KR100640235B1 - Apparatus and Method For Estimating Pore Structure of Electro-spun Web - Google Patents

Apparatus and Method For Estimating Pore Structure of Electro-spun Web Download PDF

Info

Publication number
KR100640235B1
KR100640235B1 KR1020040014162A KR20040014162A KR100640235B1 KR 100640235 B1 KR100640235 B1 KR 100640235B1 KR 1020040014162 A KR1020040014162 A KR 1020040014162A KR 20040014162 A KR20040014162 A KR 20040014162A KR 100640235 B1 KR100640235 B1 KR 100640235B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
web
pore size
measuring
distribution
pore
Prior art date
Application number
KR1020040014162A
Other languages
Korean (ko)
Other versions
KR20050088728A (en
Inventor
임대영
변성원
김주용
Original Assignee
한국생산기술연구원
김주용
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 한국생산기술연구원, 김주용 filed Critical 한국생산기술연구원
Priority to KR1020040014162A priority Critical patent/KR100640235B1/en
Publication of KR20050088728A publication Critical patent/KR20050088728A/en
Application granted granted Critical
Publication of KR100640235B1 publication Critical patent/KR100640235B1/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01BMEASURING LENGTH, THICKNESS OR SIMILAR LINEAR DIMENSIONS; MEASURING ANGLES; MEASURING AREAS; MEASURING IRREGULARITIES OF SURFACES OR CONTOURS
    • G01B11/00Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques
    • G01B11/02Measuring arrangements characterised by the use of optical techniques for measuring length, width or thickness
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01MTESTING STATIC OR DYNAMIC BALANCE OF MACHINES OR STRUCTURES; TESTING OF STRUCTURES OR APPARATUS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • G01M11/00Testing of optical apparatus; Testing structures by optical methods not otherwise provided for
    • G01M11/02Testing optical properties
    • G01M11/0242Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations
    • G01M11/025Testing optical properties by measuring geometrical properties or aberrations by determining the shape of the object to be tested
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N33/00Investigating or analysing materials by specific methods not covered by groups G01N1/00 - G01N31/00
    • G01N33/36Textiles
    • G01N33/367Fabric or woven textiles
    • GPHYSICS
    • G06COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06TIMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00Image analysis
    • G06T7/0002Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004Industrial image inspection
    • GPHYSICS
    • G01MEASURING; TESTING
    • G01NINVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/01Arrangements or apparatus for facilitating the optical investigation
    • G01N2021/0181Memory or computer-assisted visual determination

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Geometry (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Medicinal Chemistry (AREA)
  • Food Science & Technology (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Nonwoven Fabrics (AREA)

Abstract

본 발명은 실시간으로 기공크기를 측정할 뿐 아니라 불투명한 웹의 기공크기의 분포도 측정할 수 있는 방법 및 그러한 측정 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 영상입력장치로 기공크기를 구하고 레이저 측정장치와 두께 측정장치를 이용하여 이에 상응하는 층의 수 n을 계산하여 전체 웹에 대한 기공크기 및 기공크기의 분포를 실시간으로 측정하는 방법 및 그러한 장치에 관한 기술을 제공한다.The present invention relates to a method capable of measuring the pore size in real time as well as to the distribution of the pore size of an opaque web, and to such a measuring device. More specifically, the pore size is obtained by an image input device, and a laser measuring device and a thickness measurement Provided are methods for measuring the pore size and distribution of pore size over the entire web in real time by calculating the number n of layers corresponding thereto using a device and a technique for such a device.

섬유집합체, 기공크기, 실시간, 레이저, 영상입력장치, 초점깊이, CCD 카메라Fiber aggregate, pore size, real time, laser, image input device, depth of focus, CCD camera

Description

전기 방사 공정으로 제조된 웹의 기공 분포의 측정 장치 및 측정 방법{Apparatus and Method For Estimating Pore Structure of Electro-spun Web}Apparatus and Method For Estimating Pore Structure of Electro-spun Web}

도 1은 본 발명에 따른 섬유집합체의 기공크기를 측정할 수 있는 측정장치의 개념도이다.1 is a conceptual diagram of a measuring device capable of measuring the pore size of the fiber assembly according to the present invention.

도 2는 섬유집합체가 n개의 층으로 이루어져 있다고 가정하였을 때 하나의 격자를 기준으로 n개의 기공크기가 그 격자 전체의 기공크기와 갖는 관계를 나타낸 개념도이다.FIG. 2 is a conceptual diagram illustrating a relationship in which n pore sizes have pore sizes of the entire lattice based on one lattice, assuming that the fiber assembly is composed of n layers.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for the main parts of the drawings>

1 : 용액저장조 2 : 방사 노즐1: solution reservoir 2: spinning nozzle

3 : 고전압 발생기 4 : 광원3: high voltage generator 4: light source

5 : 영상입력장치 6 : 분석장치5: Video input device 6: Analysis device

7 : 제어장치 8 : 두께 측정장치7: control device 8: thickness measuring device

9 : 레이저 측정장치9: laser measuring device

본 발명은 실시간 기공 구조 평가 기술, 더욱 상세하게는 용융, 건식, 습식, 건습식 및 전기 방사 공정을 거치는 웹(즉, 섬유 집합체)의 기공크기 및 기공크기의 분포를 측정·분석하여 여과 성능을 평가하기 위한 기술에 관한 것이다.The present invention measures the filtration performance by measuring and analyzing the pore size and pore size distribution of the web (i.e., the fiber aggregate) through a real-time pore structure evaluation technology, more specifically, melting, dry, wet, wet and wet and electrospinning processes. It relates to a technique for evaluating.

종래의 섬유 집합체(직·편물 및 부직포 포함)의 기공 특성 평가 기술은 (i) 압력을 일정 간격으로 상승시키면서 액체를 집합체의 수직 방향으로 통과시키면서 통과되는 양에 따라 기공의 분포를 측정하는 방식, (ii) 표준 먼지를 일정 압력하에서 섬유 집합체를 통과시켜 필터 효율을 측정하는 방식, (iii) 광학장비를 이용하여 빛을 통과시키면서 기공의 영상을 획득한 후 영상 처리 방법에 의해 기공의 분포를 측정하는 방식으로 나누어진다. (i), (ii)의 방법은 측정방식의 특성상 실시간으로 기공의 구조를 평가하기는 불가능한 실험실 내에서 통용되는 방법이고, (iii)의 방법은 원리상 실시간으로 응용가능하나, 빛의 투과성이 충분한 얇은 섬유 집합체에만 제한적으로 응용 가능하다는 단점이 있었다.The technique for evaluating pore characteristics of conventional fiber aggregates (including woven fabrics and nonwoven fabrics) includes: (i) a method of measuring the distribution of pores according to the amount of passage of liquid while passing the liquid in the vertical direction while increasing the pressure at regular intervals, (ii) measuring the filter efficiency by passing the standard dust through a fiber assembly under a certain pressure; (iii) measuring the distribution of pores by image processing after obtaining images of the pores while passing light using optical equipment. It is divided into ways. The methods of (i) and (ii) are commonly used in laboratories in which it is impossible to evaluate the structure of pores in real time due to the nature of the measurement method, and the method of (iii) is applicable in real time in principle, There was a drawback of limited application to only sufficient thin fiber assemblies.

본 발명의 목적은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 실시간으로 기공크기를 측정할 수 있을 뿐 아니라 불투명한 웹의 기공분포도 측정할 수 있는 방법 및 그러한 측정 장치에 관한 것으로서 보다 상세하게는 용융, 건식, 습식, 건습식 및 전기 방사 공정을 거치는 웹의 여과성능을 평가하기 위해 기공크기 및 기공크기의 분포를 실시간으로 측정·분석하는 방법 및 장치에 관한 기술을 제공하는 데 있다.
An object of the present invention relates to a method capable of measuring the pore size in real time, and also to measuring the pore distribution of an opaque web in order to solve the above problems, and more particularly, to melt, dry, The present invention provides a technique and method for measuring and analyzing the pore size and pore size distribution in real time in order to evaluate the filtration performance of the web through wet, wet and electrospinning processes.

본 발명은 불투명한 웹의 기공크기 및 그 분포를 실시간으로 측정하는 방법으로써, 본 발명에 따른 측정 방법은 고휘도의 빛을 조사하는 단계; 조사된 빛으로부터 영상을 입력받는 단계; 입력된 영상으로부터 기공의 크기 및 초점 깊이를 측정하는 단계; 레이저로 웹의 전체 두께를 측정하여 입력된 영상을 분석하여 전체 기공의 크기 및 웹을 구성하는 층의 수를 계산하는 단계; 및 기공 크기에 대한 분포 함수 및 확률 밀도 함수를 이용하여 기공의 크기를 추정하는 단계를 포함한다.The present invention is a method for measuring the pore size and the distribution of the opaque web in real time, the measuring method according to the present invention comprises the steps of irradiating light of high brightness; Receiving an image from the irradiated light; Measuring pore size and depth of focus from an input image; Measuring the total thickness of the web with a laser to analyze the input image to calculate the total pore size and the number of layers constituting the web; And estimating the pore size using the distribution function and the probability density function for the pore size.

또한, 본 발명에 따른 측정 방법은 기공 크기의 분포를 하기식에 의거하여 추정하고 아래의 식에서 n은 웹의 층의 수, λ는 기공 크기의 평균 그리고 t는 시간을 각각 나타낸다.In addition, the measurement method according to the present invention estimates the distribution of pore sizes based on the following equation, where n is the number of layers of the web, λ is the mean of the pore sizes, and t is the time, respectively.

Figure 112004008779616-pat00001
Figure 112004008779616-pat00001

또한, 본 발명에 따른 장치는 (i) 진행하는 웹의 중심으로 한쪽 면에서 빛을 조사하는 광원; (ii) 조사된 빛에 의하여 형성되는 영상을 입력받는 현미경, CCD 카메라 및 표면 변위 입력 장치를 포함하는 영상 입력 장치; (iii) 웹의 전체 두께를 측정하는 레이저 장치; (iv) 입력된 영상 및 전체 두께를 수신하여 기공의 크기 및 기공 크기의 분포를 산출하는 분석 장치; 및 (v) 고분자 용액의 토출압력, 인가전압 또는 섬유의 하강거리를 제어하는 제어기를 포함하고, 상기에서 분석 장치는 현미경에 의한 초점 깊이 및 웹의 전체 두께를 이용하여 기공의 크기 및 기공 크기의 분포를 산출하는 것을 특징으로 한다.In addition, the apparatus according to the present invention comprises: (i) a light source for irradiating light from one side to the center of the traveling web; (ii) an image input device including a microscope, a CCD camera, and a surface displacement input device for receiving an image formed by the irradiated light; (iii) a laser device for measuring the overall thickness of the web; (iv) an analysis device for receiving the input image and the overall thickness to calculate the pore size and the pore size distribution; And (v) a controller for controlling the discharge pressure of the polymer solution, the applied voltage or the descent distance of the fiber, wherein the analysis device uses the focal depth and the total thickness of the web to determine pore size and pore size. It is characterized by calculating the distribution.

또한, 본 발명은 상기 측정장치에 있어서, 기공 크기의 분포를 하기 식에 의거하여 추정하고 아래의 식에서 n은 웹의 층의 수, λ는 기공 크기의 평균 그리고 t는 시간을 각각 나타낸다. In the above measuring apparatus, the present invention estimates the distribution of pore sizes based on the following equation, where n is the number of layers of the web,? Is the mean of the pore sizes, and t is the time.

섬유의 방사방법에는 용융 방사, 건식 방사, 습식 방사, 건습식 방사, 전기 방사등 다양한 공정이 있으며 특히 전기 방사 공정은 나노섬유를 제조하기 위한 방법 중의 하나로, 최근 다양한 고분자 용액을 사용하여 높은 비표면적을 갖는 초미세 섬유를 생산할 수 있음으로 인해 필터나 분리막의 최적 소재로 주목받고 있다.There are various processes such as melt spinning, dry spinning, wet spinning, wet and wet spinning, and electrospinning. In particular, the electrospinning process is one of the methods for producing nanofibers. It is attracting attention as an optimal material of the filter or membrane because it can produce ultra-fine fibers having a.

이들 방사 공정 중 한가지 예로서, 전기 방사 공정을 구체적으로 설명하면 다음과 같다. 다만, 하기 전기 방사 공정은 본 발명을 예시하기 위한 것으로서 본 발명의 부직포 섬유들은 용융 방사, 건식 방사, 습식 방사, 건습식 방사, 전기 방사등 다양한 공정에 의하여 제조될 수 있으며 아래의 전기 방사 공정에만 한정되는 것은 아니다.As one example of these spinning processes, the electrospinning process will be described in detail as follows. However, the following electrospinning process is intended to illustrate the present invention, the nonwoven fibers of the present invention can be prepared by a variety of processes, such as melt spinning, dry spinning, wet spinning, wet and wet spinning, electrospinning and only the following electrospinning process It is not limited.

전기 방사 공정에서, 부직포 섬유들의 웹은 고압력에 의해 집속 벨트 위로 낙하하면서 고전압에 노출되어 세섬화된 후 용매는 증발되고 섬유화된다. 전형적으로, 웹은 세섬화된 섬유들의 접촉에 의해 형성되며, 시간의 경과에 따라 여러 층으로 평행 적층된 두꺼운 웹을 형성하게 된다. 따라서, 수직방향의 섬유의 얽힘은 극도로 배제되어 있으며, 주로 평면축에 평행하게 배열된 다층구조를 형성하게 된다.In the electrospinning process, the web of nonwoven fibers falls on the focusing belt by high pressure while being exposed to high voltage and finely divided before the solvent evaporates and fibrates. Typically, the web is formed by the contact of finely divided fibers, resulting in the formation of thick webs stacked in parallel in several layers over time. Therefore, the entanglement of the fibers in the vertical direction is extremely excluded and forms a multilayer structure mainly arranged parallel to the plane axis.

기공의 평균 크기는 단위 시간당 토출량과 섬유의 직경에 의해 주로 결정되 며, 그 크기의 균일성은 전압, 방사용액의 농도 및 토출압력등의 여러 공정 변수들에 의해 변동한다. 이러한 기공분포의 변동에 따라 웹의 미세 기공 구조는 변동하며 이는 곧 웹의 여과 및 투과성능에 영향을 미치게 된다.The average size of the pores is mainly determined by the amount of discharge per unit time and the diameter of the fiber, and the uniformity of the size varies with various process variables such as voltage, spinning solution concentration and discharge pressure. As the pore distribution changes, the micropore structure of the web changes, which affects the filtration and permeation performance of the web.

전기 방사 공정에 있어 토출압력의 증가는 단위 시간당 토출량의 증가를 수반하고 이는 곧 섬유 직경의 증가를 동반하여 웹의 기공 크기를 줄이는 역할을 하나, 이는 인가 전압의 상승으로 상쇄할 수도 있고 또한 섬유의 하강거리를 조절함으로써도 영향을 미칠 수 있다.In the electrospinning process, an increase in the discharge pressure is accompanied by an increase in the discharge amount per unit time, which is accompanied by an increase in the fiber diameter, thereby reducing the pore size of the web, which may be offset by an increase in the applied voltage and also It can also be influenced by adjusting the descent distance.

이처럼 전기 방사가 진행되는 동안 웹의 투과 및 여과 성능에 영향을 미치는 기공 크기 및 분포를 측정하는 능력은 필요에 따라 공정이 인가전압, 토출압력, 하강거리 등을 증가시키거나 감소시킬 수 있도록 하는 데 유용한 수단이 될 수 있다.This ability to measure the pore size and distribution affecting the permeation and filtration performance of the web during electrospinning allows the process to increase or decrease the applied voltage, discharge pressure, and descent distance as needed. It can be a useful means.

상기한 바와 같이 본 발명은 전기 방사 공정을 거치는 웹의 여과성능을 평가하기 위해 불투명한 웹의 기공크기 및 그 분포를 실시간으로 측정하는 방법으로서, 광원(4)에서 고휘도의 빛을 조사하는 단계, 조사된 빛으로 형성되는 영상을 입력받는 단계, 입력된 영상을 분석하여 기공의 크기를 분석하는 단계, 레이저 측정장치(9)를 이용하여 웹의 전체 두께를 측정하는 단계, 웹의 전체두께를 측정하고 앞 단계에서 측정한 초점깊이를 이용하여 전체 기공의 크기와 분포를 계산하는 데 필요한 층의 수를 계산하는 단계, 기공의 크기 및 계산된 층의 수를 이용하여 기공분포를 추정하는 단계로 이루어진다.As described above, the present invention is a method for measuring the pore size and distribution of an opaque web in real time in order to evaluate the filtering performance of the web undergoing an electrospinning process, the method comprising: irradiating high-brightness light from a light source 4, Receiving an image formed by the irradiated light, Analyzing the size of the pores by analyzing the input image, Measuring the overall thickness of the web using a laser measuring device (9), Measuring the overall thickness of the web And calculating the number of layers needed to calculate the total pore size and distribution using the depth of focus measured in the previous step, and estimating the pore distribution using the pore size and the calculated number of layers. .

또한, 상기한 바와 같이 본 발명은 전기 방사 공정을 거치는 웹의 여과성능을 평가하기 위해 불투명한 웹의 기공크기 및 그 분포를 실시간으로 측정하는 장치로써, 진행하는 웹을 중심으로 한 쪽 면에서 빛을 조사하기 위한 광원(4), 조사된 빛으로 형성되는 영상을 입력받는 영상입력장치(5), 웹의 전체 두께를 측정하는 레이저 측정장치(9), 웹의 두께를 측정하기 위하여 웹에 일정한 압력을 인가하는 두께측정장치(8), 입력된 영상, 초점깊이 및 측정된 웹의 두께를 분석하여 기공의 크기 및 기공크기의 분포를 계산할 수 있는 분석장치(6)로 구성된다.In addition, as described above, the present invention is a device for measuring the pore size and distribution of the opaque web in real time in order to evaluate the filtration performance of the web undergoing the electrospinning process, the light from one side centering on the progressing web A light source 4 for irradiating the light, an image input device 5 for receiving an image formed of irradiated light, a laser measuring device 9 for measuring the overall thickness of the web, and a constant web for measuring the thickness of the web. A thickness measuring device 8 for applying pressure, and an analysis device 6 for calculating the pore size and pore size distribution by analyzing the input image, the depth of focus, and the measured thickness of the web.

광원(4)이 반사광원으로 사용되는 경우 광원(4)과 영상입력장치(5)는 웹 면을 기준으로 같은 쪽에 위치하고, 광원(4)이 투과광원으로 사용되는 경우 광원(4)과 영상입력장치(5)는 웹 면을 기준으로 반대 쪽에 위치하도록 구성된다.When the light source 4 is used as a reflected light source, the light source 4 and the image input device 5 are located on the same side with respect to the web surface, and when the light source 4 is used as a transmitted light source, the light source 4 and the image input The device 5 is configured to be on the opposite side with respect to the web side.

영상입력장치(5)는 현미경, CCD 카메라, 표면변위 측정기기로 구성되고 광원(4)으로 바람직하게는 고휘도의 광원을, 더욱 바람직하게는 고휘도의 할로겐 광원을 사용하는 것이 바람직하다. The image input device 5 is composed of a microscope, a CCD camera, and a surface displacement measuring device, and preferably, a light source of high brightness is used as the light source 4, and more preferably a halogen light source of high brightness.

광원(4)에 의해 생성된 영상을 입력받아 프레임 그래버가 아날로그 영상신호를 디지털 영상으로 변환하면 분석장치(6)는 이 디지털 영상에 나타난 기공의 크기를 측정한다.When the image generated by the light source 4 is input and the frame grabber converts the analog image signal into a digital image, the analyzer 6 measures the size of pores shown in the digital image.

영상 입력 장치(5)의 현미경을 이용하여 초점깊이(

Figure 112006036453416-pat00003
)를 측정하고 레이저 측정 장치(9)는 웹의 전체 두께(
Figure 112006036453416-pat00004
)를 측정함으로써 디지털 영상을 분석하여 측정한 것과 같은 층(layer)이 몇 개 있는 것과 동등한가를 측정한다. 즉, 웹이 균일한 n개의 층으로 평행 적층 배열되어 있다고 가정하였을 때 다음 식이 성립한다.Depth of focus (using the microscope of the image input device 5)
Figure 112006036453416-pat00003
) And the laser measuring device 9 measures the overall thickness of the web (
Figure 112006036453416-pat00004
) To determine how many layers are equivalent to the digital image. In other words, assuming that the webs are arranged in parallel stacked layers of n uniform layers, the following equation holds.

Figure 112004008779616-pat00005
Figure 112004008779616-pat00005

분석장치(6)는 영상 입력 장치(5)의 현미경을 이용하여 측정된 초점깊이와 레이저 측정 장치(9)로부터 측정된 전체 두께를 입력받아 층의 수를 계산하고 앞서 분석해 둔 한 층에 있어서의 기공크기에 관한 자료를 이용하여 하기의 논리에 따라 전체적인 기공크기와 기공크기의 분포를 추정한다.The analyzer 6 receives the focal depth measured using the microscope of the image input apparatus 5 and the total thickness measured from the laser measuring apparatus 9, calculates the number of layers, and calculates the number of layers. Using the data on pore size, estimate the overall pore size and pore size distribution according to the following logic.

웹이 가상의 균일한 n개의 층으로 평행 적층 배열되어 있고, 각 층은 다수개의 동일한 크기의 단위 격자로 구성되며 격자 안의 기공은 1개만이 존재하고 그 층에서 기공의 크기는 지수분포를 따른다고 가정한다.The web is arranged in parallel stacks of virtually uniform n layers, each layer consisting of a number of unit grids of the same size, with only one pore in the lattice and the pore size in that layer following an exponential distribution. Assume

이 경우 적층된 다층 부직포의 기공분포는 특정 격자에 대한 n층의 수직배열 격자들의 최소 기공 크기에 의해 결정된다. 특정 격자에 있어 n개의 각 층의 기공 크기를 차례로

Figure 112004008779616-pat00006
이라 하면, 한 격자의 수직방향의 기공도를 결정하는 확률변수 Y는In this case, the pore distribution of the stacked multi-layered nonwoven fabric is determined by the minimum pore size of the n-layer vertically arranged gratings for the particular grating. The pore size of each of the n layers
Figure 112004008779616-pat00006
In this case, the random variable Y that determines the porosity in the vertical direction of a lattice

Figure 112004008779616-pat00007
Figure 112004008779616-pat00007

와 같이 된다.(도 2 참조)(See Fig. 2).

Y의 분포함수는,The distribution function of Y is

Figure 112004008779616-pat00008
Figure 112004008779616-pat00008

만약 한 층의 기공 분포가 지수분포이고 그 층에 있어서 기공크기의 평균이

Figure 112004008779616-pat00009
라면,If the pore distribution in one layer is exponential and the mean of pore sizes in that layer is
Figure 112004008779616-pat00009
Ramen,

Figure 112004008779616-pat00010
Figure 112004008779616-pat00010

Y의 확률밀도함수는The probability density function of Y

Figure 112004008779616-pat00011
Figure 112004008779616-pat00011

상기와 같이 설명한 방법으로 기공의 분포를 추정하는 단계에 의해 기공의 분포가 도출되면 제어기(7)를 통하여 고분자 용액의 토출압력제어, 인가전압의 제어, 또는 섬유의 하강거리제어에 이용할 수 있다. 즉, 상기의 확률밀도함수에 의해 추정된 기공의 분포가 너무 크면 토출압력을 증가시키거나, 인가전압을 낮추거나, 섬유의 하강거리가 늘어나도록 제어하고, 반대로, 상기의 확률밀도함수에 의해 추정된 기공의 분포가 너무 작으면 토출압력을 감소시키거나, 인가전압을 높이거나, 섬유의 하강거리가 짧아지도록 제어한다.When the distribution of the pores is derived by estimating the distribution of the pores by the method described above, the controller 7 can be used for controlling the discharge pressure of the polymer solution, controlling the applied voltage, or controlling the falling distance of the fiber. That is, if the distribution of pores estimated by the probability density function is too large, the discharge pressure is increased, the applied voltage is lowered, or the fall distance of the fiber is controlled to increase, and conversely, the probability density function is estimated by the above probability density function. If the distribution of the pores is too small, it is controlled to reduce the discharge pressure, increase the applied voltage, or shorten the falling distance of the fiber.

이하, 본 발명을 하기 실시예에 의거하여 보다 상세하게 설명한다. 단, 하기 실시예는 본 발명을 예시하기 위한 것일 뿐 한정하지는 않으며, 본 발명의 실시예 및 비교예에서 제조된 사 및 처리 코드의 각종 물성 평가는 다음과 같은 방법으로 실시하였다.EMBODIMENT OF THE INVENTION Hereinafter, this invention is demonstrated in detail based on the following Example. However, the following examples are not intended to limit the present invention, but are not limited thereto. Various physical property evaluations of the yarns and treatment cords prepared in Examples and Comparative Examples of the present invention were performed by the following methods.

[실시예 1 및 비교예 1]Example 1 and Comparative Example 1

실시예 1은 본 발명에 의한 기공측정장치 및 측정방법에 의해 투명한 웹 샘플 1의 기공을 측정하였고 비교예 1은 동일한 샘플을 기존의 고휘도 조명에만 의존하는 방법에 의해 웹 샘플의 기공을 측정하였으며 그 결과를 표 1에 각각 기재하였 다.Example 1 measured the pores of the transparent web sample 1 by a pore measuring device and a measuring method according to the present invention, and Comparative Example 1 measured the pores of the web sample by a method in which the same sample is dependent only on the existing high-brightness illumination. The results are listed in Table 1, respectively.

실시예 2는 본 발명에 의한 기공측정장치 및 측정방법에 의해 불투명한 웹 샘플 2의 기공을 측정하였고 비교예 2는 동일한 샘플을 기존의 고휘도 조명에만 의존하는 방법에 의해 웹 샘플의 기공을 측정하였으며 그 결과를 표 1에 각각 기재하였다.Example 2 measured the pores of the opaque web sample 2 by the pore measuring device and the measuring method according to the present invention, and Comparative Example 2 measured the pores of the web sample by a method in which the same sample depends only on the existing high-brightness illumination. The results are shown in Table 1, respectively.

실시예 3은 본 발명에 의한 기공측정장치 및 측정방법에 의해 불투명한 웹 샘플 3의 기공을 측정하였고 비교예 3은 동일한 샘플을 기존의 압력에 따른 액체통과량의 변화로써 기공을 측정하는 방법에 의해 웹 샘플의 기공을 측정하였으며 그 결과를 표 3에 각각 기재하였다.Example 3 measured the pores of the opaque web sample 3 by the pore measuring device and the measuring method according to the present invention and Comparative Example 3 is a method for measuring the pores by the change of the liquid passage rate according to the existing pressure of the same sample The pores of the web samples were measured, and the results are shown in Table 3, respectively.

[표 1]TABLE 1

1One 22 33 실 시 예Example 540540 550550 570570 비 교 예Comparative Example 560560 측정불가Not measurable 580580

(단위 : nm)(Unit: nm)

투명한 웹 샘플인 웹 샘플 1에 대하여 실시예 1과 비교예 1은 거의 비슷한 측정결과를 나타내었다. 그러나 불투명한 웹 샘플 2에 대하여 비교예 2는 빛이 통과하지 못해 기공크기를 측정할 수 없었으나 실시예 2는 측정이 가능하였다. 또한, 불투명한 웹 샘플 3에 대하여 비교예 3은 광원을 이용한 것이 아니므로 측정이 가능하였지만 온라인으로는 불가능한 반면, 실시예 3의 경우는 측정이 가능할 뿐만 아니라 온라인으로도 가능하여 더 우수한 방법임을 입증하였다.Example 1 and Comparative Example 1 showed almost similar measurement results for Web Sample 1, which is a transparent web sample. However, for the opaque web sample 2, Comparative Example 2 could not measure the pore size because light did not pass, but Example 2 was possible. In addition, for the opaque web sample 3, Comparative Example 3 was able to measure because it was not using a light source, but it was not possible online, while Example 3 proved to be a better method because it was possible to measure as well as online. It was.

상기한 바와 같이, 본 발명은 전기 방사 공정을 거치는 웹의 여과성능을 평가하기 위해 기공크기 및 기공크기의 분포를 실시간으로 측정 분석할 수 있을 뿐 아니라 불투명한 두꺼운 웹의 기공크기 및 기공크기의 분포도 측정할 수 있는 측정방법 및 측정장치에 관한 기술을 제공한다.As described above, the present invention can not only measure and analyze the pore size and pore size distribution in real time to evaluate the filtration performance of the web undergoing the electrospinning process, but also the pore size and pore size distribution of the opaque thick web. Provides a technique for measuring and measuring devices that can be measured.

이상에서 본 발명은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 기술되었지만, 본 발명의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 특허청구범위에 속함은 당연한 것이다.
While the invention has been described in detail only with respect to the described embodiments, it will be apparent to those skilled in the art that various modifications and variations are possible within the spirit of the invention, and such modifications and variations belong to the appended claims. .

Claims (4)

전기 방사 공정으로 제조되는 불투명한 웹의 기공 분포를 실시간으로 측정하는 방법에 있어서, In the method for measuring the pore distribution of the opaque web produced by the electrospinning process in real time, (a) 고휘도의 빛을 조사하는 단계; (b) 조사된 빛으로부터 영상을 입력받는 단계; (c) 입력된 영상으로부터 기공의 크기 및 초점 깊이를 측정하는 단계: (d) 레이저로 웹의 전체 두께를 측정하여 입력된 영상을 분석하여 전체 기공의 크기 및 웹을 구성하는 층의 수를 계산하는 단계; 및 (e) 기공 크기에 대한 분포 함수 및 확률 밀도 함수를 이용하여 기공의 크기를 추정하는 단계를 포함하는 불투명한 웹의 기공 분포의 측정 방법. (a) irradiating high brightness light; (b) receiving an image from the irradiated light; (c) measuring the pore size and depth of focus from the input image: (d) measuring the total thickness of the web with a laser and analyzing the input image to calculate the total pore size and the number of layers that make up the web Doing; And (e) estimating the size of the pores using a distribution function and a probability density function for the pore sizes. 청구항 1에 있어서, 확률 밀도 함수는
Figure 112006036453416-pat00012
로 표시되고, 상기에서 n은 웹의 층의 수, λ는 기공 크기의 평균 그리고 t는 시간을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 웹의 기공 분포의 측정 방법.
The method of claim 1, wherein the probability density function is
Figure 112006036453416-pat00012
Wherein n is the number of layers of the web, λ is the mean of the pore sizes, and t is the time, respectively.
전기 방사 공정으로 제조되는 불투명한 웹의 기공 분포를 실시간으로 측정하는 장치에 있어서, An apparatus for measuring the pore distribution of an opaque web produced by an electrospinning process in real time, (i) 진행하는 웹의 중심으로 한쪽 면에서 빛을 조사하는 광원; (i) a light source for irradiating light from one side to the center of the traveling web; (ii) 조사된 빛에 의하여 형성되는 영상을 입력받는 현미경, CCD 카메라 및 표면 변위 입력 장치를 포함하는 영상 입력 장치; (ii) an image input device including a microscope, a CCD camera, and a surface displacement input device for receiving an image formed by the irradiated light; (iii) 웹의 전체 두께를 측정하는 레이저 장치; (iii) a laser device for measuring the overall thickness of the web; (iv) 입력된 영상 및 전체 두께를 수신하여 기공의 크기 및 기공 크기의 분포를 산출하는 분석 장치; 및 (iv) an analysis device for receiving the input image and the overall thickness to calculate the pore size and the pore size distribution; And (v) 고분자 용액의 토출압력, 인가전압 또는 섬유의 하강거리를 제어하는 제어기를 포함하고, (v) a controller for controlling the discharge pressure, applied voltage, or descent distance of the polymer solution, 상기에서 분석 장치는 현미경에 의한 초점 깊이 및 웹의 전체 두께를 이용하여 기공의 크기 및 기공 크기의 분포를 산출하는 것을 특징으로 하는 불투명한 웹의 기공 분포의 측정 장치.The analysis device is a device for measuring the pore distribution of the opaque web, characterized in that for calculating the pore size and the distribution of the pore size using the depth of focus and the total thickness of the web by the microscope. 청구항 3에 있어서, 분석 장치는
Figure 112006036453416-pat00013
가 되는 확률 밀도 함수를 사용하여 기공의 분포를 산출하고, 상기에서 n은 웹의 층의 수, λ는 기공 크기의 평균 그리고 t는 시간을 각각 나타내는 것을 특징으로 하는 웹의 기공 분포의 측정 장치.
The device of claim 3, wherein the analysis device is
Figure 112006036453416-pat00013
A pore distribution is calculated using a probability density function, where n is the number of layers of the web, λ is the mean of the pore sizes, and t is the time.
KR1020040014162A 2004-03-03 2004-03-03 Apparatus and Method For Estimating Pore Structure of Electro-spun Web KR100640235B1 (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040014162A KR100640235B1 (en) 2004-03-03 2004-03-03 Apparatus and Method For Estimating Pore Structure of Electro-spun Web

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020040014162A KR100640235B1 (en) 2004-03-03 2004-03-03 Apparatus and Method For Estimating Pore Structure of Electro-spun Web

Publications (2)

Publication Number Publication Date
KR20050088728A KR20050088728A (en) 2005-09-07
KR100640235B1 true KR100640235B1 (en) 2006-10-30

Family

ID=37271361

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020040014162A KR100640235B1 (en) 2004-03-03 2004-03-03 Apparatus and Method For Estimating Pore Structure of Electro-spun Web

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR100640235B1 (en)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100662091B1 (en) * 2006-03-17 2006-12-27 한국기계연구원 Apparatus for monitoring and repairing of electro spinning, and method for monitoring and repairing using the thereof
KR20220126949A (en) 2021-03-10 2022-09-19 부산대학교 산학협력단 Apparatus for manufacturing nanofiber filter with real-time evaluation means for improving thickness uniformity

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102648343B1 (en) 2021-04-06 2024-03-14 주식회사 엘지에너지솔루션 Method for prior detecting detective products of porous polymer substrate for separator

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10325791A (en) 1997-05-24 1998-12-08 Horiba Ltd Pore distribution measuring device

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10325791A (en) 1997-05-24 1998-12-08 Horiba Ltd Pore distribution measuring device

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100662091B1 (en) * 2006-03-17 2006-12-27 한국기계연구원 Apparatus for monitoring and repairing of electro spinning, and method for monitoring and repairing using the thereof
KR20220126949A (en) 2021-03-10 2022-09-19 부산대학교 산학협력단 Apparatus for manufacturing nanofiber filter with real-time evaluation means for improving thickness uniformity

Also Published As

Publication number Publication date
KR20050088728A (en) 2005-09-07

Similar Documents

Publication Publication Date Title
Abuzade et al. Air permeability of electrospun polyacrylonitrile nanoweb
KR20080111506A (en) Pleatable non-woven material and method and device for production thereof
Fang et al. Evolution of fiber morphology during electrospinning
KR100640235B1 (en) Apparatus and Method For Estimating Pore Structure of Electro-spun Web
Choong et al. Three-dimensional imaging of electrospun fiber mats using confocal laser scanning microscopy and digital image analysis
EP1275772A2 (en) Process and apparatus for monitoring the condition of felts or screens
Tsai et al. Strength, surface energy, and ageing of meltblown and electrospun nylon and polyurethane (PU) fabrics treated by a one atmosphere uniform glow discharge plasma (OAUGDP™)
EP2041345B1 (en) Non-woven used as a wiping cloth, its production process and installation for producing it
US6423262B1 (en) Technique for measuring properties of polymeric fibres
JP2017538873A (en) Composite filter substrate containing a mixture of fibers
KR100893933B1 (en) Testing apparatus of nanofiber web and testing method the same
KR100750961B1 (en) A Method for Measuring the Density of Web and a System for Measuring the Same
JP2019028078A (en) Method of inspecting gas diffusion electrode, and gas diffusion electrode
KR20120048378A (en) Measuring method of fouling of membrane containing fluorescent nano particle
WO2013143898A1 (en) Method for detecting buried layers
KR101056345B1 (en) Nanofiber inspection and repair device and method
KR20220073739A (en) Method for manufacturing composite filter media and composite filter media obtained by the method
JPH11279923A (en) Production of nonwoven fabric, apparatus therefor and defect detector
Xie Characterization of interyarn pore size and its distribution in plain woven fabrics
KR102503345B1 (en) Apparatus for manufacturing nanofiber filter with real-time evaluation means for improving thickness uniformity
WO2022254620A1 (en) Particle analysis device and particle analysis method
JP2006200060A (en) Device and method for taking off monofilament yarn
Pokorný Rapid Visualization of the Mass Distribution Profile of Electrospun Layers
JP2934676B2 (en) Hollow fiber membrane defect inspection method and apparatus
Kohel et al. Digital image analysis to determine pore size distribution of nonwoven fabrics

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant
LAPS Lapse due to unpaid annual fee