KR101457022B1 - 양산형 전기방사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 양산형 전기방사장치에 관한 것으로서, 특히 전기방사를 통해 형성된 나노섬유의 생산성을 향상시킬 수 있는 양산형 전기방사장치에 관한 것이다.
본 발명의 양산형 전기방사장치는, 일측에 유입구가 형성되고, 타측에 유출구가 형성되며, 내부에 상기 유입구와 유출구를 통해 이송되는 필름이 배치되는 본체와; 상기 본체의 내부에서 상기 필름의 상부 또는 하부 중 어느 한쪽에 배치되는 콜렉터베이스와; 상기 본체의 내부에서 상기 필름의 상부 또는 하부 중 나머지 한쪽에 배치되고, 다수개의 노즐공을 통해 상기 필름에 고분자용액을 전기방사하는 노즐블럭과; 상기 노즐블럭을 상기 콜렉터베이스 방향으로 승강시키는 제1승강부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

Description

양산형 전기방사장치 { ELECTRO SPINNING APPARATUS }

본 발명은 양산형 전기방사장치에 관한 것으로서, 특히 전기방사를 통해 형성된 나노섬유의 생산성을 향상시킬 수 있는 양산형 전기방사장치에 관한 것이다.

최근 나노섬유에 대한 중요성이 부각되면서, 전기방사에 의한 나노섬유 제조에 대한 연구개발이 활발하게 진행되고 있다.

이러한 나노섬유는 산업 전반에 걸쳐 고성능을 발현하는 소재로서, 부직포를 이용한 필터, 전자기기들의 소형화, 고기능화, 생체조직 용도 등 나노소재의 적용이 증가하고 있으며, 기계, 화학산업 등 전통산업에서도 고기능화를 위한 나노소재의 적용이 점차 증가하고 있다.

또한, 나노 필름의 응용분야는 전자제품 포장 및 운반용구, 디스크 드라이브, 자동차연료시스템 등에 이용될 수 있는 정전기 방전 재료 및 전자파 차폐 재료, 자동차 외장용 e-painting 분야 등을 들 수 있다.

뿐만 아니라, 엔진필터나 차세대 클린룸용 필터와 같은 환경 재료, 2차전지 세퍼레이터, 전극재료 및 센서 팁 등 IT 관련재료, 재생의료용 지지체(scaffold) 등 바이오관련 재료와 같이 IT, 바이오, 환경 등 최첨단 산업을 뒷받침하는 재료로도 많이 이용되고 있다.

현재 대부분의 나노 섬유 필름은 전기방사법(Electro spinning) 을 가장 많이 사용하고 있다.

전기방사법은 1795년 Bose가 모세관 끝에 매달려 있는 물방울에 고전압을 부여하면 표면장력에 의해 물방울 표면에서 미세 필라멘트가 방출되는 정전 스프레이 현상을 발견한 것으로부터 시작되었으며, 점도를 가진 고분자 용액이나 용융체에 정전기력이 주어질 경우 섬유가 형성되는 현상을 말한다.

일반적인 전기방사법은 하나의 노즐에서 시간당 수 그램 이하의 용액을 압출하여 섬유를 제조하는 방법으로써 생산속도가 매우 낮아 경제성이 적은 단점이 있으며, 특히 나노급 섬유는 매우 적은 용액을 방출시켜 제조하기 때문에 이로부터 제조되는 나노섬유(web)의 생산속도에 문제가 있다.

또한, 투자 대비 생산성이 낮아, 경제적인 생산체제로 전환하기가 어려움이 있으며, 양산을 위하여 사용하는 다축 노즐 방식의 경우 낮은 노즐 교체에 따른 유비보수 측면에서도 문제점이 많다.

대한민국 공개특허공보 제10-2011-0105655호 (2011년09월27일) 대한민국 공개특허공보 제10-2005-0001578호 (2005년01월07일)

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로써, 나노섬유의 생산속도를 향상시켜 대량생산이 가능하고, 또한 필름에 코팅되는 고분자용액에 의한 나노섬유의 조직을 손쉽게 조절할 수 있는 양산형 전기방사장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명의 양산형 전기방사장치는, 일측에 유입구가 형성되고, 타측에 유출구가 형성되며, 내부에 상기 유입구와 유출구를 통해 이송되는 필름이 배치되는 본체와; 상기 본체의 내부에서 상기 필름의 상부 또는 하부 중 어느 한쪽에 배치되는 콜렉터베이스와; 상기 본체의 내부에서 상기 필름의 상부 또는 하부 중 나머지 한쪽에 배치되고, 다수개의 노즐공을 통해 상기 필름에 고분자용액을 전기방사하는 노즐블럭과; 상기 노즐블럭을 상기 콜렉터베이스 방향으로 승강시키는 제1승강부를 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.

상기 콜렉터베이스를 상기 노즐블럭의 반대방향으로 승강시키는 제2승강부를 더 포함하여 이루어진다.

상기 콜렉터베이스는 상기 필름의 상부에 배치되고, 상기 노즐블럭은 상기 필름의 하부에 배치되되, 상기 본체에는 상기 노즐블럭을 수평방향으로 슬라이딩시켜 외부로 인출시키는 인출부가 설치되고, 상기 노즐블럭 및 상기 제1승강부는 상기 인출부에 장착되어 있다.

상기 본체의 상부에는 상기 본체 내부의 유해가스를 외부로 배출시키는 흡입기 장착되어 있다.

이상에서 설명한 바와 같은 본 발명의 양산형 전기방사장치에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.

연속적으로 공급되는 필름에 다수개의 노즐공이 형성된 노즐블럭을 통해 고분자용액을 전기방사하여 코팅함으로써, 나노섬유의 생산속도를 향상시켜 대량생산이 가능하도록 할 수 있다.

또한 노즐블럭을 승강시키는 제1승강부에 의해 필름에 코팅되는 고분자용액에 의한 나노섬유의 조직을 손쉽게 조절할 수 있다.

또한, 콜렉터베이스를 승강시키는 제2승강부에 의해 초기에 콜렉터베이스와 노즐블럭 사이에 필름을 용이하게 삽입 배치할 수 있다.

또한, 본체의 수평방향으로 슬라이딩되어 인출되는 인출부에 의해, 다양한 노즐블럭을 쉽게 교환할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양산형 전기방사장치의 정면구조도,
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양산형 전기방사장치의 측면구조도,
도 3은 도 2에서 상기 인출부에 의해 노즐블럭이 인출된 상태의 측면구조도,

도 1은 본 발명의 실시예에 따른 양산형 전기방사장치의 정면구조도이고, 도 2는 본 발명의 실시예에 따른 양산형 전기방사장치의 측면구조도이며, 도 3은 도 2에서 상기 인출부에 의해 노즐블럭이 인출된 상태의 측면구조도이다.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 양산형 전기방사장치는, 본체(10)와, 콜렉터베이스(20)와, 노즐블럭(30)과, 제1승강부(40)와, 제2승강부(50)와, 인출부(60)와, 흡입기(70) 등을 포함하여 이루어진다.

상기 본체(10)는 전체적으로 육면체 형상으로 형성되고, 일측에 내부와 외부를 연통시키는 유입구(11)가 형성되고, 타측에 내부와 외부를 연통시키는 유출구(12)가 형성되어 있다.

따라서, 연속적으로 공급되는 필름(80)은 상기 유입구(11)를 통해 상기 본체(10)의 내부로 이동한 후 상기 유출구(12)를 통해 외부로 이송된다.

상기 콜렉터베이스(20)는 상기 본체(10)의 내부에서 상기 필름(80)의 상부 또는 하부 중 어느 한쪽에 배치된다.

본 실시예에서 상기 콜렉터베이스(20)는 판형상으로 이루어져 상기 필름(80)의 상부에 배치되어 있다.

상기 콜렉터베이스(20)는 접지선과 연결되어 그라운드단자 역할을 한다.

상기 노즐블럭(30)은 상기 본체(10)의 내부에서 상기 필름(80)의 상부 또는 하부 중 나머지 한쪽에 배치된다.

본 실시예에서 상기 노즐블럭(30)은 상기 필름(80)의 하부에 배치되어 있다.

이러한 상기 노즐블럭(30)은 상면에 다수개의 노즐공(31)이 형성되어 있고, 내부로 공급된 고분자용액을 상기 노즐공(31)을 통해 전기방사하여 상기 필름(80)에 코팅함으로써, 나노섬유를 제작하게 된다.

상기 제1승강부(40)는 상기 본체(10)의 하부에 배치되고, 상기 노즐블럭(30)에 연결되어, 상기 노즐블럭(30)을 상기 콜렉터베이스(20)가 배치된 상하방향으로 승강시킨다.

이러한 상기 제1승강부(40)는 제1승강실린더(41) 및 제1승강가이드(42) 등으로 이루어진다.

위와 같은 상기 제1승강부(40)에 의해 상기 노즐블럭(30)을 상기 콜렉터베이스(20) 방향으로 승강시킬 수 있어, 상기 필름(80)과 노즐블럭(30) 사이에 간격을 조절할 수 있는바, 그에 따라 전기방사되어 상기 필름(80)에 코팅되는 고분자용액의 조직크기 등을 쉽게 변경할 수 있게 된다.

상기 제2승강부(50)는 상기 본체(10)의 상부에 배치되고, 상기 콜렉터베이스(20)에 연결되어, 상기 콜렉터베이스(20)를 상기 노즐블럭(30)의 반대방향으로 승강시킨다.

이러한 상기 제2승강부(50)는 제2승강실린더(51) 및 제2승강가이드(52) 등으로 이루어진다.

위와 같은 상기 제2승강부(50)에 의해, 초기에 상기 필름(80)을 상기 콜렉터베이스(20)와 노즐블럭(30) 사이에 삽입할 때, 상기 제2승강부(50)를 이용하여 상기 콜렉터베이스(20)를 상승시킴으로써, 용이하게 상기 필름(80)을 상기 콜렉터베이스(20)와 노즐블럭(30) 사이에 삽입할 수 있다.

본 발명의 상기 노즐블럭(30) 및 제1승강부(40)는 상기 본체(10)에 고정결합되어 있을 수도 있으나, 본 실시예와 같이 상기 인출부(60)를 구성요소로 하여 이루어짐이 바람직하다.

상기 인출부(60)는 상기 본체(10)에 수평방향으로 슬라이딩 가능하게 설치되다.

그리고, 상기 인출부(60)에는 상기 노즐불럭과 상기 제1승강부(40)가 설치되어 있다.

따라서, 상기 인출부(60)가 상기 본체(10)에 대해 수평방향으로 이동됨에 따라, 상기 노즐블럭(30)은 외부로 인출되어, 작업자가 상기 노즐블럭(30)을 용이하게 교체할 수 있게 된다.

보다 구체적으로, 본 실시예에서 상기 인출부(60)는 도 3에 도시된 바와 같이, 제1슬라이더(61)와, 제2슬라이더(62)로 이루어져 있다.

상기 제1슬라이더(61)는 상기 본체(10)에 대해 수평방향으로 이동 가능하게 장착되어 있고, 상기 제1슬라이더(61)에는 상기 제1승강부(40)가 설치되어 있다.

상기 제2슬라이더(62)는 상기 제1슬라이더(61)에 대해 수평방향으로 이동 가능하게 장착되어 있고, 상기 제2슬라이더(62)의 상부에는 상기 노즐블럭(30)이 설치되어 있다.

이때, 상기 제1승강부(40)는 상기 제2슬라이더(62)에 연결되어 있어, 상기 제1승강부(40)의 신축동작에 의해 상기 노즐블럭(30)이 설치된 상기 제1슬라이더(61)가 상하방향으로 이동하게 된다.

상기 흡입기(70)는 상기 본체(10)의 상부에 설치되어 상기 본체(10) 내부의 유해가스 예를 들어 전기방사시 발생하는 솔벤트가스 등을 외부로 배출시키는 역할을 한다.

이하, 상술한 구성으로 이루어진 본 발명의 작동과정에 대하여 살펴본다.

먼저, 상기 필름(80)을 상기 콜렉터베이스(20)와 노즐블럭(30) 사이에 배치하기 위해, 상기 제2승강부(50)를 이용하여 상기 콜렉터베이스(20)를 상승시킨다.

상기 콜렉터베이스(20)가 상승됨에 따라 상기 콜렉터베이스(20)의 하면과 상기 노즐블럭(30)의 상면 사이의 간격이 커져, 작업자는 쉽게 상기 필름(80)을 상기 콜렉터베이스(20)와 노즐블럭(30) 사이에 배치시킬 수 있다.

그 후, 상기 제2승강부(50)를 이용하여 상기 콜렉터베이스(20)를 하강시켜, 상기 콜렉터베이스(20)가 상기 필름(80)의 상면을 지지하도록 한다.

그리고, 상기 제1승강부(40)를 이용하여 상기 노즐블럭(30)의 높낮이를 조절한다.

이때, 상기 제1승강부(40)가 상승함에 따라 상기 노즐블럭(30)이 설치된 상기 제1슬라이더(61)가 상승하여 상기 제1노즐블럭(30)과 상기 콜렉터베이스(20) 사이의 간격이 조절되게된다.

위와 간격조절은 상기 필름(80)에 코팅되는 고분자용액의 코팅 목적 및 용도 등에 따라 조절한다.

이러한 상태에서 상기 노즐블럭(30)을 통해 고분자용액을 전기방사하여, 상기 콜렉터베이스(20)와 노즐블럭(30) 사이에 배치된 상기 필름(80)에 고분자용액을 코팅함으로써, 나노섬유를 제작하게 된다.

이때, 상기 필름(80)은 연속적으로 이동되면서 상기 고분자용액이 코팅되도록 할 수도 있다.

한편, 상기 노즐블럭(30)의 크기 및 종류 등을 변경하고자 할 경우에는, 상기 인출부(60)를 수평방향으로 잡아당긴다.

그러면, 도 3에 도시된 바와 같이 상기 제1슬라이더(61)와 제2슬라이더(62)의 이동에 의해 상기 노즐블럭(30)은 외부로 인출되게 되고, 이로 인해 작업자는 손쉽게 상기 노즐블럭(30)을 교체할 수 있다.

본 발명인 양산형 전기방사장치는 전술한 실시예에 국한하지 않고, 본 발명의 기술 사상이 허용되는 범위 내에서 다양하게 변형하여 실시할 수 있다.

10 : 본체, 11 : 유입구, 12 : 유출구,
20 : 콜렉터베이스,
30 : 노즐블럭, 31 : 노즐공,
40 : 제1승강부, 41 : 제1승강실린더, 42 : 제1승강가이드,
50 : 제2승강부, 51 : 제2승강실린더, 52 : 제2승강가이드,
60 : 인출부, 61 : 제1슬라이더, 62 : 제2슬라이더,
70 : 흡입기,
80 : 필름,

Claims (4)

1. 일측에 유입구가 형성되고, 타측에 유출구가 형성되며, 내부에 상기 유입구와 유출구를 통해 이송되는 필름이 배치되는 본체와;
   상기 본체의 내부에서 상기 필름의 상부에 배치되는 콜렉터베이스와;
   상기 본체의 내부에서 상기 필름의 하부에 배치되고, 다수개의 노즐공을 통해 상기 필름에 고분자용액을 전기방사하는 노즐블럭과;
   상기 노즐블럭을 상기 콜렉터베이스 방향으로 승강시키는 제1승강부를 포함하여 이루어지되,
   상기 본체에는 상기 노즐블럭을 수평방향으로 슬라이딩시켜 외부로 인출시키는 인출부가 설치되고,
   상기 노즐블럭 및 상기 제1승강부는 상기 인출부에 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 양산형 전기방사장치.
2. 청구항1에 있어서,
   상기 콜렉터베이스를 상기 노즐블럭의 반대방향으로 승강시키는 제2승강부를 더 포함하여 이루어진 것을 특징으로 하는 양산형 전기방사장치.
3. 삭제
4. 청구항1에 있어서,
   상기 본체의 상부에는 상기 본체 내부의 유해가스를 외부로 배출시키는 흡입기 장착되어 있는 것을 특징으로 하는 양산형 전기방사장치.
   
   

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