KR100696292B1 - Filtration media and method of manufacturing the same - Google Patents

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Abstract

본 발명은 필터용 소재 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 본 발명의 필터용 소재는 섬유기재(A), 섬유기재(A) 상에 평균직경이 0.05~5.0㎛인 극세섬유가 0.1~15g/㎡의 단위중량으로 코팅되어 있는 극세섬유층(B) 및 극세섬유층 위에 위치하는 부직포(C)로 이루어진 3층 구조를 갖고, 아래 물성들을 동시에 만족하는 것을 특징으로 한다. The present invention relates to a filter material and a method for manufacturing the same, wherein the filter material of the present invention is 0.1-15 g / m 2 of ultrafine fibers having an average diameter of 0.05 to 5.0 μm on the fiber base (A) and the fiber base (A). It has a three-layer structure consisting of a microfiber layer (B) and a nonwoven fabric (C) positioned on the microfiber layer is coated with a unit weight of, characterized in that to satisfy the following properties at the same time.

- 아 래 --Below-

· 공기투과도 (Air Permeability) : 8~20 cc/㎠/초Air Permeability: 8 ~ 20 cc / ㎠ / second

· 압력 손실 (Pressure Drop) : 2~10 mmH2OPressure Drop: 2 ~ 10 mmH 2 O

· 여과효율 (Filtration Efficiency) : 99.9% 이상Filtration Efficiency: 99.9% or more

상기의 필터용 소재는 섬유기재(A) 상에 극세섬유를 전기방사하여 극세섬유층(B)을 형성한 다음, 그 위에 부직포를 접착하여 제조된다. 본 발명은 섬유기재 상에 극세섬유들이 균일하게 코팅되어 있어서, 공기투과도가 높으면서도 여과효율이 높고 압력 손실이 낮은 장점이 있다.The filter material is produced by electrospinning the ultrafine fibers on the fiber base (A) to form an ultrafine fiber layer (B), and then adhering a nonwoven fabric thereon. The present invention has the advantage that the ultrafine fibers are uniformly coated on the fiber base, high air permeability, high filtration efficiency and low pressure loss.

필터, 소재, 극세섬유, 부직포, 전기방사, 코팅, 공기투과도, 압력손실, 여과효율. Filter, material, microfiber, nonwoven fabric, electrospinning, coating, air permeability, pressure loss, filtration efficiency.

Description

필터용 소재 및 그의 제조방법 {Filtration media and method of manufacturing the same}Filter material and its manufacturing method {Filtration media and method of manufacturing the same}

도 1은 통상적인 전기방사 공정의 개략도1 is a schematic diagram of a conventional electrospinning process

도 2는 본 발명의 공정 개략도2 is a process schematic diagram of the present invention.

도 3은 도 1 중 노즐판(2)들이 나란히 반복, 배열된 상태를 나타내는 평면도3 is a plan view illustrating a state in which the nozzle plates 2 in FIG. 1 are repeated and arranged side by side.

도 4는 도 1 중 노즐판(2)의 단면도4 is a cross-sectional view of the nozzle plate 2 in FIG. 1.

도 5는 노즐(3)과 부직포에 대한 수직선(C)과의 각도(θ)를 나타내는 모식도5 is a schematic diagram showing an angle θ between the nozzle 3 and the vertical line C with respect to the nonwoven fabric.

도 6은 실시예 1로 제조되어 극세섬유가 코팅된 섬유기재의 표면을 나타내는 전자현미경 사진6 is an electron micrograph showing the surface of the fibrous base material prepared in Example 1 and coated with an ultrafine fiber

도 7은 본 발명에 따른 필터용 소재의 단면개략도.7 is a schematic cross-sectional view of a filter material according to the present invention.

※ 도면 중 주요부분에 대한 부호 설명※ Explanation of Codes on Major Parts of Drawings

1 : 방사용액 저장조 2 : 노즐판 2a : 노즐판 요홈DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Spinning solution storage tank 2 Nozzle plate 2a Nozzle plate groove

3 : 노즐 3a : 노즐팁 4 : 컬렉터 5 : 전압발생장치3: nozzle 3a: nozzle tip 4: collector 5: voltage generator

6 : 노즐 각도 조절장치 7 : 노즐판 좌우 왕복장치6: nozzle angle adjusting device 7: nozzle plate left and right reciprocating device

8 : 노즐판내 방사용액 9 : 방사용액 높이 조절용 저장조8: Spinning solution in nozzle plate 9: Storage tank for spinning solution height adjustment

A : 섬유기재 B : 극세섬유층(코팅층)A: Fiber base material B: Ultrafine fiber layer (coating layer)

C : 부직포 D : 극세섬유가 코팅된 섬유기재C: non-woven fabric D: fiber base coated with microfiber

21 : 방사용액 주탱크 22 : 계량펌퍼 21: spinning solution main tank 22: metering pump

23 : 노즐 24 : 컬렉터23: nozzle 24: collector

25 : 전압전달로드 26 : 전압발생장치25: voltage transfer rod 26: voltage generator

θ : 노즐(3)과 섬유기재(A)에 대한 수직선(C)와의 각도θ: angle between the nozzle 3 and the vertical line C with respect to the fiber base material A

본 발명은 필터용 소재 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 전기방사 방식으로 섬유기재 상에 극세섬유가 균일하게 코팅되어 있어서 공기투과도 및 여과효율이 뛰어나고 압력 손실이 낮은 필터용 소재 및 그의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a filter material and a method for manufacturing the same, and more particularly, an ultra-fine fiber is uniformly coated on a fiber substrate by an electrospinning method, and thus has a high air permeability and filtration efficiency and a low pressure loss. It relates to a manufacturing method.

섬유기재 상에 극세섬유가 균일하게 코팅된 필터용 소재(Filtration Media)는 공기청정기, 수처리용 기구, 의료용 기구 등의 필터 소재 및 의료용 소재 등으로 사용될 수 있다.Filtration media having a microfiber coated uniformly on a fibrous substrate may be used as a filter material such as an air cleaner, a water treatment device, a medical device, and a medical material.

섬유기재 상에 극세섬유가 코팅되어 있는 구조를 갖는 필터용 소재(Filtration Media)를 지금부터는 "필터용 소재"로 약칭한다.Filtration media having a structure in which ultrafine fibers are coated on a fibrous substrate are now abbreviated as "filter materials".

상기의 필터용 소재는 섬유기재 상에 극세섬유를 전기방사하는 방식으로 제조되어 왔으나, 지금까지 알려진 전기방사 장치로는 섬유기재 상에 극세섬유를 연속적으로 균일하게 코팅할 수 없어서 생산성 및 품질이 떨어지는 문제가 있었다.The filter material has been manufactured by the method of electrospinning the microfibers on the fiber substrate, but the known electrospinning device is not able to continuously and uniformly coat the microfibers on the fiber substrate, resulting in poor productivity and quality There was a problem.

구체적으로 종래의 통상적인 전기방사장치는 도 1에 도시된 바와 같이 방사 액을 보관하는 방사액 주탱크(21), 방사액의 정량 공급을 위한 계량펌퍼(22), 방사액을 토출하는 다수개의 노즐이 배열된 노즐블록(24), 상기 노즐 하단에 위치하여 방사되는 섬유들을 집적하는 컬렉터(25) 및 전압을 발생시키는 전압발생장치(26) 들로 구성되어 있다.Specifically, the conventional electrospinning device is a spinning liquid main tank 21 for storing spinning liquid, a metering pump 22 for quantitative supply of spinning liquid, and a plurality of spinning liquids as shown in FIG. 1. It consists of a nozzle block 24 in which the nozzles are arranged, a collector 25 which accumulates fibers which are disposed at the lower end of the nozzle, and a voltage generator 26 which generates a voltage.

상기 전기 방사 장치를 이용한 전기방사 방법을 구체적으로 살펴보면, 방사액 주탱크(21) 내 방사액을 계량펌퍼를 통해 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐 내로 연속적으로 정량 공급한다.Looking specifically at the electrospinning method using the electrospinning apparatus, the spinning liquid in the spinning liquid main tank 21 is continuously metered into a plurality of nozzles to which a high voltage is applied through a metering pump.

계속해서, 노즐들로 공급된 방사액은 노즐을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(25) 상으로 방사되어 집속된다.Subsequently, the spinning liquid supplied to the nozzles is radiated and focused onto the collector 25 under high voltage through the nozzle.

전기방사를 이용하여 섬유기재 상에 극세섬유를 코팅하는 종래기술로는 섬유기재를 전도성으로 된 컬렉터에 감거나 얹어 놓은 상태에서 컬렉터를 좌우로 이동시키면서 그 위에 고분자 방사용액을 소수의 노즐을 통해 전기방사하는 방법이 일반적으로 사용되어 왔다.In the prior art of coating microfibers on a fiber substrate by using electrospinning, the polymer spinning solution is transferred to a plurality of nozzles while the collector is moved from side to side while the fiber substrate is wound or placed on a conductive collector. Spinning methods have generally been used.

그러나, 상기 종래방법은 연속작업이 곤란하여 생산성이 저하될 뿐만아니라, 섬유기재 상에 방사용액이 덩어리 상태로 떨어지는 현상(이하 "드롭현상" 이라고 한다)이 발생하여 극세섬유를 균일하게 코팅할 수 없는 문제도 발생 하였다.However, the conventional method is difficult to continuous operation, not only decreases the productivity, but also a phenomenon that the spinning solution falls into a lump state (hereinafter referred to as "drop phenomenon") on the fiber substrate to uniformly coat the ultrafine fibers. No problem occurred.

그로 인해, 상기와 같은 종래 전기방사 방법으로 제조된 필터용 소재는 공기투과도 및 압력손실이 전체 필터 면적에서 부분 부분 차이가 나는 치명적인 결함이 발생하였다. Therefore, the filter material manufactured by the conventional electrospinning method as described above has a fatal defect in which air permeability and pressure loss are partially different in the entire filter area.

본 발명의 목적은 이와 같은 종래 문제점을 해소하기 위하여 전기방사 방식 으로 섬유기재 상에 극세섬유를 연속적으로 균일하게 코팅되어 공기투과도가 높으면서도 여과 효율이 높고 압력손실이 낮으며 공기투과도, 여과효율, 압력손실 등이 전체 필터 면적에서 부분 부분 차이가 전혀 없는 필터용 소재 및 그의 제조방법을 제공하기 위한 것이다.The purpose of the present invention is to uniformly coat the ultrafine fibers on the fiber substrate by the electrospinning method to solve such a conventional problem, high air permeability, high filtration efficiency, low pressure loss, air permeability, filtration efficiency, The pressure loss and the like are to provide a filter material and a method for producing the filter, in which there is no partial difference in the total filter area.

본 발명은 전기방사 방식으로 섬유기재 상에 극세섬유를 코팅할 때 드롭현상을 방지하므로서 섬유기재 상에 극세섬유를 보다 균일하게 코팅하고자 한다. The present invention is to prevent the drop phenomenon when coating the microfibers on the fiber base by an electrospinning method to more uniformly coat the microfibers on the fiber base.

또한, 본 발명은 전기방사 방식으로 섬유기재 상에 극세섬유를 연속적으로 코팅함으로서 생산성을 향상시키고자 한다.In addition, the present invention is to improve the productivity by continuously coating the ultrafine fibers on the fiber substrate by the electrospinning method.

또한, 본 발명은 섬유기재 상에 극세섬유들이 균일하게 코팅되어 공기투과도가 높으면서도 여과효율이 높고 압력손실이 낮으며 공기투과도, 여과효율, 압력손실 등이 전체 필터 면적에서 부분 부분 차이가 전혀 없는 필터용 소재를 제공하고자 한다.In addition, the present invention is uniformly coated microfibers on the fiber substrate, high air permeability, high filtration efficiency, low pressure loss, air permeability, filtration efficiency, pressure loss does not have any partial difference in the overall filter area To provide a filter material.

이와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 필터용 소재는 섬유기재(A), 섬유기재(A) 상에 평균직경이 0.05~5.0㎛인 극세섬유가 0.1~15g/㎡의 단위중량으로 코팅되어 있는 극세섬유층(B) 및 극세섬유층 위에 위치하는 부직포(C)로 이루어진 3층 구조를 갖고, 아래 물성들을 동시에 만족하는 것을 특징으로 한다.The filter material of the present invention for achieving the above problems is coated with a unit weight of 0.1 ~ 15g / ㎡ microfibers having an average diameter of 0.05 ~ 5.0㎛ on the fiber base (A), the fiber base (A) It has a three-layer structure consisting of a microfiber layer (B) and a nonwoven fabric (C) located on the microfiber layer, characterized in that to satisfy the following properties at the same time.

- 아 래 --Below-

· 공기투과도 (Air Permeability) : 8~20 cc/㎠/초Air Permeability: 8 ~ 20 cc / ㎠ / second

· 압력 손실 (Pressure Drop) : 2~10 mmH2OPressure Drop: 2 ~ 10 mmH 2 O

· 여과효율 (Filtration Efficiency) : 99.9% 이상Filtration Efficiency: 99.9% or more

또한 본 발명에 따른 필터용 소재의 재조방법은 방사용액 보관용 노즐판 요홈(2a)과 노즐(3)이 형성되어 있는 다수의 노즐판(2)들을 노즐(3)들이 노즐판 연결면의 대각선 방향으로 배열되도록 나란히 반복, 배열한 다음, 상기 노즐판(2) 각각에 방사용액을 정량 공급하여 전기방사 중에 노즐판 요홈(2a) 내에 보관중인 방사용액의 최대 높이가 노즐(3) 입구의 높이와 일치하도록 유지하고, 상기 노즐(3)과 부직포(A)에 대한 수직선(C)과의 각도(θ)를 0~20°로 조절하여 섬유기재(A)상에 평균직경이 0.05~5.0㎛인 극세섬유를 0.1~15g/㎡의 단위중량으로 코팅하여 섬유기재(A) 상에 극세섬유층(B)을 형성한 다음, 상기 극세섬유층(B) 위에 부직포층(C)을 배열한 후 이들을 일체로 접착시킴을 특징으로 한다.In addition, the method for manufacturing the filter material according to the present invention is a diagonal of the nozzle plate connecting surface of the nozzle plate (2) is formed a plurality of nozzle plate (2) is formed with the nozzle plate groove (2a) and the nozzle (3) for the spinning solution storage After repeating and arranging side by side so as to be arranged in the direction, the spinning solution is quantitatively supplied to each of the nozzle plates 2 so that the maximum height of the spinning solution stored in the nozzle plate recess 2a during electrospinning is the height of the nozzle 3 inlet. And the angle (θ) between the nozzle 3 and the vertical line C with respect to the nonwoven fabric A is adjusted to 0-20 ° so that the average diameter is 0.05-5.0 μm on the fiber substrate A. Phosphorus microfine fibers are coated with a unit weight of 0.1 to 15 g / m 2 to form a microfine fiber layer (B) on the fiber substrate (A), and then the nonwoven fabric layer (C) is arranged on the microfine fiber layer (B), and then these are integrated. It is characterized by the adhesion.

이하, 첨부된 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

본 발명의 필터용 소재는 도 7에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 섬유기재(A), (ⅱ) 섬유기재(A) 상에 평균직경이 0.05~5.0㎛인 극세섬유가 0.1~15g/㎡의 단위중량(코팅량)으로 균일하게 코팅되어 있는 극세섬유층(B) 및 (ⅲ) 극세섬유층(B) 위에 위치하는 부직포층(C)으로 이루어진 3층구조를 갖는다.As shown in FIG. 7, the filter material of the present invention has a microfiber of 0.1 to 15 g / m 2 having an average diameter of 0.05 to 5.0 μm on the fiber substrate (A) and (ii) the fiber substrate (A). It has a three-layer structure which consists of an ultrafine fiber layer (B) and (i) a nonwoven fabric layer (C) which are uniformly coated by unit weight (coating amount).

도 7은 본 발명에 따른 필터용 소재의 단면개략도이다.7 is a schematic cross-sectional view of a filter material according to the present invention.

상기의 섬유기재(A)는 부직포, 직물, 편물 등이며, 상기의 부직포(C)는 두께 가 1~60㎛인 것이 바람직하다.The fiber base (A) is a nonwoven fabric, a woven fabric, a knitted fabric or the like, and the nonwoven fabric (C) preferably has a thickness of 1 to 60 µm.

극세섬유의 평균직경이 0.05㎛ 미만인 경우에는 극세섬유층(B)의 기계적 물성이 저하되고 압력손실이 증가되며, 5.0㎛를 초과하는 경우에는 공기투과도는 향상되나 여과효율이 떨어지게 된다.When the average diameter of the ultrafine fibers is less than 0.05㎛, the mechanical properties of the microfine fiber layer (B) is lowered and the pressure loss is increased, when the microfiber exceeds 5.0㎛ air permeability is improved but the filtration efficiency is reduced.

한편, 극세섬유의 단위중량(코팅량)이 0.1g/㎡ 미만이면 여과효율이 저하되고, 15g/㎡을 초과하면 여과효율이 개선되는 정도는 미미하면서 압력손실이 상승하게 된다.On the other hand, when the unit weight (coating amount) of the ultrafine fibers is less than 0.1 g / m 2, the filtration efficiency is lowered.

또한, 본 발명의 필터용 소재는 아래 물성들을 동시에 만족한다.In addition, the filter material of the present invention simultaneously satisfies the following properties.

- 아 래 --Below-

· 공기투과도 (Air Permeability) : 8~20 cc/㎠/초Air Permeability: 8 ~ 20 cc / ㎠ / second

· 압력 손실 (Pressure Drop) : 2~10 mmH2OPressure Drop: 2 ~ 10 mmH 2 O

· 여과효율 (Filtration Efficiency) : 99.9% 이상Filtration Efficiency: 99.9% or more

상기 물성들의 평가방법을 후술한다.The evaluation method of the physical properties will be described later.

다음으로는 본 발명의 필터용 소재를 제조하는 방법에 대하여 살펴본다.Next, look at the method for producing a filter material of the present invention.

본 발명에서는 도 2와 같이 일정속도로 연속적으로 전진하는 섬유기재(A) 상에 극세섬유를 전기방사하여 섬유기재(A) 상에 극세섬유를 균일하게 코팅하여 극세섬유층(B)을 형성한다.In the present invention, as shown in FIG. 2, the microfibers are electrospun on the fiber base A continuously moving at a constant speed to uniformly coat the microfibers on the fiber base A to form the microfiber layer B. As shown in FIG.

상기 극세섬유의 평균 직경은 0.05~5.0㎛이고, 단위중량(코팅량)은 0.1~15g/㎡이다.The average diameter of the ultrafine fibers is 0.05 ~ 5.0㎛, unit weight (coating amount) is 0.1 ~ 15g / ㎡.

구체적으로, 본 발명에서는 상기 전기방사시에 도 4와 같이 방사용액 보관용 노즐판 요홈(2a)과 노즐(3)이 형성되어 있는 여러개의 노즐판(2)들을 도 3과 같이 노즐들이 노즐판 연결면의 대각선 방향으로 배열되도록 반복, 배열한다.Specifically, in the present invention, the nozzle plate nozzles as shown in FIG. 3 are formed in the nozzle plate 2 having the nozzle plate groove 2a and the nozzle 3 for storing the spinning solution as shown in FIG. Repeat and arrange so that the connection surface is arranged diagonally.

도 2는 본 발명의 공정 개략도이고, 도 3은 다수개의 노즐판이 나란히 반복, 배열된 상태를 나타내는 평면도이고, 도 4는 노즐판(2)의 단면도이다.Fig. 2 is a process schematic diagram of the present invention, Fig. 3 is a plan view showing a state where a plurality of nozzle plates are repeated and arranged side by side, and Fig. 4 is a sectional view of the nozzle plate 2.

보다 구체적으로, 본 발명에서는 노즐(3) 위치가 서로 상이한 2종류의 노즐판(2)들을 교호로 반복 배열하여 노즐(3)들을 노즐판 연결면의 대각선 방향으로 배치된 도 3과 같은 노즐판 세트를 사용함을 특징으로 한다.More specifically, in the present invention, the nozzle plate as shown in FIG. 3 in which the nozzles 3 are arranged in a diagonal direction of the nozzle plate connecting surface by alternately repeating alternately arranging two kinds of nozzle plates 2 having different nozzle 3 positions from each other. Characterized by the use of a set.

이와 같이, 본 발명에서는 다수개의 노즐판(2)들을 나란히 배열 사용하므로서 섬유기재의 진행속도가 빨라져도 노즐 수가 많아 섬유기재 상에 극세섬유를 충분하게 전기방사하여 코팅 할 수 있다. 또한, 본 발명에서는 노즐(3)들이 노즐판 연결면의 대각선 방향으로 배열되어 섬유기재(A) 상에 극세섬유를 보다 균일하게 코팅 할 수 있다.As described above, in the present invention, the plurality of nozzle plates 2 are arranged side by side, and even though the advancing speed of the fiber base is increased, the number of nozzles is large, so that the microfibers can be sufficiently electrospun onto the fiber base and coated. In addition, in the present invention, the nozzles 3 may be arranged in a diagonal direction of the nozzle plate connecting surface to more uniformly coat the ultrafine fibers on the fiber base A. FIG.

다음으로, 본 발명은 상기와 같이 배열된 각각의 노즐판(2)에 방사용액을 방사용액 저장조(1)로 부터 정량 공급 한다.Next, the present invention quantitatively supplies the spinning solution from the spinning solution reservoir 1 to each nozzle plate 2 arranged as described above.

이와 같이 노즐판(2)에 공급된 방사용액은 노즐판 요홈(2a)에 보관되면서 노즐(3)을 통해 전기방사된 후 섬유기재(A) 위에 극세섬유 상태로 코팅된다. 이때, 본 발명에서는 전기방사 중에 노즐판 요홈(2a) 내에 보관중인 방사용액의 최대 높이가 노즐(3) 입구의 높이와 항상 일치하도록 유지시켜 준다. In this way, the spinning solution supplied to the nozzle plate 2 is stored in the nozzle plate recess 2a and is electrospun through the nozzle 3 and then coated on the fiber substrate A in a state of ultrafine fibers. At this time, in the present invention, the maximum height of the spinning solution stored in the nozzle plate recess 2a during the electrospinning is always maintained to coincide with the height of the inlet of the nozzle 3.

이로인해, 본 발명에서는 과량의 방사용액이 노즐 내로 공급되지 않아 전기방사시 드롭현상을 효과적으로 방지할 수 있어 최종 제품의 품질을 향상시킬 수 있다.Therefore, in the present invention, the excess spinning solution is not supplied into the nozzle, thereby effectively preventing the drop phenomenon during electrospinning, thereby improving the quality of the final product.

노즐판 요홈(2a) 내에 보관중인 방사용액의 높이를 상기와 같이 유지 관리하기 위해서 본 발명에서는 각각의 노즐판(2) 양측에 방사용액 조절용 저장조(9)를 설치한다.In order to maintain the height of the spinning solution stored in the nozzle plate recess 2a as described above, in the present invention, the spinning solution adjusting reservoir 9 is provided on both sides of each nozzle plate 2.

노즐판 요홈(2a)에 과량의 방사용액이 공급되면 방사용액이 오버플로우(Over flow)되어 상기 방사용액 조절용 저장조(9)에 저장된 후, 다시 펌프에 의해 방사용액 저장조(1)로 회수 된다.When the excess spinning solution is supplied to the nozzle plate recess 2a, the spinning solution overflows and is stored in the spinning solution adjustment tank 9, and then is recovered to the spinning solution storage tank 1 by a pump.

또한, 본 발명은 전기방사시에 노즐(3)과 섬유기재(A)에 대한 수직선(C)과의 각도(θ)를 0~20°로 조절해 주는 것을 특징으로 한다. 상기 각도(θ)가 0°미만인 경우에는 방사용액의 흐름이 원활하지 못하게 되며, 20°를 초과할 때는 방사용액이 방울형태로 불균일하게 방사되는 드롭현상이 발생된다.In addition, the present invention is characterized in that the angle (θ) between the nozzle (3) and the vertical line (C) with respect to the fiber substrate (A) at the time of electrospinning is adjusted to 0 ~ 20 °. When the angle θ is less than 0 °, the flow of the spinning solution is not smooth. When the angle θ exceeds 20 °, a drop phenomenon occurs in which the spinning solution is unevenly radiated in a drop shape.

상기와 같이 노즐각도를 조절하기 위해서 본 발명에서는 노즐판들의 연결면 양측에 노즐각도장치(6)를 설치하고, 이를 이용하여 노즐판 세트 전체의 각도를 조절한다.In order to adjust the nozzle angle as described above, in the present invention, the nozzle angle device 6 is installed on both sides of the connection surface of the nozzle plates, and the angle of the entire nozzle plate set is adjusted using this.

상기 노즐각도장치(6)로 홈이 파인 로울러 등이 사용될 수 있다. 예를들면, 노즐판 세트 양측 하단에 홈이 파인 로울러로 구성된 노즐각도장치(6)를 설치하여 홈이 파진 로울러의 회전으로 노즐판 세트의 각도를 조절할 수 있다.Grooved rollers or the like may be used as the nozzle angle device 6. For example, by installing a nozzle angle device (6) consisting of a grooved roller on both lower ends of the nozzle plate set, it is possible to adjust the angle of the nozzle plate set by the rotation of the grooved roller.

또한, 본 발명에서는 섬유기재(A) 상에 극세섬유를 보다 균일하게 코팅하기 위하여 노즐판(2)들을 섬유기재 진행방향과 수직방향으로 좌우 왕복운동 시켜 준 다. 이를 위해 본 발명에서는 노즐판 일측에 캠 등의 노즐판 좌우 왕복 운동장치(7)를 설치한다. 노즐팁(3a)은 탈착이 용이하도록 구성하는 것이 노즐 교체를 용이하게 하는데 바람직하다.In addition, in the present invention, in order to more uniformly coat the ultrafine fibers on the fiber substrate (A), the nozzle plate (2) to the left and right reciprocating movement in the vertical direction and the vertical direction. To this end, in the present invention, a nozzle plate left and right reciprocating motion device 7, such as a cam, is installed on one side of the nozzle plate. It is preferable that the nozzle tip 3a be configured to be easily detachable so as to facilitate nozzle replacement.

노즐판(2)내 노즐(3) 개수는 1,000개 이상이고, 부직포의 진행속도는 3m/분인 것이 바람직하다.It is preferable that the number of the nozzles 3 in the nozzle plate 2 is 1,000 or more, and the advancing speed of a nonwoven fabric is 3 m / min.

전기방사 방향은 수직하향 방향(노즐블럭이 상부에 위치하고 켈럭터가 하부에 위치함)과 수직상향 방향(노즐블럭이 하부에 위치하고 켈럭터가 상부 위치함) 중 어느 것이라도 무방하다.The electrospinning direction may be either vertically downward (nozzle block is located at the top and the chelator is at the bottom) or vertically upward (nozzle block is located at the bottom and the chelator is at the top).

본 발명의 고분자 방사용액 제조에 사용되는 고분자로는 유기용매에 용해가 가능한 폴리비닐알코올, 폴리에스테르, 폴리아미드, 폴리비닐클로라이드, 폴리우레탄, 폴리아크릴로니트릴 등의 모든 유기 고분자와 유기-무기 졸 또는 겔 등이 모두 사용될 수 있다.Polymers used in the preparation of the polymer spinning solution of the present invention include all organic polymers such as polyvinyl alcohol, polyester, polyamide, polyvinyl chloride, polyurethane, polyacrylonitrile and organic-inorganic sol, which are soluble in an organic solvent. Or both gels and the like may be used.

다음으로는 상기와 같이 섬유기재(A) 상에 형성된 극세섬유층(B) 위에 부직포[보호용 커버, (C)]를 올려놓고 고주파 주사등의 방법으로 이들을 접착시켜 3층 구조를 갖는 본 발명의 필터용 소재를 제조한다. Next, a filter of the present invention having a three-layer structure by placing a nonwoven fabric (protective cover, (C)) on the microfine fiber layer (B) formed on the fiber substrate (A) as described above and adhering them by a method such as high frequency scanning. Manufacture a material for the dragon.

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다. 그러나 본 발명이 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. However, the present invention is not limited only to the following examples.

실시예 1Example 1

수평균 분자량이 140,000인 폴리스타이렌 수지(Aldrich Co. 제품)을 테트라하이드로퓨란에 25중량% 용해하여 고분자 방사용액을 제조 하였다. 한편, 노즐직경이 8mm 이고, 노즐팁의 직경이 1.0mm인 노즐 50개가 형성된 노즐판 8개를 노즐이 연결면의 대각선 방향으로 배열되도록 나란히 배열하여 노즐판 블록을 형성 하였다. 다음으로, 상기와 같이 배열된 각각의 노즐판에 상기와 같이 제조된 방사용액을 공급한 후, 노즐을 통해 상기 방사용액을 10m/분의 속도로 전진하는 셀룰로우스 부직포(섬유기재) 상에 평균직경이 0.2㎛인 극세섬유를 1.2g/㎡의 코팅량으로 전기방사하여 섬유기재 상에 극세섬유층을 형성하였다. 이때 노즐판 요홈(2a) 내에 보관중인 방사용액의 최대 높이를 노즐(3) 입구의 높이와 일치하도록 유지 하였고, 노즐과 부직포에 대한 수직선(C)과의 각도(θ)는 5°로 하였고, 노즐판(2)들을 부직포 진행방향과 수직방향으로 15회/분의 속도로 좌우 왕복 시켰다. 다음으로, 상기와 같이 형성된 극세섬유층 위에 셀룰로우스 부직포(중량 10g/㎡)를 배열한 후 초음파를 주사하여 이들을 일체로 결합시켜 필터용 소재를 제조하였다. 이와 같이 제조된 필터용 소재의 표면을 전자현미경으로 촬영한 사진은 도 6과 같고, 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.A polystyrene resin (manufactured by Aldrich Co.) having a number average molecular weight of 140,000 was dissolved in tetrahydrofuran to prepare a polymer spinning solution. On the other hand, the nozzle plate was formed by arranging eight nozzle plates having a nozzle diameter of 8 mm and 50 nozzles having a nozzle tip diameter of 1.0 mm, arranged side by side so that the nozzles are arranged in a diagonal direction of the connection surface. Next, after supplying the spinning solution prepared as described above to each of the nozzle plates arranged as described above, on the cellulose nonwoven fabric (fiber base) for advancing the spinning solution at a speed of 10 m / min through the nozzle The ultrafine fibers having an average diameter of 0.2 μm were electrospun with a coating amount of 1.2 g / m 2 to form an ultrafine fiber layer on the fiber substrate. At this time, the maximum height of the spinning solution stored in the nozzle plate groove (2a) was maintained to match the height of the nozzle (3) inlet, the angle (θ) between the vertical line (C) for the nozzle and the nonwoven fabric was 5 °, The nozzle plates 2 were reciprocated left and right at a speed of 15 times / minute in the direction perpendicular to the nonwoven fabric traveling direction. Next, the cellulose nonwoven fabric (weight 10 g / ㎡) is arranged on the microfiber layer formed as described above, and then ultrasonically scanned to combine them integrally to prepare a filter material. The photograph of the surface of the filter material manufactured as described above using an electron microscope is shown in FIG. 6, and the results of evaluating various physical properties are shown in Table 1 below.

실시예 2Example 2

수평균 분자량이 140,000인 폴리스타이렌 수지(Aldrich Co. 제품)을 테트라하이드로퓨란에 45중량% 용해하여 고분자 방사용액을 제조 하였다. 한편, 노즐직경이 8mm 이고, 노즐팁의 직경이 1.0mm인 노즐 50개가 형성된 노즐판 8개를 노즐이 연결면의 대각선 방향으로 배열되도록 나란히 배열하여 노즐판 블록을 형성 하였다. 다음으로, 이와 같은 노즐판 블록 2개를 이용하여 각각의 노즐판에 상기와 같이 제조된 방사용액을 공급한 후, 노즐을 통해 상기 방사용액을 10m/분의 속도로 전진하는 셀룰로우스 부직포(섬유기재) 상에 평균직경이 0.75㎛인 극세섬유를 2.4g/㎡의 코팅량으로 전기방사하여 섬유기재 상에 극세섬유층을 형성하였다. 이때 노즐판 요홈(2a) 내에 보관중인 방사용액의 최대 높이를 노즐(3) 입구의 높이와 일치하도록 유지 하였고, 노즐과 부직포에 대한 수직선(C)과의 각도(θ)는 5°로 하였고, 노즐판(2)들을 부직포 진행방향과 수직방향으로 15회/분의 속도로 좌우 왕복 시켰다. 다음으로, 상기와 같이 형성된 극세섬유층 위에 셀룰로우스 부직포(중량 10g/㎡)를 배열한 후 초음파를 주사하여 이들을 일체로 결합시켜 필터용 소재를 제조하였다. 이와 같이 제조된 필터용 소재의 각종 물성을 평가한 결과는 표 1과 같다.A polymer spinning solution was prepared by dissolving a polystyrene resin (manufactured by Aldrich Co.) having a number average molecular weight of 140,000 in tetrahydrofuran at 45 wt%. On the other hand, the nozzle plate was formed by arranging eight nozzle plates having a nozzle diameter of 8 mm and 50 nozzles having a nozzle tip diameter of 1.0 mm, arranged side by side so that the nozzles are arranged in a diagonal direction of the connection surface. Next, after supplying the spinning solution prepared as described above to each nozzle plate using two such nozzle plate blocks, a cellulose nonwoven fabric for advancing the spinning solution at a speed of 10 m / min through a nozzle ( The ultrafine fibers having an average diameter of 0.75 µm were electrospun with a coating amount of 2.4 g / m 2 on the fiber substrate to form an ultrafine fiber layer on the fiber substrate. At this time, the maximum height of the spinning solution stored in the nozzle plate groove (2a) was maintained to match the height of the nozzle (3) inlet, the angle (θ) between the vertical line (C) for the nozzle and the nonwoven fabric was 5 °, The nozzle plates 2 were reciprocated left and right at a speed of 15 times / minute in the direction perpendicular to the nonwoven fabric traveling direction. Next, the cellulose nonwoven fabric (weight 10 g / ㎡) is arranged on the microfiber layer formed as described above, and then ultrasonically scanned to combine them integrally to prepare a filter material. The results of evaluating various physical properties of the filter material thus prepared are shown in Table 1.

물성평가결과Property evaluation result 구분division 실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 공기투과도 (Air Permeability) (cc/㎠/초)Air Permeability (cc / ㎠ / second) 10.710.7 14.514.5 압력 손실 (Pressure Drop) (mmH2O)Pressure Drop (mmH 2 O) 7.47.4 5.95.9 여과 효율 (Filtration Etticiency) (%)Filtration Efficiency (%) 99.99999.999 99.99999.999

본 발명에 있어서 필터용 여과재의 각종 물성은 아래와 같은 방법으로 평가 하였다.In the present invention, various physical properties of the filter medium for filters were evaluated by the following method.

· 공기투과도 [Air Permeability : cc/㎠/초]Air Permeability [cc / ㎠ / sec]

KSK 0570 방법에 따라 측정하였다.It was measured according to the KSK 0570 method.

측정기기로는 텍테스트(Textest) 회사의 Fx 330 시험기를 사용하였으며, 압력은 125 Pa로 하였고, 측정면적은 38㎠으로 하였다.The Fx 330 tester manufactured by Textest was used as the measuring device, the pressure was 125 Pa, and the measuring area was 38 cm 2.

· 압력손실 [Pressure Drop : mmHPressure drop [Pressure Drop: mmH 22 O]O]

TST회사의 TSI 8110 측정기로 측정하였다.It was measured by TST 8110 measuring instrument of TST company.

시료 100㎠의 면적에 분당 32ℓ의 유량을 통과시켰을 때 시료통과전의 압력과 시료 통과후의 압력간의 차이를 압력손실로 나타내었다.When the flow rate of 32 liters per minute was passed through the area of 100 cm <2> of sample, the difference between the pressure before passing a sample and the pressure after passing a sample was represented by pressure loss.

· 여과효율 [Filtration Efficiency, %]Filtration Efficiency,%

TST회사의 TSI 8110 측정기로 측정하였다.It was measured by TST 8110 measuring instrument of TST company.

시료 100㎠의 면적에 0.2㎛의 NaCl이 함유된 유체를 분당 32ℓ 통과 시켰을때 NaCl의 제거율을 여과효율로 나타내었다.The removal rate of NaCl was shown as the filtration efficiency when the fluid containing 0.2 μm of NaCl in the area of 100 cm 2 was passed through 32 L / min.

본 발명은 전기방사 방식으로 섬유기재 상에 극세섬유를 연속적으로 균일하게 코팅할 수 있어서 생산성 및 제품 품질이 크게 향상된다. 그 결과, 본 발명에 의해 제조된 필터용 소재는 공기투과도가 높으면서도 여과효율이 높고 압력 손실이 낮으며 필터 전체 면적에서 공기투과도, 여과효율, 압력손실 등이 균일성 우수한 장점이 있다.The present invention is able to continuously and uniformly coat the ultrafine fibers on the fiber substrate by the electrospinning method, greatly improving the productivity and product quality. As a result, the filter material manufactured by the present invention has the advantage of high uniformity of air permeability, high filtration efficiency, low pressure loss, and high air permeability, filtration efficiency, pressure loss and the like in the entire filter area.

Claims (8)

섬유기재(A), 섬유기재(A) 상에 평균직경이 0.05~5.0㎛인 극세섬유가 0.1~15g/㎡의 단위중량으로 코팅되어 있는 극세섬유층(B) 및 극세섬유층 위에 위치하는 부직포(C)로 이루어진 3층 구조를 갖고, 아래 물성들을 동시에 만족하는 것을 특징으로 하는 필터용 소재The fiber substrate (A), the microfiber layer (B) coated with a unit weight of 0.1-15 g / m 2 of microfibers having an average diameter of 0.05 to 5.0 μm on the fiber base (A), and a nonwoven fabric (C) positioned on the microfiber layer. Filter material, characterized in that it has a three-layer structure consisting of) and simultaneously satisfy the following properties - 아 래 --Below- · 공기투과도 (Air Permeability) : 8~20 cc/㎠/초Air Permeability: 8 ~ 20 cc / ㎠ / second · 압력 손실 (Pressure Drop) : 2~10 mmH2OPressure Drop: 2 ~ 10 mmH 2 O · 여과효율 (Filtration Efficiency) : 99.9% 이상Filtration Efficiency: 99.9% or more 1항에 있어서, 섬유기재(A)가 부직포, 직물 또는 편물인 것을 특징으로 하는 필터용 소재The filter material according to claim 1, wherein the fibrous base A is a nonwoven fabric, a woven fabric or a knitted fabric. 1항에 있어서, 부직포층(C)의 두께가 1~60㎛인 것을 특징으로 하는 필터용 소재The material for a filter according to claim 1, wherein the thickness of the nonwoven fabric layer (C) is 1 to 60 µm. 방사용액 보관용 노즐판 요홈(2a)과 노즐(3)이 형성 되어 있는 다수의 노즐판(2)들을 노즐(3)들이 노즐판 연결면의 대각선 방향으로 배열되도록 나란히 반복, 배열한 다음, 상기 노즐판(2) 각각에 방사용액을 정량 공급하여 전기방사 중에 노즐판 요홈(2a) 내에 보관중인 방사용액의 최대 높이가 노즐(3) 입구의 높이와 일치하도록 유지하고, 상기 노즐(3)과 섬유기재(A)에 대한 수직선(C)과의 각도(θ)를 0~20°로 조절하여 섬유기재(A)상에 평균직경이 0.05~5.0㎛인 극세섬유를 0.1~15g/㎡의 단위중량으로 코팅하여 섬유기재(A) 상에 극세섬유층(B)을 형성한 다음, 상기 극세섬유층(B) 위에 부직포층(C)을 배열한 후 이들을 일체로 접착시킴을 특징으로 하는 필터용 소재의 제조방법Repeating and arranging the nozzle plate grooves 2a for spinning solution storage 2a and the plurality of nozzle plates 2 on which the nozzles 3 are formed so that the nozzles 3 are arranged in a diagonal direction of the nozzle plate connection surface. By supplying a fixed amount of the spinning solution to each of the nozzle plates (2), and maintaining the maximum height of the spinning solution stored in the nozzle plate groove (2a) during the electrospinning coincides with the height of the nozzle (3) inlet, and the nozzle (3) and Adjust the angle (θ) with the vertical line (C) with respect to the fiber substrate (A) from 0 to 20 ° so that the ultrafine fibers having an average diameter of 0.05 to 5.0 µm on the fiber substrate (A) are 0.1 to 15 g / m 2. After coating by weight to form a microfiber layer (B) on the fiber substrate (A), and then arrange the nonwoven fabric layer (C) on the microfiber layer (B) and then bonded them integrally of the filter material Manufacturing method 4항에 있어서, 노즐판(2)을 섬유기재(A) 진행방향과 수직방향으로 좌우 왕복운동 시켜주는 것을 특징으로 하는 필터용 소재의 제조방법The method of manufacturing a filter material as claimed in claim 4, wherein the nozzle plate (2) is reciprocated left and right in a direction perpendicular to the moving direction of the fiber base (A). 4항에 있어서, 노즐판(2) 내 노즐(3)의 개수가 100개 이상인 것을 특징으로하는 필터용 소재의 제조방법The method of manufacturing a material for a filter according to claim 4, wherein the number of the nozzles 3 in the nozzle plate 2 is 100 or more. 4항에 있어서, 섬유기재(A)의 진행속도가 1 m/분 이상인 것을 특징으로 하는 필터용 소재의 제조방법The method of manufacturing a filter material as claimed in claim 4, wherein the traveling speed of the fiber base material (A) is 1 m / min or more. 4항에 있어서 전기방사 방법은 수직하향 방향(노즐블럭이 상부에 위치하고 켈럭터가 하부에 위치함)과 수직상향 방향(노즐블럭이 하부에 위치하고 켈럭터가 상부 위치함)으로 전기방사하는 특징으로 하는 필터용 소재의 제조방법The method of electrospinning according to claim 4, wherein the electrospinning method is characterized in that the electrospinning is performed in the vertical downward direction (nozzle block is located at the top and the chelator is located at the bottom) and in the vertical upward direction (the nozzle block is at the bottom and the chelator is at the top). Method of manufacturing filter material
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