體的流動和壓力。在另一個示例中，輥10可包括封閉的環狀流體再循環系統，其中流體可被引導返回輥10內的任何點或輥10外的任何點，例如輥10的流體進料罐或進料管。在另一個示例中，如上所述可製造輥10使得輥10的表面14和/或套筒100的外表面130是多半徑的(即，具有不同的高度)表面。除上文公開之外，多半徑的表面可有利於輥10或套筒100的清潔、流體從表面14，130至基底50的傳輸、將基底50移出平面成為壓花、激活轉化等、和/或實現不同的流體傳輸速率和/或不同的變形(例如壓花)深度。多半徑的表面可根據在授予McNeil的美國專利7,611,582中提供的教導進行設計，該專利以引用方式併入本文。在另一個非限制性示例中，在旋轉輥10內或在靠近其處加裝光源可增強旋轉輥10中或旋轉輥10的內部區域16中的可見度。
實際上，旋轉輥10可用於同時進行多個操作和/或精確對準。例如多半徑的外表面14與脈管網絡18的組合允許通過相同設備即旋轉輥10在基底50上壓花並分配流體兩者。本領域的技術人員將會知道不同組合能夠產生，包括但不限於同時的投配、印刷、和壓花圖案以及多種結構轉化(例如壓花和化學處理)。
旋轉輥10也可與反饋系統240如傳感器和計算機或本領域已知的其它部件組合使用。反饋系統240能夠發送當前狀態信息(例如流速、流體量、加載速率和位置、壓力、流體或輥速度、產品特徵結構51的位置和/或溫度)，使得能夠進行動態改變。
旋轉輥10也可與控制機構250如計算機或本領域已知的其它部件相聯，使得流體壓力、體積、速度、加載速率和位置、流體或輥溫度、旋轉速度、流體施加水平、輥表面速度、流體流速、壓力、基底速度、周向輥接觸基底的程度、在外表面14，130與支持表面200之間的距離、在旋轉輥10與支持表面200之間的壓力、以及它們的組合、以及本文所述的其它操作特徵結構可進行動態地控制和/或調節。在一個實施方案中，控制機構250可分別控制與給定樹狀結構23、主動脈22或輥部分相聯的特徵結構，包括但不限於流體施加水平、流體施加速率、流體流速、壓力、溫度以及它們的組合。在一個非限制性示例中，每個主動脈22的流體施加速率為至少10％不同。
在另一個實施方案中，輥10可與預處理工位260一起使用。預處理工位260可定位在輥10上遊。在使用多個輥10的情況下，預處理工位260可定位在至少一個輥10上遊和/或其它輥10下遊。預處理工位260可包括噴塗、擠出、印刷或其它處理，和/或可用於在輥10所提供的流體沉積的準備過程中或用作輥10所提供的流體沉積的補充，用化學物質、流體、加熱器/冷卻器和/或其它處理方法處理基底50。在一個非限制性示例中，預處理工位260用於給基底50供水。
在另一個實施方案中，輥10可與罩面層工位270結合使用。罩面層工位270可定位在輥10下遊。在使用多個輥10的情況下，罩面層工位270可定位在至少一個輥10下遊和/或其它輥10上遊。罩面層工位270可包括噴塗、擠出、印刷或其它處理，和/或可用於在輥10所提供的流體沉積後用化學物質、流體、加熱器/冷卻器和/或其它處理方法處理或塗覆基底50。在一個非限制性示例中，罩面層工位270用於給基底50提供清漆。
用於形成脈管網絡的方法
在如圖40所示的一個實施方案中，用於形成脈管網絡18的方法300包括以下步驟：確定沉積目標310、選擇具有至少一個流體特性的流體320、設計脈管網絡18以實現沉積目標330以及選擇流體遞送系統340。沉積目標310可包括流體在基底50上的期望沉積位置、期望的沉積加載量、期望的體積流速、期望的施加速率(即，與體積流速結合的加載量)、期望的沉積尺寸、施加流體的方法(例如塗覆、點施塗、線施塗等等)、以及它們的組合。
脈管網絡18可使用如上所述的立體平版印刷建立。網絡18可設置在旋轉輥10中。旋轉輥10或旋轉輥10的一部分可大體上由套筒100圍繞。設計網絡18可包括設計與一個或多個樹狀結構23(具有本文所述涉及樹狀結構23的任何特徵結構)相聯的主動脈22(具有本文所述涉及主動脈22的任何特徵結構)。此外，設計網絡18可包括選擇樹狀結構23的位置和/或尺寸並將至少一個樹狀結構23與流體出口30相聯。一個或多個樹狀結構可包括如上所述的分支水平。在一個非限制性示例中，樹狀結構23具有n個水平。通道20中的壓降可隨著分支水平提高而提高。換句話講，在水平n和水平n-1上的通道之間的壓降可大於在水平n-1和n-2之間的壓降。在另一個非限制性示例中，設計樹狀結構23使得剪切速率被保持在每個分支水平(即，不管分支水平如何，剪切速率保持一致)。在一個實施方案中，使用下式設計樹狀結構23：直徑水平＝直徑起始*BR^(-水平/(2+ε))(如上文詳述)。
此外，設計網絡18可包括設計和/或流體出口30。流體出口30可包括涉及流體出口30的本文所述任何特徵結構。設計脈管網絡18也可包括分析沉積目標、一種或多種流體特性、期望壓力和/或直徑改變、剪切速率和這些因素的組合。
選擇流體遞送系統可包括選擇或設計通道20、通道20的位置和/或尺寸、接合點21、接合點21的位置和/或尺寸、流體來源(例如旋轉接頭230)、和/或用於以期望速率提供流體的泵機構或其它裝置。此外，選擇流體遞送系統可包括選擇期望的流體壓力和/或速度，這可在流體行進通過輥10期間發生變化或保持恆定。方法300也可包括選擇這些因素的組合。
在如圖41所示的另一個實施方案中，方法300'包括以下步驟：確定沉積目標310'、選擇具有第一流體特性的第一流體320A、選擇具有第二流體特性的第二流體320B、設計用於實現沉積目標的脈管網絡330'以及選擇流體遞送系統340'。在一個非限制性示例中，第一流體和第二流體是不同的。在另一個非限制性示例中，第一流體特性不同於第二流體特性。沉積目標可包括任何上文的沉積目標以及與第一流體的期望沉積位置關聯的第一期望沉積位置、與第二流體的期望沉積位置關聯的第二期望沉積位置、第一期望沉積速率(即，期望的第一流體沉積速率)、第二期望沉積速率(即，期望的第二流體沉積速率)、以及它們的組合。
設計步驟320'可包括相對於步驟320的任何前述原理。此外，步驟320'可包括設計至少兩根主動脈22，每根主動脈與一個或多個樹狀結構23相聯並且樹狀結構23中的至少一個與流體出口30相聯。同樣，網絡18可使用立體平版印刷而形成。此外，網絡18可設置在旋轉輥10內，並且輥10可設置在或部分設置在套筒100內。
選擇流體遞送系統340'可包括與上述步驟340相同的考慮和步驟。
用於將流體沉積至基底上的方法
轉到圖42，用於將流體遞送至基底50上的方法400一般包括以下步驟：提供基底410、提供流體420、提供具有根據本文教導內容的脈管網絡18的旋轉輥10 430、傳輸流體440至脈管網絡18、控制流體流動使得流體以預定流速移動至流體出口30 450並使基底50與流體接觸460。
具體地，方法400可包括提供流體和提供基底50的步驟410，420。流體可從旋轉接頭230中提供。方法400還可包括步驟430，該步驟提供具有本文所述的任何特徵結構的旋轉輥10，涉及本發明的旋轉輥10。例如，旋轉輥10可包括中心縱向軸線12和大體上圍繞中心縱向軸線12並限定內部區域16的外表面14。輥10可圍繞中心縱向軸線12旋轉。在一個非限制性示例中，旋轉輥10可以大於約10英尺/分鐘、或約100英尺/分鐘至約3000英尺/分鐘、或約1800英尺/分鐘的表面速度旋轉。
方法400也可包括提供脈管網絡18的步驟，該脈管網絡具有本文所述的涉及脈管網絡18的任何特徵結構。在一個非限制性示例中，脈管網絡18可與旋轉輥10分開提供。可提供脈管網絡18從而以預定流體路徑48將流體從內部區域16供應至外表面14。如上所述，脈管網絡18可包括主動脈22，其可具有入口28並且基本上平行於輥10的中心縱向軸線12。在一個非限制性示例中，主動脈22距離中心縱向軸線12的徑向距離為r。徑向距離r大於0。此外，脈管網絡18可具有毛細管24和多個流體出口30。流體可通過入口28進入脈管網絡18並通過流體出口30流出脈管網絡18。
此外，脈管網絡18可包括第一毛細管24a，該第一毛細管可與主動脈22相聯。主動脈22的橫截面積可大於第一毛細管24a的橫截面積。在一個實施方案中，脈管網絡18可包括第二毛細管24b，該第二毛細管可與主動脈22相聯。主動脈22的橫截面積可大於第二毛細管24b的橫截面積。第一毛細管24a和/或第二毛細管24b可與主動脈22並與流體出口30通過基本上徑向的流體路徑48流體連通以形成樹狀結構23。在一個非限制性示例中，第一毛細管24a和/或第二毛細管24b可與主動脈22並與至少兩個流體出口30通過基本上徑向的路徑48流體連通以形成一個或多個樹狀結構23。如上所述，毛細管24可與設置在毛細管24與流體出口30之間的一根或多根亞毛細管26相聯並流體連通。此外，脈管網絡18內的任何樹狀結構23可根據下式設計：直徑水平＝直徑起始*BR^(-水平/(2+ε))，其在上文中詳述。
在一個實施方案中，脈管網絡18包括第一毛細管24a和第二毛細管24b兩者，並且它們每個與一個或多個流體出口30流體連通。如上所述，第一路徑長度FP可包括在第一毛細管24a和與其流體連通的流體出口30之間的距離，並且第二路徑長度SP可包括在第二毛細管24b和與第二毛細管24b流體連通的流體出口30之間的距離。方法400可包括均衡第一路徑長度FP和第二路徑長度SP。如本文所用，「均衡」是指使得兩個值(例如距離)基本上相等或彼此相差不超過5％。
在另一個實施方案中，方法可包括均衡沿不同樹狀結構23的直徑改變，例如均衡第一直徑改變與第二直徑改變，這在前文部分中詳述。
同樣，輥10和脈管網絡18可包括上文部分中描述的任何特徵結構或與上文部分中描述的任何特徵結構相聯。在一個非限制性示例中，輥10的外表面14或輥10的外表面14的一部分大體上由套筒100圍繞，該套筒具有本文所述的涉及套筒100的任何特徵結構。套筒100可包括套筒出口120，其可與至少一個流體出口30對準或以其它方式相聯。
方法400也可包括將流體傳輸至脈管網絡18的步驟440。此外，方法400可包括步驟450，該步驟控制流體流動，從而將流體以預定流速移動到流體出口30。流體流動可通過以下方法控制：選擇特定流體壓力、特定流體體積、特定流體粘度、特定流體表面張力、一個或多個通道20的長度、一個或多個通道20的直徑、通道20的相對直徑和/或長度、輥10直徑、脈管網絡18或部分脈管網絡18的溫度、輥10或部分輥10的溫度、特定流體的溫度和/或它們的組合。本領域的技術人員將認識到可選擇廣泛的預定流速並適用於本發明。在一個非限制性示例中，流體可以小於100psi，例如小於90psi，小於80psi，小於70psi，小於60psi，小於50psi，小於40psi的壓力提供。
方法400還可包括使基底50與流體接觸的步驟460。在一個實施方案中，基底50和流體出口30成操作關係。基底50可在流體出口30處接觸流體。在一個非限制性示例中，流體出口30中的一個或多個可包括微貯存器39。在一個這種示例中，基底50可在微貯存器39處或在微貯存器39中的開口46處接觸流體。在另一個非限制性示例中，提供支持表面200。輥10可形成具有支持表面200的輥隙205，並且基底50可在輥隙205處接觸流體。在另一個非限制性示例中，旋轉輥10包括大體上圍繞外表面14的一部分的套筒100。套筒100可具有如上所述的套筒出口120。一個或多個套筒出口120可與流體出口30或與流體微貯存器39對準或以其它方式相聯。基底50可接觸在一個或多個套筒出口120處的流體，或以其它方式與一個或多個套筒出口120成操作關係。此外，流體可與基底上的產品特徵結構51對準。
在另一個實施方案中，方法400可包括移動基底50(未示出)的步驟。基底50即可圍繞旋轉輥10移動，或者圍繞旋轉輥10的一部分移動。基底50可通過任何合適的裝置驅動，包括但不限於驅動馬達210。在一個非限制性示例中，基底50以約10英尺/分鐘或約100英尺/分鐘至約3000英尺/分鐘或約2000英尺/分鐘的速率移動。在另一個非限制性示例中，基底50和旋轉輥10以相同速率移動。當以相同速率移動時，流體可以精確的方式施加，例如以小滴形式施加。在另一個非限制性示例中，基底50和旋轉輥10以不同速率移動。當輥10和基底50的速率不匹配時，流體可弄汙基底50的表面，或者可改變以前施加的圖案52的面積或尺寸。
方法也可包括提供控制機構250，其具有本文所述的相對於控制機構250的任何特徵結構。在一個非限制性示例中，控制機構250是計算機或其它可編程的設備。在另一個非限制性示例中，控制機構250能夠控制流體施加水平、施加速率、輥表面速度、流體流速、壓力、溫度、基底速度、周向輥接觸基底的程度、外表面與支持表面之間的距離、旋轉輥與支持表面之間的壓力、以及它們的組合。
在另一個實施方案中，脈管網絡18可包括多根主動脈22和多根毛細管24，例如多根第一毛細管24a。每根毛細管24與主動脈22和一個或多個流體出口30通過基本上徑向的流體路徑48流體連通以形成樹狀結構23。控制機構250可用於分別控制每個樹狀結構23和/或每根主動脈22的特性。控制機構250能夠控制以下特性：諸如流體施加水平、施加速率、輥表面速度、流體流速、壓力、溫度、基底速度、周向輥接觸基底的程度、外表面與支持表面之間的距離、旋轉輥與支持表面之間的壓力、以及它們的組合。在一個非限制性示例中，控制機構250用於分別控制每根主動脈22和它們各自的樹狀結構23的流體施加水平、流體施加速率、流體流速、壓力、溫度以及它們的組合。在另一個非限制性示例中，在單獨的主動脈22中的流體的流體施加速率可相差至少10％。
此外，方法400可包括均衡起源於不同主動脈的樹狀結構23的直徑改變，如圖32所示。例如，如上所述方法可包括均衡初級直徑改變和次級直徑改變。
也可使用套筒和輥系統方法500。方法500可包括以下步驟：提供基底510、提供流體520、提供具有脈管網絡18的套筒和輥系統160(步驟530)、傳輸流體至脈管網絡540、控制流體的流動550、以及使基底50與流體接觸560。步驟510-560可包括方法400中的任何特徵結構。此外，套筒和輥系統160可包括涉及套筒和輥系統160的本文所述的任何特徵結構。在一個實施方案中，旋轉輥10設置在套筒100的內部區域130內。套筒100可具有套筒出口120。脈管網絡18可包括具有第一毛細管24a的樹狀結構22。第一毛細管24a可與主動脈22和套筒出口120通過基本上徑向的路徑48流體連通。基本上徑向的路徑48可在流體出口30的出口點32處終止。出口點32可與套筒出口120相聯。可通過任何合適的方法來設計樹狀結構23，包括但不限於如上文所詳述的公式直徑水平＝直徑起始*BR^(-水平/(2+ε))。另外，樹狀結構23還可包括一系列亞毛細管26，並且第一毛細管24a可與套筒出口120通過一系列亞毛細管26流體連通。
在一個非限制性示例中，套筒100具有厚度T，其大於約1.5mm，或介於約1.5mm或約10mm之間，並且套筒出口120具有大於約10的縱橫比。在另一個實施方案中，套筒100具有厚度T，其小於約4mm，或小於約2mm，或小於約1.5mm，或小於約0.5mm。套筒出口120的匯集點124的橫截面積可為流體出口點32或貯存器開口46的橫截面積的小於約0.5倍，或小於約0.3或小於約0.15倍。
此外，套筒出口120可包括如圖36所示並在上文中詳述的補充樹狀結構150。
關於方法400，可提供支持表面並以任何前述方法使用。同樣地，關於方法400，方法500可包括以匹配輥10的表面速度的速度或以不匹配輥10的表面速度的速度移動基底50。此外，可以與方法400相同的方式使用控制機構250。
在另一個實施方案中，提供套筒和輥系統160的步驟530包括套筒，該套筒大體上僅圍繞輥10的外表面14的一部分以形成套筒覆蓋區域105。脈管網絡18可包括主動脈22、多根毛細管24和多個流體出口30。每根毛細管24可與主動脈相聯並與主動脈22和一個或多個流體出口通過基本上徑向的路徑流體連通以形成樹狀結構23。流體出口30中的至少一個的出口點32與套筒出口120對準或以其它方式相聯，並且流體出口中的至少一個設置在套筒覆蓋區域105之外。設置在套筒覆蓋區域105之外的流體出口30不與套筒出口120對準或以其它方式相聯。
在另一個實施方案中，可提供多個輥10，具有脈管網絡18的每個輥10如上所述運行。輥10中的一個或多個可與套筒100結合使用。可將一種或多種提供給每個輥10。可在每個脈管網絡18中提供一根或多根主動脈22，和/或為每根主動脈22提供一個或多個樹狀結構23。如果需要，控制機構250能夠單獨控制與每個輥10、輥10中的每根主動脈22、和/或輥10中的每個樹狀結構23相關聯的特性。控制機構250能夠控制以下特性：諸如流體施加水平、施加速率、輥表面速度、流體流速、壓力、溫度、基底速度、周向輥接觸基底的程度、外表面與支持表面之間的距離、旋轉輥與支持表面之間的壓力、以及它們的組合。
在一個非限制性示例中，提供支持表面200。支持表面200可用於形成具有一個或多個輥10的一個輥隙205或多個輥隙205，並且流體13可在一個或多個輥隙205處接觸基底50。另選地，支持表面200不形成輥隙205，而是距一個或多個旋轉輥10的距離。距離可基本上等於或小於基底50的厚度。在另一個另選的實施方案中，提供無支持表面200的多個輥10。支持表面200可包括真空區域201。
使用多個輥10允許多種流體13沉積至基底50上。據信輥10的脈管網絡18允許比已知系統更好地對準、疊層並共混流體，因為可使用單個輥10施加超過一種流體，它們彼此成複雜並精確的對準關係。能夠控制每個輥10(由於脈管網絡18的設計)使得較精確量的流體可以可重複的方式較精確地被施加於期望位置處。多個輥中的每個具有這種精確水平，允許較精確地對準、疊層並共混所施加的各種流體。
沿著這些線，還提供投配方法600並在圖44中示出。一般來講，方法600允許用少於X個投配裝置投配X數量的流體，如圖22-24所示。方法600一般包括提供基底610、提供多種流體620、提供包括至少一個旋轉輥10和脈管網絡18的投配系統70(步驟630)、傳輸至少一種流體至脈管網絡18(步驟640)、並且使基底50與多種流體接觸650。
在一個實施方案中，方法600包括提供7種或更多種流體並使基底50與7種或更多種流體接觸。投配系統70包括6個或更少的旋轉輥10。旋轉輥10可具有任何特徵結構，上述或如圖22-24所示的任何特徵結構。旋轉輥10可與或可不與套筒100一起使用。在一個非限制性示例中，6個或更少的旋轉輥10中的每個包括具有至少一根主動脈22、至少一根毛細管24和多個流體出口30的脈管網絡18。將7種或更多種流體中的至少一種傳輸至每個旋轉輥10。兩種或更多種流體可傳輸至一個輥10。
在一個非限制性示例中(如圖22所示)，投配系統可包括具有一種或多種流體的第一輥10A、具有一種或多種流體的第二輥10B、和具有一種或多種流體的第三輥10C。方法600還可包括定位輥10使得第一輥10A位於第二輥10B的上遊和/或第三輥10C的上遊。方法600還可包括將第二輥10B定位在第三輥10C的上遊。此外，方法600可包括使一種或多種流體與另一種流體對準。在一個非限制性示例中，來自第一輥10A的一種或多種流體與來自第二輥10B的一種或多種流體和/或來自第三輥10C的流體對準。同樣地，來自第二輥10B的流體可與來自第三輥10C的流體等等對準。相似地，方法600可包括疊層和/或共混來自單獨的輥10A、10B、10C的流體。此外，可通過例如密煉機72混合在一個輥10A內的單獨流體。此類混合流體可隨後與來自不同的輥10B、10C的流體對準、疊層或共混。可使用以混合、對準、共混和/或疊層的任何組合存在的任何流體組合。流體還可通過脈管網絡內的元件進行混合，例如混合元件或靜態混合器。
在另一個實施方案中，方法600包括在步驟620中提供3種或更多種流體並在步驟650中使基底50與3種或更多種流體接觸。投配系統70可包括一個旋轉輥10，其具有設置在其中的多種流體，如圖23所示。旋轉輥10可包括任何特徵結構，任何上述特徵結構，並且可與或不與套筒100一起使用。在一個非限制性示例中，旋轉輥10的脈管網絡18包括多根主動脈22、多根毛細管24和多個流體出口30。3種或更多種流體中的每一種可設置在脈管網絡18內，並且每種流體可通過單獨的主動脈給料。
方法600還可包括控制流體流動的步驟，從而將流體以預定流速移動到流體出口30。流體流動可通過以下方法控制：選擇特定流體壓力、特定流體體積、特定流體粘度、特定流體表面張力、一個或多個通道20的長度、一個或多個通道20的直徑、通道20的相對直徑和/或長度、輥10直徑、脈管網絡18或部分脈管網絡18的溫度、輥10或部分輥10的溫度、特定流體的溫度和/或它們的組合。此外，方法600可包括使一種或多種流體與產品特徵結構51對準。此外，方法600可包括提供定位在至少一個輥10下遊的罩面層工位270和/或提供定位在至少一個輥10上遊的預處理工位260。
本領域的技術人員將認識到任意數量的輥10和流體的任意組合和/或順序可用於產生期望的流體施加。密煉機72也可在給定旋轉輥10中使用以在所述輥10內產生流體組合。
在多個實施方案中，上述方法300，400，500，600可包括提供旋轉接頭230例如上述旋轉接頭230、以及將一種或多種流體從旋轉接頭230供應到一個或多個旋轉輥10。
在其它實施方案中，方法300，400，500，600可包括使流體與產品特徵結構51對準。
在另一個非限制性示例中，旋轉輥10是纖維結構轉換加工方法的一部分。輥10和本文所述的其它特徵結構可用於卷繞和退繞。
本領域的技術人員將認識到本發明可包括與本發明圖中所示不同或相反的內容。換句話講，旋轉輥10的內部區域16一般可為實心的，其中脈管網絡18的通道20由內部區域16的表面限定。另選地，內部區域16一般可為中空的，並且通道20可為在中空內部空間16內構建的管狀部件，如圖所示。
申請人已經發現如上所述的旋轉輥當用HIPE工作時允許附加的控制。這些附加的控制可包括在整個過程和投配步驟中減少暴露於氧氣、在投配步驟中控制剪切量、以及在輥中或在基底上混合超過一種HIPE的能力。另外，使用輥允許以預定圖案投配多個組合至相同基底。投配組合可包括例如一種或多種HIPE、一種或多種聚丙烯酸、一種或多種聚氨酯前體如多元醇和異氰酸酯、以及它們的組合。
本文所公開的量綱和值不應理解為嚴格限於所引用的精確數值。相反，除非另外指明，否則每個這樣的量綱旨在表示所述值以及圍繞該值功能上等同的範圍。例如，公開為「40mm」的量綱旨在表示「約40mm」。
除非明確地排除或以其它方式限制，否則本文所引用的每個文檔，包括該申請要求其優先權或權益的任何交叉引用或相關的專利或申請和任何專利申請或專利，均全文以引用的方式併入本文。任何文獻的引用不是對其相對於任何本發明所公開的或本文受權利要求書保護的現有技術的認可，或不是對其單獨地或以與任何其它參考文獻或多個參考文獻的組合提出、建議或公開了此類發明的認可。此外，如果此文獻中術語的任何含義或定義與以引用方式併入本文的文獻中相同術語的任何含義或定義相衝突，將以此文獻中賦予該術語的含義或定義為準。
雖然已經舉例說明和描述了本發明的具體實施方案，但是對於本領域技術人員來說顯而易見的是，在不脫離本發明實質和範圍的情況下可作出多個其它改變和修改。因此，本文旨在於所附權利要求中涵蓋屬於本發明範圍內的所有這些改變和變型。