KR101208569B1 - 전계방사를 이용한 나노 섬유의 제조 방법, 나노 섬유, 이를 포함하는 부직포, 세퍼레이터 및 실 - Google Patents

전계방사를 이용한 나노 섬유의 제조 방법, 나노 섬유, 이를 포함하는 부직포, 세퍼레이터 및 실 Download PDF

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Abstract

본 발명은 나노 섬유의 제조 방법, 나노 섬유, 부직포 및 실에 관한 것으로서, 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하는 나노 섬유의 제조 방법으로서, 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시켜 케나프 용액을 준비하는 케나프 용액 준비 공정과, 케나프 용액을 포함하는 전계 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 전계 방사 공정을 이 순서로 포함하며, 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 강도가 높은 나노 섬유를 얻는 것이 가능하며, 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 또한 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 불순물을 적게 하는 것이 가능한 나노 섬유의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

Description

전계방사를 이용한 나노 섬유의 제조 방법, 나노 섬유, 이를 포함하는 부직포, 세퍼레이터 및 실{Method for manufacturing nano-fiber using electrospinning, nano-fiber, non-woven fabric, separator and thread containing the same}
본 발명은 나노 섬유의 제조 방법, 나노 섬유, 부직포 및 실로서, 특히 케나프(kenaf)를 원료로 하는 케나프 유래의 폴리머를 포함하는 것에 관한 것이다.
종래, 나노 섬유 및 나노 섬유를 포함하는 제품이 널리 알려져 있다. 나노 섬유란, 평균 직경이 수천nm 이하의 섬유를 말하며, 매우 가는 섬유 직경 및 매우 높은 비표면적을 갖는다. 이 때문에 나노 섬유는 여러 가지 공업적 분야(예를 들면, 의료품, 각종 필터, 각종 세퍼레이터, 각종 기계 재료, 와이핑크로스, 기저귀, 인공 혈관, 인공 뼈 등의 분야)에 적용되거나, 또는 적용이 기대되고 있다.
한편, 지구 환경의 세계적인 변화의 우려 때문에, 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하는 것에 대해 관심이 높아지고 있다. 그것에 관련하여 식물성 섬유를 취급하는 기술 분야에서는 재배 가능한 풀이며, 성장이 빠르고, 또한 강도가 높은 섬유가 많이 얻어지는 케나프("양마"라고도 함)가 주목받고 있다.
케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하는 나노 섬유의 제조 방법으로서는 종래, 케나프 유래의 식물 섬유를 물리적인 힘(2 장의 디스크의 회전 방향의 차이에 의해 발생하는 힘)으로 풀어 나노 섬유를 제조하는 방법이 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조). 종래의 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 재배 가능한 풀인 케나프를 이용하여 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다. 또한, 강도(특히 인장 강도)가 높은 섬유가 많이 얻어지는 케나프를 원료로 하므로, 강도가 높은 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
일본 공개특허공보 제2003-155349호
그러나, 종래의 나노 섬유의 제조 방법에서는 물리적인 힘으로 풀어 나노 섬유를 제조하므로, 높은 균일성을 가진(즉, 섬유의 평균 직경이나 길이의 편차가 작음) 나노 섬유를 얻는 것이 곤란한 문제가 있다. 또한, 원료가 되는 케나프는 천연물이므로 수확이나 가공시, 원료에 불순물이 섞이는 경우가 있지만, 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로는 불순물을 적게 하는 것이 곤란한 문제도 있다.
따라서, 본 발명은 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 강도가 높은 나노 섬유를 얻는 것이 가능하며, 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 또한 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 불순물을 적게 하는 것이 가능한 나노 섬유의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 나노 섬유를 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 본 발명의 나노 섬유를 포함하는 부직포 및 실을 제공하는 것을 목적으로 한다.
[1]본 발명의 나노 섬유의 제조 방법은 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하는 나노 섬유의 제조 방법으로서, 상기 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시켜 케나프 용액을 준비하는 케나프 용액 준비 공정과, 상기 케나프 용액을 포함하는 전계 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 전계 방사 공정을 이 순서로 포함하는 것을 특징으로 한다.
이 때문에 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시켜 케나프 용액을 준비하는 케나프 용액 준비 공정과, 케나프 용액을 포함하는 전계 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 전계 방사 공정을 이 순서로 포함하므로, 균일한 전계 방사 용액을 조제하고, 이것을 이용하여 전계 방사를 실시하여 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시키므로 용매에 용해되지 않는 불순물을 제거하는 것이 가능해지고, 그 결과, 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 불순물을 적게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 종래의 나노 섬유의 제조 방법과 마찬가지로 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하는 나노 섬유의 제조 방법이므로, 재배 가능한 풀인 케나프를 이용하여 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 종래의 나노 섬유의 제조 방법과 마찬가지로 강도가 높은 섬유가 많이 얻어지는 케나프를 원료로 하므로, 강도가 높은 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
따라서, 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법은 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 강도가 높은 나노 섬유를 얻는 것이 가능하며, 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 또한 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 불순물을 적게 하는 것이 가능한 나노 섬유의 제조 방법이 된다.
[2]본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에서는 상기 전계 방사 공정 이전에 상기 케나프 유래의 폴리머와는 상이한 다른 폴리머를 용매에 용해시켜 다른 폴리머 용액을 준비하는 다른 폴리머 용액 준비 공정을 더 포함하고, 상기 전계 방사 공정은 상기 전계 방사 용액으로서 상기 케나프 용액 및 상기 다른 폴리머 용액을 혼합한 혼합 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 공정인 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 함으로써, 다른 폴리머의 성질을 부가하여 여러 가지 성질을 가진 나노 섬유를 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 이와 같은 방법으로 함으로써, 다른 폴리머 용액을 혼합하는 것에 의해 안정적으로 전계 방사를 실시하는 것이 가능해지므로, 전계 방사 공정을 안정적으로 실시하여 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
[3]본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에서 상기 다른 폴리머는 폴리비닐알콜을 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 함으로써, 후술하는 실험예로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 전계 방사 공정을 더 안정적으로 실시하여 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 「폴리비닐알콜을 포함한다」에는 폴리비닐알콜만을 포함하는 것과, 폴리비닐알콜 및 폴리비닐알콜 이외의 다른 폴리머를 포함하는 것 양쪽 모두를 포함한다.
[4]본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에서는 상기 혼합 용액에 있어서, 상기 케나프 유래의 폴리머와 상기 다른 폴리머의 중량비가 1:99~1:1의 범위 내인 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 함으로써, 높은 강도를 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해지고, 또한 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 케나프 유래의 폴리머와 다른 폴리머와의 중량비를 1:99~1:1의 범위 내로 한 것은, 상기 범위보다 케나프 유래의 폴리머의 비율이 작은 경우에는 높은 강도를 가진 나노 섬유를 얻는 것이 곤란한 경우가 있기 때문이고, 상기 범위보다 케나프 유래의 폴리머의 비율이 큰 경우에는 전계 방사 공정을 안정적으로 실시할 수 없는 경우가 있으며, 그 결과, 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻을 수 없는 경우가 있기 때문이다. 상기 관점에서는 케나프 유래의 폴리머와 다른 폴리머의 중량비가 1:9~4:6의 범위 내인 것이 더 바람직하다.
[5]본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에서 상기 케나프 용액 준비 공정은 케나프에 가용화 처리를 실시하여 상기 케나프 유래의 폴리머를 얻은 후, 상기 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시키는 공정인 것이 바람직하다.
이와 같은 방법으로 함으로써, 더 높은 균일성을 가진 전계 방사 용액을 조제하는 것이 가능해지고, 이것을 이용하여 전계 방사를 실시하여 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
[6]본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에서 상기 가용화 처리는 카르복시메틸화 처리인 것이 바람직하다.
카르복시메틸화 처리는 비교적 간단한 처리이고, 또한 케나프보다 매우 용매에 용해되기 쉬운 케나프 유래의 폴리머를 얻을 수 있으므로, 이와 같은 방법으로 함으로써 케나프의 가공에 수반되는 환경 부하를 저감하면서 균일한 전계 방사 용액을 얻는 것이 가능해지고, 그 결과, 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
카르복시메틸화 처리의 방법으로서는 여러 가지 방법을 이용할 수 있다(예를 들면, 알칼리 환경하에서 모노클로로아세트산과 반응시키는 방법. 후술하는 실험예 1 참조).
[7]본 발명의 나노 섬유는 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하고, 상기 케나프 유래의 폴리머를 포함하는 전계 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 것에 의해 제조된 것을 특징으로 한다.
이 때문에 본 발명의 나노 섬유에 의하면, 케나프 유래의 폴리머를 포함하는 전계 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 실시함으로써 제조된 것이므로, 균일한 전계 방사 용액을 조제하고, 이것을 이용하여 전계 방사를 실시하여 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유보다 높은 균일성을 갖도록 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 나노 섬유에 의하면, 전계 방사를 실시하는 것에 의해 제조된 것이므로, 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시켜, 용매에 용해되지 않은 불순물을 제거하는 것이 가능해지고, 그 결과, 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유보다 불순물을 적게 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 나노 섬유에 의하면, 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유와 마찬가지로, 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하므로, 재배 가능한 풀인 케나프를 이용하여 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 얻는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 나노 섬유에 의하면, 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유와 마찬가지로, 강도가 높은 섬유가 많이 얻어지는 케나프를 원료로 하므로, 높은 강도를 갖도록 하는 것이 가능해진다.
따라서, 본 발명의 나노 섬유는 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 얻는 것이 가능하고, 높은 강도를 갖도록 하는 것이 가능하며, 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유보다 높은 균일성을 갖도록 하는 것이 가능하고, 또한 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유보다 불순물을 적게 하는 것이 가능한 나노 섬유가 된다.
[8]본 발명의 나노 섬유는 상기 케나프 유래의 폴리머 외에 케나프 이외를 원료로 하는 다른 폴리머를 더 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 다른 폴리머의 성질을 부가하여 여러 가지 성질을 갖도록 하는 것이 가능해진다.
또한, 이와 같은 구성으로 함으로써, 다른 폴리머에 의해 안정적으로 전계 방사를 실시하는 것이 가능해지므로, 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
[9]본 발명의 나노 섬유에서 상기 다른 폴리머는 폴리비닐알콜을 포함하는 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 후술하는 실험예로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 전계 방사를 더 안정적으로 실시하여, 더 높은 균일성을 갖도록 하는 것이 가능해진다.
[10]본 발명의 나노 섬유에서는 상기 케나프 유래의 폴리머와, 상기 다른 폴리머의 중량비가 1:99~1:1의 범위 내인 것이 바람직하다.
이와 같은 구성으로 함으로써, 높은 강도를 갖도록 하는 것이 가능해지고, 또한 더 높은 균일성을 갖도록 하는 것이 가능해진다.
또한, 케나프 유래의 폴리머와 다른 폴리머의 중량비가 1:99~1:1의 범위 내로 한 것은, 상기 범위보다 케나프 유래의 폴리머의 비율이 작은 경우에는 높은 강도를 갖도록 하는 것이 곤란한 경우가 있기 때문이고, 상기 범위보다 케나프 유래의 폴리머의 비율이 큰 경우에는 전계 방사를 안정적으로 실시할 수 없는 경우가 있고, 그 결과, 높은 균일성을 갖도록 할 수 없는 경우가 있기 때문이다. 상기 관점에서는 케나프 유래의 폴리머와 다른 폴리머의 중량비가 1:9~4:6의 범위 내인 것이 더 바람직하다.
[11]본 발명의 나노 섬유에서 상기 케나프 유래의 폴리머는, 상기 케나프에 카르복시메틸화 처리를 실시하는 것에 의해 얻어지는 것이 바람직하다.
카르복시메틸화는 비교적 간단한 처리이고, 또한 케나프보다 매우 용매에 용해되기 쉬운 케나프 유래의 폴리머를 얻을 수 있으므로, 이와 같은 구성으로 함으로써 케나프의 가공에 수반되는 환경 부하를 저감하면서 균일한 전계 방사 용액을 얻는 것이 가능해지고, 그 결과, 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유로 하는 것이 가능해진다.
[12]본 발명의 부직포는 본 발명의 나노 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 부직포에 의하면, 나노 섬유를 포함하므로 여러 가지 공업적 분야(예를 들면, 의료품, 각종 필터, 각종 기계 재료, 와이핑크로스, 기저귀, 인공 혈관, 인공뼈 등의 분야)에 적용하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 부직포에 의하면, 본 발명의 나노 섬유를 포함하므로 제조시의 환경 부하가 낮고, 높은 품질(높은 균일성, 높은 강도)을 가진 부직포로 하는 것이 가능해진다.
또한, 「본 발명의 나노 섬유를 포함한다」에는 본 발명의 나노 섬유만을 포함하는 것과, 본 발명의 나노 섬유 및 본 발명의 나노 섬유 이외의 물질(특히, 각종 섬유)을 포함하는 것 양쪽 모두를 포함한다.
[13]본 발명의 세퍼레이터는 본 발명의 나노 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 세퍼레이터에 의하면, 강도가 높은 섬유가 많이 얻어지는 케나프를 원료로 하고, 높은 강도를 갖도록 하는 것이 가능해지는 본 발명의 나노 섬유를 포함하므로, 높은 강도를 가진 세퍼레이터로 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 세퍼레이터에 의하면, 본 발명의 나노 섬유를 포함하므로, 제조시의 환경 부하가 낮고, 높은 강도 이외에도 높은 균일성을 가진 세퍼레이터로 하는 것이 가능해진다.
또한, 본 명세서에서 「세퍼레이터」란, 전지(1차 전지 및 2차 전지를 포함함)나 콘덴서(캐퍼시터라고도 함) 등에 이용하는 세퍼레이터(칸막이)를 말한다.
[14]본 발명의 실은 본 발명의 나노 섬유를 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실에 의하면, 나노 섬유를 포함하므로, 여러 가지 공업적 분야(예를 들면, 의료품, 각종 필터, 각종 기계 재료, 와이핑크로스, 기저귀, 인공 혈관, 인공 뼈 등의 분야)에 적용하는 것이 가능해진다.
또한, 본 발명의 실에 의하면, 본 발명의 나노 섬유를 포함하므로, 제조시의 환경 부하가 낮고, 높은 품질(높은 균일성, 높은 강도)을 가진 실로 하는 것이 가능해진다.
또한, 「본 발명의 나노 섬유를 포함한다」에는 본 발명의 나노 섬유만을 포함하는 것과, 본 발명의 나노 섬유 및 본 발명의 나노 섬유 이외의 물질(특히, 각종 섬유)을 포함하는 것 양쪽 모두를 포함한다.
본 발명은 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 강도가 높은 나노 섬유를 얻는 것이 가능하며, 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 또한 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 불순물을 적게 하는 것이 가능한 나노 섬유의 제조 방법을 제공한다. 또한, 본 발명의 제조 방법에 의해 제조된 나노 섬유를 제공하며, 본 발명의 나노 섬유를 포함하는 부직포 및 실을 제공한다.
도 1은 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12), 부직포(14) 및 실(18) 각각의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 실시형태 2에 따른 세퍼레이터(20)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 실험예 1에 따른 나노 섬유의 현미경 사진이다.
도 5는 실험예 2에 따른 나노 섬유의 현미경 사진이다.
도 6은 실험예 3에 따른 나노 섬유의 현미경 사진이다.
도 7은 실험예 4에 따른 나노 섬유의 현미경 사진이다.
이하, 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법, 나노 섬유, 부직포 및 실에 대해, 도면에 도시한 실시형태에 기초하여 설명한다.
[실시형태 1]
도 1은 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법을 나타내는 플로우차트이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12), 부직포(14) 및 실(18) 각각의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 2의 (a)는 전계 방사 장치(100)를 이용하여 나노 섬유(12) 및 부직포(14)를 제조하는 것을 도시한 도면이고, 도 2의 (b)는 부직포(14)를 띠형상으로 절단하여 띠형상 부직포(16)를 제조하는 것을 도시한 도면이며, 도 2의 (c)는 꼬임사 장치(200)를 이용하여 실(18)을 제조하는 것을 도시한 도면이다.
1.실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법
실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법은 케나프를 원료로 하는 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하는 나노 섬유(12)(도 2의 (a) 참조)의 제조 방법으로서, 도 1에 도시한 바와 같이, 케나프 용액 준비 공정(S1), 다른 폴리머 용액 준비 공정(S2), 혼합 공정(S3), 및 전계 방사 공정(S4)을 포함한다. 이하, 각 공정을 상세히 설명한다.
(1) 케나프 용액 준비 공정(S1)
케나프 용액 준비 공정(S1)은 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시켜 케나프 용액을 준비하는 공정이다. 즉, 케나프 용액 준비 공정(S1)은 케나프에 가용화 처리를 실시하여 케나프 유래의 폴리머를 얻은 후, 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시키는 공정이다. 실시형태 1에서 가용화 처리는 카르복시메틸화 처리이다.
케나프 유래의 폴리머를 용해시키는 용매로서는 예를 들면, N-메틸몰포린-N-옥시드, 물, 디메틸아세트아미드, 디클로로메탄, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 메틸에틸케톤, 클로로포름, 아세톤, 포름산, 아세트산, 시클로헥산, 테트라히드로푸란(tetrahydrofuran, 이하, "THF") 등을 이용할 수 있다. 또한, 용매로서 복수 종류의 용매를 혼합하여 이용해도 좋다. 또한, 도전성 향상제 등의 첨가제를 첨가해도 좋다.
(2) 다른 폴리머 용액 준비 공정(S2)
다른 폴리머 용액 준비 공정(S2)은 케나프 유래의 폴리머와는 상이한, 다른 폴리머를 용매에 용해시켜 다른 폴리머 용액을 준비하는 공정이다. 실시형태 1에서 다른 폴리머는 폴리비닐알콜을 포함한다.
(3) 혼합 공정(S3)
혼합 공정(S3)은 케나프 용액과 다른 폴리머 용액을 혼합한 혼합 용액(전계 방사 용액(10))을 조제하는 공정이다. 혼합 용액에 있어서, 케나프 유래의 폴리머와 다른 폴리머의 중량비는 1:99~1:1의 범위 내이고, 더 바람직하게는 1:9~4:6의 범위 내에 있다.
(4) 전계 방사 공정(S4)
전계 방사 공정(S4)은 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 케나프 용액을 포함하는 전계 방사 용액(10)을 이용하여 전계 방사를 실시하는 공정이다. 즉, 전계 방사 공정(S4)은 전계 방사 용액(10)으로서 케나프 용액 및 다른 폴리머 용액을 혼합한 혼합 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 공정이다.
전계 방사 공정(S4)은 예를 들면, 전계 방사 장치(100)를 이용하여 이하와 같이 실시한다. 전계 방사 장치(100)에 구비된 원료 탱크(102)에 전계 방사 용액(10)을 충전하고, 밸브(104)를 개방하여, 전계 방사 용액(10)을 노즐(106)에 공급 가능한 상태로 한다. 그 후, 고압 전원(110)을 이용하여 노즐(106)과 컬렉터(108)의 사이에 고전압을 인가함으로써 전계 방사를 실시하여 나노 섬유(12)를 얻는다.
또한, 이 경우, 나노 섬유(12)는 컬렉터(108)상에 시트상의 부직포(14)로서 퇴적한다.
노즐(106)과 컬렉터(108)의 사이에 인가하는 전압은 예를 들면, 10kV~30kV로 설정할 수 있고, 15kV 부근으로 설정하는 것이 바람직하다.
방사 구역의 온도는 예를 들면 25℃로 설정할 수 있다. 방사 구역의 습도는 예를 들면 30%~40%로 설정할 수 있다.
2.실시형태 1에 따른 나노 섬유(12), 부직포(14) 및 실(20)
실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의해 제조된 것이며, 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하고, 케나프 유래의 폴리머를 포함하는 전계 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 실시함으로써 제조된 것이다.
나노 섬유(12)는 케나프 유래의 폴리머 외에, 케나프 유래의 폴리머와는 상이한 다른 폴리머를 더 포함한다. 나노 섬유(12)에서는 케나프 유래의 폴리머와 다른 폴리머의 중량비가, 1:99~1:1의 범위 내이고, 더 바람직하게는 1:9~4:6의 범위 내이다. 다른 폴리머는 폴리비닐알콜을 포함한다. 케나프 유래의 폴리머는 상기한 바와 같이, 케나프에 카르복시메틸화 처리를 실시함으로써 얻어지는 것이다.
실시형태 1에 따른 부직포(14)는 도 2의 (a)에 도시한 바와 같이, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)를 포함한다. 부직포(14)는 상기한 바와 같이, 전계 방사 공정(S4)에 의해 얻어진다.
실시형태 1에 따른 실(18)은 도 2의 (b) 및 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 실시형태 1에 따른 부직포(14)로부터 얻어지므로, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)를 포함한다.
실(18)은 예를 들면, 이하와 같이 얻을 수 있다. 우선, 도 2의 (b)에 도시한 바와 같이, 전계 방사 공정(S4)으로 얻어진 부직포(14)를 띠형상으로 재단하여, 띠형상 부직포(16)로 한다. 계속해서, 도 2의 (c)에 도시한 바와 같이, 띠형상 부직포(16)를 꼬임사 장치(200)에 걸어 꼬아 실(18)을 얻는다. 또한, 도면부호 "202"로 나타낸 것은 띠형상 부직포(16)를 꼬는 주 꼬임사 장치이고, 도면부호 "204" 및 도면부호 "206"으로 나타낸 것은 실(18)을 강고하게 꼬고, 또한 실(18)을 일정한 방향(도 2의 (c)에서는 지면 우측 방향)을 향해 보내는 실 이송 장치이다.
3.실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법, 나노 섬유(12), 부직포(14) 및 실(20)의 효과
실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시켜 케나프 용액을 준비하는 케나프 용액 준비 공정(S1)과, 케나프 용액을 포함하는 전계 방사 용액(10)을 이용하여 전계 방사를 실시하는 전계 방사 공정(S4)를 이 순서로 포함하므로, 균일한 전계 방사 용액을 조제하고, 이것을 이용하여 전계 방사를 실시하여 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시키므로, 용매에 용해되지 않는 불순물을 제거하는 것이 가능해지고, 그 결과, 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 불순물을 적게 하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 종래의 나노 섬유의 제조 방법과 마찬가지로 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하는 나노 섬유(12)의 제조 방법이므로, 재배 가능한 풀인 케나프를 이용하여 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 종래의 나노 섬유의 제조 방법과 마찬가지로, 강도가 높은 섬유가 많이 얻어지는 케나프를 원료로 하므로, 강도가 높은 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
따라서, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법은 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 강도가 높은 나노 섬유를 얻는 것이 가능하며, 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능하고, 또한 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 불순물을 적게 하는 것이 가능한 나노 섬유의 제조 방법이 된다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 다른 폴리머 용액 준비 공정(S2)를 더 포함하고, 전계 방사 공정(S4)은 전계 방사 용액(10)으로서 케나프 용액 및 다른 폴리머 용액을 혼합한 혼합 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 공정이므로, 다른 폴리머의 성질을 부가하여 여러 가지 성질을 가진 나노 섬유를 제조하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 다른 폴리머 용액을 혼합함으로써 안정적으로 전계 방사를 실시하는 것이 가능해지므로, 전계 방사 공정을 안정적으로 실시하여, 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 다른 폴리머가 폴리비닐알콜을 포함하므로, 후술하는 실험예로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 전계 방사 공정을 더 안정적으로 실시하여, 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 혼합 용액에 있어서, 케나프 유래의 폴리머와 다른 폴리머의 중량비가 1:99~1:1의 범위 내이므로, 높은 강도를 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해지고, 또한 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 케나프 용액 준비 공정(S1)은 케나프에 가용화 처리를 실시하여 케나프 유래의 폴리머를 얻은 후, 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시키는 공정이므로, 더 높은 균일성을 가진 전계 방사 용액을 조제하는 것이 가능해지고, 이것을 이용하여 전계 방사를 실시하여 종래의 나노 섬유의 제조 방법보다 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의하면, 가용화 처리가 카르복시메틸화 처리이므로, 케나프의 가공에 수반되는 환경 부하를 저감하면서 균일한 전계 방사 용액을 얻는 것이 가능해지고, 그 결과, 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)에 의하면, 전계 방사를 실시하는 것에 의해 제조된 것이므로, 균일한 전계 방사 용액을 조제하고, 이것을 이용하여 전계 방사를 실시하여 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유보다 높은 균일성을 갖도록 하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)에 의하면, 전계 방사를 실시하는 것에 의해 제조된 것이므로, 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시키고, 용매에 용해되지 않는 불순물을 제거하는 것이 가능해지고, 그 결과, 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유보다 불순물을 적게 하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)에 의하면, 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유와 마찬가지로, 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하므로, 재배 가능한 풀인 케나프를 이용하여 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제하면서 얻는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)에 의하면, 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유와 마찬가지로, 강도가 높은 섬유가 많이 얻어지는 케나프를 원료로 하므로, 높은 강도를 갖도록 하는 것이 가능해진다.
따라서, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)는 석유 자원이나 삼림 자원의 사용을 억제할 수 있는 것이 가능하고, 높은 강도를 갖도록 하는 것이 가능하며, 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유보다 높은 균일성을 갖도록 하는 것이 가능하고, 또한 종래의 나노 섬유의 제조 방법으로 얻어지는 나노 섬유보다 불순물을 적게 하는 것이 가능한 나노 섬유가 된다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)에 의하면, 케나프 유래의 폴리머 외에, 케나프 이외를 원료로 하는 다른 폴리머를 더 포함하므로, 다른 폴리머의 성질을 부가하여 여러 가지 성질을 갖도록 하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)에 의하면, 다른 폴리머에 의해 안정적으로 전계 방사를 실시하는 것이 가능해지므로, 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유를 얻는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)에 의하면, 다른 폴리머가 폴리비닐알콜을 포함하므로, 후술하는 실험예로부터도 이해할 수 있는 바와 같이, 전계 방사를 더 안정적으로 실시하여, 더 높은 균일성을 갖도록 하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)에 의하면, 케나프 유래의 폴리머와 다른 폴리머와의 중량비가 1:99~1:1의 범위 내이므로, 높은 강도를 갖도록 하는 것이 가능해지고, 또한 더 높은 균일성을 갖도록 하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)에 의하면, 케나프 유래의 폴리머는 케나프에 카르복시메틸화 처리를 실시하는 것에 의해 얻어지므로, 케나프의 가공에 수반되는 환경 부하를 저감하면서 균일한 전계 방사 용액을 얻는 것이 가능해지고, 그 결과, 더 높은 균일성을 가진 나노 섬유로 하는 것이 가능해진다.
실시형태 1에 따른 부직포(14)는 나노 섬유(12)를 포함하므로, 여러 가지 공업적 분야(예를 들면, 의료품, 각종 필터, 각종 기계 재료, 와이핑크로스, 기저귀, 인공 혈관, 인공 뼈 등의 분야)에 적용하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 부직포(14)에 의하면, 본 발명의 나노 섬유인 나노 섬유(12)를 포함하므로, 제조시의 환경 부하가 낮고, 높은 품질(높은 균일성, 높은 강도)을 가진 부직포로 하는 것이 가능해진다.
실시형태 1에 따른 실(18)에 의하면, 나노 섬유(12)를 포함하므로, 여러 가지 공업적 분야(예를 들면, 의료품, 각종 필터, 각종 기계 재료, 와이핑크로스, 기저귀, 인공 혈관, 인공 뼈 등의 분야)에 적용하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 1에 따른 실(18)에 의하면, 본 발명의 나노 섬유인 나노 섬유(12)를 포함하므로, 제조시의 환경 부하가 낮고, 높은 품질(높은 균일성, 높은 강도)을 가진 부직포로 하는 것이 가능해진다.
[실시형태 2]
도 3은 실시형태 2에 따른 세퍼레이터(20)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 3의 (a)는 심재(芯材)(부호를 도시하지 않음)에 감은 상태의 세퍼레이터(20)의 사시도이고, 도 3의 (b)는 도 3의 (a)의 "A"로 나타내는 범위를 더 확대하여 도시한 모식도이다.
실시형태 2에 따른 세퍼레이터(20)은 도 3에 도시한 바와 같이, 실시형태 2에 따른 나노 섬유(22)를 포함하는 세퍼레이터이고, 즉 나노 섬유(22)로 이루어진 층을 가진 세퍼레이터이다. 실시형태 2에 따른 나노 섬유(22)는 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)와 동일한 구성을 가지므로, 구성의 상세함 및 효과에 관한 기재는 생략한다.
실시형태 2에 따른 세퍼레이터(20)는 예를 들면, 시트상의 기재층(도시하지 않음)상에 전계 방사를 실시하여 나노 섬유(22)를 층형상으로 퇴적시키고, 그 후 기재층을 제거함으로써 제조할 수 있다. 또한, 기재층 자체도 세퍼레이터로서 이용하는 것이 가능한 것으로 이루어진 경우에는 기재층을 제거하지 않고 세퍼레이터로서 이용해도 좋다.
실시형태 2에 따른 세퍼레이터(20)에 의하면, 강도가 높은 섬유가 많이 얻어지는 케나프를 원료로 하여, 높은 강도를 갖도록 하는 것이 가능해지는 나노 섬유(22)를 포함하므로, 높은 강도를 가진 세퍼레이터로 하는 것이 가능해진다.
또한, 실시형태 2에 따른 세퍼레이터(20)에 의하면, 나노 섬유(22)를 포함하므로, 제조시의 환경 부하가 낮고, 높은 강도 이외에도 높은 균일성을 가진 세퍼레이터로 하는 것이 가능해진다.
[실험예 1]
도 4는 실험예 1에 따른 나노 섬유의 현미경 사진이다. 도 4의 (a) 및 도 4의 (b)는 광학 현미경에 의한 확대 사진이고, 도 4의 (c)는 주사형 전자현미경에 의한 확대 사진이다. 또한, 도 4의 (a)의 사진과 도 4의 (b)의 사진은 확대율이 다르며, 도 4의 (b)의 사진이 확대율이 높다. 또한, 도 4의 (c)의 사진은 나노 섬유를 1 군데로 모으고 나서 찍은 사진이다.
실험예 1로서 상기 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 따라서, 실제로 나노 섬유를 제조하는 실험을 실시했다.
각 공정은 명세서에 특별한 기재가 없는 경우에는 범용의 실험 기구 및 실험장치를 이용하여 실시했다.
광학 현미경을 이용한 관찰은 Digital Micro Scope VH-5500(키엔스사제)를 이용하여 실시했다.
이하, 공정마다 실험 내용을 설명한다.
(1) 케나프 용액 준비 공정
실험예 1의 케나프 용액 준비 공정에서는 우선, 전처리로서 3g의 케나프(한국 제주특별자치도 제주시 삼양동산의 것)를 재단하고, 어느 정도 잘게 한 후, 케나프를 NaOH의 15% 이소프로판올 용액 100ml에 투입하여, 25℃로 1 시간에 걸쳐 알칼리화를 실시했다. 그 후, 3.6g의 모노클로로아세트산을 첨가하여 55℃로 3시간 반응시켰다. 반응 후, 농도 10%의 염산으로 중화하고, 여과를 실시하여 케나프 유래의 폴리머를 포함한 잔사(殘渣)를 얻었다. 상기 잔사를 70% 에탄올로 세정하여 부생성물을 제거하고, 오븐으로 건조시켜 케나프 유래의 폴리머를 얻었다.
상기와 같이 얻은 케나프 유래의 폴리머를, 질소 분위기하에서 110℃~120℃로 N-메틸몰포린-N-옥시드(알드리치사로부터 구입)의 50wt% 수용액에 용해시켜, 케나프 용액을 얻었다. 또한, 케나프 용액의 케나프 유래의 폴리머의 농도는 30 wt%~35wt%로 했다.
(2) 다른 폴리머 용액 준비 공정
폴리비닐알콜(가수분해도 88%, 알드리치사로부터 구입)을 증류수에 용해시켜, 폴리비닐알콜의 농도가 10wt%의 다른 폴리머 용액을 얻었다.
(3) 전계 방사 공정
우선, 상기와 같이 얻은 케나프 용액과 다른 폴리머 용액을 혼합시켜, 전계 방사 용액으로서의 혼합 용액을 얻었다. 혼합은 혼합 용액에 있어서, 케나프 유래의 폴리머와 폴리비닐알콜의 중량비가 1:9가 되도록 실시했다.
계속해서, 혼합 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하여 나노 섬유를 얻었다.노즐-컬렉터간의 전압은 14kV로 하고, 노즐-컬렉터간의 거리는 13cm로 하며, 온도는 실온(25℃)으로 하여 전계 방사를 실시했다.
상기와 같이 얻은 나노 섬유를 광학 현미경 및 주사형 현미경에 의해 관찰했다. 그 결과, 도 4에 도시한 바와 같이, 실험예 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의해 나노 섬유가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 2]
도 5는 실험예 2에 따른 나노 섬유의 현미경 사진이다. 도 5의 (a) 및 도 5의 (b)는 광학현미경에 의한 확대 사진이다. 또한, 도 5의 (a)의 사진과 도 5의 (b)의 사진은 확대율이 다르고, 도 5의 (b)의 사진이 확대율이 높다.
실험예 2에 따른 나노 섬유의 제조 방법에서는 전계 방사 공정의 혼합을 케나프 유래의 폴리머와 폴리비닐알콜의 중량비가 2:8이 되도록 실시했다.
실험예 2에 따른 나노 섬유의 제조 방법에서는 상기 혼합 이외에 대해서는 실험예 1과 완전히 동일한 방법을 이용했으므로, 상세한 기재는 생략한다.
상기와 같이 얻은 나노 섬유를 광학 현미경에 의해 관찰했다. 그 결과, 도 5에 도시한 바와 같이, 실험예 2에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의해 나노 섬유가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 3]
도 6은 실험예 3에 따른 나노 섬유의 현미경 사진이다. 도 6의 (a) 및 도 6의 (b)는 광학 현미경에 의한 확대 사진이다. 또한, 도 6의 (a)의 사진과 도 6의 (b)의 사진은 확대율이 다르고, 도 6의 (b)의 사진이 확대율이 높다.
실험예 3에 따른 나노 섬유의 제조 방법에서는 전계 방사 공정의 혼합을, 케나프 유래의 폴리머와 폴리비닐알콜과의 중량비가 3:7이 되도록 실시했다.
실험예 3에 따른 나노 섬유의 제조 방법에서 상기 혼합 이외에 대해서는 실험예 1과 완전히 동일한 방법을 이용했으므로, 상세한 기재는 생략한다.
상기와 같이 얻은 나노 섬유를 광학 현미경에 의해 관찰했다. 그 결과, 도 6에 도시한 바와 같이, 실험예 3에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의해 나노 섬유가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
[실험예 4]
도 7은 실험예 4에 따른 나노 섬유의 현미경 사진이다. 도 7의 (a) 및 도 7의 (b)는 광학 현미경에 의한 확대 사진이다. 또한, 도 7의 (a)의 사진과 도 7의 (b)의 사진은 확대율이 다르고, 도 7의 (b)의 사진이 확대율이 높다.
실험예 4에 따른 나노 섬유의 제조 방법에서는 전계 방사 공정의 혼합을, 케나프 유래의 폴리머와 폴리비닐알콜의 중량비가 4:6이 되도록 실시했다.
실험예 4에 따른 나노 섬유의 제조 방법에서 상기 혼합 이외에 대해서는 실험예 1과 완전히 동일한 방법을 이용했으므로, 상세한 기재는 생략한다.
상기와 같이 얻은 나노 섬유를 광학 현미경에 의해 관찰했다. 그 결과, 도 7에 도시한 바와 같이, 실험예 4에 따른 나노 섬유의 제조 방법에 의해 나노 섬유가 얻어지는 것을 확인할 수 있었다.
이상, 본 발명을 상기 실시형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 상기 실시형태로 한정되지 않는다. 그 취지를 이탈하지 않는 범위에서 여러 가지 형태로 실시하는 것이 가능하고, 예를 들면, 다음과 같은 변형도 가능하다.
(1) 실시형태 1에 따른 나노 섬유의 제조 방법에서는 전계 방사 장치(100)를 이용했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 나노 섬유의 제조 방법에는 여러 가지 전계 방사 장치를 이용할 수 있다. 또한, 실시형태 1에 따른 나노 섬유(12)는 전계 방사 장치(100)를 이용하여 제조했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 나노 섬유는 여러 가지 전계 방사 장치를 이용하여 제조할 수 있다. 부직포(14)의 관해서도 동일하다.
(2) 실시형태 1에 따른 부직포(14)는 전계 방사 장치(100)를 이용하여 제조했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 부직포는 여러 가지 전계 방사 장치를 이용하여 제조할 수 있다. 또한, 부직포(14)는 전계 방사 장치(100)에 의해 직접 얻기로 했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 전계 방사 장치에 의해 나노 섬유를 얻은 후, 상기 나노 섬유를 부직포 제조 장치에 걸어 얻는 것으로 해도 좋다.
(3) 실시형태 1에 따른 실(18)은 꼬임사 장치(200)를 이용하여 제조했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 본 발명의 실은 여러 가지 꼬임사 장치를 이용하여 제조할 수 있다.
(4) 실시형태 1에서는 다른 폴리머로서 폴리비닐알콜을 이용했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않는다. 예를 들면, 다른 폴리머로서 폴리불화비닐리덴(PVDF), 폴리락트산(PLA), 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌(PE), 폴리아세트산비닐(PVAc), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리우레탄(PUR), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리이미드(PI), 폴리에테르이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락트산글리콜산(PLGA), 실크, 셀룰로오스, 키토산 등을 이용해도 좋다. 또한, 상기한 다른 폴리머를 혼합하여 이용해도 좋다.
10 : 전계 방사 용액
12, 22 : 나노 섬유
14 : 부직포
16 : 띠형상 부직포
18 : 실
20 : 세퍼레이터
100 : 전계 방사 장치
102 : 원료 탱크
104 : 밸브
106 : 노즐
108 : 컬렉터
110 : 고압 전원
200 : 꼬임사 장치
202 : 주 꼬임사 장치
204, 206 : 실 이송 장치

Claims (14)

  1. 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하는 나노 섬유의 제조 방법에 있어서,
    케나프에 가용화 처리를 실시하여 상기 케나프 유래의 폴리머를 얻은 후, 상기 케나프 유래의 폴리머를 용매에 용해시켜 케나프 용액을 준비하는 케나프 용액 준비 공정, 및
    상기 케나프 용액을 포함하는 전계 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 전계 방사 공정을 이 순서로 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 섬유의 제조 방법.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 전계 방사 공정 이전에 상기 케나프 유래의 폴리머와 상이한 다른 폴리머를 용매에 용해시켜 다른 폴리머 용액을 준비하는 다른 폴리머 용액 준비 공정을 더 포함하고,
    상기 전계 방사 공정은 상기 전계 방사 용액으로서, 상기 케나프 용액 및 상기 다른 폴리머 용액을 혼합한 혼합 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 공정인 것을 특징으로 하는 나노 섬유의 제조 방법.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 다른 폴리머는 폴리비닐알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 섬유의 제조 방법.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 혼합 용액에 있어서, 상기 케나프 유래의 폴리머와, 상기 다른 폴리머의 중량비가 1:99~1:1의 범위 내인 것을 특징으로 하는 나노 섬유의 제조 방법.
  5. 삭제
  6. 제 1 항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 가용화 처리는 카르복시메틸화 처리인 것을 특징으로 하는 나노 섬유의 제조 방법.
  7. 케나프에 카르복시메틸화 처리를 실시하는 것에 의해 얻어진 케나프 유래의 폴리머를 적어도 포함하고,
    상기 케나프 유래의 폴리머를 포함하는 전계 방사 용액을 이용하여 전계 방사를 실시하는 것에 의해 제조된 것을 특징으로 하는 나노 섬유.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 케나프 유래의 폴리머 외에, 케나프 이외를 원료로 하는 다른 폴리머를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 섬유.
  9. 제 8 항에 있어서,
    상기 다른 폴리머는 폴리비닐알콜을 포함하는 것을 특징으로 하는 나노 섬유.
  10. 제 8 항에 있어서,
    상기 케나프 유래의 폴리머와 상기 다른 폴리머의 중량비가 1:99~1:1의 범위 내인 것을 특징으로 하는 나노 섬유.
  11. 삭제
  12. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 나노 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 부직포.
  13. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 나노 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 세퍼레이터.
  14. 제 7 항 내지 제 10 항 중 어느 한 항에 기재된 나노 섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 실.
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JP2008266828A (ja) 2007-04-19 2008-11-06 Asahi Kasei Fibers Corp セルロース極細繊維およびその繊維集合体シートとその製造方法
JP2008308780A (ja) 2007-06-13 2008-12-25 Shinshu Univ 電気紡糸したキトサンおよびセルロース極細繊維
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Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008266828A (ja) 2007-04-19 2008-11-06 Asahi Kasei Fibers Corp セルロース極細繊維およびその繊維集合体シートとその製造方法
JP2008308780A (ja) 2007-06-13 2008-12-25 Shinshu Univ 電気紡糸したキトサンおよびセルロース極細繊維
JP2011099178A (ja) * 2009-11-06 2011-05-19 Panasonic Corp ナノファイバ製造装置、ナノファイバ製造方法

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