KR101162033B1 - 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법, 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치 및 세퍼레이터 - Google Patents

Abstract

본 발명은 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법, 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치 및 세퍼레이터에 관한 것으로서, 폴리올레핀제 나조 섬유 부직포를 제조하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 있어서, 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 1 온도로 폴리올레핀을 함유하는 폴리머 용액을 제작하는 과정과, 상기 폴리머 용액의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 2 온도로 유지하면서 상기 폴리머 용액을 노즐에 공급하는 과정과, 노즐의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 3 온도로 유지하면서 상기 폴리머 용액을 상기 노즐로부터 토출하는 것에 의해 상기 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 전계 방사하는 과정을 포함하며, 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능한 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법, 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치 및 세퍼레이터{A method for manufacturing nano-fiber fabric made of polyolefine, a manufacturing apparatus for the same And a separator thereby}

본 발명은 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법, 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치 및 세퍼레이터에 관한 것이다.

다공성 폴리올레핀 필름은 박막화(예를 들면 20㎛~40㎛)가 용이하고, 화학적 안정성 및 기계적 강도가 높으며, 적절한 신도 및 탄성률을 갖고, 또는 일정한 온도역(예를 들면 140℃~160℃)에서 용융·폐공(閉孔)하여 전류를 차단하는 특성을 가지므로, 예를 들면 리튬 이온 2차 전지나 캐퍼시터의 세퍼레이터로서 널리 이용되고 있다.

그러나, 다공성 폴리올레핀 필름의 공극률을 종래보다 높게 할 수 있으면, 세퍼레이터 이온 전도성을 더 높게 하는 것이 가능해지고, 나아가서는 리튬 이온 2차 전지나 캐퍼시터의 성능을 더 높게 할 수 있다고 생각할 수 있다. 그러나, 다공성 폴리올레핀 필름은 상분리법 또는 연신 개공법에 의해 제조된 것이므로, 공극률을 더 높게 하는 것이 용이하지 않다.

따라서, 리튬 이온 2차 전지나 캐퍼시터의 세퍼레이터로서, 다공성 폴리올레핀 필름 대신에 폴리올레핀제 나노 섬유로 이루어진 부직포(이하, 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포라고 함)를 이용하는 것을 생각할 수 있다. 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포는, 폴리올레핀제 나노 섬유로 이루어지므로 상기 다공성 폴리올레핀 필름과 동일한 특성을 가질 뿐만 아니라, 상기 다공성 폴리올레핀 필름보다 공극률을 높게 할 수 있다고 생각할 수 있기 때문이다.

도 8은 이와 같은 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조할 수 있는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 도 8중, 도면부호 "932"는 노즐을 나타내고, 도면부호 "940"은 컬렉터를 나타내며, 도면부호 "950"은 전원 장치를 나타내고, 도면부호 "970"은 원료 탱크를 나타낸다.

종래의 폴리올레핀제 나노 섬유의 제조 방법은 도 8에 도시한 바와 같이, 가열 장치(974)를 구비하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치를 이용하여 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이므로, 폴리올레핀을 예를 들면 50℃~100℃로 가열하여 다성분 용매에 완전히 용해시켜 균일한 폴리머 용액을 제작하고, 상기 균일한 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하여 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이다.

종래의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의하면, 원래 용매에 대한 용해성이 낮은 폴리올레핀을 원재료로 이용하면서도, 균일한 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 것이 가능해지므로, 상기 우수한 특성을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 「세퍼레이터」는 비도전성 세퍼레이터를 말한다. 또한, 본 발명에서 나노 섬유란, 평균 직경이 수nm~수천nm의 섬유를 말한다.

일본 공표특허공보 제2009-517554호

그러나, 본 발명의 발명자들의 연구에 의해, 종래의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에서는 시간의 경과와 함께 폴리머 용액의 점도가 높아져 노즐로부터의 폴리머 용액의 토출량이 서서히 저하하고, 이것에 기인하여 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 곤란해지는 문제가 있는 것을 알았다.

또한, 이와 같은 문제는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 세퍼레이터로서 이용하는 경우에만 존재하는 문제가 아니라 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 세퍼레이터 이외의 용도로 이용하는 경우에도 존재하는 문제이다. 또한, 이와 같은 문제는 폴리올레핀만을 함유하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 경우에만 존재하는 문제가 아니라 폴리올레핀에 더해 폴리올레핀 이외의 폴리머를 함유하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 경우에도 존재하는 문제이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 이루어진 것으로서, 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능한 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기와 같은 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법을 실시 할 수 있는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 상기와 같은 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조되는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포로 이루어진 세퍼레이터를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명에서 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포란, 폴리올레핀만을 함유하는 나노 섬유 부직포 뿐만 아니라 폴리올레핀에 더해 폴리올레핀 이외의 폴리머를 함유하는 나노 섬유 부직포를 포함한다.

［1］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법은 전계 방사법에 의해 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법으로서, 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 1 온도로 폴리올레핀을 함유하는 폴리머 용액을 제작하는 제 1 과정과, 상기 폴리머 용액의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 2 온도로 유지하면서 상기 폴리머 용액을 노즐에 공급하는 제 2 과정과, 상기 노즐의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 3 온도로 유지하면서 상기 폴리머 용액을 상기 노즐로부터 토출하는 것에 의해 상기 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제작하는 제 3 과정을 포함하는 것을 특징으로 한다.

이 때문에, 본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의하면, 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 1 온도로 폴리올레핀을 함유하는 폴리머 용액을 제작하는 제 1 과정을 포함하므로, 종래의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법의 경우와 마찬가지로 원래 용매에 대한 용해성이 낮은 폴리올레핀을 원재료로서 이용하면서도 균일한 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 것이 가능해지므로, 상기와 같은 우수한 특성을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의하면, 폴리머 용액의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 2 온도로 유지하면서 폴리머 용액을 노즐에 공급하는 제 2 과정과, 노즐의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 3 온도로 유지하면서 폴리머 용액을 노즐로부터 토출하는 것에 의해 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 전계 방사하는 제 3 과정을 포함하므로, 시간이 경과해도 폴리머 용액의 점도가 높아지는 것이 없어지고, 노즐로부터의 폴리머 용액의 토출량이 서서히 저하하지도 않게 된다. 이 때문에 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능해진다.

또한, 제 1 온도를 30℃~100℃의 범위 내로 한 것은 제 1 온도가 30℃ 미만인 경우에는 폴리올레핀을 용매에 완전히 용해하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이고, 제 1 온도가 100℃를 초과하는 경우에는 용매의 증발량이 너무 커져 폴리머 용액 중의 폴리올레핀의 농도를 일정하게 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 이 관점에서 말하면, 제 1 온도를 50℃~90℃의 범위 내로 하는 것이 더 바람직하다.

또한, 제 2 온도 및 제 3 온도를 30℃~100℃의 범위 내로 한 것은 제 2 온도 및 제 3 온도가 30℃미만인 경우에는 시간의 경과와 함께 폴리머 용액이 불균일화되어 폴리머 용액의 점도가 너무 높아지는 경우가 있기 때문이고, 제 2 온도 및 제 3 온도가 100℃를 초과하는 경우에는 용매의 증발량이 너무 커져 폴리머 용액 중의 폴리올레핀의 농도를 일정하게 유지하는 것이 곤란해지는 경우가 있기 때문이다. 이 관점에서 말하면, 제 2 온도 및 제 3 온도를 50℃~90℃의 범위내로 하는 것이 더 바람직하다.

［2］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에서 상기 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포는 폴리머 성분으로서 폴리올레핀만을 함유하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법은 폴리머 성분으로서 폴리올레핀만을 함유하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 경우에 적용 가능하다.

［3］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에서 상기 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포는 폴리머 성분으로서 폴리올레핀에 더해 폴리올레핀 이외의 폴리머도 함유하는 것이 바람직하다.

이와 같이, 본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법은 폴리머 성분으로서 폴리올레핀에 더해 폴리올레핀 이외의 폴리머를 함유하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 경우에도 적용 가능하다.

［4］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하기 위한 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치로서, 컬렉터와, 상기 컬렉터에 대향하는 위치에 위치하여 폴리머 용액을 토출하는 복수의 노즐을 가진 노즐 유닛과, 상기 컬렉터와 상기 복수의 노즐 사이에 고전압을 인가하는 전원 장치와, 상기 폴리머 용액을 저장하는 원료 탱크와, 상기 원료 탱크로부터 상기 노즐 유닛에 이르는 폴리머 용액 공급 경로와, 상기 노즐 유닛, 상기 원료 탱크 및 상기 폴리머 용액 공급 경로의 각각을 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 온도로 보온하는 보온 장치를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 때문에, 본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에 의하면, 노즐 유닛, 원료 탱크 및 폴리머 용액 공급 경로의 각각을 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 온도로 보온하는 보온 장치를 구비하므로, 시간이 경과해도 폴리머 용액의 점도가 높아지지 않게 되고, 노즐로부터의 폴리머 용액의 토출량이 서서히 저하하지도 않게 된다. 이 때문에, 균일한 품질을 가지는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능해진다.

［5］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에서 상기 보온 장치는 전열 히터로 이루어진 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 노즐 유닛, 원료 탱크 및 폴리머 용액 공급 경로의 각각을 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 온도로 보온하는 것이 가능해진다. 이 경우, 노즐 유닛의 온도, 원료 탱크의 온도 및 폴리머 용액 공급 경로의 온도의 각각을 용이하게 또 독립적으로 제어할 수 있다.

［6］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에서 상기 보온 장치는 온수 순환 장치로 이루어진 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 하는 것에 의해서도 노즐 유닛, 원료 탱크 및 폴리머 용액 공급 경로의 각각을 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 온도로 보온하는 것이 가능해진다. 이 경우, 노즐 유닛의 온도, 원료 탱크의 온도 및 폴리머 용액 공급 경로의 온도의 시간적 변동을 작게 할 수 있다.

［7］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에서 상기 보온 장치는 온풍 순환 장치로 이루어진 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 하는 것에 의해서도 노즐 유닛, 원료 탱크 및 폴리머 용액 공급 경로의 각각을 30℃~100℃의 범위내에 있는 소정의 온도로 보온하는 것이 가능해진다.

［8］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에서 상기 전원 장치는 양 전극 및 음 전극 중 한쪽의 전극이 상기 컬렉터에 접속되고, 양 전극 및 음 전극 중 다른쪽 전극이 상기 노즐 유닛에 접속되며, 또한 상기 다른쪽 전극의 전위가 접지 전위가 되도록 상기 전원 장치가 상기 컬렉터와 상기 노즐 유닛에 접속되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 노즐 유닛을 비롯하여 「노즐로부터 토출되기 전의 폴리머 용액」, 원료 탱크, 폴리머 용액 공급 경로(예를 들면, 배관이나 이송 펌프 등) 전부가 접지 전위가 되므로, 원료 탱크나 폴리머 용액 공급 경로를 고내전압 사양으로 할 필요가 없어진다. 따라서, 원료 탱크나 폴리머 용액 공급 경로를 고내전압 사양으로 하는 것에 기인하여 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치의 기구가 복잡화되지 않게 된다.

또한, 비교적 단순한 형상·구조로 하는 것이 가능한 컬렉터에 고전압을 인가하고, 또한 비교적 복잡한 형상·구조를 가진 노즐 유닛을 접지한 상태로 전계 방사할 수 있으므로, 바람직하지 않은 방전이나 전압 강하를 일으키기 어려워지고, 항상 안정된 조건하에서 전계 방사하는 것이 가능해진다.

［9］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에서 상기 전계 방사 장치는 상기 복수의 노즐로서 상기 폴리머 용액을 토출구로부터 상부방향으로 토출하는 복수의 상부방향 노즐을 구비하는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 종래의 하부방향 노즐을 이용한 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치의 경우에 보이는 드롭렛 현상(하부방향 노즐로부터 방사되지 않은 폴리머 용액 덩어리가 그대로 기재층등에 부착되는 현상)이 발생하지 않고, 고품질의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 가능해진다.

［10］본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에서는 상기 컬렉터에 대향하는 위치에 위치하여 폴리올레핀을 포함하지 않는 제 2 폴리머 용액을 토출하는 복수의 노즐을 구비한 제 2 노즐 유닛과, 상기 제 2 폴리머 용액을 저장하는 제 2 원료 탱크와, 상기 제 2 원료 탱크로부터 상기 제 2 노즐 유닛에 이르는 제 2 폴리머 용액 공급 경로를 구비하고, 상기 보온 장치는 상기 노즐 유닛, 상기 제 2 노즐 유닛, 상기 원료 탱크, 상기 제 2 원료 탱크, 상기 폴리머 용액 공급 경로 및 상기 제 2 폴리머 용액 공급 경로 중, 상기 노즐 유닛, 상기 원료 탱크 및 상기 폴리머 용액 공급 경로만을 보온하도록 구성되어 있는 것이 바람직하다.

이와 같은 구성으로 함으로써, 상온에서 폴리머 용액을 제작하는 것이 가능한 제 2 폴리머 용액에 대해서는 폴리머 용액을 제작하거나, 폴리머 용액을 노즐에 공급하거나, 폴리머 용액을 노즐로부터 토출하는 것에 의해 나노 섬유 부직포를 제작하는 과정을 상온에서 실시하는 것이 가능해지므로, 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포와 폴리올레핀을 포함하지 않는 나노 섬유 부직포를 각각 적절한 방법으로 제작하는 것이 가능해진다.

본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법 또는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에 의해 제조되는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포는 2차 전지의 세퍼레이터, 콘덴서의 세퍼레이터, 각종 촉매의 담체, 각종 센서 재료 등의 전자·기계 재료, 와이핑크로스, 필터 등 산업 자재, 재생 의료 재료, 바이오메디칼 재료, 의료용 MEMS 재료, 바이오센서 재료 등의 의료 재료, 고기능·고감성 텍스타일 등의 의료품, 헬스케어, 스킨케어 등 미용 관련 용품 그 외의 폭넓은 용도로 사용 가능하다.

［11］본 발명의 세퍼레이터는 본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조된 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포로 이루어진 것을 특징으로 한다.

이 때문에, 본 발명의 세퍼레이터는 박막화(예를 들면 20㎛~40㎛)가 용이하고, 화확적 안정성 및 기계적 강도가 높고, 적절한 신도 및 탄성률을 가지며, 또한 일정한 온도역(예를 들면 140℃~160℃)에서 용융·폐공하여 전류를 차단하는 특성을 가질 뿐만 아니라 높은 공극률, 나아가서는 높은 이온 전도성을 가진 우수한 세퍼레이터가 된다.

［12］본 발명의 세퍼레이터는 본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조된 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 구비하는 것을 특징으로 한다.

이 때문에, 본 발명의 세퍼레이터는 박막화(예를 들면, 20㎛~40㎛)가 용이하고, 화확적 안정성 및 기계적 강도가 높고, 적절한 신도 및 탄성률을 가지며, 또한 일정한 온도역(예를 들면 140℃~160℃)에서 용융·폐공하여 전류를 차단하는 특성을 가질 뿐만 아니라 높은 공극률, 나아가서는 높은 이온 전도성을 가진 세퍼레이터가 된다.

본 발명은 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능한 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법을 제공하고, 또한, 상기와 같은 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법을 실시 할 수 있는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치를 제공하며, 상기와 같은 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조되는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포로 이루어진 세퍼레이터를 제공한다.

도 1은 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 단면도이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 세퍼레이터(200)가 제조되는 것을 도시한 도면이다.
도 3은 실시형태 2에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(2)의 단면도이다.
도 4는 실시형태 3에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(3)의 단면도이다.
도 5는 실시형태 4에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(4)의 단면도이다.
도 6은 실시형태 5에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(5)의 단면도이다.
도 7은 실시형태 5에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 세퍼레이터(202)가 제조되는 것을 도시한 도면이다.
도 8은 종래의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(900)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법, 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치 및 세퍼레이터에게 대해, 도면에 도시한 실시형태에 기초하여 설명한다.

［실시형태 1］

1. 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치

도 1은 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 단면도이다. 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)는 도 1에 도시한 바와 같이, 장척 시트(W)를 반송하는 반송 장치(10)와, 전계 방사 장치(20), 원료 탱크(70), 폴리머 용액 공급 경로(80), 및 보온 장치(100)를 구비한다.

반송 장치(10)는 장척 시트(W)를 투입하는 투입 롤러(11), 장척 시트(W)를 감는 감기 롤러(12), 및 투입 롤러(11)와 감기 롤러(12)의 사이에 위치하는 보조 롤러(13, 14)를 구비한다. 투입 롤러(11), 감기 롤러(12)는 도시하지 않은 구동 모터에 의해 회전 구동되는 구조로 되어 있다.

전계 방사 장치(20)는 도 1에 도시한 바와 같이, 하방으로부터 장척 시트(W)에 폴리올레핀을 포함하는 나노 섬유를 퇴적시킨다. 이하, 전계 방사 장치(20)의 구성에 대해 상세히 설명한다.

전계 방사 장치(20)는 도 1에 도시한 바와 같이, 도전체로 이루어진 하우징체(44)와, 복수의 상부방향 노즐(32)을 구비한 노즐 유닛(30), 컬렉터(40), 전원 장치(50), 및 보조 벨트 장치(60)를 구비한다.

본 발명의 세퍼레이터 제조 장치에는 여러 가지 크기 및 여러 가지 형상을 가진 노즐 유닛을 이용할 수 있지만, 노즐 유닛(30)은 상면에서 봤을 때 한 변이 0.5m~3m의 장방형(정방형을 포함함)으로 보이는 크기로 블록 형상을 가진다.

복수의 상부방향 노즐(32)은 후술하는 폴리머 용액 공급 경로(80)로부터 공급되는 폴리머 용액을 토출구로부터 상부방향으로 토출하는 노즐이다. 복수의 상부방향 노즐(32)을 구성하는 재료로서는 도전체를 이용할 수 있고, 예를 들면, 구리, 스텐레스강, 알루미늄 등을 이용할 수 있다.

복수의 상부방향 노즐(32)은 예를 들면, 1.5cm~6.0cm의 피치로 배열되어 있다. 복수의 상부방향 노즐(32)의 수는 예를 들면, 36개(종횡 동수로 배열한 경우, 6개×6개)~21904개(종횡 동수로 배열한 경우, 148개×148개)로 할 수 있다.

컬렉터(40)는 노즐 유닛(30)보다 상방에 배치되어 있다. 컬렉터(40)는 도전체로 이루어지고, 도 1에 도시한 바와 같이, 절연부재(42)를 통해 하우징체(44)에 장착되어 있다.

전원 장치(50)는 복수의 상부방향 노즐(32)과 컬렉터(40)의 사이에 고전압을 인가한다. 전원 장치(50)의 양극은 컬렉터(40)에 접속되고, 전원 장치(50)의 음극은 노즐 유닛(30) 및 하우징체(44)에 접속되어 있다.

보조 벨트 장치(60)는 장척 시트(W)의 반송 속도에 동기하여 회전하는 보조 벨트(62)와, 보조 벨트(62)의 회전을 돕는 5개의 보조 벨트용 롤러(64)를 구비한다. 5개의 보조 벨트용 롤러(64) 중 1개 또는 2개 이상의 보조 벨트용 롤러가 구동 롤러이고, 나머지 보조 벨트용 롤러가 종동 롤러이다. 컬렉터(40)와 장척 시트(W)의 사이에 보조 벨트(62)가 설치되어 있으므로, 장척 시트(W)는 양의 고전압이 인가되어 있는 컬렉터(40)로 당겨지지 않고 원활하게 반송되게 된다.

원료 탱크(70)는 폴리올레핀제 나노 섬유의 원료가 되는 폴리올레핀을 포함한 폴리머 용액을 저장한다. 원료 탱크(70)는 폴리머 용액의 분리나 응고를 방지하기 위한 교반 장치(72)를 구비한다. 원료 탱크(70)에는 폴리머 용액 경로 장치(80)의 파이프(82)가 접속되어 있다.

폴리머 용액 공급 경로(80)는 폴리머 용액을 통과시키는 파이프(82)와 공급 동작을 제어하는 밸브(84)로 이루어지고, 원료 탱크(70)에 저장된 폴리머 용액을 노즐 유닛(30)에 공급한다.

보온 장치(100)는 도 1에 도시한 바와 같이, 전열 히터(102, 104, 106)를 구비한다. 전열 히터(102)는 원료 탱크(70)의 측면측에 설치되어 있다. 전열 히터 (102)의 출력을 제어함으로써, 원료 탱크(70)를 30℃~100℃의 소정의 제 1 온도로 보온한다. 전열 히터(104)는 폴리머 용액 공급 경로(80)를 덮도록 설치되어 있다. 전열 히터(104)의 출력을 제어함으로써 폴리머 용액 공급 경로(80)를 30℃~100℃의 소정의 제 2 온도로 보온한다. 전열 히터(106)는 노즐 유닛(30)의 하방에 설치되어 있다. 전열 히터(106)의 출력을 제어함으로써 노즐 유닛(30)을 30℃~100℃의 소정의 제 3 온도로 보온한다. 보온 장치(100)는 원료 탱크(70), 폴리머 용액 공급 경로(80) 및 노즐 유닛(30)을 덮는 보온 쟈켓을 구비한다.

2. 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법

도 2는 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 세퍼레이터(200)가 제조되는 것을 도시한 도면이다.

실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법은, 이하의 제 1 과정 내지 제 3 과정을 포함한다. 이하, 각 과정에 따라서 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법을 설명한다.

1.제 1 과정

제 1 과정은 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 1 온도로 폴리올레핀을 함유하는 폴리머 용액을 제작하는 과정이다. 구체적으로는 폴리올레핀을 포함한 폴리머 재료 및 다성분 용매를 원료 탱크(70)에 투입하고, 원료 탱크(70)를 전열 히터(102)에 의해 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 1 온도로 보온하면서 이것들을 교반하는 것에 의해, 폴리머 재료를 다성분 용매에 완전히 용해시켜 점도가 낮고 균일한 폴리머 용액을 제작한다. 제 1 온도는 폴리머 재료 및 사용하는 용매의 종류나 분량에 따라서 설정한다.

2.제 2 과정

제 2 과정은 폴리머 용액의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 2 온도로 유지하면서 폴리머 용액을 복수의 상부방향 노즐(32)에 공급하는 과정이다. 구체적으로는 전열 히터(104)에 의해 폴리머 용액 공급 경로(80)를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 2 온도로 보온한 상태로 제 1 과정에서 제작한 폴리머 용액을 폴리머 용액 공급 경로(80)를 통해 노즐 유닛(30)에 공급한다. 제 2 온도는 폴리머 재료 및 사용하는 용매의 종류나 분량에 따라서 설정한다.

3.전계 방사 공정

제 3 과정은 복수의 상부방향 노즐(32)의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 3 온도로 유지하면서 폴리머 용액을 노즐로부터 토출함으로써 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제작하는 과정이다. 구체적으로는 우선, 장척 시트(W)를 반송 장치(10)에 설정하고, 그 후, 장척 시트(W)를 투입 롤러(11)로부터 감기 롤러(12)를 향해 소정의 반송 속도로 반송시킨다. 그 후, 전열 히터(106)에 의해 노즐 유닛(30)을 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 3 온도로 보온한 상태로 노즐 유닛(30)에 공급된 폴리머 용액을 복수의 상부방향 노즐(32)의 토출구로부터 장척 시트(W)를 향해 상부방향으로 토출한다. 제 3 보온 온도는 폴리머 재료 및 사용하는 용매의 종류나 분량에 따라서 설정한다.

이것에 의해, 도 2에 도시한 바와 같이, 장척 시트(W)의 한쪽 면상에 폴리올레핀제 나노 섬유가 퇴적하고, 장척 시트(W)의 한쪽의 면위에 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포(210)를 제작할 수 있다(도 2의 (a) 및 도 2의 (b) 참조). 제작한 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포(210)는 세퍼레이터(200)로서 그대로 사용할 수 있다(도 2의 (c) 참조).

이하, 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법의 방사 조건을 예시적으로 나타낸다.

폴리올레핀로서는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리­1­부텐(PB), 폴리­1­펜텐, 폴리­1­헥센, 폴리(3­메틸­1­부텐), 폴리(4­메틸­1­펜텐)(PMP), 폴리(4­메틸­1­헥센), 폴리(5­메틸­1­헵텐) 등을 사용할 수 있다.

용매로서는 HFIP, 디클로로메탄, 디메틸아세트아미드, 클로로포름, 크실렌, 메틸시클로헥산, 아세톤, 클로로포름, 에탄올, 이소프로판올, 메탄올, 톨루엔, 테트라히드로프란, 물, 벤젠, 벤질 알코올, 1, 4­디옥산, 프로판올, 사염화탄소, 시클로헥산, 시클로헥사논, 페놀, 피리딘, 토리클로로에탄, 아세트산；N, N­디메틸 포름아미드(DMF), 디메틸설폭시드(DMSO), N, N­디메틸아세트아미드(DMAc), 1­메틸­2­피롤리돈(NMP), 탄산에틸렌(EC), 탄산프로필렌(PC), 탄산디메틸(DMC), 아세트니트릴(AN), N­메틸몰포린­N­옥시드, 탄산부틸렌(BC), 1, 4­부틸로락톤(BL), 탄산디에틸(DEC), 디에틸에테르(DEE), 1, 2­디메톡시에탄(DME), 1, 3­디메틸­2­이미다졸리디논(DMI), 1, 3­디옥소란(DOL), 탄산에틸메틸(EMC), 포름산메틸(MF), 3­메틸옥사졸리딘­2­온(MO), 프로피온산메틸(MP), 2­메틸테트라히드로 프란(MeTHF) 또는 설포란(SL)을 이용할 수 있다.

장척 시트(W)로서는 각종 재료로 이루어진 부직포, 직물, 편물, 필름, 시트, 종이 등을 이용할 수 있다. 장척 시트(W)의 두께는, 예를 들면 5㎛~500㎛의 것을 이용할 수 있다. 장척 시트(W)의 길이는, 예를 들면 10m~10km의 것을 이용할 수 있다.

반송 속도는, 예를 들면 0.2m/분~100 m/분으로 설정할 수 있다. 컬렉터(40)와 노즐 유닛(30)에 인가하는 전압은 10kV~80kV로 설정할 수 있다.

방사 구역의 온도는 노즐 유닛(30)의 근방을 제외하고, 예를 들면 10℃~40℃로 설정할 수 있다. 또한, 방사 구역의 습도는, 예를 들면 20%~60%로 설정할 수 있다.

3. 폴리올레핀제 나노 섬유의 제조 방법의 효과

실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의하면, 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 1 온도로 폴리올레핀을 함유하는 폴리머 용액을 제작하는 제 1 과정을 포함하므로, 종래의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법의 경우와 마찬가지로, 원래 용매에 대한 용해성이 낮은 폴리올레핀을 원재료로서 이용하면서도 균일한 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 것이 가능해지므로, 상기와 같은 우수한 특성을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 가능해진다.

또한, 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의하면, 폴리머 용액의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 2 온도로 유지하면서 폴리머 용액을 복수의 상부방향 노즐(32)에 공급하는 제 2 과정과, 복수의 상부방향 노즐(32)의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 3 온도로 유지하면서 폴리머 용액을 노즐로부터 토출하는 것에 의해 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 전계 방사하는 제 3 과정을 포함하므로, 시간이 경과해도 폴리머 용액의 점도가 높아지지 않고, 노즐로부터의 폴리머 용액의 토출량이 서서히 저하하지도 않게 된다. 이 때문에, 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능해진다.

4. 폴리올레핀제 나노 섬유 제조 장치의 효과

실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)에 의하면, 노즐 유닛(30), 원료 탱크(70) 및 폴리머 용액 공급 경로(80)의 각각을 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 온도로 보온하는 보온 장치(100)를 구비하므로, 시간이 경과해도 폴리머 용액의 점도가 높아지지 않게 되고, 노즐로부터의 폴리머 용액의 토출량이 서서히 저하하지도 않게 된다. 이 때문에, 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능해진다.

또한, 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)에 의하면, 보온 장치(100)가 전열 히터로 이루어지므로, 노즐 유닛(30)의 온도, 원료 탱크(70)의 온도 및 폴리머 용액 공급 경로(80)의 온도의 각각을 용이하게 또한 독립적으로 제어할 수 있다.

또한, 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)에 의하면, 전원 장치(50)의 양 전극이 컬렉터(40)에 접속되고, 음 전극이 노즐 유닛(30)에 접속되며, 또한 상기 음 전극의 전위가 접지 전위가 되도록 전원 장치(50)가 컬렉터(40)와 노즐 유닛(30)에 접속되어 있으므로, 노즐 유닛(30)을 비롯하여 「상부방향 노즐(32)로부터 토출되기 전의 폴리머 용액」, 원료 탱크(70), 폴리머 용액 공급 경로(80)(예를 들면, 배관이나 이송 펌프 등) 전부가 접지 전위가 되므로, 원료 탱크(70)나 폴리머 용액 공급 경로(80)를 고내전압 사양으로 할 필요가 없어진다. 따라서, 원료 탱크(70)나 폴리머 용액 공급 경로(80)를 고내전압 사양으로 하는 것에 기인하여 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치의 기구가 복잡화되지 않게 된다.

또한, 비교적 단순한 형상·구조로 하는 것이 가능한 컬렉터(40)에 고전압을 인가하고, 또한 비교적 복잡한 형상·구조를 가진 노즐 유닛(30)을 접지한 상태로 전계 방사 할 수 있으므로, 바람직하지 않은 방전이나 전압 강하를 발생시키기 어려워지고, 항상 안정된 조건하에서 전계 방사하는 것이 가능해진다.

실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)에서는 전계 방사 장치(20)가 복수의 상부방향 노즐(32)로서 폴리머 용액을 토출구로부터 상부방향으로 토출하는 복수의 상부방향 노즐을 구비하므로, 종래의 하부방향 노즐을 이용한 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(900)의 경우에 보이는 드롭렛 현상(하부방향 노즐로부터 방사 되지 않은 폴리머 용액 덩어리가 그대로 기재층 등에 부착되는 현상)이 발생하지 않고, 고품질의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 가능해진다.

［실시형태 2］

도 3은 실시형태 2에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(2)의 단면도이다.

실시형태 2에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(2)는 기본적으로는 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)와 동일한 구성을 가지지만, 보온 장치의 구성이 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 다르다. 즉, 실시형태 2에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(2)는 도 3에 도시한 바와 같이, 전열 히터(102, 104, 106)로 이루어진 보온 장치(100) 대신에 온수 순환 장치로 이루어진 보온 장치(110)를 구비한다.

보온 장치(110)는 온수 탱크(112), 가열기(114), 및 온수 파이프(116)를 구비한다. 온수 탱크(112)는 가열기(114)에 의해 가열된 온수를 저장한다. 그리고, 온수는 온수 파이프(116)을 순환하는 과정에서 원료 탱크(70), 폴리머 용액 공급 경로(80) 및 노즐 유닛(30)을 따뜻하게 하고, 이것에 의해 원료 탱크(70), 폴리머 용액 공급 경로(80) 및 노즐 유닛(30)은 30℃~100℃ 사이의 소정의 제 1 온도, 제 2 온도 및 제 3 온도로 각각 보온된다.

이와 같이, 실시형태 2에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(2)는 보온 장치의 구성이 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 다르지만, 노즐 유닛(30), 원료 탱크(70) 및 폴리머 용액 공급 경로(80)를 보온하는 보온 장치(110)를 구비하므로, 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 마찬가지로 시간이 경과해도 폴리머 용액의 점도가 높아지지 않고, 노즐로부터의 폴리머 용액의 토출량이 서서히 저하하지도 않게 된다. 이 때문에, 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능해진다.

또한, 실시형태 2에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(2)는 보온 장치의 구성 이외의 점은 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)와 동일한 구성을 가지므로, 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)가 가진 효과 중 해당하는 효과를 가진다.

［실시형태 3］

도 4는 실시형태 3에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(3)의 단면도이다.

실시형태 3에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(3)는 기본적으로는 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)와 동일한 구성을 가지지만, 보온 장치의 구성이 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 다르다. 즉, 실시형태 3에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(3)는 도 4에 도시한 바와 같이, 전열 히터(102, 104, 106)로 이루어진 보온 장치(100) 대신에, 온풍 순환 장치로 이루어진 보온 장치(120)를 구비한다.

보온 장치(120)는 온풍 발생 장치(122)와 온풍 공급 경로(124)를 구비한다.

보온 장치(120)는 온풍 발생 장치(122)에 의해 발생시킨 온풍이 원료 탱크(70), 폴리머 용액 공급 경로(80) 및 노즐 유닛(30)을 덮는 온풍 공급 경로(124)를 순환하는 과정에서 원료 탱크(70), 폴리머 용액 공급 경로(80) 및 노즐 유닛(30)을 따뜻하게 하고, 이것에 의해 원료 탱크(70), 폴리머 용액 공급 경로(80)및 노즐 유닛(30)은 30℃~100℃ 사이의 소정의 제 1 온도, 제 2 온도 및 제 3 온도로 각각 보온된다.

이와 같이, 실시형태 3에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(3)는 보온 장치의 구성이 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 다르지만, 노즐 유닛(30), 원료 탱크(70) 및 폴리머 용액 공급 경로(80)를 보온하는 보온 장치(120)를 구비하므로, 실시형태 1에 따른 나노 섬유 제조 장치(1)의 경우와 마찬가지로 시간이 경과해도 폴리머 용액의 점도가 높아지지 않고, 노즐로부터의 폴리머 용액의 토출량이 서서히 저하하지도 않게 된다. 이 때문에 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능해진다.

또한, 실시형태 3에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(3)는 보온 장치의 구성 이외의 점은 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)와 동일한 구성을 가지므로, 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)가 가진 효과 중 해당하는 효과를 가진다.

［실시형태 4］

도 5는 실시형태 4에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(4)의 단면도이다.

실시형태 4에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(4)는 기본적으로는 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)와 동일한 구성을 가지지만, 원료 탱크의 배치 위치가 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 다르다. 즉, 실시형태 4에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(4)는 도 5에 도시한 바와 같이, 노즐 유닛(30)의 하방의 공간에 원료 탱크(70)가 배치되어 있다. 또한, 이것에 대응하여, 노즐 유닛(80)의 하방의 공간에 폴리머 용액 공급 경로(80) 및 보온 장치(130)가 배치되어 있다. 보온 장치(130)는 전열 히터(132, 134)를 구비한다.

이와 같이, 실시형태 4에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(4)는 원료 탱크(70)의 배치 위치가 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 다르지만, 노즐 유닛(30), 원료 탱크(70) 및 폴리머 용액 공급 경로(80)를 보온하는 보온 장치(130)를 구비하므로, 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 마찬가지로 시간이 경과해도 폴리머 용액의 점도가 높아지지 않고, 노즐로부터의 폴리머 용액의 토출량이 서서히 저하하지도 않게 된다. 이 때문에 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능해진다.

또한, 실시형태 4에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(4)는 원료 탱크(70)의 배치 위치 이외의 점은 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 동일한 구성을 가지므로, 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)가 가진 효과 중 해당하는 효과를 가진다.

［실시형태 5］

도 6은 실시형태 5에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(5)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 7은 실시형태 5에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 세퍼레이터(202)가 제조되는 것을 나타내는 도면이다.

실시형태 5에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(5)는 기본적으로는 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)와 동일한 구성을 가지지만, 도 6에 도시한 바와 같이, 폴리올레핀을 포함하지 않는 제 2 폴리머 용액을 토출하기 위한 복수의 노즐(32a)을 구비한 제 2 노즐 유닛(30a)과, 제 2 폴리머 용액을 저장하는 제 2 원료 탱크(70a)와, 제 2 원료 탱크(70a)로부터 제 2 노즐 유닛(30a)에 이르는 제 2 폴리머 용액 공급 경로(80a)를 구비하는 점 및 보온 장치(130)가 노즐 유닛(30), 원료 탱크(70) 및 폴리머 용액 공급 경로(80)만을 보온하도록 구성되어 있는 점에서 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)와는 다르다.

이 때문에, 실시형태 5에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(5)에 의하면, 노즐(32)로부터 폴리올레핀을 함유하는 폴리머 용액을 토출시켜 장척 시트(W) 상에 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포(210)를 제작하고(도 7의 (a) 및 도 7의 b) 참조), 그 후, 노즐(32a)로부터 폴리올레핀을 함유하지 않은 폴리머 용액을 토출시켜 폴리올레핀을 함유하지 않은 나노 섬유 부직포(220)를 제작하는 것에 의해, 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포(210)와 폴리올레핀을 함유하지 않은 나노 섬유 부직포(220)가 적층된 나노 섬유 부직포를 제작하는 것이 가능해진다(도 7의 (c) 참조). 제작한 「폴리올레핀제 나노 섬유 부직포와 폴리올레핀을 함유 하지 않은 나노 섬유 부직포가 적층된 나노 섬유 부직포」는 세퍼레이터(202)로서 그대로 사용할 수 있다(도 7의 (d) 참조).

이와 같이, 실시형태 5에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(5)는 폴리올레핀을 함유하지 않은 제 2 폴리머 용액을 토출하는 복수의 노즐(32a)을 구비한 제 2 노즐 유닛(30a)과, 제 2 폴리머 용액을 저장하는 제 2 원료 탱크(70a)와, 제 2 원료 탱크(70a)로부터 제 2 노즐 유닛(30a)에 이르는 제 2 폴리머 용액 공급 경로(80a)를 구비하는 점 및 보온 장치(130)가 노즐 유닛(30), 원료 탱크(70)및 폴리머 용액 공급 경로(80)만을 보온하도록 구성되어 있는 점에서 실시형태 1에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(1)의 경우와 다르지만, 노즐 유닛(30), 원료 탱크(70) 및 폴리머 용액 공급 경로(80)를 보온하는 보온 장치(130)를 구비하므로, 실시형태 1에 따른 나노 섬유 제조 장치(1)의 경우와 마찬가지로 폴리올레핀을 함유하는 폴리머 용액을 이용하여 전계 방사할 때 , 시간이 경과해도 폴리머 용액의 점도가 높아지지 않고, 노즐로부터의 폴리머 용액의 토출량이 서서히 저하하지도 않게 된다. 이 때문에, 균일한 품질을 가진 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 안정적으로 대량 생산하는 것이 가능해진다.

또한, 실시형태 5에 따른 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치(5)에 의하면, 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포와 폴리올레핀을 함유하지 않은 나노 섬유 부직포가 적층된 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 가능해진다.

이상, 본 발명을 상기 실시형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태에 한정되지 않고, 그 취지를 일탈하지 않는 범위에서 여러 가지 형태로 실시하는 것이 가능하고, 예를 들면, 다음과 같은 변형도 가능하다.

(1) 상기 실시형태 1에서는 원료 탱크(70), 폴리머 용액 공급 경로(80) 및 노즐 유닛(30)의 각각을 별개의 전열 히터(102, 104, 106)를 이용하여 보온하고 있지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 원료 탱크, 폴리머 용액 공급 경로 및 노즐 유닛을 1개의 보온 쟈켓으로 덮고, 또한 1개의 전열 히터를 이용하여 보온 쟈켓 내의 공간 전체를 보온해도 좋다.

(2) 상기 각 실시형태에서는 상부방향 노즐을 가진 상부 방향식 전계 방사 장치를 이용하여 본 발명의 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치를 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 하부방향 노즐을 가진 하부방향식 전계 방사 장치나 가로방향 노즐을 가진 가로방향식 전계 방사 장치를 구비한 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에 본 발명을 적용할 수도 있다.

1, 2, 3, 4, 5 : 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치
10 : 반송 장치
11 : 투입 롤러
12 : 감기 롤러
13, 14 : 보조 롤러
20, 20a, 20b : 전계 방사 장치
30, 30a : 노즐 유닛
32, 32a, 932 : 노즐
40, 940 : 컬렉터
42 : 절연부재
44 : 하우징체
50, 950 : 전원 장치
60 : 보조 벨트 장치
62 : 보조 벨트
64 : 보조 벨트용 롤러
70, 970 : 원료 탱크
70a : 제 2 원료 탱크
72, 72a : 교반 장치
80 : 폴리머 용액 공급 경로
80a : 제 2 폴리머 용액 공급 경로
82, 82a : 파이프
84, 84a : 밸브
100, 110, 120, 130 : 보온 장치
102, 104, 106, 132, 134 : 전열 히터
112 : 온수 탱크
114 : 가열기
116 : 온수 파이프
122 : 온풍 발생 장치
124 : 온풍 공급 경로
974 : 가열 장치
W : 장척 시트

Claims (12)

1. 전계 방사법에 의해 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 있어서,
   30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 1 온도로 폴리올레핀을 함유하는 폴리머 용액을 제작하는 제 1 과정,
   상기 폴리머 용액의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 2 온도로 유지하면서 상기 폴리머 용액을 노즐에 공급하는 제 2 과정, 및
   상기 노즐의 온도를 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 제 3 온도로 유지하면서 상기 폴리머 용액을 상기 노즐로부터 토출하는 것에 의해 상기 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제작하는 제 3 과정을 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포는 폴리머 성분으로서 폴리올레핀만을 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법.
3. 제 1 항에 있어서,
   상기 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포는 폴리머 성분으로서 폴리올레핀에 더해 폴리올레핀 이외의 폴리머를 함유하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법.
4. 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 제조하기 위한 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에 있어서,
   컬렉터,
   상기 컬렉터에 대향하는 위치에 위치하여 폴리머 용액을 토출하는 복수의 노즐을 가진 노즐 유닛,
   상기 컬렉터와 상기 복수의 노즐 사이에 고전압을 인가하는 전원 장치,
   상기 폴리머 용액을 저장하는 원료 탱크,
   상기 원료 탱크로부터 상기 노즐 유닛에 이르는 폴리머 용액 공급 경로, 및
   상기 노즐 유닛, 상기 원료 탱크 및 상기 폴리머 용액 공급 경로의 각각을 30℃~100℃의 범위 내에 있는 소정의 온도로 보온하는 보온 장치를 구비하는 것을 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치.
5. 제 4 항에 있어서,
   상기 보온 장치는 전열 히터로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치.
6. 제 4 항에 있어서,
   상기 보온 장치는 온수 순환 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치.
7. 제 4 항에 있어서,
   상기 보온 장치는 온풍 순환 장치로 이루어진 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치.
8. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에 있어서,
   상기 전원 장치는 양 전극 및 음 전극 중 한쪽의 전극이 상기 컬렉터에 접속되고, 양 전극 및 음 전극 중 다른쪽 전극이 상기 노즐 유닛에 접속되며, 또한 상기 다른쪽 전극의 전위가 접지 전위가 되도록, 상기 전원 장치가 상기 컬렉터와 상기 노즐 유닛에 접속되어 있는 것을 특징으로 하는 나노 섬유 제조 장치.
9. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에 있어서,
   상기 복수의 노즐은, 상기 폴리머 용액을 토출구로부터 상부방향으로 토출하는 복수의 상부방향 노즐인 것을 특징으로 하는 나노 섬유 제조 장치.
10. 제 4 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치에 있어서,
    상기 컬렉터에 대향하는 위치에 위치하여 폴리올레핀을 포함하지 않는 제 2 폴리머 용액을 토출하는 복수의 노즐을 구비한 제 2 노즐 유닛,
    상기 제 2 폴리머 용액을 저장하는 제 2 원료 탱크, 및
    상기 제 2 원료 탱크로부터 상기 제 2 노즐 유닛에 이르는 제 2 폴리머 용액 공급 경로를 구비하고,
    상기 보온 장치는 상기 노즐 유닛, 상기 제 2 노즐 유닛, 상기 원료 탱크, 상기 제 2 원료 탱크, 상기 폴리머 용액 공급 경로 및 상기 제 2 폴리머 용액 공급 경로 중, 상기 노즐 유닛, 상기 원료 탱크 및 상기 폴리머 용액 공급 경로만을 보온하도록 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포 제조 장치.
11. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조된 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포로 이루어진 것을 특징으로 하는 세퍼레이터.
12. 제 1 항 내지 제 3 항 중 어느 한 항에 기재된 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조된 폴리올레핀제 나노 섬유 부직포를 구비하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터.

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