KR100520248B1 - 복합 필터링 물질의 제조장치와 제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 다공성 섬유 구조체를 제조하기 위한 제조장치와 제조방법에 관한 것이다. 중합체 용액이나 중합체 용해물과 같은 액화 중합체에는 큰 표면 곡률로 이루어진 하나 이상의 지점들이 생성된다. 큰 표면 곡률의 지점들은 협폭 노즐(6)을 통하여 액화 중합체를 배출시키거나 예리한 돌출부(40)를 액화 중합체로 습윤시킴으로써 생성될 수 있다. 액화 중합체는 접지된 이동 벨트(10)에 대하여 높은 음전위로 대전된다. 액화 중합체의 가는 분출물이 이동 벨트(10)상에 섬유로서 부딪치기 위하여 큰 표면 곡률의 지점들로부터 빠져 나오며, 이로 인하여 상대적으로 균일한 다공성을 갖는 부직 섬유 구조체를 형성한다. 분말 에어로졸은 이동 벨트(10)에 대하여 높은 양전위로 대전된다. 벨트(10)가 에어로졸을 통과하여 지나갈 때, 에어로졸 입자들은 섬유 구조체 내의 간극을 채우도록 유인되며, 이로 인하여 복합 필터링 물질이 생성된다.

Description

복합 필터링 물질의 제조장치와 제조방법{Device for manufacture of composite filtering material and method of its manufacture}
본 발명은 필터링 수단, 특히 복합 중합체 섬유 필터(composite polymeric fiber filter)와 그 제조 기술에 관한 것이다.
0.1 내지 10 미크론 크기의 입자를 포착(trapping)할 수 있는 필터링 물질의 생성과 증가하는 그들의 사용은, 현대 기술과 생산 공정(전자공학, 항공기산업, 자동차산업, 전기화학산업, 생물공학, 의학)의 급속한 발전뿐만 아니라 제조상품의 질과 신뢰도에 대한, 점점 절박해지고 있는 요구조건에 관련된다. 그러한 물질에 대한 주요 산업상의 제조방법은 중합체 용액(브이. 피. 두뱌가 외 복수의 "중합체 멤브레인(membrane)", 케미스트리 출판사, 모스크바, 1981[러시아]; 브이. 이. 글과 브이. 피. 댜코노바의 "중합체 필름 제조의 물리적 및 화학적 원리", 하이어 스쿨 출판사, 모스크바, 1978[러시아]; 독일특허 DE 3,023,788, "아미노플라스트 응축액과 아민-아미드 화합물로부터 생성되며, 폐수로부터 산성 염료 등을 제거하기 위한 카티온 흡수제")과, 분말(powder)과 분말 중합체 복합물(피. 비. 찌보틴스키의 "전기화학장치 내의 다공성 격벽과 멤브레인" 케미스트리 출판사, 레닌그라드, 1978[러시아]; "중합체 사이언스 및 엔지니어링 백과사전" 윌리, 뉴욕, 1987, 8권 533페이지)과, 거대 단결정 필름(아이. 카바쏘와 에이. 에프. 터박의 "합성 멤브레인", 1권 ACS 심포지엄 간행물 154, 워싱턴 디시, 1981, 267페이지)과, 섬유 및 섬유 중합체의 분산(티. 미우라의 "공기대전 및 열접착 기술이 조합된 완전 건조 부직 시스템" 넌 워븐 월드 73권(1988. 3), 46페이지)으로부터 생산하는 것이다. 마지막 방법이 가장 널리 보급되어 있으며, 그것은 최적의 비용 대 품질의 비율로써 재료의 제조를 용이하게 하기 때문이다.
또한, 필터링 물질의 종래의 사용에 있어서, 특히, 예를 들어 필터링 물질 등의 살균 효과 향상시 촉매 반응을 위한 기질인 메르캅탄(mercaptan)을 제거함으로써, 분자 혼합물의 흡착을 통하여 가스성 마이크로-입자와 액체 매질을 트랩핑하는 조합적인 기능에 큰 관심이 표현되고 있다. 이들 추가된 기능은, 임의의 종류의 충전제(filler)의 파이버 매트릭스나 추가의 고체 상태를 형성하는 기능상의 그룹에 도입함으로써 실시될 수 있으며, 다시 말해서 복합 필터링 물질을 제조할 수 있다.
현재로서는, 중합 필터링 물질은 펄프 및 제지산업에서 사용되는 종래기술과 여러 가지 측면에서 유사한 기술에 의하여 인조 섬유로부터 제조된다. 긴 섬유사(fiber thread)는 정해진 길이의 조각들로 절단되며, 그후 이 조각들에는 50가지 이상의 기본 작업과 보완 작업이 가해지며, 이 작업으로서는 구성물의 접합(binding) 및 안정화(stabilzing)와, 캘린더링(calendaring)과, 드라잉 공정 등과 함께 표면 특성의 변화를 위한 화학적 프로세싱을 포함할 수도 있다(오. 아이. 나히킨의 "중합체 마이크로필터" 케미스트리 출판사, 모스크바, 1985[러시아], 157 내지 158페이지). 이러한 기술적 공정의 복잡함으로 인하여 다음 단계의 개척(exploitation)을 위한 안정된 특성을 갖는 재료의 제조가 제한되며, 즉, 필터링 물질의 제조에 있어 고비용을 초래하며 실질적으로 습윤 열처리(moist thermal processing)에 민감한 충전제를 갖는 구성물의 제조를 포함한다.
그러나, 미공질(microporous) 필터링 물질의 형성을 통하여 섬유 제조 고정의 조합을 용이하게 하며, 이로써 기술적인 작업 회수를 감소시키며, 수용성 반응 물질의 필요성을 배제하고, 제조중인 생산품 특성의 안정성을 증가시키는 초박막 인조 섬유 제조방법(과 제조장치)이 있다(예를 들어 미국특허 제 2,349,950 호 참조). "전기모세관 방적(electrocapillary spinning)"으로 알려진 이러한 방법에 따라서, 전기적 힘의 지배하에서 모세관 구멍으로부터 중합체 용액의 유동 공정동안 정해진 길이의 섬유들이 형성되며 이 섬유들은 수용체(receptor)와 섞여 기본 성질이 실질적으로 변화될 수도 있는 부직(non-woven) 중합체 물질을 형성한다. 이러한 방법에 있어서, 섬유 형성은, 음전위에 있는 각 모세관과, 가는 와이어 형태의 접지한 안티 전극(anti-electrode) 사이의 갭에서, 즉 코로나 방전(corona discharge)을 수반하는 불균질한 전장(field)의 존재하에 행해진다. 그러나, 용매 증발 공정은 매우 급속하게 진행하며, 결과적으로 섬유는 변화하는 전기적 및 공기역학적 힘을 받으며, 이 힘은 섬유 폭에 따른 이방성(anisotropy)과 단길이의 섬유를 유도한다. 그러므로 상기와 같은 섬유로부터 매우 우수한 품질의 필터링 물질을 제조하기는 곤란한다.
상술한 방법을 수행하는 장치의 개발은 수많은 기술적인 문제로 인하여 복잡하게 뒤얽혀 있다.
1. 모세관 구멍은 다음의 공정 조건들, 즉, 용액의 농도 및 온도, 대기의 습도, 전기장의 세기 등의 변화로 인해 형성될 수 있는 중합체 필름에 의해 차단된다.
2. 상기 차단된 구멍들의 수가 많아질 때, 전기모세관 방적 공정이 정지될 수 있다. 상술된 필름의 파단으로 인해 방울들의 형성이 초래될 수 있다.
그 결과, 상기 방법에 의한 인조 섬유의 제조는 매우 제한된 수의 중합체만을 가능하게 하며, 예를 들어 상술한 결점을 갖지 않는 셀룰로즈 아세테이트(cellulose acetate)와 저분자량 폴리카보네이트(polycarbonate)만을 가능하게 한다.
기공(pore)들의 단분산성(monodispersity)과 같은 필터링 물질의 중요 파라미터는, 이 경우에는 섬유 특성에 대해 약한 의존성을 가지며, 섬유의 퇴적의 순수하게 개연론적인 과정(purely probabilistic process)에 의해 주로 결정된다는 사실을 고려할 필요가 있다.
새로운 필터링 물질들은 엄격하면서 자주 모순되는 요구조건들에 부딪친다. 이종 액체와 가스계의 분리에 대한 고효율뿐만 아니라, 그들은 필터의 낮은 수력학적(또는 공기역학적) 저항과, 우수한 기계적 강도와, 화학적 안정성과, 우수한 오물 흡수능력과, 저비용을 통한 사용상의 보편성이 제공되어야 한다.
상기 생산품의 제조는 동일한 단면적을 가지며, 단분산된 기공들을 포함하며, 높은 다공성을 나타내는 우수한 품질의 길고 가는 섬유들의 사용을 조건으로 한다. 이러한 생산품의 실용적인 가치는, 추가적인 현상의 형성으로 인하여 가능한 응용분야, 즉, 상술한 복합 필터링 물질의 제조에서 확장될 때 크게 증가될 수도 있다.
그 결과, 제안된 기술적인 해결책의 주요 목적은, 새로운 소비 성향에 따른 마이크로필터링 물질을 제조하기 위한 기술적인 수단을 형성하며 이 수단에 대한 상술한 요구조건을 충족시킴으로써, 필터링 사용(중합체 섬유로부터 마이크로필터의 제조에 주로 관련됨)을 위한 공지된 해결책과 다른 목적들에 관한 상술한 결함을 제거하는 것이다.
이하에서 본 발명을 첨부한 도면을 참조하여 실시예로서만 기재한다.
도 1은 두 개의 다른 통전 에어로졸 발생기를 포함하는 본 발명에 따른 장치를 개략적으로 도시한 다이어그램.
도 2a는 도 1의 장치의 전극-콜렉터를 도시한 평면도.
도 2b는 도 2a의 전극 콜렉터를 도시한 측단면도.
도 3과 도 4는 다른 노즐에 부착된 전극-콜렉터를 도시한 측단면도.
도 5는 회전 휠(wheel)에 부착된 전극-콜렉터를 도시한 측단면도.
도 6은 왕복동 니들에 기초한 전극-콜렉터를 도시한 측단면도.
본 발명에 따르면, 액화 중합체를 섬유 구조체로 변형시키는 장치가 제공되며, 이 장치는 (a) 실질적으로 평탄한 석출 전극과; (b) 상기 석출 전극에 대하여 액화 중합체를 제 1 전위까지 대전(charging)시키는 기구(mechanism)와; (c) 상기 액화 중합체의 적어도 하나의 분출물(jet)이 제 1 전위에 의해 석출 전극으로 유인되도록 하기 위하여 충분히 큰 곡률의 표면을 액화 중합체상에 형성시키는 기구를 포함한다.
본 발명에 따르면, 중합체를 부직 섬유 구조체로 형성하는 방법이 제공되며, 이 방법은 (a) 중합체를 액화시켜 액화 중합체를 생성하는 단계와; (b) 실질적으로 평탄한 석출 전극을 제공하는 단계와; (c) 상기 액화 중합체를 석출 전극에 대하여 제 1 전위로 대전시키는 단계와; (d) 상기 액화 중합체의 적어도 하나의 분출물이 제 1 전위에 의해 석출 전극으로 유인되도록 충분히 큰 곡률의 표면을 액화 중합체상에 형성하여, 석출 전극상에 부직 섬유 구조체를 형성하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따른 기본 장치는 석출 전극으로서 작용하는 접지한 이동 벨트와, 중합체 용액을 이동 벨트에 관하여 음전기로 대전시키며 또한 중합체 용액에 큰 표면 곡률을 갖는 영역을 형성하는 전극-콜렉터를 포함한다. 이 장치의 일실시예로서, 큰 표면 곡률 영역은 중합체 용액을 노즐 열(bank)를 통하여 분출시킴으로써 형성된다. 전극-콜렉터의 노즐들은 전극 콜렉터의 음전기로 대전된 덮개판에 소정 간격으로 배치된 실린더형 구멍들 내에 종방향으로 삽입된다. 이 구멍들에는 용매 증기 공급원(the source of solvent vapor)이 연결된다. 다른 구성에서, 노즐은 개방 홈 시스템에 의해서 용매 용기(solvent vessel)에 연결된다.
일실시예로서, 상기 장치에는 접지형 추가 전극이 제공되며, 이 전극은 전극-콜렉터의 노즐 표면에 평행하게 배치되고, 상기 전극-콜렉터 노즐의 평면에 대해 수직 방향으로 이동할 수 있다.
제조 공정을 개선하기 위해서, 상기 추가 전극은 전극사이(inter-electrode) 공간으로 연장된 단일 와이어의 형태를 취할 수도 있다.
또한, 상기 추가 전극은 플랜지를 구비한 천공판(perforated plate)의 형태를 취하는 천공 접지판일 수도 있으며, 이 경우에 추가 전극의 표면과, 플랜지와, 전극-콜렉터는 하나의 밀폐 공동을 형성하며, 상기 천공판의 구멍들은 전극-콜렉터의 구멍과 동축으로 형성된다.
바람직하게는, 또한 본 발명의 장치는 에어로졸 발생기(aerosol generator)를 포함하며, 이 에어로졸 발생기는 주로 양(positive)의 고전압원에 연결되는 다공질의 도전성 격벽에 의해 두 부분으로 분할된 중공 구멍(유동베드 층)의 형태로 제작된다. 공동의 하부는 압축기에 연결된 압력실을 형성하며, 공동의 상부는 분산 가능한 충전제, 예를 들어 중합체 분말로 충진된다.
다른 형태로서, 에어로졸 발생기는 슬롯 스프레이어(slot sprayer)형태로 만들어질 수 있으며, 양의 고압 전원과, 분말을 스프레이어에 공급하기 위한 이젝터(분출기)를 구비한 건조 유체 공급기에 접속된다.
다음으로, 본 발명이 제안하는 목적은 다음과 같은 조작을 요하는 복합 필터링 물질의 제조방법에 의해 실현된다.
- 중합체, 유기 용매, 및 가용성 첨가제로부터 예를 들어 높은 온도에서 혼합함으로써 중합체 용액을 제조하는 단계;
- 중합체 용액을 전극-콜렉터 안으로 주입하고, 예를 들면 상기 용액에서의 것과 동일한 화학적 조성의 중합체로부터 분산성 충전제를 대전 에어로졸 발생기의 공동 안으로 유입하는 단계;
- 전극-콜렉터에 음의 고전압을 공급하며, 중합체 용액을 전극-콜렉터의 노즐을 통해 분출하여 음의 전하를 가진 중합체 섬유의 생성을 촉진시키는 정수압을 생성하는 단계;
- 상기 섬유를 전기력 및 관성력의 작용하에 석출 전극으로 이동시키고, 섬유를 그 표면에 무질서하게 퇴적시켜 상기 섬유를 부직 중합체 재료로 변환하는 단계;
- 상기 중합체 재료를 석출 전극의 조력하에 이동시키고, 이어서 중합체 재료를 에어로졸 발생기에서 양의 고전압 및 공기압 하에서 분산성 충전제로부터 만들어낸 대전 에어로졸의 구름(cloud)과 상호 작용시키고, 에어로졸의 구름을 음으로 대전한 부직 중합체 재료의 구조체에 침입시켜 균질한 복합 필터링 물질을 형성시키는 단계.
본 방법에 의한 생성된 필터링 물질은 프레싱 가공된다.
본 발명은 중합체 섬유 복합 구조체(polymer fiber composite structure)의 정전기적 석출(electrostatic precipitation)을 위한 장치와 방법에 관한 것이다. 특히, 본 발명은 복합 부직 필터를 제조하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에 따른 부직 중합체 섬유 구조체의 정전기적 석출의 원리와 작업은 도면과 이에 수반하는 상세한 설명에 의해 더 용이하게 이해될 수 있을 것이다.
복합 필터링 물질의 기술적인 생성 공정은 동시에 이루어지는 두 개의 기본 단계를 포함한다. 제 1 단계는 전기장의 작용하에서 모세관 구멍으로부터 흘러나오는 중합체 용액으로부터 초박형 섬유의 일정 이동 표면(베이스)상에서의 형성 단계와 석출 단계로 구성된다.
제 2 단계는 제 1 단계 생성에서 미리 형성된 섬유 구조체(매트릭스) 안으로 특정 복합체 충전제의 마이크로-분산 입자(micro-dispersed particle)들을 유입하는 단계이다. 상기 입자들의 크기는 적합하게는 상기 입자들이 상기 섬유 매트릭스 안으로 침투되어 복합 물질을 형성할 수 있도록 선택된다. 본 발명의 적합한 실시예에 따르면, 상기 충전제 입자들의 평균 직경은 약 3 미크론 내지 7 미크론의 범위를 갖는다.
복합 필터링 물질의 제안된 제조방법은 이러한 두 가지 기본 작업의 실시에 기초하며 또한 상술한 작업들을 포함한다.
본 발명에 따른 장치의 기본적인 변형물(도 1)은 중합체 용액으로 채워지며 베이스(2)와 커버(2')가 제공된 전해조(bath)로서 제조되는 기구인 고전압 전극-콜렉터(1)를 포함한다. 전극-콜렉터는 수직 운동을 허여하도록 장착된 가요성 파이프에 의해 공급기(3: 도 2b)와 음극의 고전압원(4)에 연결된다.
모세관 구멍을 갖는 노즐(6)을 구비한 방적돌기(5: spinneret)가 체스판 모양과 같은 전기-콜렉터의 커버(2')에 형성된 나사 구멍 안에 나사결합된다(도 2). 방적돌기의 높이가 커버(2')의 폭보다 약간 작으며, 각 노즐(6)의 길이가 커버(2')의 폭보다 크기 때문에, 노즐 단부는 개방 채널 시스템(8)에 의해 상호 연결된 실린더형 오목부(7: depression)의 축상에서 커버(2') 위에 위치된다(도 2a). 용매는 용기(9)로부터 개방 채널 시스템 안으로 공급된다. 커버(2') 위의 일정 거리에는 석출 전극(10)이 배치된다. 석출 전극(10)은 (작동 모드일 때) 일정하게 움직이는 표면의 형태, 예를 들면, 도전성 물질, 적합하게는 금속, 더욱 적합하게는 스테인레스강으로 제작된 벨트로 제조된다. 석출 전극(10)은 접지된다. 전기 모터(도면에 도시하지 않음)에 연결된 샤프트들(11, 12)은, 석출 전극(10)을 구동시키며, 석출 전극(10)을 인장 상태로 유지하며, 석출 전극(10)상의 물질을 예비 압축한다. 석출 전극(10)의 부품은 큰 직경을 갖는 샤프트(13) 주위에 둘러싸이며, 따라서, 통전 에어로졸 발생기의 직사각형 공동 내에 삽입된다. 상기 통전 에어로졸 발생기의 공동은, 예를 들면 소결 금속(sintered metal)으로 제조될 수 있는, 다공성 도전성 격벽(15)에 의해 두 부분으로 분리된다. 상기 다공성 도전성 격벽은 양극의 고전압원(16)에 연결된다. 압력실(17)을 형성하는 통전 에어로졸 발생기(14)의 하부는 컴프레서(도면에 도시하지 않음)에 연결된다. 마이크로-분산 충전제는 발생기의 상부에서 다공성 격벽(15)의 표면상에 분출된다. 도 1에 도시한 전체 장치는 용매 증기(도면에 도시하지 않음)를 트랩핑 및 재순화시키기 위한 고정 챔버와 흡인 유닛이 제공된 밀봉 콘테이너에 밀봉식으로 수용된다.
또한 통전 에어로졸 발생기는 파이프에 의해 건식 분말 배출 공급기(19)와 양의 고전압원(16)에 연결되는 슬롯 스프레이(18)의 형태로 형성될 수도 있다. 코로나 방전계(the field of corona discharge)에서 에어로졸의 대전을 통한 슬롯 스프레이의 사용은 쉽게 유동되지 않는 금속성 분말(흑연 분말 포함)과 분말의 경우에 선호된다.
수직 표면상에서의 섬유의 공급 방향은 역전될 수도 있으며, 전극-콜렉터의 크기와 모세관의 갯수는 도 3에 도시한 장치에 의해 최소화될 수도 있다. 상기 장치는 유전물질로 제조되며, 예를 들어 실린더형의 중심 채널(21)을 갖는 전극-콜렉터 프레임(20)으로 구성된다. 상기 채널에는 파이프에 의해 공급기(도면에 도시하지 않음)에 연결되며, 가스를 대기와 용이하게 교환시키는 구멍(22)이 제공된다. 모세관 구멍을 갖는 노즐과 방적돌기(5)를 구비한 모선(23: busbar)은 프레임(20)의 하부에 장착된다. 상기 노즐은 고전압원(도면에 도시하지 않음)에 연결된다. 구멍(25)을 구비한 커버(24)는 모선(23) 아래에 배치되며, 따라서, 공동(26)은 커버(24)와 모선(23) 사이에 형성된다(도 3 참조). 노즐(6)은 동축의 간극을 구비한 이들 구멍들에 배치된다. 상기 공동(26)은 포화제(saturator: 도면에 도시하지 않음)에 연결된다.
많은 경우에, 복합 필터링 물질의 제조 공정은 도 4에 도시한 장치의 실시에 의해서 개선될 수도 있다. 여기서, 유전체 플랜지(28: dielectric flange)는 임의의 간극(C)으로 전극-콜렉터(20)와 모선(23)의 표면에 평행하게 장착되는 천공 접지판(27)을 위한 베이스로서 역할한다. 접지판(27)은 간극(C) 크기의 조절을 위해서 수직 운동이 제공되는 방식으로 플랜지에 안착된다. 천공 접지판의 구멍(29)들은 전극-콜렉터 노즐의 구멍에 동축을 이루고 있다. 천공 접지판(27)의 내표면과 모선(23)은 파이프에 의해 포화제에 연결된 공동(26)을 형성한다.
기본 형태로 제안된 장치는 다음과 같은 기능을 한다: 중합체 용액은 공급기(3; 도 2b)로부터 전극-콜렉터 전해조(1) 안으로 공급되며, 정수압(hydrostatic pressure)의 작용하에서 상기 중합체 용액은 노즐(6)의 모세관 구멍들을 통과하여 압출되기 시작한다. 중합체 용액에서 메니스커스(meniscus)가 형성되자마자, 용매 증발 공정이 시작된다. 상기 정수압(hydrostatic pressure)은 노즐(6)의 모세관 구멍들 근방에 반-강체 덮개를 구비하는 중합체 용액의 캡슐 형성을 초래한다. 형성된 캡슐의 크기는 한편으로는 정수압과, 원액의 농도, 및 표면 장력값에 의해 결정되며, 다른 한편으로는 모세관 구멍의 영역에서 용매 증기의 농도에 의해 결정된다. 마지막 파라미터는 커버(2')로부터의 자유 증발(free evaporation) 영역과 용매 온도의 선택에 의해 최적화 된다. 선택적으로 또는 추가적으로 상기 파라미터는 상기 장치를 덮고 그의 환경을 용매 증기로 (예를 들면, 용매 증기 발생기를 통해) 보충함으로써 최적화 된다.
노즐(6)의 영역에서 단극 코로나 방전(unipolar corona discharge)에 의해 수행되는 전기장은 고전압원(4)을 스위칭-온함으로써 커버(2')와 석출 전극(10) 사이에서 발생한다. 중합체 용액이 임의의 도전성을 갖기 때문에, 상술한 캡슐들은 대전된다. 캡슐 내의 쿨롱 반발력(coulombic force of repulsion)은 정수압의 급격한 증가를 일으킨다. 반-강체 덮개들은 연장되며, (2 내지 10개의) 복수의 지점 극소파손부(point microrupture)들이 각각의 덮개의 표면상에 형성된다. 중합체 용액의 초박형 분출물(Ultra-thin jet)들은 상기 구멍들을 통하여 분사를 시작한다. 전극사이 간극에서 고속으로 이동함으로써, 이 분출물들은 용매를 버리고 이동 석출 전극(10)의 표면상에 무질서하게 석출된 섬유를 형성하기 시작하여, 박판형 섬유 매트릭스를 형성한다. 중합체 섬유가 높은 표면 전기 저항을 가지며 석출 전극 표면과 물리적으로 접촉하는 물질의 체적이 작기 때문에, 섬유 매트릭스는 장시간동안 전기적으로 음전하를 보유한다.
압축 공기가 통전 에어로졸 발생기(14)의 압력실(17) 안으로 공급되고, 고-전압원(16)이 스위칭-온될 때, 마이크로-분산 충전제(micro-dispersible filler)는 유동화되며 전기적 양전하를 얻게 된다. 전기적 및 공기역학적 힘의 작용하에서, 충전제 입자들은 섬유 매트릭스를 유지하는 석출 전극(10)의 표면으로 이동한다. 쿨롱력의 작용 결과로서, 충전제 입자들은 섬유 매트릭스와 상호 작용하고, 이 매트릭스 구조체를 침투하여 복합 물질을 형성한다.
석출 전극(10)의 벨트가 샤프트들(11) 사이를 통과할 때, 매트릭스 체적 내에서 충전제 입자들의 재분배에 수반하여, 물질이 예비적 물질 압축이 발생한다. 전기적 힘으로만 섬유 물질에 부착된 구형 입자들은 최소한의 저항 통로를 따라 매트릭스 물질의 최소 체적 밀도를 가지며 큰 기공들을 충전시키는 마이크로-영역(micro-zone)들 안으로 이동하여, 복합물의 균질성과 기공들의 마이크로-분산도(degree of micro-dispersity)를 개선한다.
다음과 같은 물질로부터 얻어진 마이크로-분산 분말들이 충전제로서 뿐만 아니라, 새로운 소비 성향을 갖는 복합 마이크로 필터링 물질을 생산할 수 있는 활성 충전제(active filler)로서 사용될 수 있으며, 이들 물질은 매트릭스 상태의 중합체 라텍스(polymer latex), 유리, 또는 테프론과 동일한 화학적 조성물을 갖는 중합체를 들 수 있다. 이 새로운 물질들은 흡착제(adsorbent), 반응 지시약(indicator), 촉매(catalyst), 이온-교환수지(ion-exchange resin), 안료 살균제(pigments bactericide) 등으로서 사용될 수 있다.
유동층을 갖는, 상술한 바와 같은 통전 에어로졸 발생기를 사용함으로써, 공정의 높은 생산성과 생산품의 균질성을 용이하게 한다. 그러나, 일부 분말들은 유동층의 형성에 있어서 곤란하며, 금속 분말, 특히 촉매 금속은 단극 코로나 방전계에서만 전기 석출이 가해질 수 있다. 그 결과, 이 경우에서뿐만 아니라 충전제의 정확한 양을 측정할 필요가 있는 경우에, 통전 에어로졸 발생기(도 1)로서 슬롯 스프레이어(18)를 사용할 가치가 있다. 컴프레서로부터의 압축 공기가 건식 분말 공급기에 공급되고 고전압원이 스위칭-온될 때, 슬롯 스프레이어(18) 안으로 분말 충전제가 배출된다. 스프레이어 구멍으로부터 빠져나온 에어로졸 구름은 단극 코로나 방전계에서 대전되며, 전기적 및 공기역학적 힘의 작용하에서, 석출 전극으로 전달되어 여기서 상술한 섬유 매트릭스와 상호 작용한다.
도 3에 도시한 장치의 기능은 주요 측면에서 기본 장치의 작동과 일치한다. 주된 차이는, 약간 과도 압력하에서 포화제로부터의 용매 증기가 공동(26)에 공급되고 노즐(6)의 구멍 가장자리에 형성된 구멍(25)을 통하여 배출된다. 이 구조의 장점은 공간상에서 방향을 용이하게 재설정하며 임의의 방향으로 섬유를 공급할 수 있으며, 적은 수의 모세관들로 조밀하게 제조할 수 있다는 것이다. 이러한 형태의 장치는, 많은 수의 구멍들을 통하여 증기-공기 혼합물의 균질한 분배를 얻기 곤란하며 파이프 내에서 증기 응축의 가능성과 이에 따른 물방울의 형성으로 인하여 대량 처리를 목적으로 하는 설치에서는 효율적이지 못하다.
최소 기공 크기(평균적으로, 약 1.2 내지 1.5 미크론)를 갖는 필터링 물질을 제조하기 위하여, 섬유 매트릭스 제조 공정을 강화시키며 섬유 폭을 감소시킴으로써, 한편으로는, 전기 방전이 생성 섬유와 석출 전극(10) 사이에 형성되기 시작할 수 있을 정도에 가까운 값까지 전기장의 세기가 증가하며, 다른 한편으로는, 섬유 형성의 통합 능력을 유지하기 위하여 전극사이 간격에서 용매 증기의 농도가 증가된다. 전극사이 간격의 용매 증기의 증가는 예를 들면 상기 장치를 덮고 그의 환경을 용매 증기로 (예를 들면, 용매 증기 발생기를 통해) 보충함으로써 성취될 수 있다. 전극-콜렉터(1)와 석출 전극(10) 사이, 그리고 통전 에어로졸 발생기와 석출 전극(10) 사이에서 최적 전기장 강도는 약 2.5KV/cm 내지 약 4KV/cm이다.
코로나 방전을 유도하는 전기장의 평균 강도와 이질성(heterogeneity)의 증가는, 전극사이 간격에서, 예를 들어 와이어의 형태로 제조된 하나 이상의 접지 전극을 설치함으로써 실현될 수 있다. 이와 같은 해결법은 공정 생산성의 증가를 1.5 내지 2배까지 가능하게 하지만, 변화하는 강도와 크기 파라미터를 갖는 짧은 섬유를 형성하지는 못한다. 평면형 접지 전극 대신에 선형 접지 전극을 사용함으로써 불균질한 전기장을 발생시키는 네가티브 효과는 섬유 형성 영역에서 용매 증기 농도를 증가시킴으로써 감소될 수 있지만, 이것은 개방 장치에서 단점을 가지며 용매의 소비량과 화재의 위험을 증가시킨다.
이러한 결함은 도 4에 도시한 상술한 장치를 사용하여 해결될 수 있다.
간극(C)에서 고전압원(4)을 스위칭-온함으로써 10 내지 15KV/cm의 세기까지 쉽게 증가될 수 있는 균질 전기장을 발생시킨다. 이러한 상황하에서, 전기장에 대한 중합체 용액의 분출물의 충돌은 상당하게 증가한다. 섬유는 이 섬유의 길이를 따라서 더 얇고 더 균질하게 빠져 나온다. 또한 초기 섬유 속도는 증가하며, 그후 천공판(27)의 구멍(29)을 통하여 빠져 나오며 상술한 석출 전극의 표면상에 쌓인다. 간극(C)의 크기 변화를 통하여 물질의 다공성 정도뿐만 아니라 섬유의 두께와 장치의 생산성을 용이하게 조절할 수 있다.
본 발명은 미국특허 2,349.950 호에 사용되는 범위보다 훨씬 큰 범위의 중합체로부터 중합 섬유 구조체를 생산하기 위해 사용될 수도 있다. 본 발명에 따른 중합체는 폴리술폰(polysulfone), 폴리페닐 술폰(polyphenyl sulfone), 폴리에테르 술폰(polyether sulfone), 폴리카보네이트(polycarbonate), ABS, 폴리스티렌(polystyrene), 폴리비닐이덴 플루오르(polyvinylidene fluoride), 포스트클로리네이티드 폴리비닐 클로라이드(postchlorinated polyvinyl chloride), 폴리아크릴론니트릴(polyacrylonitrile)을 포함한다. 적당한 용매로서는, 특히, 클로로포름, 벤젠, 아세톤, 디메틸포름아미드(dimethyformamide)를 포함한다. 용액의 최적 농도는 사용된 용매와 특정 중합체에 따른다. 일반적으로, 용액에서 중합체의 농도가 클수록 공정 산출은 향상되며 산출물의 다공성은 낮아진다. 전극-콜렉터(1)에 사용되는 중합체 용액에 대해 약 10% 내지 약 20%의 농도가 최적이며, 이들 중합체의 용액에 임의의 첨가제를 추가하는 것이 유리한 것으로 밝혀졌다. 테트라에틸 암모늄 브로마이드(tetraethyl ammonium bromide)와 벤질트리에틸암모늄(benzyltriethylammoniym)과 같은 아민염(amine salt)들은 중합체 용액의 도전성을 조절하기 위해 사용된다. 폴리에틸렌 글리콜(polyethylene glycol) 및 폴리비닐 피롤리돈(polyvinyl pyrrolidone)과 같은, 높은 중량평균 분자량(weight average molecular weight; 약 500,000)을 갖는 소량의 폴리옥시알킬렌(polyoxyalkylene)은 분자간의 마찰을 감소시킴으로써 중합체 용액의 분출물의 형성을 촉진시킨다. 디메틸미다졸(dimethylmidazole)과 에톡시트리메틸실란(ethoxytrimethylsilane)과 같은 계면 활성제는 섬유의 두께와 균일성을 향상시킨다.
더 일반적으로, 본 발명은 중합체 용액으로부터 뿐만 아니라 액화 중합체로부터 중합 섬유 구조체를 제조할 수도 있다. 액화 중합체란, 상술한 바와 같이 중합체를 용매로 용해(dissolving)시키며 중합체를 융해(melting)시키는 임의의 수단에 의해 액체 상태로 변형된 중합체를 의미한다.
또한 더 일반적으로, 본 발명은 상술한 공정을 실시할 수 있을 정도로 액화 중합체상에 충분한 곡률을 갖는 표면을 형성시킬 수 있으며, 이로써 섬유를 변화시키며 석출 전극(10)상에 석출하는 액화 중합체의 분출물을 형성시킬 수 있다. 상술한 바와 같이, 액화 중합체가 중합체 용액이다면, 섬유는 용매의 증발에 의해 형성된다. 액화 중합체가 융해물이라면, 섬유는 분출물의 응고(solidification)에 의해 형성된다.
상술한 바와 같은 본 발명의 공정은 크게 만곡된 표면들이 노즐(6)로부터 빠져나오는 중합체 용액의 메니스커스를 이룬다. 이러한 크게 만곡된 표면을 형성하기 위한 다른 기구들은 도 5와 도 6에 도시한다. 도 5는 탱크(33)에 저장된 중합체 용액이 공급 파이프(31)를 통하여 펌프(32)에 의해 전달 챔버(36)까지 펌프되는 전극-콜렉터(1)의 변형체를 도시한다. 도전성 물질로 제조된 원형 휠(30)이 전달 챔버(36)에 회전 가능하게 장착된다. 중합체 용액에 의해 습윤된 물질로 제작된 삼각형 돌출부(또는, 니들; 40)들이 휠(30)의 림(38)상에 장착된다. 돌출부(40)의 팁(42)들은 휠로부터 반경 방향 외부로 향한다. 휠은 고전압원(4)에 의해 음전기로 대전된다. 중합체 용액이 전달 챔버(36)에 전달될 때, 휠(30)은 회전하며 각 돌출부(40)들은 중합체 용액층으로 연속적으로 코팅되며, 이로써 음전하를 얻는다. 팁(42)을 둘러싸는 중합체 용액층의 표면은 대전된 분출물이 빠져 나오는, 크게 만곡된 표면을 구성한다. 석출 전극(10)상에 섬유를 석출시키는 과정 중에 소비되지 않는 중합체 용액은 출구 파이프(35)를 거쳐 펌프(34)에 의해 탱크(33)에 귀환된다. 전극-콜렉터(1)의 상기 변형체에서 사용되는 중합체 용액의 최적 농도는 일반적으로 약 14 중량% 내지 약 17 중량% 사이이다.
도 6은 노즐(6)이 왕복동 니들(40)로 대체되어 있는 전극-콜렉터(1)의 변형체를 도시한, 도 2b의 단면도와 유사한 부분 단면도이며, 여기서 왕복동 니들(40)은 중합체 용액에 의해 습윤된 도전성 물질(예를 들면, 금속)로 제조된다. 적합하게도, 상기 니들(40)을 형성하는 금속은 니들(40) 영역에서 단극 코로나 방전(unipolar corona discharge)에 저항하도록 선택된다. 각각의 니들(40)에는 이 니들(40)을 상승 및 하강시키는 기구(42)가 제공된다. 니들(40)이 하강될 때, 니들에 부착된 예리한 팁(44)이 중합체 용액에 의해 습윤 및 코팅된다. 중합체 용액의 표면은 팁(44)에서 크게 만곡된다. 니들(40)이 석출 전극(10)을 향하여 상승될 때, 니들(40)과 석출 전극(10) 사이의 높은 전압차는 중합체 용액의 분출물이 중합체 용액를 둘러싸는 팁(44)으로부터 빠져나와 석출 전극(10)을 향하여 흐르게 한다. 전극-콜렉터(1)의 이러한 변형체에서, 니들(40)만이, 그리고 이로 인한 중합체 용액이 고전압원(4)에 의해 음전기로 대전된다.
또한 도 6에 도시한 바와 같이, 전극-콜렉터(1) 위에는 공기중에 음향 진동을 발생시키기 위한 시스템인 스피커(50)가 도시되어 있다. 스피커(50)는, 바람직하게는 니들(40)을 향하여 약 5000Hz 내지 약 30,000Hz 사이의 범위로 한 음조의 단일 주파수를 방출한다. 그리하여 팁(44)상에서 중합체 용액의 크게 만곡된 표면에 발생된 진동은 석출 전극(10)을 향하여 중합체 용액의 분출물의 방출을 자극하는 것으로 밝혀졌다.
본 발명은 제한된 수의 실시예를 기재하였지만, 본 발명의 수많은 변형과, 변용, 그리고 다른 사용이 가능하다.

Claims (25)

  1. 액화 중합체를 섬유 구조체로 변환시키기 위한 장치에 있어서,
    (a) 실질적으로 평탄한 석출 전극(10)과;
    (b) 상기 석출 전극(10)에 대하여 액화 중합체를 제 1 전위까지 대전시키는 기구(1)와;
    (c) 상기 액화 중합체의 적어도 하나의 분출물이 제 1 전위에 의해 석출 전극(10)으로 유인되도록, 상기 액화 중합체상에 만곡된 표면을 형성시키는 기구(6, 40, 42); 및
    (d) 제 1 전위차와 부호가 반대인 상기 석출 전극(10)으로부터의 제 2 전위차하에서, 상기 석출 전극(10)에 에어로졸을 공급하기 위해 작동하는 에어로졸 발생기(14, 18)를 포함하는 변환 장치.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 석출 전극(10)은 상기 만곡된 표면을 형성하기 위한 기구를 통과하여 이동하도록 작동하는 변환 장치.
  3. 제 2 항에 있어서, 상기 석출 전극(10)은 벨트를 포함하는 변환 장치.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 만곡된 표면을 형성하기 위한 기구는 적어도 하나의 노즐(6)을 포함하는 변환 장치.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 만곡된 표면을 형성하기 위한 기구는 액화 중합체에 의해 습윤되는 물질로 제조된 적어도 하나의 돌출부(40)를 포함하며, 상기 적어도 하나의 돌출부는 만곡된 표면이 형성되는 팁(42)을 포함하는 변환 장치.
  6. 제 5 항에 있어서, 상기 적어도 하나의 돌출부는 휠의 림(38)상에 배치되고, 상기 휠의 팁(42)은 상기 휠로부터 방사상으로 외측을 향하고 있는 변환 장치.
  7. 제 5 항에 있어서, (e) 상기 액화 중합체를 유지하는 전해조(36)를 추가로 포함하며, 상기 적어도 하나의 돌출부(40)는 상기 석출 전극에 대해 전해조(36) 내에서 왕복운동하도록 작동하며, 상기 액화 중합체의 분출물은 상기 석출 전극(10)에 대해 적어도 하나의 돌출부(40)에 가장 근접하게 형성되는 변환 장치.
  8. 제 1 항에 있어서, (f) 상기 석출 전극(10)과, 만곡된 표면을 형성하기 위한 기구 사이의 중간에 추가 전극(27)을 추가로 포함하는 변환 장치.
  9. 제 8 항에 있어서, 상기 추가 전극은, 만곡된 표면을 형성하기 위한 기구(6, 40, 42)와 대향하여 구멍(29)을 갖는 플레이트를 포함하며, 상기 구멍을 통해 액화 중합체의 적어도 하나의 분출물이 석출 전극(10)을 향하여 빠져나가는 변환 장치.
  10. 삭제
  11. 제 1 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생기는,
    (i) 압력실(17); 및
    (ii) 상기 압력실(17)과 석출 전극(10) 사이의 격벽(15)을 포함하며,
    상기 압력실(17)과 격벽(15)은 제 2 전위차에 의해 석출 전극(10)으로 유인되는 충전제 분말을 유동화시키도록 협동하는 변환 장치.
  12. 제 1 항에 있어서, 상기 에어로졸 발생기는 슬롯 스프레이어(18)를 포함하는 변환 장치.
  13. 중합체를 고효율 미립자 공기 부직 섬유 구조체로 형성하는 방법에 있어서,
    (a) 중합체를 액화시켜 액화 중합체를 생성하는 단계와;
    (b) 실질적으로 평탄한 석출 전극(10)을 제공하는 단계와;
    (c) 상기 액화 중합체를 석출 전극(10)에 대해 제 1 전위로 대전시키는 단계와;
    (d) 상기 액화 중합체의 적어도 하나의 분출물이 제 1 전위차에 의해 석출 전극(10)으로 유인되도록, 액화 중합체상에 만곡된 표면을 형성하며, 그에 따라, 상기 석출 전극(10)상에 부직 섬유 구조체를 형성하는 단계; 및
    (e) 대전된 충전제 분말과 부직 섬유 구조체 사이의 전기력이 상기 부직 섬유 구조체 내의 대전된 충전제 분말을 균일하게 분배하는 방식으로, 대전된 충전제 분말의 에어로졸을 상기 석출 전극(10)에 공급하며, 그에 따라, 그와 함께 복합 물질을 형성하는 단계를 포함하는 형성방법.
  14. 제 13 항에 있어서, 상기 액화는 중합체를 용매에 용해함으로써 수행되며, 그에 따라 중합체 용액을 생성하는 형성방법.
  15. 제 14 항에 있어서, (f) 만곡된 표면에 적어도 부분적으로 접촉하는 용매의 증기를 제공하는 단계를 추가로 포함하는 형성방법.
  16. 제 14 항에 있어서, (g) 아민염(amine salt)과, 폴리옥시알킬렌(polyoxy alkylene), 및 계면 활성제로 구성된 그룹으로부터 선택된 첨가제를 중합체 용액에 첨가하는 단계를 추가로 포함하는 형성방법.
  17. 제 13 항에 있어서, 상기 만곡된 표면을 형성하는 단계는 노즐(6)로부터 액화 중합체를 유출시킴으로써 수행되며, 상기 만곡된 표면은 액화 중합체의 메니스커스(meniscus)인 형성방법.
  18. 제 13 항에 있어서, 상기 만곡된 표면을 형성하는 단계는 팁(42)을 갖는 돌출부(40)를 액화 중합체로 습윤함으로써 수행되며, 상기 만곡된 표면은 상기 팁(42)에 인접한 액화 중합체의 표면인 형성방법.
  19. 제 13 항에 있어서, (h) 상기 석출 전극(10)을, 부직 섬유 구조체가 석출 전극(10)상에 시트로서 형성되도록, 이동시키는 단계를 추가로 포함하는 형성방법.
  20. 제 13 항에 있어서, (i) 상기 만곡된 표면을 진동시키는 단계를 추가로 포함하는 형성방법.
  21. 제 20 항에 있어서, 상기 진동은 5,000Hz 내지 30,000Hz 사이의 주파수에서 수행되는 형성방법.
  22. 제 13 항에 있어서, 상기 대전된 충전제 분말의 에어로졸을 공급하는 단계는,
    충전제 분말을 석출 전극에 대하여 제 2 전위로 대전시키며, 상기 제 2 전위는 제 1 전위에 대하여 반대 부호이며, 그에 따라 대전된 충전제 분말을 생성하는 단계; 및
    부직 섬유 구조체를 상기 석출 전극(10)상에서 상기 대전된 충전제 분말에 노출시키며, 그에 따라 대전된 충전제 분말을 부직 섬유 구조체에 유인하는 단계를 포함하는 형성방법.
  23. 제 22 항에 있어서, 상기 액화 중합체는 석출 전극(10)에 대하여 음전기로 대전되며, 상기 대전된 분말은 석출 전극에 대하여 양전기로 대전되는 형성방법.
  24. 액화 중합체를 섬유 구조체로 변환시키기 위한 장치에 있어서,
    (a) 실질적으로 평탄한 석출 전극(10)과;
    (b) 상기 석출 전극에 대하여 상기 액화 중합체를 제 1 전위까지 대전시키는 기구(1)와;
    (c) 상기 액화 중합체의 적어도 하나의 분출물이 제 1 전위에 의해 석출 전극(10)으로 유인되도록, 상기 액화 중합체상에 만곡된 표면을 형성시키는 기구(6, 40, 42); 및
    (d) 상기 석출 전극(10)과 상기 만곡된 표면을 형성시키는 기구(6, 40, 42) 사이에 삽입되는 추가 전극(27)을 포함하는 변환 장치.
  25. 제 24 항에 있어서, 상기 추가 전극(27)은, 만곡된 표면을 형성하기 위한 기구(6, 40, 42)와 대향하여 구멍(29)을 갖는 플레이트를 포함하며, 상기 구멍을 통해 액화 중합체의 적어도 하나의 분출물이 석출 전극(10)을 향하여 빠져나가는 변환 장치.
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Families Citing this family (52)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
IL132945A0 (en) * 1999-06-07 2001-03-19 Nicast Ltd Filtering material and device and method of its manufacture
US7270693B2 (en) * 2000-09-05 2007-09-18 Donaldson Company, Inc. Polymer, polymer microfiber, polymer nanofiber and applications including filter structures
US6743273B2 (en) 2000-09-05 2004-06-01 Donaldson Company, Inc. Polymer, polymer microfiber, polymer nanofiber and applications including filter structures
US20020084178A1 (en) 2000-12-19 2002-07-04 Nicast Corporation Ltd. Method and apparatus for manufacturing polymer fiber shells via electrospinning
US20070031607A1 (en) * 2000-12-19 2007-02-08 Alexander Dubson Method and apparatus for coating medical implants
US20040030377A1 (en) * 2001-10-19 2004-02-12 Alexander Dubson Medicated polymer-coated stent assembly
AU2002241222A1 (en) * 2001-03-20 2002-10-03 Nicast Ltd. Portable electrospinning device
RU2300543C2 (ru) * 2001-05-31 2007-06-10 Дональдсон Компани, Инк. Составы тонкого волокна, способы их получения, способ изготовления тонковолокнистого материала
KR100549140B1 (ko) * 2002-03-26 2006-02-03 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 일렉트로-브로운 방사법에 의한 초극세 나노섬유 웹제조방법
CZ294274B6 (cs) * 2003-09-08 2004-11-10 Technická univerzita v Liberci Způsob výroby nanovláken z polymerního roztoku elektrostatickým zvlákňováním a zařízení k provádění způsobu
US20080200975A1 (en) * 2004-01-06 2008-08-21 Nicast Ltd. Vascular Prosthesis with Anastomotic Member
US7789930B2 (en) * 2006-11-13 2010-09-07 Research Triangle Institute Particle filter system incorporating nanofibers
US7297305B2 (en) * 2004-04-08 2007-11-20 Research Triangle Institute Electrospinning in a controlled gaseous environment
US7235122B2 (en) * 2004-11-08 2007-06-26 E. I. Du Pont De Nemours And Company Filtration media for filtering particulate material from gas streams
JP2008535534A (ja) * 2005-02-17 2008-09-04 ナイキャスト リミテッド 膨張可能な医療装置
NL1028847C2 (nl) * 2005-04-22 2006-10-24 Univ Eindhoven Tech Werkwijze en inrichting voor het met behulp van een elektrisch veld uit een materiaal vervaardigen en sturen van een vezel, en voorwerp aldus vervaardigd.
CZ299537B6 (cs) * 2005-06-07 2008-08-27 Elmarco, S. R. O. Zpusob a zarízení k výrobe nanovláken z polymerního roztoku elektrostatickým zvláknováním
US20070148365A1 (en) * 2005-12-28 2007-06-28 Knox David E Process and apparatus for coating paper
KR20080091827A (ko) * 2006-01-27 2008-10-14 더 리전트 오브 더 유니버시티 오브 캘리포니아 생물유사 스캐폴드
US20080220042A1 (en) * 2006-01-27 2008-09-11 The Regents Of The University Of California Biomolecule-linked biomimetic scaffolds
KR101147726B1 (ko) * 2006-03-28 2012-05-25 코오롱패션머티리얼 (주) 나노섬유 웹의 제조방법
JP3918179B1 (ja) * 2006-07-21 2007-05-23 廣瀬製紙株式会社 微細繊維集合体の製造方法
JP4833238B2 (ja) * 2007-03-27 2011-12-07 ジョン−チョル パック ナノファイバーの大量生産のための電気紡糸装置
JP5399375B2 (ja) * 2007-04-17 2014-01-29 ステレンボッシュ ユニバーシティ 繊維生産のプロセス
DE102008022759B4 (de) * 2007-05-17 2019-03-07 Sumitomo Chemical Co. Ltd. Verfahren zur Herstellung einer Polyethersulfonfaser, Polyethersulfonfaser und deren Verwendung
US20100070020A1 (en) * 2008-06-11 2010-03-18 Nanovasc, Inc. Implantable Medical Device
EP2160153A1 (en) * 2007-06-11 2010-03-10 Nanovasc, Inc. Stents
CZ300345B6 (cs) * 2007-07-17 2009-04-22 Elmarco, S. R. O. Zpusob zvláknování kapalné matrice, zarízení pro výrobu nanovláken elektrostatickým zvláknováním kapalné matrice a zvláknovací elektroda pro takové zarízení
US7815427B2 (en) * 2007-11-20 2010-10-19 Clarcor, Inc. Apparatus and method for reducing solvent loss for electro-spinning of fine fibers
MY153492A (en) 2007-11-20 2015-02-13 Clarcor Inc Filtration medias, fine fibers under 100 nanometers, and methods
US7967588B2 (en) * 2007-11-20 2011-06-28 Clarcor Inc. Fine fiber electro-spinning equipment, filter media systems and methods
SE533092C2 (sv) * 2008-02-29 2010-06-22 Stora Enso Oyj Förfarande för elektrostatisk framställning av partiklar samt framställning av papper, kartong eller filter innefattande förfarandet
US20090266759A1 (en) * 2008-04-24 2009-10-29 Clarcor Inc. Integrated nanofiber filter media
JP5403503B2 (ja) * 2008-10-29 2014-01-29 独立行政法人物質・材料研究機構 粒子保持繊維、その製造装置及びその製造方法
US8172092B2 (en) * 2009-01-22 2012-05-08 Clarcor Inc. Filter having melt-blown and electrospun fibers
JP2010216049A (ja) * 2009-03-19 2010-09-30 Japan Vilene Co Ltd 繊維集合体の製造方法及び製造装置
EP2408482A1 (en) 2009-03-19 2012-01-25 Millipore Corporation Removal of microorganisms from fluid samples using nanofiber filtration media
KR101060224B1 (ko) * 2009-06-12 2011-08-29 주식회사 아모그린텍 전기 방사용 분사 노즐과 이를 사용한 전기 방사 장치
JP5437983B2 (ja) * 2009-12-10 2014-03-12 パナソニック株式会社 ナノファイバ製造装置、および、ナノファイバ製造方法
US20110210060A1 (en) * 2010-02-26 2011-09-01 Clarcor Inc. Expanded composite filter media including nanofiber matrix and method
WO2012021308A2 (en) 2010-08-10 2012-02-16 Millipore Corporation Method for retrovirus removal
US9067357B2 (en) * 2010-09-10 2015-06-30 The Procter & Gamble Company Method for deforming a web
JP6219811B2 (ja) 2011-04-01 2017-10-25 イー・エム・デイー・ミリポア・コーポレイシヨン ナノファイバー含有複合材構造体
CZ306438B6 (cs) 2011-04-12 2017-01-25 Elmarco S.R.O. Způsob a zařízení pro nanášení kapalné polymerní matrice na zvlákňovací struny
SG186509A1 (en) * 2011-06-22 2013-01-30 Singapore Technologies Kinetics Ltd Apparatus for producing fibers by electrospinning
US20140377391A1 (en) * 2013-06-25 2014-12-25 Paul Kaohing Lee Electro Fiber Pulling Apparatus with Spiral Rod
JP2015081390A (ja) * 2013-10-22 2015-04-27 積水化学工業株式会社 電界紡糸装置
JP2015132028A (ja) * 2014-01-15 2015-07-23 積水化学工業株式会社 電界紡糸装置
US9365951B2 (en) 2014-01-30 2016-06-14 Kimberly-Clark Worldwide, Inc. Negative polarity on the nanofiber line
KR102206963B1 (ko) 2015-04-17 2021-01-25 이엠디 밀리포어 코포레이션 접선방향 유동 여과 모드에서 작동되는 나노섬유 한외여과막을 사용하여 샘플에서 목적하는 생물학적 물질을 정제하는 방법
CN111905576A (zh) * 2020-07-14 2020-11-10 浩明企业有限公司 多功能纳米纤维空气过滤膜
CN113417076B (zh) * 2021-06-23 2022-07-22 海南欣龙无纺股份有限公司 一种艾草整理熔喷布及其制备方法和应用

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127706A (en) * 1974-09-26 1978-11-28 Imperial Chemical Industries Limited Porous fluoropolymeric fibrous sheet and method of manufacture

Family Cites Families (28)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR707191A (fr) 1929-12-07 1931-07-03 Ver Fur Chemische Ind Ag Procédé pour fabriquer des fils artificiels
US2349950A (en) * 1937-08-18 1944-05-30 Formhals Anton Method and apparatus for spinning
US2491889A (en) 1942-01-21 1949-12-20 Owens Corning Fiberglass Corp Production of coated glass and the like products
US2466906A (en) 1946-11-23 1949-04-12 Ransburg Electro Coating Corp Method and apparatus for forming fibrous webs
BE534423A (ko) 1953-12-24
US3280229A (en) 1963-01-15 1966-10-18 Kendall & Co Process and apparatus for producing patterned non-woven fabrics
US4143196A (en) * 1970-06-29 1979-03-06 Bayer Aktiengesellschaft Fibre fleece of electrostatically spun fibres and methods of making same
US4069026A (en) * 1970-06-29 1978-01-17 Bayer Aktiengesellschaft Filter made of electrostatically spun fibres
US3994258A (en) 1973-06-01 1976-11-30 Bayer Aktiengesellschaft Apparatus for the production of filters by electrostatic fiber spinning
CH570493A5 (ko) * 1973-08-16 1975-12-15 Battelle Memorial Institute
GB1527592A (en) 1974-08-05 1978-10-04 Ici Ltd Wound dressing
NL181632C (nl) 1976-12-23 1987-10-01 Minnesota Mining & Mfg Electreetfilter en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.
JPS5735920A (en) * 1980-08-14 1982-02-26 Yoshimi Oshitari Filter medium for air
US4874659A (en) 1984-10-24 1989-10-17 Toray Industries Electret fiber sheet and method of producing same
US4824451A (en) * 1985-12-31 1989-04-25 Kimberly-Clark Corporation Melt-blown filter medium
DE3735001A1 (de) * 1987-10-16 1989-04-27 Reifenhaeuser Masch Vorrichtung fuer die elektrostatische fixierung einer schmelzefahne aus thermoplastischem kunststoff auf einer kuehlwalze
US4904174A (en) * 1988-09-15 1990-02-27 Peter Moosmayer Apparatus for electrically charging meltblown webs (B-001)
US5240479A (en) * 1991-05-17 1993-08-31 Donaldson Company, Inc. Pleated filter media having a continuous bead of adhesive between layers of filtering material
US5264989A (en) * 1991-06-14 1993-11-23 Bauer William S Apparatus for treating the surface of formed plastic articles using corona discharge
US5306321A (en) * 1992-07-07 1994-04-26 Donaldson Company, Inc. Layered air filter medium having improved efficiency and pleatability
EP0623941B1 (en) * 1993-03-09 1997-08-06 Hoechst Celanese Corporation Polymer electrets with improved charge stability
DE4327595A1 (de) 1993-08-17 1995-02-23 Hoechst Ag Zusammensetzungen mit verbesserten elektrostatischen Eigenschaften enthaltend aromatische Polyamide, daraus hergestellte geformte Gebilde sowie deren Verwendung und Verfahren zu ihrer Herstellung
DE9414040U1 (de) 1994-08-30 1995-01-19 Hoechst Ag Vliese aus Elektretfasermischungen mit verbesserter Ladungsstabilität
US5645627A (en) * 1995-02-28 1997-07-08 Hollingsworth & Vose Company Charge stabilized electret filter media
US5620785A (en) * 1995-06-07 1997-04-15 Fiberweb North America, Inc. Meltblown barrier webs and processes of making same
US5607735A (en) * 1995-12-22 1997-03-04 Kimberly-Clark Corporation High efficiency dust sock
US5800586A (en) * 1996-11-08 1998-09-01 Johns Manville International, Inc. Composite filter media
WO2001032292A1 (en) * 1999-10-29 2001-05-10 Hollingsworth & Vose Company Filter media

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4127706A (en) * 1974-09-26 1978-11-28 Imperial Chemical Industries Limited Porous fluoropolymeric fibrous sheet and method of manufacture

Also Published As

Publication number Publication date
US20030213218A1 (en) 2003-11-20
KR20000057494A (ko) 2000-09-15
TW464544B (en) 2001-11-21
DE69728423T2 (de) 2005-03-03
WO1998025709A1 (en) 1998-06-18
AU5191498A (en) 1998-07-03
US6604925B1 (en) 2003-08-12
IL119809A0 (en) 1997-03-18
TW360721B (en) 1999-06-11
CA2274558A1 (en) 1998-06-18
EP0952893A4 (en) 2000-12-20
JP3969746B2 (ja) 2007-09-05
JP2001505966A (ja) 2001-05-08
IL119809A (en) 2001-06-14
CN1077814C (zh) 2002-01-16
DK0952893T3 (da) 2004-08-02
EP0952893A1 (en) 1999-11-03
CN1244819A (zh) 2000-02-16
EP0952893B1 (en) 2004-03-31
ES2218703T3 (es) 2004-11-16
IL130322A (en) 2006-04-10
DE69728423D1 (de) 2004-05-06
ATE262982T1 (de) 2004-04-15

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