KR101191388B1 - Nozzle block using nozzles for electrospinning - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다수의 방사노즐이 형성된 전기방사용 노즐블록에 있어서, 5각이상의 다각체의 형상으로 방사노즐이 형성된 노즐모듈은 횡렬과 종렬로 다수개가 배열되어 구성되고 회전하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록에 관한 것이다.In the present invention, in the electrospinning nozzle block having a plurality of spinning nozzles, the nozzle module in which the spinning nozzles are formed in the shape of a polygonal shape of five or more polygons is configured by rotating and rotating a plurality of nozzle modules in a row and column. It relates to a nozzle block for spinning.
Description
본 발명은 나노섬유를 제조하기 위해 전기방사를 위한 전기방사장에 사용되는 전기방사장치용 노즐블록에 관한 것이다.
The present invention relates to a nozzle block for an electrospinning apparatus used in an electrospinning for electrospinning to produce nanofibers.
섬유의 방사공정(spinning process)이란 고분자 유체를 가는 구멍을 통해 계속적으로 밀어내어 길고 가는 섬유로 전환시키는 공정으로 기존의 방사방법은 용융방사, 습식방사, 건식방사, 건습식 방사 등은 고분자 용융체 혹은 용액을 기계적 힘으로 노즐을 통해 압출시켜 방사하고 연신한 후, 이를 응고 혹은 고화시켜 섬유를 제조한다.Spinning process of fiber is a process that continuously pushes polymer fluid through a thin hole and converts it into a long thin fiber. Conventional spinning methods are melt spinning, wet spinning, dry spinning, and wet spinning. The solution is extruded through a nozzle with mechanical force, spun and stretched, and then solidified or solidified to produce fibers.
방사공정으로서 대표적인 것은 용융방사, 용액방사(습식방사, 건식방사) 등이 있다. 용융방사란 고분자 칩을 방사기의 원료 저장고에 넣고 고온의 압출기에서 녹인 후 스피너렛을 통해 섬유를 압출시킨 후, 차가운 냉각공기(QUENCHING SYSTEM)에 의해 고화시킨 후, 권취부에 의해 연신하는 형태이다. 한편, 용액방사(습식방사, 건식방사)는 저장고에서 원료고분자를 용매에 녹인 후, 이를 열교환기 등을 통과시켜 분자량이나 점도를 조절하여 스피러넷을 통과시킨 후 차가운 응고액을 통과시키거나(습식방사) 또는 고온가스로 빨리 증발시켜(건식방사)권취부에서 감겨 섬유가 되는 형태이다.Typical spinning processes include melt spinning and solution spinning (wet spinning, dry spinning). Melt spinning is a form in which a polymer chip is placed in a raw material storage of a spinning machine, melted in a high temperature extruder, extruded fibers through a spinneret, solidified by cold cooling air, and then stretched by a winding unit. On the other hand, solution spinning (wet spinning, dry spinning) is dissolved in the raw material polymer in the solvent in the reservoir, and then passed through a heat exchanger to adjust the molecular weight or viscosity to pass through the spiranenet or pass through a cold coagulation solution (wet Spinning) or rapidly evaporating to hot gas (dry spinning) to be wound around the winding to form fibers.
상기와 같이 기존 공정을 이용하여 제조하면 수~수십㎛의 직경을 갖는 섬유제조가 가능하고, 현재의 기술로는 서브미크론~수㎛직경의 초극세사 섬유제조가 가능하지만 특정한 고분자만이 가능하고, 매우 정교하고 복잡한 공정을 거쳐야 제조가 가능하였다.If manufactured using the existing process as described above, it is possible to manufacture a fiber having a diameter of several tens to several tens of micrometers, and with the current technology, it is possible to manufacture microfiber fibers having a submicron to several micrometers diameter, but only a specific polymer is possible. Manufacturing was only possible through a sophisticated and complex process.
최근에는 나노기술이 점차 발달하면서 섬유분야에서도 전기방사를 통한 나노사이즈의 나노섬유의 개발 및 나노섬유의 특성을 이용한 전기,전자,환경,생명,의학등 산업전반에 걸쳐 첨단소재로의 응용에 큰 관심이 모아지고 있으며, 나노섬유로 구성되는 부직포는 산업용, 의류용, 의료용 등으로 널리 사용되고 있으며 구체적으로 각종 필터 소재, 투습 방수 의류 소재, 약물 전달체, 이차전지와 같은 에너지 소재로서 그 응용범위가 확대되어 가고 있다.Recently, with the development of nanotechnology, the development of nano-sized nanofibers through electrospinning in the field of textiles and the application of high-tech materials throughout the industries such as electric, electronics, environment, life and medicine using the characteristics of nanofibers Interest is attracting, non-woven fabric composed of nanofibers are widely used for industrial, clothing, medical, etc. Specifically, the application range is expanded as energy materials such as various filter materials, moisture-permeable waterproof clothing materials, drug carriers, secondary batteries Is going.
전기방사는 표면장력에 의해 모세관 끝에 매달려 있는 물방울에 고전압을 부여할 때 물방울 표면에서 미세 필라멘트가 방출되는 정전 스프레이 과정에서 변형된 것으로 충분한 점도를 가진 고분자용액이나 용융체가 정전기력을 부여받을 경우 섬유가 형성되는 현상을 응용한 방사기술이다. Electrospinning is a deformation in the electrostatic spraying process in which fine filaments are released from the droplet surface when high tension is applied to the droplets suspended by the capillary ends by the surface tension. Fibers are formed when the polymer solution or melt having sufficient viscosity is applied with electrostatic force It is a radiation technology that applies the phenomenon.
전기방사에 의한 섬유제조기술은 이미 1930년대에 알려진 것이나, 낮은 생산성, 섬유 섬도의 불균일성 등으로 인해 상업관심을 끌지 못하다가, 섬유기술의 발달과 최근의 나노산업의 집중적인 관심으로 인해 나노섬유에 대한 많은 개발과 진보로 상업적으로 경제성이 있는 나노섬유를 생산할 수 있는 전기방사장치가 개발되었다.Fiber spinning technology known as electrospinning was already known in the 1930s, but it was not attracted to commercial interest due to low productivity and non-uniformity of fiber fineness.However, due to the development of fiber technology and the recent attention of nano industry, Many developments and advancements have resulted in the development of electrospinning apparatus capable of producing commercially viable nanofibers.
일반적인 나노섬유 부직포를 제조하기 위한 전기방사장치는 방사노즐이 형성되는 노즐블록과 노즐블록으로부터 방사되는 섬유들을 집적하는 집속장치(컬렉터) 및 노즐블록과 컬렉터로 전압을 걸어주기 위한 전압발생장치로 구성된다.Electrospinning apparatus for manufacturing a general nanofiber nonwoven fabric is composed of a nozzle block in which a spinning nozzle is formed, a concentrator (collector) integrating fibers radiated from the nozzle block, and a voltage generator for applying voltage to the nozzle block and the collector. do.
종래의 노즐블록은 대한민국 등록특허 제422460의 도면(도 1)에 나타난 바와 같이 노즐이 일렬로 배열된 노즐블록을 사용하여 전기방사를 한다.Conventional nozzle block is electrospinning using the nozzle block is arranged in a line as shown in the drawing (Fig. 1) of the Republic of Korea Patent No. 422460.
상기와 같이 일렬로 배열된 노즐을 사용할 경우 노즐에서 형성된 방사된 나노섬유에 반발력이 일정하게 적용되어 나노섬유가 집속되는 부분과 그렇치 못한 부분으로 구분되는 문제가 있었다. 이러한 문제로 균제도가 좋은 나노섬유 부직포를 제조하기 위해서는 노즐간의 반발력을 최소화하기 위해 노즐간의 거리를 멀리 형성하였으나 이렇게 형성된 노즐블록을 사용할 경우 생산성이 낮은 문제점이 있었다.In the case of using the nozzles arranged in a line as described above, the repulsive force is uniformly applied to the radiated nanofibers formed in the nozzles, thereby distinguishing the parts from which the nanofibers are focused and not. Due to this problem, in order to manufacture a good uniform nanofiber nonwoven fabric, the distance between the nozzles was formed far to minimize the repulsive force between the nozzles, but there was a problem of low productivity when using the nozzle blocks thus formed.
또한, 대한민국 특허출원번호 제2008-7000423호에 기재되어 있는 '정전방사를 통하여 고분자 용액으로부터 나노섬유를 생산하는 방법 및 장치'의 전기방사 장치는 노즐의 방사 전극과 집속장치와의 거리가 반원을 그리며 위치하고 있기 때문에 그 거리가 일정하지 않으며 그에 따라 제조되는 나노섬유의 직경은 가까운 노즐에서는 두꺼워지며 멀리 있는 노즐에서는 가늘어지는 직경 불균일 현상이 발생된다. 이와 같은 종래의 정전방사를 통하여 고분자 용액으로부터 나노섬유를 생산하는 방법 및 장치는 고분자 용액의 공급량 조절과 일정하지 않은 노즐과 집속장치와의 거리로 인하여 나노섬유 직경이 변화되고 나노섬유 부직포가 제조되어도 부직포의 두께는 균일하게 생성할 수 없게 되며 제한된 노즐 수에 의하여 생산속도가 떨어지는 문제점이 발생하게 된다.
In addition, the electrospinning apparatus of 'Method and apparatus for producing nanofibers from polymer solution through electrostatic spinning' described in Korean Patent Application No. 2008-7000423 has a semicircle having a distance between the radiating electrode of the nozzle and the focusing apparatus. Since the distance is not constant, the diameter of the nanofibers produced is thicker in the near nozzle and thinner diameter unevenness occurs in the distant nozzle. The method and apparatus for producing nanofibers from the polymer solution through the conventional electrospinning can be changed even if the nanofiber diameter is changed and the nanofiber nonwoven fabric is produced due to the supply amount of the polymer solution and the distance between the nozzle and the focusing device. The thickness of the nonwoven fabric cannot be produced uniformly, and the production speed decreases due to the limited number of nozzles.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서 본 발명은 균제도가 우수한 나노섬유 부직포를 제조하기 위한 전기방사장치에 사용되는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공하는 것을 목적으로 한다.The present invention is to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle used in the electrospinning apparatus for producing a nanofiber nonwoven fabric with excellent uniformity.
또한, 전기방사되어 나노섬유가 방사되는 방사노즐을 회전시켜 나노섬유의 굵기를 균일하게 유지하여 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공하는 것을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle by rotating a spinning nozzle to which the nanofibers are radiated to maintain the thickness of the nanofibers uniformly.
또한, 방사노즐이 일렬로 라인으로 형성되지 않고 방사노즐 사이를 조절하여 전기적 반발력을 이용하여 방사되는 나노섬유가 균일하게 집속장체에 집적될 수 있는 전기방사장치용 노즐블록을 제공하는 것을 목적으로 한다.
In addition, it is an object of the present invention to provide a nozzle block for an electrospinning apparatus in which the nanofibers radiated using the electric repulsion force can be uniformly integrated in the focusing body by controlling the radiating nozzles without forming lines in a line. .
본 발명은 다수의 방사노즐이 형성된 전기방사용 노즐블록에 있어서, 5각이상의 다각체의 형상으로 방사노즐이 형성된 노즐모듈은 횡렬과 종렬로 다수개가 배열되어 구성되고 회전하는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공한다.In the present invention, in the electrospinning nozzle block in which a plurality of spinning nozzles are formed, the nozzle module in which the spinning nozzles are formed in the shape of a polygonal shape of five or more polygons is formed by rotating a plurality of rows in a row and a column and rotating. It provides an electrospinning nozzle block using the nozzle.
또한, 상기 노즐모듈은 횡렬 또는 종렬으로 사선 또는 지그재그형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공한다.In addition, the nozzle module provides an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that arranged in an oblique or zigzag form in a horizontal or vertical row.
또한, 상기 노즐모듈은 5~8각형의 형상으로 방사노즐이 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공한다.In addition, the nozzle module provides an electrospinning nozzle block using a rotatable nozzle, characterized in that the spinning nozzle is formed in the shape of a 5-octagonal shape.
또한, 상기 노즐모듈은 다각체의 형상 내부에 방사노즐이 추가로 형성되는 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공한다.In addition, the nozzle module provides an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that the radiation nozzle is further formed inside the shape of the polygon.
또한, 상기 추가로 형성되는 방사노즐의 수는 1~5개인 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공한다.In addition, the number of the additionally formed spinning nozzles provide an electrospinning nozzle block using a rotatable nozzle, characterized in that 1 to 5.
또한, 상기 노즐모듈의 인접한 방사노즐간의 거리(d)는 5~30㎜인 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공한다.In addition, the distance (d) between the adjacent spinning nozzles of the nozzle module provides an electrospinning nozzle block using a rotary nozzle, characterized in that 5 ~ 30mm.
또한, 상기 노즐모듈의 방사노즐과 인접한 노즐모듈의 방사노즐의 최단거리(ℓ)는 5~30㎜인 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공한다.In addition, the shortest distance (l) of the spinning nozzle of the nozzle module adjacent to the spinning nozzle of the nozzle module provides an electrospinning nozzle block using a rotary nozzle, characterized in that 5 ~ 30mm.
또한, 상기 노즐모듈은 1~60rpm의 회전속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공한다.In addition, the nozzle module provides an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that for rotating at a rotational speed of 1 ~ 60rpm.
또한, 상기 노즐모듈은 동일한 방향으로 회전하거나 또는 각기 다른 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록을 제공한다.
In addition, the nozzle module provides an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that rotating in the same direction or in different directions.
이하 본 발명에 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 일실시예를 상세히 설명하기로 한다. 우선, 도면들 중, 동일한 구성요소 또는 부품들은 가능한 동일한 참조부호를 나타내고 있음에 유의하여야 한다. 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지기능 혹은 구성에 대한 구체적인 설명은 본 발명의 요지를 모호하지 않게 하기 위하여 생략한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. First of all, it should be noted that in the drawings, the same components or parts denote the same reference numerals as much as possible. In describing the present invention, detailed descriptions of related well-known functions or configurations are omitted in order not to obscure the subject matter of the present invention.
본 명세서에서 사용되는 정도의 용어 "약", "실질적으로" 등은 언급된 의미에 고유한 제조 및 물질 허용오차가 제시될 때 그 수치에서 또는 그 수치에 근접한 의미로 사용되고, 본 발명의 이해를 돕기 위해 정확하거나 절대적인 수치가 언급된 개시 내용을 비양심적인 침해자가 부당하게 이용하는 것을 방지하기 위해 사용된다.
As used herein, the terms "about", "substantially", and the like, are used at, or in close proximity to, numerical values when manufacturing and material tolerances inherent in the meanings indicated are intended to aid the understanding of the invention. Accurate or absolute figures are used to assist in the prevention of unfair use of unscrupulous infringers.
도 2는 본 발명에 따른 나노섬유 부직포 제조장치를 나타낸 개략도이고, 도 3은 본 발명에 따른 노즐모듈의 일 실시예를 나타낸 사시도이며, 도 4는 본 발명에 따른 노즐모듈의 다른 실시예를 나타낸 사시도이고, 도 5는 본 발명의 노즐모듈의 다양한 방사노즐의 형성을 나타낸 평면도이며, 도 6은 본 발명의 노즐모듈 배열상태의 일 실시예를 나타낸 평면도이고, 도 7은 본 발명의 노즐모듈 배열상태의 다른 실시예를 나타낸 평면도이며, 도 8은 본 발명의 노즐모듈 배열상태의 또 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.Figure 2 is a schematic view showing a nanofiber nonwoven fabric manufacturing apparatus according to the present invention, Figure 3 is a perspective view showing one embodiment of a nozzle module according to the present invention, Figure 4 shows another embodiment of a nozzle module according to the present invention 5 is a plan view showing the formation of the various spinning nozzles of the nozzle module of the present invention, Figure 6 is a plan view showing an embodiment of the nozzle module arrangement of the present invention, Figure 7 is a nozzle module arrangement of the present invention 8 is a plan view showing another embodiment of the state, Figure 8 is a plan view showing another embodiment of the nozzle module arrangement of the present invention.
본 발명은 도 2에 도시된 바와 같이 고분자 방사액이 노즐블록 100에서 전기방사되어 나노섬유가 제조되고, 제조된 나노섬유를 집속장치 200에 집속시켜 나노섬유 부직포를 제조하기 위한 전기방사장치에 사용되는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록 100에 관한 것이다.The present invention is a polymer spinning solution is electrospun from the
본 발명의 노즐블록 100은 다수의 노즐모듈 110이 횡렬과 종렬로 다수개가 배열되어 형성된다.The
상기 노즐모듈 110은 나노섬유가 방사되는 방사노즐 130이 상부에 다수개로 형성된 것으로 도 3 내지 도 4에 나타난 바와 같이 각각의 독립된 형태로 형성된다.The
상기 노즐모듈 110은 회전되는 것으로 각각의 노즐모듈 100은 독립적으로 형성되어 회전되는 것이 바람직하며, 모터를 이용하거나 컨베이어 벨트, 체인 등을 이용하여 회전시킬 수 있을 것이다.The
상기 노즐모듈의 회전속도는 1rpm 미만인 경우에는 회전에 따른 효과가 없으며, 60rpm을 초과할 경우에는 방사되는 나노섬유가 일부분으로 집속될 수 있고 나노섬유의 방사성에 문제가 생길 수 있으므로 상기 노즐모듈 110은 1~60rpm의 회전속도로 회전하는 것이 바람직할 것이다.If the rotational speed of the nozzle module is less than 1rpm, there is no effect according to the rotation, and if the nozzle module exceeds 60rpm, the
도 3 내지 도 4에 나타난 바와 같이 상기 노즐모듈 110에 형성되는 방사노즐 130은 5각이상의 다각체의 형상으로 환형 구조를 형성하고 있다.3 to 4, the
상기 5각이상의 다각체의 형상으로 환형 구조를 형성하고 있는 방사노즐 130은 방사노즐 사이의 거리조절를 위해 5~8각형의 형상으로 형성되는 것이 바람직할 것이다.Spinning
또한, 도 4 및 도 5에 나타난 바와 같이 5각이상의 다각체의 형상의 환형 구조 내부에 방사노즐 130이 더 추가하여 생산성을 향상시킬 수 있을 것이다. 도 5는 5각~8각형의 환형구조 형성된 방사노즐 130 내부에 방사노즐 130이 추가로 형성된 다양한 실시예를 나타낸 도면이다.In addition, as shown in FIGS. 4 and 5, the
상기 방사노즐의 직경은 0.01㎜ 미만인 경우 방사성이 저하될 수 있으므로 0.01㎜이상으로 제조되는 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 0.2~10㎜의 직경을 갖는 것이다.When the diameter of the spinning nozzle is less than 0.01mm, since the radioactivity may be lowered, it is preferable that the spinning nozzle is manufactured to 0.01 mm or more, and more preferably, has a diameter of 0.2 to 10mm.
상기와 같이 환형구조를 형성된 방사노즐 130 내부에 추가로 형성되는 방사노즐의 수는 1~5개인 것이 바람직하다. 추가되는 방사노즐의 수가 5개를 초과하면 노즐모듈의 설계가 어렵고 방사노즐간의 거리가 조절에 어려울 수 있다.As described above, the number of the spinning nozzles further formed inside the spinning
상기 노즐모듈 110안의 방사노즐간의 거리는 최소 5㎜이상을 유지하는 것이 바람직할 것이다. 방사노즐간의 거리가 5㎜미만인 경우 방사노즐간의 반발력으로 방사가 원활히 이루어지지 않고, 방사된 나노섬유가 심한 반발력으로 집속장치에 집속되지 못하고 노즐모듈이나 다른 곳에 집적될 수 있다.The distance between the spinning nozzles in the
또한, 방사노즐간의 거리가 30㎜를 초과하면 노즐모듈에 형성될 수 있는 방사노즐의 수가 감소하여 생산성이 감소할 수 있다. 따라서 도 6 내지 도 8에 나타난 바와 같이 방사노즐의 가장 인접한 방사노즐과의 거리를 d라 할때, 상기 d는 5~30㎜인 것이 가장 바람직할 것이다.In addition, when the distance between the spinning nozzles exceeds 30mm, the number of spinning nozzles that may be formed in the nozzle module may be reduced, thereby reducing productivity. Therefore, as shown in FIGS. 6 to 8, when d is a distance from the radiation nozzle to the nearest radiation nozzle, d is most preferably 5 to 30 mm.
상기와 같이 형성된 회전형 노즐모듈은 동일한 방향으로 회전하거나 또는 각기 다른 방향으로 회전할 수 있으며, 도 6 내도 도 8에 도시된 바와 같이 횡렬과 종렬로 다수개가 배열하여 본 발명의 전기방사용 노즐블록 100을 형성한다.The rotatable nozzle module formed as described above may rotate in the same direction or rotate in different directions, and as shown in FIG. 6 and FIG.
상기 횡렬과 종렬로 다수개가 배열된 노즐모듈 110은 횡렬 또는 종렬이 사선 또는 지그재그형으로 배치되어 방사노즐에서 방사되는 나노섬유가 서로의 반발력에 의해 집속장치에 균일하게 집속되도록 형성된다.The plurality of
도 6 내지 도 8은 본 발명의 노즐블록의 다양한 실시예를 나타낸 도면으로 도 6은 반시계방향 회전하는 노즐모듈의 종렬 배치을 사선형으로 형성한 것을 나타낸 것이고 도 7은 반시계방향으로 회전하는 노즐모듈과 시계방향으로 회전하는 노즐모듈로 조합된 노즐모듈의 종렬 배치을 지그재그형으로 형성한 것을 나타낸 도면이다. 또한 도 8은 반시계방향으로 회전하는 노즐모듈과 시계방향으로 회전하는 노즐모듈로 조합된 노즐모듈로 환형의 방사노즐의 내부에 방사노즐 130을 더 추가한 노즐모듈의 종렬 배치을 사선형으로 형성한 것을 나타낸 도면이다.6 to 8 are views illustrating various embodiments of the nozzle block of the present invention, and FIG. 6 shows a vertical arrangement of the nozzle module rotating in a counterclockwise direction, and FIG. 7 shows a nozzle rotating in a counterclockwise direction. A diagram showing a vertical arrangement of nozzle modules combined with a module and a nozzle module rotating in a clockwise direction in a zigzag shape. 8 is a nozzle module which is a combination of a nozzle module that rotates in a counterclockwise direction and a nozzle module that rotates in a clockwise direction to form a vertical arrangement of the nozzle module in which a
상기와 같이 형성된 본 발명에 따른 노즐블록 100은 회전형 노즐모듈의 방사노즐에서 방사된 나노섬유들은 서로의 반발력으로 집속장체에 균일하게 집속하게 된다.The
상기 방사블록 100의 방사노즐간의 거리는 방사된 섬유의 균일한 집속을 위하여 모두 일정하게 형성되는 것이 바람직할 것으로 각각의 방사노즐간의 거리는 방사노즐이 다른 노즐모듈에 형성되어 있어도 각각의 방사노즐간의 간격은 동일하게 형성하는 것이 바람직할 것이다.Preferably, the distance between the spinning nozzles of the
따라서 상기 노즐모듈의 방사노즐과 인접한 노즐모듈의 방사노즐의 최단거리를 ℓ이라 할 때, 상기 ℓ은 5~30㎜인 것이 바람직하다..Therefore, when the shortest distance of the spinning nozzle of the nozzle module adjacent to the spinning nozzle of the nozzle module is L, it is preferable that L is 5 to 30 mm.
상기와 같이 구성된 본 발명에 다른 전기방사용 노즐블록은 방사노즐에서 방사되는 나노섬유를 집속장치에 균일하게 집속되도록 한다.
The electrospinning nozzle block according to the present invention configured as described above uniformly concentrates the nanofibers emitted from the spinning nozzle to the focusing apparatus.
이상과 같이 방사노즐이 형성된 노즐모듈이 종렬 또는 횡렬로 사선 또는 지그재그형으로 형성된 본 발명에 의한 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록은 전기방사장치에 사용되어 방사된 나노섬유의 반발력으로 집속장치에 균일하게 집속되도록 하여 균제도가 높은 나노섬유 부직포를 제조할 수 있는 효과가 있다.Electrospinning nozzle block using the rotary nozzle according to the present invention formed in the vertical or horizontal line in the nozzle module is formed in a radial or zigzag form as described above is a focusing device by the repulsive force of the nanofibers used in the electrospinning apparatus By uniformly concentrating on, there is an effect that can produce a nanofiber nonwoven fabric with a high leveling agent.
또한, 회전형 노즐을 방사노즐에서 방사되는 나노섬유의 방사방향을 제어하여 집속장치에 집속되는 양을 조절하여 균제도가 우수한 부직포를 제조할 수 있는 효과가 있다.In addition, it is possible to manufacture a non-woven fabric having excellent uniformity by controlling the amount of focusing on the focusing apparatus by controlling the radial direction of the nanofibers emitted from the spinning nozzle with the rotary nozzle.
또한, 단위면적당 형성되는 방사노즐의 수를 많이 형성할 수 있어 많은 양의 나노섬유를 방사하여 생산성을 향상시키는 효과가 있다.
In addition, it is possible to form a large number of spinning nozzles formed per unit area has the effect of improving the productivity by spinning a large amount of nanofibers.
도 1은 종래기술의 전기방사용 노즐블록을 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 나노섬유 부직포 제조장치를 나타낸 개략도이다.
도 3은 본 발명에 따른 노즐모듈의 일 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 노즐모듈의 다른 실시예를 나타낸 사시도이다.
도 5는 본 발명의 노즐모듈의 다양한 방사노즐의 형성을 나타낸 평면도이다.
도 6은 본 발명의 노즐모듈 배열상태의 일 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 7은 본 발명의 노즐모듈 배열상태의 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.
도 8은 본 발명의 노즐모듈 배열상태의 또 다른 실시예를 나타낸 평면도이다.1 is a view showing a conventional electrospinning nozzle block.
Figure 2 is a schematic diagram showing a nanofiber nonwoven fabric manufacturing apparatus according to the present invention.
3 is a perspective view showing an embodiment of a nozzle module according to the present invention.
4 is a perspective view showing another embodiment of a nozzle module according to the present invention.
5 is a plan view showing the formation of various spinning nozzles of the nozzle module of the present invention.
Figure 6 is a plan view showing an embodiment of a nozzle module arrangement of the present invention.
7 is a plan view showing another embodiment of the nozzle module arrangement of the present invention.
8 is a plan view showing still another embodiment of the nozzle module arrangement of the present invention.
이하 본 발명에 따른 제조방법 및 제조장치를 이용한 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to examples using the manufacturing method and manufacturing apparatus according to the present invention.
실시예 1Example 1
상대 점도가 2.8인 나일론 66 칩을 개미산 용매에 15 중량% 농도로 용해하여 고분자 용액을 제조하였다. 상기 방사용액의 점도는 표면장력이 60 mN/m이었으며 상온에서 990 센티포아즈(cPs)이고 전기전도도는 400 mS/m이었다. A polymer solution was prepared by dissolving a nylon 66 chip having a relative viscosity of 2.8 in a formic acid solvent at a concentration of 15% by weight. The spinning solution had a viscosity of 60 mN / m, a surface tension of 990 centipoise (cPs), and an electrical conductivity of 400 mS / m.
방사용액을 용액 공급장치를 통해 일정한 양으로 노즐블록에 공급하여 방사노즐에 고분자 용액을 채운 이후 고전압 30kV를 가하여 나노섬유를 방사하였다.The spinning solution was supplied to the nozzle block in a constant amount through the solution supply device to fill the polymer solution in the spinning nozzle, and then a high voltage of 30kV was applied to spin the nanofibers.
이때 노즐블록은 도 6와 같이 형성되어 모든 노즐모듈이 반시계 방향으로 회전하는 노즐블록을 사용하였으며 노즐모듈의 인접한 방사노즐간의 거리(d)와, 노즐모듈의 방사노즐과 인접한 노즐모듈의 방사노즐과의 거리(ℓ)를 7㎜로 형성하였다.At this time, the nozzle block is formed as shown in Figure 6 used a nozzle block in which all the nozzle module is rotated in the counterclockwise direction, the distance (d) between the adjacent radiation nozzles of the nozzle module, and the radiation nozzle of the nozzle module adjacent to the nozzle module The distance (l) was formed to 7 mm.
상기 방사노즐의 길이는 8mm, 방사노즐의 직경은 0.5mm로 형성하였다. The length of the spinning nozzle is 8mm, the diameter of the spinning nozzle was formed to 0.5mm.
상기노즐블록을 이용한 나노섬유 부직포 제조장치에 의한 나노섬유의 생산 속도는 2.1m/min으로 제조하였다.
The production rate of the nanofibers by the nanofiber nonwoven fabric manufacturing apparatus using the nozzle block was prepared at 2.1 m / min.
실시예 2Example 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하였으나 도 7와 같이 형성되어 시계방향과 반시계방향으로 회전하는 노즐모듈이 1:1로 형성된 노즐블록을 사용하였으며, 노즐모듈의 인접한 방사노즐간의 거리(d)와, 노즐모듈의 방사노즐과 인접한 노즐모듈의 방사노즐과의 거리(ℓ)를 7㎜로 형성하였다.7 was used in the same manner as in Example 1, but the nozzle block was formed as shown in FIG. 7 and rotated clockwise and counterclockwise in a 1: 1 manner. The distance d between the adjacent radiation nozzles of the nozzle module and , The distance (l) between the spinneret of the nozzle module and the spinneret of the adjacent nozzle module was formed to be 7 mm.
상기 노즐블록을 이용한 나노섬유 부직포 제조장치에 의한 나노섬유의 생산 속도는 2.0m/min으로 제조하였다.
The production rate of the nanofibers by the nanofiber nonwoven fabric manufacturing apparatus using the nozzle block was prepared at 2.0 m / min.
비교예Comparative example
상기 실시예 1과 동일하게 실시하였으나, 노즐블록은 도 1에 도시된 바와 같은 방사노즐간 거리가 10㎜인 방사노즐이 일렬로 형성된 노즐블록을 사용하였다.In the same manner as in Example 1, the nozzle block used was a nozzle block in which a spinneret having a distance of 10 mm between spinnerets was formed as shown in FIG. 1.
상기 노즐블록을 이용한 나노섬유 부직포 제조장치에 의한 나노섬유의 생산 속도는 2.0m/min으로 제조하였다.
The production rate of the nanofibers by the nanofiber nonwoven fabric manufacturing apparatus using the nozzle block was prepared at 2.0 m / min.
상기와 같이 제조된 실시예들과 비교예들의 부직포의 물성을 측정하여 하기 표 1에 나타내었다.The physical properties of the nonwoven fabric of Examples and Comparative Examples prepared as described above are shown in Table 1 below.
상기 부직포의 인장강도 및 신도는 JIS L 1096의 컷-스트립법으로 측정하였다. (MD : 부직포의 기계방향 / CD : 부직포의 횡방향)Tensile strength and elongation of the nonwoven fabric were measured by the cut-strip method of JIS L 1096. (MD: machine direction of nonwoven fabric / CD: transverse direction of nonwoven fabric)
상기 균제도는 측정은 마이크로미터기를 이용하여 100~300번의 두께를 측정하여 평균을 측정 하였고, 평균의 오차를 균제도로 하였다.The leveling agent was measured by measuring the thickness of 100 ~ 300 times using a micrometer, and the average error was set as the leveling agent.
(Mpa)burglar
(Mpa)
(%)Shindo
(%)
Example 1
Example 2
Comparative Example
표 1에 나타난 바와 같이 본 발명에 따른 전기방사용 노즐블록을 사용한 실시예 1, 2의 부직포가 비교예의 부직포 보다 강도, 신도, 균제도에서 모두 우수함을 알 수 있다.As shown in Table 1, it can be seen that the nonwoven fabrics of Examples 1 and 2 using the electrospinning nozzle block according to the present invention are superior in strength, elongation, and evenness to the nonwoven fabric of the comparative example.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능함은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 명백할 것이다
The present invention described above is not limited to the above-described embodiment and the accompanying drawings, and various substitutions, modifications, and changes are possible within the scope without departing from the technical spirit of the present invention. Will be evident to those who have knowledge of
100 : 노즐블럭 110 : 노즐모듈
130 : 방사노즐 200 : 집속장치100: nozzle block 110: nozzle module
130: radiation nozzle 200: focusing device
Claims (9)
5각이상의 다각체의 형상으로 방사노즐이 형성된 노즐모듈은 횡렬과 종렬로 다수개가 배열되어 구성되고 회전하는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록.In the electrospinning nozzle block formed with a plurality of spinning nozzles,
The nozzle module in which the radial nozzle is formed in the shape of a polygonal shape of five or more polygons is an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that a plurality of arranged in a row and column arranged and rotated.
상기 노즐모듈은 횡렬 또는 종렬으로 사선 또는 지그재그형으로 배치되는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록.The method of claim 1,
The nozzle module is an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that arranged in a diagonal or zigzag in a row or column.
상기 노즐모듈은 5~8각형의 형상으로 방사노즐이 형성되는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록.The method of claim 1,
The nozzle module is an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that the radial nozzle is formed in the shape of a 5-octagonal shape.
상기 노즐모듈은 다각체의 형상 내부에 방사노즐이 추가로 형성되는 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록.The method of claim 1,
The nozzle module electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that the radial nozzle is further formed inside the shape of the polygon.
상기 추가로 형성되는 방사노즐의 수는 1~5개인 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록.The method of claim 4, wherein
Electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that the number of the additionally formed spinning nozzle 1 to 5.
상기 노즐모듈의 인접한 방사노즐간의 거리(d)는 5~30㎜인 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록.The method of claim 1,
Electrostatic spinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that the distance (d) between the adjacent radiation nozzle of the nozzle module is 5 ~ 30mm.
상기 노즐모듈의 방사노즐과 인접한 노즐모듈의 방사노즐의 최단거리(ℓ)는 5~30㎜인 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록.The method of claim 1,
Electrospray nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that the shortest distance (ℓ) of the radial nozzle of the nozzle module adjacent to the nozzle of the nozzle module is 5 ~ 30mm.
상기 노즐모듈은 1~60rpm의 회전속도로 회전하는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록.The method of claim 1,
The nozzle module electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that for rotating at a rotational speed of 1 ~ 60rpm.
상기 노즐모듈은 동일한 방향으로 회전하거나 또는 각기 다른 방향으로 회전하는 것을 특징으로 하는 회전형 노즐을 이용한 전기방사용 노즐블록.The method of claim 1,
The nozzle module is an electrospinning nozzle block using a rotating nozzle, characterized in that rotating in the same direction or in different directions.
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