KR101235077B1 - 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법 및 고강도 복합 나노 섬유 집합체에 관한 것으로서, 제1 융점을 가진 제1 폴리머로 이루어진 제1 나노 섬유와, 제1 융점보다 낮은 제2 융점을 가진 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제1 공정(S1)과, 제1 융점보다 낮고 제2 융점보다 높은 온도로 복합 나노 섬유 집합체를 가열하는 것에 의해, 제1 나노 섬유들이 제2 폴리머에 의해 부분적으로 결합된 구조를 가진 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제2 공정(S2)을 이 순서로 포함하고, 종래보다 높은 기계적 강도를 가진 복합 나노 섬유 집합체를 제조할 수 있는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 제공하는 것을 특징으로 한다.

Description

고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법{Method for manufacturing high strength nano-fiber composit}

본 발명은 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 관한 것이다.

종래, 2 종류 이상의 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유 부직포를 제조하기 위한 복합 나노 섬유 부직포 제조 장치가 알려져 있다(예를 들면, 특허문헌 1 참조).

도 13은 종래의 복합 나노 섬유 부직포 제조 장치(900)를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 종래의 복합 나노 섬유 부직포 제조 장치(900)는 도 13(특허문헌의 도 1)에 도시한 바와 같이, 다른 종류(종류 A 및 종류 B라고 함) 중에 종류 A의 폴리머 용액을 저장하는 폴리머 용액 탱크(910)와, 종류 B의 폴리머 용액을 저장하는 폴리머 용액 탱크(920)와, 종류 A의 폴리머 용액을 토출하는 복수의 제1 노즐(930) 및 종류 B의 폴리머 용액을 토출하는 복수의 제2 노즐(940)을 가진 노즐 유닛(950)과, 노즐 유닛(950)으로부터 전계 방사되는 나노 섬유를 집적하는 컬렉터(960)와, 노즐 유닛(950)과 컬렉터(960)의 사이에 고전압을 인가하는 전원 장치(970)를 구비한다.

종래의 복합 나노 섬유 부직포 제조 장치(900)에 의하면, 2 종류(종류 A 및 종류 B)의 폴리머 용액을 동시에 전계 방사하는 것이 가능해지므로, 2 종류의 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 가능해진다. 이 때, 종래의 복합 나노 섬유 부직포 제조 장치(900)에 의해 제조되는 복합 나노 섬유 부직포는 각각이 다른 성질을 가진 2 종류의 나노 섬유를 포함하므로, 단일의 나노 섬유로 이루어진 일반 나노 섬유 부직포와 비교하여 다양한 특성을 갖게 된다.

일본 공표특허공보 제2009-510272호

그러나, 산업계에서는 항상, 종래보다 높은 기계적 강도를 가진 소재가 요구되고 있으며, 복합 나노 섬유 부직포에 있어서도 예외가 아니다. 또한, 이와 같은 요구는 복합 나노 섬유 부직포에만 존재하는 요구가 아니며, 복합 나노 섬유 필라멘트를 비롯하여 복합 나노 섬유 집합체 전체에 있어서 존재하는 요구이다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 사정을 감안하여 이루어진 것으로서, 종래보다 높은 기계적 강도를 가진 복합 나노 섬유 집합체를 제조할 수 있는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다. 또한, 종래보다 높은 기계적 강도를 가진 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제공하는 것을 목적으로 한다.

［1］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법은 제1 융점을 가진 제1 폴리머로 이루어진 제1 나노 섬유와, 상기 제 1 융점보다 낮은 제2 융점을 가진 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제1 공정과, 상기 제 1 융점보다 낮고 상기 제 2 융점보다 높은 온도로 상기 복합 나노 섬유 집합체를 가열하는 것에 의해, 상기 제 1 나노 섬유들이 상기 제 2 폴리머에 의해 부분적으로 결합된 구조를 갖는 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제2 공정을 이 순서로 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 의하면, 제1 융점을 가진 제1 폴리머로 이루어진 제1 나노 섬유와 상기 제 1 융점보다 낮은 제2 융점을 가진 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제1 공정과, 상기 제 1 공정에 의해 제조된 복합 나노 섬유 집합체를 가압하면서 제1 융점보다 낮고 제2 융점보다 높은 온도로 가열하는 것에 의해 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제2 공정을 포함하므로, 제2 공정에 의해 제조된 고강도 복합 나노 섬유 집합체는 제1 나노 섬유들이 제2 폴리머에 의해 부분적으로 결합된 구조를 가진 고강도 복합 나노 섬유 집합체가 된다. 이 때문에, 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 의해 제조된 고강도 복합 나노 섬유 집합체는 종래보다 높은 기계적 강도를 가진 복합 나노 섬유 집합체가 된다.

또한, 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 의해 제조된 고강도 복합 나노 섬유 집합체는 제1 나노 섬유들이 부분적으로 결합되어 있을 뿐이므로, 고강도 복합 나노 섬유 집합체 전체가 경직화되지 않고, 복합 나노 섬유 집합체로서의 「유연함」을 어느 정도 유지한 채, 고강도의 복합 나노 섬유 집합체로 할 수 있다.

또한, 본 발명에 있어서 「제1 나노 섬유와 제2 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유 집합체」에는 후술하는 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 나노 섬유와 제2 나노 섬유가 엉킨 상태로 제1 나노 섬유와 제2 나노 섬유를 포함하는 경우, 후술하는 도 8에 도시한 바와 같이, 제1 나노 섬유와 제2 나노 섬유가 적층된 상태로 제1 나노 섬유와 제2 나노 섬유를 포함하는 경우와, 또는 이들 이외의 상태로 제1 나노 섬유와 제2 나노 섬유를 포함하는 경우 중 어느 하나를 포함한다.

또한, 본 발명에 있어서 「고강도 복합 나노 섬유 집합체」란, 제1 공정에서 제조된 복합 나노 섬유 집합체보다 고강도화된 복합 나노 섬유 집합체를 말한다. 후술하는 「고강도 복합 나노 섬유 부직포」및 「고강도 복합 나노 섬유 필라멘트」도 마찬가지이다.

［2］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 공정에서는 상기 복합 나노 섬유 집합체로서 복합 나노 섬유 부직포를 작성하고, 상기 제 2 공정에서는 상기 복합 나노 섬유 부직포를 가압하면서 가열하는 것에 의해, 상기 고강도 복합 나노 섬유 집합체로서 고강도 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법으로 함으로써, 종래보다 높은 기계적 강도를 가진 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 가능해진다.

［3］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 공정에서는 상기 제 1 폴리머를 함유하는 제1 폴리머 용액과, 상기 제 2 폴리머를 함유하는 제2 폴리머 용액을 각각 다른 노즐로부터 전계 방사하는 것에 의해 상기 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법으로 함으로써, 제1 폴리머로 이루어진 제1 나노 섬유와 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유를 혼합시킨 복합 나노 섬유 부직포를 제조할 수 있다.

［4］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 공정에서는 상기 복합 나노 섬유 집합체로서 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 작성하고, 상기 제 2 공정에서는 상기 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 꼬임과 연신(延伸)을 실시하면서 가열하는 것에 의해, 상기 고강도 복합 나노 섬유 집합체로서의 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트를 제조하는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법으로 함으로써, 종래보다 높은 기계적 강도를 가진 복합 나노 섬유 필라멘트를 제조하는 것이 가능해진다.

［5］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 공정에서는 상기 제 1 폴리머를 함유하는 제1 폴리머 용액과, 상기 제 2 폴리머를 함유하는 제2 폴리머 용액을 각각 다른 노즐로부터 전계 방사하는 것에 의해 상기 복합 나노 섬유 부직포를 제조하고, 그 후, 상기 복합 나노 섬유 부직포를 절단하여 상기 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법으로 함으로써, 복합 나노 섬유 부직포를 그대로 사용하는 경우와, 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 사용하는 경우 중 어느 경우에도 대응할 수 있다.

［6］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서, 상기 제 1 공정에서는 상기 제 1 폴리머를 함유하는 제1 폴리머 용액과, 상기 제 2 폴리머를 함유하는 제2 폴리머 용액을 각각 다른 노즐로부터 띠형상으로 전계 방사하는 것에 의해 상기 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 것이 바람직하다.

이와 같은 방법으로 함으로써, 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 높은 생산성으로 효율적으로 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 처음부터 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포로 되어 있으므로, 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포로 하기 위한 절단 장치가 불필요해지는 효과도 얻을 수 있다.

［7］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에서는 상기 복합 나노 섬유 집합체가 함유하는 상기 제 1 나노 섬유의 중량을 "M1"로 하고, 상기 복합 나노 섬유 집합체가 함유하는 상기 제 2 나노 섬유의 중량을 "M2"로 할 때, 「0.01≤M2/(M1＋M2)≤0.40」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

이와 같은 관계를 만족하는 것이 바람직한 이유로서는 M2/(M1＋M2)가 0.01 미만이면, 용융한 제2 폴리머에 의한 제1 나노 섬유들의 결합이 불충분해지는 경우가 있기 때문이고, M2/(M1＋M2)가 0.40을 초과하면, 복합 나노 섬유 집합체로서의 특성이 저하할 가능성도 있기 때문이다. 이 관점에서 말하면, 「0.02≤M2/(M1＋M2)≤0.20」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 특히, 제1 폴리머에 의한 제1 나노 섬유를 주로 한 복합 나노 섬유를 제조하는 경우에는 상기 관계를 만족하는 것이 더 바람직하다.

［8］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에서는 상기 제 1 나노 섬유의 평균 직경을 "D1"로 하고, 상기 제 2 나노 섬유의 평균 직경을 "D2"로 할 때, 「0.01≤D2/D1≤0.50」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

이와 같은 관계를 만족하는 것이 바람직한 이유로서는 D2/D1가 0.01 미만의 경우에는, 용융한 제2 폴리머에 의한 제1 나노 섬유들의 결합이 불충분해지는 경우가 있기 때문이고, D2/D1가 0.50을 초과하면, 복합 나노 섬유 집합체로서의 특성이 저하될 가능성도 있기 때문이다. 이 관점에서 말하면, 「0.02≤D2/D1≤0.20」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 특히, 제1 폴리머로 이루어진 제1 나노 섬유를 주로 한 복합 나노 섬유를 제조하는 경우에는 상기 관계를 만족하는 것이 더 바람직하다.

［9］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에서는 상기 제 1 융점을 "T1"로 하고, 상기 제 2 융점을 "T2"로 할 때, 「T1-T2≥10℃」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

이것은 제1 융점(T1)과 제2 융점(T2)은 10℃ 이상의 차가 있는 것이 바람직하다는 것이다. 이와 같은 관계를 만족하는 것이 바람직한 이유로서는 제1 융점 (T1)과 제2 융점(T2)의 차가 10℃ 미만이면, 제1 나노 섬유를 잔존시킨 상태로 제2 나노 섬유만이 용융하는 온도 설정이 어렵고, 용융한 제2 폴리머에 의해 제1 폴리머들을 결합시키는 것이 곤란해지기 때문이다.

［10］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에서 상기 제 1 폴리머와 상기 제 2 폴리머는 다른 재질의 폴리머라도 좋다.

이것은 예를 들면, 제1 폴리머로서는 폴리우레탄를 이용하고, 제2 폴리머로서는 폴리불화비닐리덴을 이용하는 것이다. 이 경우, 제1 폴리머의 융점과 제2 폴리머의 융점 등 본 발명을 실시하는데 있어서 필요한 여러 가지 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

［11］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에서 상기 제 1 폴리머와 상기 제 2 폴리머는 동일한 재질이고, 또한 다른 수평균 분자량을 가진 폴리머라도 좋다.

이것은 제1 폴리머와 제2 폴리머가 동일한 재질이라도 수평균 분자량이 다른 것에 의해 융점 등을 다르게 할 수 있기 때문이며, 본 발명에서는 이와 같은 폴리머도 이용하는 것이 가능하다. 이 경우에도 본 발명을 실시하는데 있어서 필요한 여러 가지 조건을 만족하는 것이 바람직하다.

［12］본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체는 제1 융점을 가진 제1 폴리머로 이루어진 제1 나노 섬유와, 상기 제 1 융점보다 낮은 제2 융점을 가진 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유 집합체로 제조된 고강도 복합 나노 섬유 집합체로서, 상기 제 1 나노 섬유들이 상기 제 2 폴리머에 의해 부분적으로 결합된 구조를 가진 것을 특징으로 한다.

본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체는 높은 기계적 강도를 가진 고강도 복합 나노 섬유 집합체이므로, 필터 등 산업 자재, 2차 전지의 세퍼레이터, 콘덴서의 세퍼레이터, 각종 촉매의 담체, 각종 센서 재료 등의 전자·기계 재료, 재생 의료재료, 바이오메디칼 재료, 의료용 MEMS 재료, 바이오센서 재료 등의 의료재료, 와이핑크로스, 고기능·고감성 텍스타일 등의 의료품, 헬스케어, 스킨케어 등 미용 관련 용품 이 외의 폭넓은 용도로 사용 가능해진다.

본 발명은 종래보다 높은 기계적 강도를 가진 복합 나노 섬유 집합체를 제조할 수 있는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 제공하며, 또한, 종래보다 높은 기계적 강도를 가진 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제공한다.

도 1은 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법의 각 공정을 설명하는 플로우차트이다.
도 2는 실시형태 1에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 3은 실시형태 1에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 4는 실시형태 1에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 5는 실시형태 1에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 6은 실시형태 1에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 7은 실시형태 2에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 8은 실시형태 2에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 9는 실시형태 3에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 10은 실시형태 3에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 11은 실시형태 3에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 12는 실시형태 4에 따른 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다.
도 13은 종래의 복합 나노 섬유 부직포 제조 장치(900)를 설명하기 위해 도시한 도면이다.

이하, 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법 및 고강도 복합 나노 섬유 집합체에 대해 설명한다. 실시형태를 설명하기 전에, 우선 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법의 기본적인 공정에 대해 설명한다.

도 1은 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법의 각 공정을 설명하는 플로우차트이다. 본 발명에서의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법은 도 1에 도시한 바와 같이, 제1 융점(T1)을 가진 제1 폴리머로 이루어진 제1 나노 섬유와, 제1 융점(T1)보다 낮은 제2 융점(T2)을 가진 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제1 공정(단계S1)과, 제1 융점(T1)보다 낮고 제2 융점(T2)보다 높은 온도로 복합 나노 섬유 집합체를 가열하는 것에 의해, 제1 나노 섬유들이 제2 폴리머에 의해 부분적으로 결합된 구조를 가진 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제2 공정(단계S2)을 포함한다.

또한, 제1 융점(T1)과 제2 융점(T2)은 10℃ 이상의 차가 있는 것이 바람직하다. 이것은 제1 융점(T1)과 제2 융점(T2)의 차가 10℃ 미만이면, 제1 나노 섬유를 잔존시킨 상태로 제2 나노 섬유만이 용융하는 온도 설정이 어렵고, 용융한 제2 폴리머에 의해 제1 폴리머들을 결합시키는 것이 곤란해지기 때문이다.

또한, 제1 공정에 의해 제조된 복합 나노 섬유 집합체는 상기 복합 나노 섬유 집합체가 함유하는 제1 나노 섬유의 중량을 "M1"로 하고, 복합 나노 섬유 집합체가 함유하는 제2 나노 섬유의 중량을 "M2"로 할 때, 「0.01≤M2/(M1+M2)≤0.40」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

이와 같은 관계를 만족하는 것이 바람직한 이유로서는 M2/(M1+M2)가 0.01 미만이면, 제2 폴리머에 의한 제1 나노 섬유들의 결합이 불충분해지는 경우가 있기 때문이고, M2/(M1+M2)가 0.40을 초과하면, 복합 나노 섬유 집합체로서의 특성이 저하될 가능성이 있기 때문이다. 이 관점에서 말하면, 「0.02≤M2/(M1+M2)≤0.20」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.특히, 제1 폴리머에 의한 제1 나노 섬유를 주로 한 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 경우에는 상기 관계를 만족하는 것이 더 바람직하다.

또한, 제1 공정에 의해 제조된 복합 나노 섬유 집합체는 제1 나노 섬유의 평균 직경을 "D1"로 하고, 상기 제 2 나노 섬유의 평균직경을 "D2"로 할 때, 「0.01≤D2/D1≤0.50」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

이와 같은 관계를 만족하는 것이 바람직한 이유로서는 D2/D1가 0.01 미만의 경우에는, 제2 폴리머에 의한 제1 나노 섬유들의 결합이 불충분해지는 경우가 있기 때문이고, D2/D1가 0.50을 초과하면, 복합 나노 섬유 집합체로서의 특성이 저하될 가능성이 있기 때문이다. 이 관점에서 말하면, 「0.02≤D2/D1≤0.20」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 특히, 제1 폴리머에 의한 제1 나노 섬유를 주로 한 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 경우에는 상기 관계를 만족하는 것이 더 바람직하다.

이상 설명한 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법의 각 공정은 이하에 설명하는 각 실시형태에 있어서 공통이다. 또한, 이하에 나타내는 각 실시형태의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에서는 제1 폴리머로서 폴리우레탄을 이용하고, 제2 폴리머로서는 폴리불화비닐리덴을 이용한다.

본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 의하면, 필터 등 산업 자재, 2차 전지의 세퍼레이터, 콘덴서의 세퍼레이터, 각종 촉매의 담체, 각종 센서 재료 등의 전자·기계 재료, 재생 의료 재료, 바이오메디칼 재료, 의료용 MEMS 재료, 바이오센서 재료 등의 의료 재료, 와이핑크로스, 고기능·고감성 텍스타일 등의 의료품, 헬스케어, 스킨케어 등 미용 관련 용품, 이 외의 폭넓은 용도로 사용 가능한 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제조할 수 있다.

또한, 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 의해 제조된 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체(고강도인 복합 나노 섬유 부직포, 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트)는 높은 기계적 강도를 가진 고강도 복합 나노 섬유 집합체이므로, 상기와 같이 넓은 용도로 사용 가능해진다.

[실시형태 1]

도 2 내지 도 6은 실시형태 1에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 또한, 도 2는 실시형태 1에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서의 제1 공정을 실시하기 위한 복합 나노 섬유 집합체의 제조 장치(이하, 「복합 나노 섬유 집합체 제조 장치」라고 표기하는 경우도 있음)(11)의 구성도이다. 도 2에서는 일부 부재는 단면도로서 나타내고 있다. 도 3은 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)에 이용되는 노즐 유닛(110)의 평면도이다. 도 4는 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)에 의해 제조된 복합 나노 섬유 부직포를 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 4의 (a)는 복합 나노 섬유 부직포의 일부를 나타내는 사시도이고, 도 4의 (b)는 복합 나노 섬유 부직포의 일부를 확대하여 도시한 모식도이다. 도 5는 도 1에 도시한 제2 공정을 실시하기 위한 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 장치(이하, 「고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치」라고 표기하는 경우도 있음)(51)를 모식적으로 도시한 도면이다. 도 5의 (a)는 정면도이고, 도 5의 (b)는 평면도이다. 도 6은 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(51)에 의해 제조된 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 일부를 확대하여 도시한 모식도이다.

실시형태에 따른 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)는 도 2에 도시한 바와 같이, 반송 장치(10)와 전계 방사 장치(20)를 구비한다.

반송 장치(10)는 장척 시트(W)를 투입하는 투입 롤러(101), 장척 시트(W)를 감는 감기 롤러(102), 및 투입 롤러(101)와 감기 롤러(102)의 사이에 위치하는 보조 롤러(103, 104)를 구비하고, 장척 시트(W)를 소정의 반송 속도로 화살표(a) 방향(반송 방향(a)이라고 함)으로 반송한다. 또한, 투입 롤러(101) 및 감기 롤러(102)는 도시하지 않은 구동 모터에 의해 회전 구동되는 구조로 되어 있다.

전계 방사 장치(20)는 반송 장치(10)에 의해 반송되어 가는 장척 시트(W)에 제1 폴리머로 이루어진 제1 나노 섬유(310)(도 4의 (b) 참조) 및 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유(320)(도 4의 (B) 참조)를 퇴적시킨다.

전계 방사 장치(20)는 도 2에 도시한 바와 같이, 도전성을 가진 하우징체(100), 노즐 유닛(110), 컬렉터(150), 전원 장치(160), 보조 벨트 장치(170), 제1 폴리머 용액 탱크(200), 제1 공급 장치(210), 제2 폴리머 용액 탱크(220), 및 제2 공급 장치(230)를 구비한다.

제1 폴리머 용액 탱크(200)는 제1 폴리머로서의 폴리우레탄을 용매에 용융시킨 제1 폴리머 용액을 저장하는 것이다. 제2 폴리머 용액 탱크(200)는 제2 폴리머로서의 폴리불화비닐리덴을 용매에 용융시킨 제1 폴리머 용액을 저장하는 것이다.이들 제 1 폴리머 용액 탱크(200) 및 제2 폴리머 용액 탱크(220)에는 폴리머 용액(제1 폴리머 용액 및 제2 폴리머 용액)을 교반하는 교반 장치(도시하지 않음)를 설치하는 것이 바람직하다.

또한, 폴리머 용액으로 하기 위한 용매로서는 예를 들면, 디클로로메탄, 디메틸포름아미드, 디메틸설폭시드, 메틸에틸케톤, 클로로포름, 아세톤, 물, 포름산, 아세트산, 시클로헥산, THF 등을 이용할 수 있다. 복수 종류의 용매를 혼합하여 이용해도 좋다. 또한, 폴리머 용액에는 도전성 향상제 등의 첨가제를 함유시켜도 좋다.

제1 공급 장치(210)는 제1 폴리머 용액의 공급량을 제어 가능한 밸브(214)와, 제1 폴리머 용액을 노즐 유닛(110)까지 유통시키는 유통 파이프(212)를 구비하고 있다. 제2 공급 장치(230)도 마찬가지로 제2 폴리머 용액의 공급량을 제어 가능한 밸브(234)와, 제2 폴리머 용액을 노즐 유닛(110)까지 유통시키는 유통 파이프(232)를 구비하고 있다.

제1 폴리머 용액 탱크(200) 및 제1 공급 장치(210)와, 제2 폴리머 용액 탱크(220) 및 제2 공급 장치(230)에는 각각의 폴리머 용액(제1 폴리머 용액 및 제2 폴리머 용액)을 소정 온도(예를 들면 60℃~80℃)로 보온하기 위한 보온 장치(도시하지 않음)를 설치하는 것이 바람직하다.

노즐 유닛(110)은 도 3에 도시한 바와 같이, 복수의 제1 노즐(120), 복수의 제2 노즐(130), 제1 폴리머 용액 공급로(122), 및 제2 폴리머 용액 공급로(132)를 갖는다. 또한, 제1 노즐(120)으로부터 오버플로우한 제1 폴리머 용액을 회수하는 제1 폴리머 용액 회수로(도시하지 않음) 및 제2 노즐(130)로부터 오버플로우한 제2 폴리머 용액을 회수하는 제2 폴리머 용액 회수로(도시하지 않음)를 설치하도록 해도 좋다.

본 발명의 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)에는 여러 가지 크기 및 여러 가지 형상을 가진 노즐 유닛을 이용할 수 있지만, 노즐 유닛(110)은 예를 들면, 상면에서 봤을 때 한 변이 0.5m~3m의 장방형(정방형을 포함)으로 보이는 크기 및 형상을 갖는다.

노즐 유닛(110)의 제1 폴리머 용액 공급로(122) 및 제2 폴리머 용액 공급로(132)는 도 3에 도시한 바와 같이, 요철부를 가진 빗형상을 이루며, 빗살에 상당하는 볼록부와, 빗살과 빗살 사이에 상당하는 오목부가 서로 맞춰지도록 설치되어 있다.

그리고, 제1 폴리머 용액 공급로(122)의 각 볼록부에는 길이 방향을 따라서 제1 노즐(120)이 소정 피치로 설치되어 있다. 제2 폴리머 용액 공급로(132)도 마찬가지로 그 각 볼록부에는 길이 방향을 따라서 제2 노즐(130)이 소정 피치로 배열되어 있다. 이것에 의해, 노즐 유닛(110)을 반송 방향(a)을 따라서 보면, 제1 노즐(120)과 제2 노즐(130)이 교대로 배열된 상태가 된다.

제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 예를 들면, 1.5cm~6.0cm의 피치로 배열되어 있다. 복수의 제1 노즐(120) 및 복수의 제2 노즐(130)을 합계한 수는 예를 들면, 36개(종횡 동수로 배열한 경우, 6개×6개)~21904개(종횡 동수로 배열한 경우, 148개×148개)로 할 수 있다.

제1 노즐(120)의 내부는 공동(空洞)으로 되어 있고, 상기 공동은 제1 폴리머 용액 공급로(122) 내의 공동과 연통되어 있다. 제1 노즐(120)은 제1 폴리머 용액을 토출구로부터 상부 방향으로 토출한다. 제2 노즐(120)도 마찬가지로 그 내부는 공동으로 되어 있고, 상기 공동은 제2 폴리머 용액 공급로(122) 내의 공동과 연통되어 있다. 제2 노즐(120)도 제2 폴리머 용액을 토출구로부터 상부 방향으로 토출한다.

이들 제 1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 도전체로 이루어지고, 예를 들면, 구리, 스텐레스강, 알루미늄 등을 이용할 수 있다. 노즐 유닛도 도전체로 이루어지고, 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)과 동일한 재료를 이용할 수 있다.

제1 폴리머 용액 공급로(122)는 내부가 공동으로 되어 있고, 제1 공급 장치(210)의 유통 파이프(212)가 접속되어 있다. 이것에 의해, 제1 폴리머 용액 탱크(200)에 저장되어 있는 제1 폴리머 용액은 유통 파이프(212)를 유통하여 제1 폴리머 용액 공급로(122)로 유입한 후 제1 노즐(120)로 공급된다.

제2 폴리머 용액 공급로(132)도 마찬가지로 내부가 공동으로 되어 있고, 제2 공급 장치(220)의 유통 파이프(232)가 접속되어 있다. 이것에 의해, 제2 폴리머 용액 탱크(220)에 저장되어 있는 제2 폴리머 용액은 유통 파이프(232)를 유통하여 제2 폴리머 용액 공급로(132)로 유입된 후 제2 노즐(130)에 공급된다.

컬렉터(150)는 제1 노즐(120)및 제2 노즐(130)과 대향하는 위치에 배치되어 있다. 컬렉터(150)는 도전체로 이루어지고, 도 2에 도시한 바와 같이, 절연부재 (152)를 통해 하우징체(100)에 장착되어 있다.

전원 장치(160)는 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)과, 컬렉터(150)의 사이에 고전압을 인가한다. 전원 장치(160)의 양극은 컬렉터(150)에 접속되고, 전원 장치(160)의 음극은 하우징체(100)을 통해 노즐 유닛(110)에 접속되어 있다.

보조 벨트 장치(170)는 장척 시트(W)의 반송 속도에 동기하여 회전하는 보조 벨트(172)와, 보조 벨트(172)의 회전을 돕는 5 개의 보조 벨트용 롤러(174)를 구비한다. 5 개의 보조 벨트용 롤러(174) 중 1 개 또는 2 개 이상의 보조 벨트용 롤러가 구동 롤러이고, 나머지 보조 벨트용 롤러가 종동롤러이다. 컬렉터(150)와 장척 시트(W)의 사이에 보조 벨트(172)가 설치되어 있으므로, 장척 시트(W)는 양의 고전압이 인가되어 있는 컬렉터(150)에 당겨지지 않고 원활하게 반송되게 된다.

이와 같이 구성된 전계 방사 장치(20)는 복수의 제1 노즐(120) 및 복수의 제2 노즐(130)의 토출구로부터 제1 폴리머 용액 및 제2 폴리머 용액을 오버플로우시키면서 토출하고, 제1 나노 섬유(310) 및 제2 나노 섬유(320)를 장척 시트(W)에 퇴적시킨다.

이상 설명한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)를 이용하는 것에 의해, 도 1의 제1 공정(단계 S1)을 실시할 수 있고, 그것에 의해 복합 나노 섬유 집합체로서의 복합 나노 섬유 부직포(300A)(도 4 참조)를 제조할 수 있다.

복합 나노 섬유 부직포(300A)는 도 4에 도시한 바와 같이, 제1 융점(T1)을 가진 폴리우레탄으로 이루어진 제1 나노 섬유(310)와, 제2 융점(T2)를 가진 폴리불화비닐리덴으로 이루어진 제2 나노 섬유(320)을 가진 복합 나노 섬유 부직포이다. 상기 복합 나노 섬유 부직포(300A)의 두께는 1㎛~100㎛의 범위 내이고, 예를 들면, 50㎛이다. 또한, 도 4에서는 장척 시트(W)가 도시되어 있지만, 장척 시트(W)를 박리한 상태라도 좋다.

또한, 이 명세서에서는 장척 시트(W)를 포함하는 제1 나노 섬유(310) 및 제2 나노 섬유(320)로 이루어진 복합 나노 섬유를 「복합 나노 섬유 부직포」라고 부르는 경우도 있고, 장척 시트(W)가 박리된 상태의 제1 나노 섬유(310) 및 제2 나노 섬유(320)로 이루어진 복합 나노 섬유에 대해서도 「복합 나노 섬유 부직포」라고 부르는 경우도 있다.

또한, 제1 나노 섬유(310)의 평균 직경은 500nm~3000nm의 범위 내이고, 예를 들면, 900nm이다. 또한, 제2 나노 섬유(320)의 평균 직경은 50nm~1000nm의 범위 내이며, 예를 들면, 100nm이다. 제1 나노 섬유(310) 및 제2 나노 섬유(320)의 평균직경을 이와 같이 설정하는 것에 의해, 「0.01≤D2/D1≤0.50」의 관계를 만족할 수 있다.

또한, 복합 나노 섬유 부직포(300A)는 상기 복합 나노 섬유 부직포(300A)가 함유하는 제1 나노 섬유의 중량(M1)과 제2 나노 섬유의 중량(M2)이, 「0.01≤M2/(M1+M2)≤0.40」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다.

이상과 같이 하여 복합 나노 섬유 부직포(300A)가 제조되면, 도 5에 도시한 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(51)를 이용하여, 복합 나노 섬유 부직포(300A)로 고강도 복합 나노 섬유 부직포를 제조하기 위한 제 2 공정을 실시한다.

고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(51)는 도 5에 도시한 바와 같이, 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 반송 방향(a)을 따라서 반송하는 반송 장치(60)와, 반송 장치(60)에 의해 반송되어 가는 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 가압하면서 가열하는 가압·가열 장치(70)를 구비하고 있다.

반송 장치(60)는 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 투입하는 투입 롤러(601)와, 가압·가열 장치(70)에 의해 고강도화된 복합 나노 섬유 부직포(고강도 복합 나노 섬유 부직포(300B)라고 함)를 감는 감기 롤러(602)와, 투입 롤러(601)와 감기 롤러(602)의 사이에 설치되어 있는 보조 롤러(603, 604)를 구비하고 있다. 또한, 반송 장치(60)는 이와 같은 구성 요소 이외에도 투입 롤러(601) 및 감기 롤러(602)를 구동하는 구동부 등 여러 가지 구성 요소가 존재하지만, 이것들의 도시는 생략 한다.

가압·가열 장치(70)는 반송되어 가는 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 가압하면서 가열하는 것에 의해 고강도 복합 나노 섬유 부직포로 한다. 또한, 가압 장치로서는 캘린더롤(701)을 이용할 수 있다. 또한, 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 가열하는 가열 장치는 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 캘린더롤(701) 내에 히터 기능(도시하지 않음) 넣도록 해도 좋고, 또한, 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 직접 가열하는 가열 장치(도시하지 않음)를 설치하도록 해도 좋다. 이 외, 가열 장치로서 예를 들면, 저항 가열기, 적외선 가열기, 연소 가열기, 건조기, 열풍 발생기 등을 이용하는 것도 가능하다.

또한, 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 가열할 때의 가열 온도(T3)는 제1 융점(T1)과 제2 융점(T2)의 거의 중간 정도의 온도로 하는 것이 바람직하다. 예를 들면, 제1 융점(T1)이 200도, 제2 융점(T1)이 140도이면, 가열 온도(T3)는 170도 정도로 하는 것이 바람직하다.

또한, 도 5에서 캘린더롤(701)은 상하 1 개씩의 롤러에 의해 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 끼우는 구성의 것을 예시했지만, 이와 같은 구성에 한정되지 않고, 상하 2 개씩의 롤러가 존재하는 것 등 여러 가지 구성을 가진 캘린더롤을 사용할 수 있다.

이와 같이 하여, 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 가압·가열 장치(70)에 의해, 가압하면서 가열 온도(T3)로 가열하는 것에 의해, 도 6에 도시한 고강도 복합 나노 섬유 부직포(300B)를 제조할 수 있다. 또한, 도 6의 (a)는 제2 나노 섬유(320)의 대부분이 용융된 경우를 나타내고, 도 6의 (b)는 제2 나노 섬유(320)가 잔존하는 경우를 나타내고 있다.

즉, 가압·가열 장치(70)에 의해 가압·가열할 때의 가열 온도(T3)가 제1 융점(T1)보다 낮고, 제2 융점(T2)보다 높은 온도이므로, 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유(320)는 용융한다. 이 때, 복합 나노 섬유 부직포(300A)가 가압되는 것에 의해, 용융한 제2 나노 섬유(320)는 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 엉켜 있는 복수의 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 교점에 있어서 제1 나노 섬유(310) 사이에 들어간 상태가 되고, 그 상태로 고화되면, 제1 나노 섬유(310)들이 각 교점에 있어서 제2 나노 섬유(320)에 의해 결합된 상태가 된다.

도 6에 있어서, 해칭을 실시한 부분은 용융한 제2 나노 섬유가 제1 나노 섬유의 교점에서 고화된 상태를 나타내고 있다. 이것에 의해, 제1 나노 섬유(310)들이 제2 나노 섬유(320)에 의해 부분적으로 결합된 상태가 된다. 또한, 제1 나노 섬유(310)들이 제2 나노 섬유(320)에 의해 부분적으로 결합된 상태로 되어 있는 부분을 「결합부(C)」라고 한다.

이와 같이, 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 교점에서는 용융한 제2 나노 섬유(320)에 의해 결합부(C)가 형성되므로, 높은 기계적 강도를 가진 고강도 복합 나노 섬유 부직포(300B)를 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 실시형태 1에 따른 고강도 복합 나노 섬유 부직포의 제조 방법에 의해 제조된 고강도 복합 나노 섬유 부직포(300B)는 제1 나노 섬유(310)들의 결합부(C)가 부분적으로 존재할 뿐이므로, 고강도 복합 나노 섬유 부직포(300B) 전체가 경직화되지 않고, 복합 나노 섬유 부직포로서의 「유연함」을 어느 정도 유지한 채, 고강도의 복합 나노 섬유 부직포로 할 수 있다.

또한, 도 6의 (a)에서는 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 결합부(C) 이외의 제2 나노 섬유(320)는 완전히 녹은 경우를 나타냈지만, 가열 온도를 소정 온도로 설정하는 것에 의해, 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 결합부(C) 이외의 제2 나노 섬유(320)를 잔존시키는 것도 가능하다.

예를 들면, 가열 온도를 융점(T2)과 거의 동일한 정도의 온도로 설정하면, 제2 나노 섬유(320)가 완전히 용해되지 않고, 일부가 잔존할 가능성이 높아진다. 단, 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 가압하면, 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 교점에는 다른 부분보다 더 큰 가압력이 가해지므로, 상기 교점에서는 제2 나노 섬유(320)가 용융하기 쉬워지고, 각 교점에서는 결합부(C)의 형성이 가능하다.

이것에 의해, 예를 들면, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 결합부(C) 이외의 제2 나노 섬유는 완전히 용융되지 않고, 일부가 잔존하며, 또한 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 교점에서는 결합부(C)가 형성된 상태의 고강도 복합 나노 섬유 부직포(300C)를 제조할 수 있다. 또한, 이 경우, 잔존하는 제2 나노 섬유(320)는 원래의 제2 나노 섬유(320)(도 4의 (b) 참조)에 비해, 가늘어지거나 끊어지는 상태가 된다.

이와 같이, 제2 나노 섬유가 잔존한 상태의 고강도 복합 나노 섬유 부직포(300C)는 제2 나노 섬유가 완전히 녹은 상태의 고강도 복합 나노 섬유 부직포(300B)와는 다른 성질을 가진 고강도 복합 나노 섬유 부직포로 할 수 있다.

또한, 이상 설명한 실시형태 1에 따른 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법의 제2 공정에서는 장척 시트(W)의 존재에 대해서는 명기하지 않았지만, 제2 공정을 실시할 때, 장척 시트(W)가 존재한 상태라도 좋고, 또한, 장척 시트(W)를 박리한 상태로 해도 좋다. 이것은 제조하는 고강도 복합 나노 섬유 부직포의 종류 등에 따라서 임의로 선택할 수 있다.

[실시형태 2]

상기 실시형태 1에서의 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)는 전계 방사 장치(20)가 1 대인 경우를 예시했지만, 장척 시트(W)의 반송 방향(a)을 따라서 복수대의 전계 방사 장치(20)를 가진 구성으로 해도 좋다.

도 7 및 도 8은 실시형태 2에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 7은 실시형태 2에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법의 제1 공정을 실시하기 위한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(12)의 구성도이다. 도 7에서는 일부 부재는 단면도로서 나타내고 있다. 도 8은 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(12)에 의해 제조되는 복합 나노 섬유 집합체로서의 복합 나노 섬유 부직포(301A)의 일부를 확대하여 도시한 단면도이다.

복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(12)는 도 7에 도시한 바와 같이, 장척 시트(W)의 반송 방향(a)을 따라서 복수대(3 대로 함)의 전계 방사 장치(20)를 구비하고 있다. 도 7에서 도 2와 동일한 구성 요소에는 동일한 부호가 붙여져 있다. 단, 3 대의 전계 방사 장치(20)에서는 반송 방향(a)의 바로 앞측에서 차례로 전계 방사 장치(201, 202, 203)로 한다.

또한, 각 전계 방사 장치(201, 202, 203)의 구성은 기본적으로는 도 2에 도시한 전계 방사 장치와 거의 동일하지만, 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(12)에서는 각 전계 방사 장치(201, 202, 203)에는 제1 폴리머 용액 또는 제2 폴리머 용액 중 어느 하나가 공급되도록 되어 있다. 이 경우, 전계 방사 장치(201)에 대해서는 제1 폴리머 용액이 공급되고, 전계 방사 장치(201)에 대해서는 제2 폴리머 용액이 공급되며, 전계 방사 장치(203) 대해서는 제1 폴리머 용액이 공급되도록 되어 있다.

이 때문에, 각 전계 방사 장치(201, 202, 203)에는 각각 대응하는 폴리머 용액을 저장하는 폴리머 용액 탱크가 설치되어 있다. 즉, 전계 방사 장치(201) 및 전계 방사 장치(203)에는 제1 폴리머 용액을 저장하기 위한 폴리머 용액 탱크(200)가 설치되고, 전계 방사 장치(202)에는 제2 폴리머 용액을 저장하기 위한 폴리머 용액 탱크(220)가 설치되어 있다.

또한, 전계 방사 장치(210, 202, 203)의 각 노즐 유닛(110)은 반드시 도 3에 도시한 구성으로 할 필요는 없고, 단일 폴리머 용액을 각 노즐에 공급할 수 있는 구성이면 좋다.

이와 같이 구성된 3 대의 전계 방사 장치(201, 202, 203)를 구비한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(12)에 의해 제1 공정이 실시되면, 도 8에 도시한 복합 나노 섬유 부직포(301A)를 제조할 수 있다. 즉, 상기 복합 나노 섬유 부직포(301A)는 도 8에 도시한 바와 같이, 장척 시트(W)상에 제1 폴리머 용액에 의한 제1 나노 섬유(310)와 제2 폴리머 용액에 의한 제2 나노 섬유(320)와 제1 폴리머 용액에 의한 제1 나노 섬유(310)가 형성된다. 즉, 복합 나노 섬유 부직포(301A)는 제2 나노 섬유(320)를 제1 나노 섬유(310)로 끼운 샌드위치 구조가 된다.

이와 같이 하여 복합 나노 섬유 부직포(301A)가 제조되면, 상기 복합 나노 섬유 부직포(301A)로 고강도 복합 나노 섬유 부직포(301B)(도시하지 않음)를 제조한다. 이 고강도 복합 나노 섬유 부직포(301B)는 도 5에 도시한 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(21)를 이용하여, 실시형태 1에서 설명한 제2 공정을 실시하는 것에 의해 제조할 수 있다.

이것에 의해, 실시형태 2에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에서 제조된 고강도 복합 나노 섬유 부직포(301B)는 실시형태 1에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에서 제조된 고강도 복합 나노 섬유 부직포(300B)(도 6 참조)와 마찬가지로, 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 교점이 제2 나노 섬유(320)에 의해 결합된 높은 기계적 강도를 가진 복합 나노 섬유 부직포가 된다.

또한, 실시형태 2의 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(12)는 전계 방사 장치를 3 대로 한 경우를 예시했지만, 전계 방사 장치는 3 대에 한정되지 않고, 2 대라도 좋고, 또한, 4 대 이상의 전계 방사 장치를 구비해도 좋다. 단, 제1 폴리머에 의한 제1 나노 섬유(310)를 주로 한 고강도 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 경우에는 제2 폴리머 용액에 의한 제2 나노 섬유(320)를 제1 폴리머 용액에 의한 제1 나노 섬유(310)로 끼운 샌드위치 구조로 하는 것이 바람직하므로, 전계 방사 장치는 5 대, 7 대와 같이 홀수대로 하는 것이 바람직하다.

[실시형태 3]

상기 실시형태 1및 실시형태 2에서는 고강도 복합 나노 섬유 집합체로서 고강도 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 경우에 대해 설명했지만, 고강도 복합 나노 섬유 집합체로서 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트를 제조할 수 있다. 이 경우도 도 1에서 설명한 제1 공정(단계S1)과 제2 공정(단계S2)을 실시한다. 단, 실시형태 3에 따른 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서 제1 공정에서는 우선 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포(띠형상 복합 나노 섬유 부직포라고 함)를 작성하고, 제2 공정에서는 상기 띠형상 복합 나노 섬유 부직포를 꼬임과 연신을 실시하면서 가열하는 것에 의해, 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트를 제조한다.

도 9 내지 도 11은 실시형태 3에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 9는 실시형태 3에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 있어서의 제1 공정을 실시하기 위한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치 (13)의 주요 구성을 모식적으로 도시한 도면이고, 도 9의 (a)는 정면도, 도 9의 (b)는 평면도이다. 도 10은 실시형태 3에 따른 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법의 제2 공정을 실시하기 위한 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(52)의 구성을 모식적으로 도시한 도면이다. 또한, 도 11은 고강도 복합 나노 섬유 집합체로서의 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트를 제조하는 것을 도시한 도면이다. 또한, 도 11에서는 복수의 띠형상 복합 나노 섬유 부직포 중 한 개의 띠형상 복합 나노 섬유 부직포로 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트를 제조하는 것을 도시하고 있다.

도 9에 도시한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(13)가, 도 2에 도시한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)와 다른 것은, 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(13)에서는 전계 방사 장치(20)와 감기 롤러(102)의 사이에 복합 나노 섬유 부직포로부터 박리된 장척 시트(W)를 감는 장척 시트(W) 감기 롤러(105)와, 장척 시트(W)가 박리된 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 띠형상으로 하기 위한 절단 장치 (80)가 설치되어 있는 점이며, 그 외의 구성요소, 도 2에 도시한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)와 동일하므로, 동일한 구성요소에는 동일 부호가 붙여져 있다 또한, 도 9에서 전계 방사 장치(20)는 도 2에 도시한 전계 방사 장치(20)와 동일한 구성을 갖고 있다.

절단 장치(80)는 복합 나노 섬유 부직포의 폭 방향을 따라서 소정 간격마다 복수의 절단 날(801)이 설치되어 있고, 복합 나노 섬유 부직포(300A)가 반송 방향(a)으로 반송되어 가는 것에 의해, 각각의 절단 날(801)이 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 반송 방향(a)을 따라서 절단해 가는 구조로 되어 있다. 또한, 절단 후의 각각의 띠형상 복합 나노 섬유 부직포의 폭(d)은 각 절단 날(801)의 간격을 조정하는 것에 의해, 예를 들면, 1mm~100mm의 범위 내의 임의의 폭으로 설정할 수 있도록 되어 있다.

이와 같이 구성된 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(13)에 의해, 띠형상 복합 나노 섬유 부직포를 제조하기 위한 제 1 공정을 실시할 수 있다. 즉, 전계 방사 장치(20)에 의해 전계 방사하는 것에 의해, 장척 시트(W)에는 제1 나노 섬유 및 제2 나노 섬유가 퇴적되어 복합 나노 섬유 부직포(300A)가 제조된다. 계속해서, 상기 복합 나노 섬유 부직포(300A)로부터 장척 시트(W)를 박리한 후, 장척 시트(W)가 박리된 복합 나노 섬유 부직포(300A)에 대해, 도 9의 (b)에 도시한 바와 같이, 절단 장치(80)의 각 절단 날(801)이 절단하는 동작을 실시한다.

이것에 의해, 소정의 폭(d)을 가진 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)라고 함)가 제조되고, 상기 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)는 감기 롤러(102)에 감긴다.

이와 같이 띠형상 복합 나노 섬유 부직포가 제조되면, 계속해서, 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(52)에 의해 제2 공정을 실시한다. 제2 공정에서는 띠형상 복합 나노 섬유 부직포를 꼬임과 연신을 실시하면서 가열하는 것에 의해, 고강도 복합 나노 섬유 집합체로서의 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트를 제조한다.

고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(52)는 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 꼬임과 연신을 실시하면서 가열하는 것에 의해, 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트(300F1, 300F2, …)를 제조한다.

고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(52)는 도 10에 도시한 바와 같이, 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 투입하는 투입 롤러(521)와, 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 꼬아 꼬임사화하는 것에 의해 「복합 나노 섬유 필라멘트」로 하는 꼬임사 장치(520)와, 꼬임사 장치(520)에 의해 실을 보내면서 연신하는 과정에서 「복합 나노 섬유 필라멘트」를 가열하는 가열 장치(530)와, 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트(300F1, 300F2, …)를 감는 감기 롤러(527)를 구비하고 있다. 또한, 꼬임사 장치(520), 가열 장치(530)는 도 10에는 도시되어 있지 않지만, 각 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)에 대응하여 각각 설치되어 있다.

꼬임사 장치(520)는 도 11에 상세히 도시한 바와 같이, 주 꼬임사부(521)와, 2 개의 실 이송 장치(522, 523)를 구비하고, 주 꼬임사부(521)에 의해 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(예를 들면, 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1)라고 함)를 꼬임사화하고, 복합 나노 섬유 필라멘트로 한 후, 실 이송 장치(522, 523)에 의해, 도 11의 좌측에서 우측으로 꼬면서 실을 보낸다. 그리고, 실을 보내는 과정에서 복합 나노 섬유 필라멘트를 가열 장치(530)에 의해 가열한다.

이것에 의해, 강고하게 꼬임사화된 「고강도 복합 나노 섬유 필라멘트(F1)」를 연속적으로 제조할 수 있다. 또한, 실 이송 장치(522, 523)에 의해 실을 보낼때, 실 이송 장치(523)의 실 이송 속도(V1)를 실 이송장치(522)의 실 이송 속도(V2)보다 빠르게 하고 있다. 이것에 의해, 복합 나노 섬유 필라멘트를 실을 보내면서 연신할 수 있다.

이와 같이 구성된 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(52)에 의하면, 강고하게 꼬임사된 「고강도 복합 나노 섬유 필라멘트(300F1, 300F2, …)」를 연속적으로 제조할 수 있다.

그러나, 가열 장치(530)는 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 레이저광 조사 장치 등을 이용할 수 있다. 레이저광 조사 장치로부터 출력되는 레이저광을 예를 들면 꼬임사 장치(520)에 의해 꼬임사된 「복합 나노 섬유 필라멘트」에 조사하면, 레이저광이 조사된 영역(R1)(도 11 참조)에서는 상기 복합 나노 섬유 필라멘트가 가열된다.

여기서, 영역(R1)에서의 복합 나노 섬유 필라멘트의 온도(가열 온도)(T3)가 제1 융점(T1) 및 제2 융점(T2)에 대해, T1〉T3〉T2가 되도록 레이저광 조사 장치를 조정해두면, 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유(320)만이 용융한다. 이 때, 복합 나노 섬유 필라멘트는 꼬임사화되고, 또한 연신된 상태로 되어 있으므로, 가압된 것과 거의 동일한 상태가 되므로, 실시형태 1에서 설명한 바와 같이, 엉켜 있는 복수의 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 교점에서는 용융한 제2 나노 섬유(320)가 고화되는 것에 의한 결합부(C)(도 6 참조)가 형성된다.

또한, 이 경우에도 가열 온도(T3)를 선택하는 것에 의해, 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유(320)를 도 6의 (a)에 도시한 바와 같이, 결합부(C) 이외에 있어서 완전히 녹이는 것도 가능하고, 또한, 도 6의 (b)에 도시한 바와 같이, 일부를 잔존시키는 것도 가능하다.

이상의 공정을 실시하는 것에 의해, 제조된 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트 (300F1, 300F2, …)는, 제1 나노 섬유(310, 310, …)의 각 교점에 있어서 제2 나노 섬유(320)에 의해 제1 나노 섬유들이 부분적으로 결합된 상태가 되므로, 상기 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트(300F1, 300F2, …)에 인장 응력이 가해져도 제1 나노 섬유들에 슬라이딩이 발생하기 어려워지고, 종래의 나노 섬유 필라멘트에 비해 더 고강도의 나노 섬유 필라멘트로 할 수 있다.

또한, 실시형태 3에 따른 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에 의해 제조된 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트(300F1, 300F2, …)는 제1 나노 섬유(310)들의 결합부(C)가 부분적으로 존재할 뿐이므로, 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트 전체가 경직화되지 않고, 복합 나노 섬유 필라멘트로서의 「유연함」을 어느 정도 유지한 채, 고강도의 복합 나노 섬유 필라멘트로 할 수 있다.

또한, 실시형태 3에서는 실시형태 1에서 설명한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)(도 2 참조)를 이용하여 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 제조하고, 상기 복합 나노 섬유 부직포(300A)로 띠형상 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 경우를 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 실시형태 2에서 설명한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(12)(도 7 참조)를 이용하여 복합 나노 섬유 부직포(301A)를 제조하고, 상기 복합 나노 섬유 부직포(301A)로 띠형상 복합 나노 섬유 부직포를 제조하도록 해도 좋다.

[실시형태 4]

상기 실시형태 3에서는 제1 공정(띠형상 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 공정)을 실시하기 위한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(13)는 우선 시트상의 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 제조하고, 상기 시트상의 복합 나노 섬유 부직포(300A)를 절단 장치(80)로 절단하는 것에 의해, 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 제조하였지만, 실시형태 4에서는 전계 방사법에 의해 처음부터 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 제조한다.

도 12는 실시형태 4에 따른 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 방법을 설명하기 위해 도시한 도면이다. 도 12의 (a) 및 도 12의 (b)는 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(14)를 이용하여 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 제조하는 것을 각각 다른 각도에서 본 경우를 모식적으로 도시한 도면이고, 도 12의 (c)는 드럼 형상 컬렉터(400)로 제조된 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …) 중 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1)를 도시한 도면이다.

복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(14)는 전계 방사 장치(20)의 컬렉터로서, 드럼의 외주면에 둘레 방향으로 뻗어나는 띠형상 컬렉터(401)가 형성된 드럼 형상 컬렉터(400)를 갖고 있다. 그리고, 상기 드럼 형상 컬렉터(400)의 띠형상 컬렉터(401)와 제1 폴리머 용액을 토출하는 제1 노즐(120) 및 제2 폴리머 용액을 토출하는 제2 노즐(130)과의 사이에 고전압이 인가된 상태로 전계 방사를 실시하는 것에 의해, 제1 폴리머 용액으로 이루어진 제1 나노 섬유(310) 및 제2 폴리머 용액으로 이루어진 제2 나노 섬유(320)를 띠형상 컬렉터(401) 상에 퇴적시킨다. 이것에 의해, 제1 나노 섬유와 제2 나노 섬유로 이루어진 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 제조 가능하게 한다.

또한, 도 12에서는 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130)은 각각 1 개씩만이 도시되어 있지만, 실제로는 각각 복수의 노즐이 존재한다.

또한, 드럼 형상 컬렉터(400)는 도전체의 회전축(402)에 소정의 두께를 가진 원반 형상의 도전체 디스크(403)와, 소정의 두께를 가진 원반 형상의 비도전체 디스크(404)를 교대로 적층한 구성으로 되어 있고, 이들 도전체 디스크(403) 및 비도전체 디스크(404)는 회전축(402)과 함께 회전하도록 되어 있다. 또한, 회전축(402)의 한쪽 측은 베어링(405)를 통해 모터(406)에 접속되고, 회전축(402)의 다른쪽 측은 전원 장치(160)와 접속되어 있다. 또한, 베어링(405)은 모터(406)와 회전축(402)를 전기적으로 절연할 수 있도록 구성되어 있다.

이와 같이 구성된 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(14)를 이용하여 띠형상 복합 나노 섬유 부직포를 제조하기 위한 제 1 공정을 설명한다.

드럼 형상 컬렉터(400)의 띠형상 컬렉터(401)와 제1 노즐(120) 및 제2 노즐(130) 사이에 고전압을 인가하여 전계 방사를 실시하면, 띠형상 컬렉터(401)상에 제1 나노 섬유 및 제2 나노 섬유가 퇴적된다. 이 때, 도 12의 (b)에 도시한 바와 같이, 드럼 형상 컬렉터(400)를 도 12의 (b)에 나타낸 화살표(c) 방향으로 저속으로 회전시키면서 전계 방사를 실시하는 것에 의해, 드럼 형상 컬렉터(400)에서의 띠형상 컬렉터(401)의 외주면에 제1 나노 섬유 및 제2 나노 섬유를 둘레 방향으로 연속해서 퇴적시킬 수 있다.

이와 같은 전계 방사를 실시하는 한편, 퇴적한 제1 나노 섬유 및 제2 나노 섬유를 보조 롤러(407, 408)를 통해 감기 롤러(409)에 감는 것에 의해, 제1 나노 섬유 및 제2 나노 섬유로 이루어진 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 연속해서 회수할 수 있다.

실시형태 4에 따른 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 방법의 제1 공정에 의하면, 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 높은 생산성으로 효율 적으로 제조하는 것이 가능해진다. 또한, 처음부터 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)로 되어 있으므로, 띠형상 복합 나노 섬유 부직포로 하기 위한 절단 장치가 불필요해진다.

이상에 나타내는 제1 공정에 의해 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 제조할 수 있다. 그리고, 상기 띠형상 복합 나노 섬유 부직포(300A1, 300A2, …)를 이용하여 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제조하기 위한 제 2 공정을 실시하는 것에 의해, 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트를 제조할 수 있다. 또한, 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제조하기 위한 제 2 공정은 실시형태 3에 따른 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법에서 설명한 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(52)(도 10 참조)를 이용하여, 도 11에서 설명한 것과 동일하게 실시할 수 있으므로, 여기서는 그 설명은 생략한다.

이상, 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 방법을 상기 각 실시형태에 기초하여 설명했지만, 본 발명은 이것에 한정되지 않고, 그 요지를 이탈하지 않는 범위에서 실시하는 것이 가능하며, 예를 들면, 다음과 같은 변형도 가능하다.

(1) 상기 각 실시형태에서는 제1 폴리머로서는 폴리우레탄 및 제2 폴리머로서는 폴리불화비닐리덴을 이용한 경우를 예시했지만, 이것에 한정되지 않고, 융점 등 상기 실시형태에서 설명한 각종 조건을 만족하면, 다른 재질의 폴리머를 이용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 폴리락트산(PLA), 폴리프로필렌(PP), 폴리아세트산비닐(PVAc), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리에이테르이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리락트산글리콜산(PLGA), 실크, 셀룰로스, 키토산 등을 이용할 수 있다.

(2) 상기 각 실시형태에서 제1 폴리머와 제2 폴리머는 재질이 다른 폴리머를 이용한 경우를 예시했지만, 제1 폴리머 및 제2 폴리머로서는 각각이 다른 재질인 것에 한정되지 않고, 동일한 재질의 폴리머이며, 또한 다른 수평균 분자량을 가진 폴리머라도 좋다. 예를 들면, 폴리머로서 폴리우레탄을 이용하는 경우, 다른 수평균 분자량을 가진 2 개의 폴리머를 제1 폴리머와 제2 폴리머로서 이용하는 것도 가능하다. 이것은 제1 폴리머와 제2 폴리머가 동일한 재질이라도 수평균 분자량이 다른 것에 의해, 융점 등을 다르게 할 수 있기 때문이며, 본 발명에서는 이와 같은 폴리머를 이용하는 것이 가능하다.

(3) 실시형태 1 및 실시형태 2의 제1 공정에서는, 장척 시트(W)에 제1 나노 섬유(310) 및 제2 나노 섬유(320)를 퇴적시키도록 하여 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)를 예시했지만, 이와 같은 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치에 한정되지 않고, 장척 시트(W)를 이용하지 않고 컬렉터에 직접 제 1 나노 섬유(310) 및 제2 나노 섬유(320)를 퇴적시키도록 하여 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치라도 좋다. 이것은 실시형태 3의 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(12)에서도 동일하다. 이 경우에는 장척 시트(W)를 감는 장척 시트(W) 감기 롤러(105) 등은 불필요해진다.

(4) 상기 실시형태 1의 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치(11)에서 사용되는 노즐 유닛(110)은 도 3에 도시한 구성으로 했지만, 이와 같은 구성에 한정되지 않고, 예를 들면, 장척 시트(W)의 폭방향을 따라서 설치된 관체를 반송 방향으로 복수개 설치하고, 상기 각 관체에 소정 수의 노즐을 설치한 구성으로 해도 좋다. 이 경우, 제1 폴리머 용액과 제2 폴리머 용액을 각 관체에 교대로 공급한다. 이와 같은 구성으로 해도 실시형태 1과 동일한 복합 나노 섬유 부직포를 제조할 수 있다. 이와 같은 노즐 유닛은 실시형태 2 및 실시형태 3에서도 적용 가능하다.

(5) 상기 각 실시형태에서는 제1 공정을 실시하기 위한 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치와, 제2 공정을 실시하기 위한 고강도 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치는 각각 다른 장치로서 설명했지만, 이것들을 1 개의 장치 내에 넣는 것도 가능하다. 이와 같이 하는 것에 의해, 제1 공정과 제2 공정을 1개의 장치로 작업적으로 실시할 수 있다.

(6) 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 2차 전지의 세퍼레이터로서 이용하는 경우에는 제2 폴리머의 제2 융점을 150℃~180℃의 범위 내로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 세퍼레이터의 온도가 150℃~180℃로 상승했을 때 제2 폴리머가 용융하여 세퍼레이터의 세공(細孔)이 막히게 되므로, 세퍼레이터의 셧다운 기능을 유효하게 기능시킬 수 있다. 또한, 이 경우에는 제1 나노 섬유의 중량을 "M1"로 하고, 제2 나노 섬유의 중량을 "M2"로 할 때, 「0.40≤M2/(M1+M2)」의 관계를 만족하는 것이 바람직하다. 또한, 이 경우에는 제1 폴리머의 제1 융점을 200℃ 이상의 온도로 설정하는 것이 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 세퍼레이터의 온도가 150℃~180℃으로 상승하여 제2 폴리머가 용융된 경우라도 제1 폴리머는 용융되지 않으므로, 세퍼레이터의 열 수축을 작게 억제할 수 있다.

(7) 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 2차 전지의 세퍼레이터로서 이용하는 경우에는 제1 폴리머의 제1 융점을 150℃~180℃의 범위 내로 설정하는 것도 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 세퍼레이터의 온도가 150℃~180℃으로 상승할 때 제1 폴리머 및 제2 폴리머가 용융하여 세퍼레이터의 세공이 확실히 막히게 되므로, 세퍼레이터의 셧다운 기능을 유효하게 기능시킬 수 있다.

(8) 본 발명의 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 차재용 2차 전지의 세퍼레이터로서 이용하는 경우에는 제1 폴리머의 제1 융점 및 제2 폴리머의 제2 융점을 모두 200℃ 이상으로 설정하는 것도 바람직하다. 이와 같은 구성으로 함으로써, 2차 전지의 온도가 예를 들면 150℃ 정도의 온도로 상승했을 때에도 세퍼레이터가 열화되지 않게 되고, 신뢰성이 높은 세퍼레이터를 구성할 수 있다.

10, 60 : 반송 장치
11, 12, 13, 14 : 복합 나노 섬유 집합체 제조 장치
20, 201, 202, 203 : 전계 방사 장치
51, 52 : 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 장치
70 : 가압·가열 장치
80 : 절단 장치
101 : 투입 롤러
102 : 감기 롤러
110 : 노즐 유닛
120 : 제1 노즐
130 : 제2 노즐
170 : 보조 벨트 장치
200 : 제1 폴리머 용액 탱크
220 : 제2 폴리머 용액 탱크
300A : 복합 나노 섬유 부직포
300A1, 300A2 : 띠형상 복합 나노 섬유 부직포
300B : 고강도 복합 나노 섬유 부직포
300F1, 300F2 : 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트
400 : 드럼 형상 컬렉터
401 : 띠형상 컬렉터
402 : 회전축
403 : 도전체 디스크
404 : 비도전체 디스크
520 : 꼬임사 장치
521 : 주 꼬임사부
522, 523 : 실 이송장치
530 : 가열 장치
701 : 캘린더롤
801 : 절단 날
a : 반송 방향
W : 장적 시트

Claims (12)

1. 제1 융점을 가진 제1 폴리머로 이루어진 제1 나노 섬유와, 상기 제 1 융점보다 낮은 제2 융점을 가진 제2 폴리머로 이루어진 제2 나노 섬유를 포함하는 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제1 공정,
   상기 제 1 융점보다 낮고 상기 제 2 융점보다 높은 온도로 상기 복합 나노 섬유 집합체를 가열하는 것에 의해, 상기 제 1 나노 섬유들이 상기 제 2 폴리머에 의해 부분적으로 결합된 구조를 가진 고강도 복합 나노 섬유 집합체를 제조하는 제2 공정을 이 순서로 포함하되,
   상기 제 1 공정에서는 상기 복합 나노 섬유 집합체로서 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 작성하고,
   상기 제 2 공정에서는 상기 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 꼬임과 연신(延伸)을 실시하면서 가열하는 것에 의해, 상기 고강도 복합 나노 섬유 집합체로서의 고강도 복합 나노 섬유 필라멘트를 제조하는 것을 특징으로 하는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법.
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5. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 공정에서는 상기 제 1 폴리머를 함유하는 제1 폴리머 용액과, 상기 제 2 폴리머를 함유하는 제2 폴리머 용액을 각각 다른 노즐로부터 전계 방사하는 것에 의해 상기 복합 나노 섬유 부직포를 제조하고, 그 후, 상기 복합 나노 섬유 부직포를 절단하여 상기 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 것을 특징으로 하는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 제 1 공정에서는 상기 제 1 폴리머를 함유하는 제1 폴리머 용액과, 상기 제 2 폴리머를 함유하는 제2 폴리머 용액을 각각 다른 노즐로부터 띠형상으로 전계 방사하는 것에 의해 상기 띠형상의 복합 나노 섬유 부직포를 제조하는 것을 특징으로 하는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법.
7. 제 1 항에 있어서,
   상기 복합 나노 섬유 집합체가 함유하는 상기 제 1 나노 섬유의 중량을 "M1"로 하고, 상기 복합 나노 섬유 집합체가 함유하는 상기 제 2 나노 섬유의 중량을 "M2"로 할 때, 「0.01≤M2/(M1＋M2)≤0.40」의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법.
8. 제 1 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 나노 섬유의 평균 직경을 "D1"로 하고, 상기 제 2 나노 섬유의 평균 직경을 "D2"로 할 때, 「0.01≤D2/D1≤0.50」의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법.
9. 제 1 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
   상기 제 1 융점을 "T1"로 하고, 상기 제 2 융점을 "T2"로 할 때, 「T1-T2≥10℃」의 관계를 만족하는 것을 특징으로 하는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법.
10. 제 1 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 폴리머와 상기 제 2 폴리머는 다른 재질의 폴리머인 것을 특징으로 하는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법.
11. 제 1 항, 제 5 항 내지 제 7 항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 제 1 폴리머와 상기 제 2 폴리머는 동일한 재질이고, 또한 다른 수평균 분자량을 가진 폴리머인 것을 특징으로 하는 고강도 복합 나노 섬유 집합체의 제조 방법.
    
    
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