KR101479751B1 - 나노섬유 제조용 전기방사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 전기방사장치의 각 유닛 사이에 완충구간을 형성하고, 완충구간 내에 조절롤러를 설치하여 각 유닛을 통과하는 장척시트의 이송속도 및 이송시간을 조절할 수 있으며, 완충구간 내에 설치되는 조절롤러가 이동가능하게 구비되어 각 유닛을 통과하는 장척시트의 구간별 이송속도 및 이송시간을 조절할 수 있어 장척시트의 구김, 처짐, 끊어짐, 파손 및 손상 등을 방지할 수 있는 전기방사장치의 장척시트 이송속도 조절시스템을 제공하기 위한 것으로서, 그 기술적 특징은, 각 유닛 내부에서 노즐을 통하여 컬렉터 상부의 장척시트에 방사용액을 분사하여 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 각 유닛 사이에 완충구간을 형성하고, 완충구간 상에 장척시트를 지지하는 한 쌍의 지지롤러와, 한 쌍의 지지롤러 사이에 장척시트가 권취되는 적어도 하나 이상의 조절롤러가 상, 하로 이동가능하게 설치되되, 각 조절롤러의 이동에 의해 장척시트의 각 유닛별 이송속도가 조절되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

Description

나노섬유 제조용 전기방사장치{Electrospinning devices of manufacture for nano fiber}

본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기방사장치의 각 유닛 사이에 완충구간을 형성하고, 완충구간 내에 이동가능하게 이루어지는 조절롤러를 설치하여 각 유닛의 장척시트 이송속도 및 이송시간을 조절할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치에 관한 것이다.

일반적으로, 나노섬유(Nano Fiber)란, 지름이 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세사(超極細絲 : Micro Fiber)를 지칭하는 것으로서, 나노섬유로 구성된 부직포, 멤브레인 및 브레이드 등의 제품은 생활용품, 농업용, 의류용 및 산업용 등으로 널리 사용된다.

뿐만 아니라, 인조 피혁, 인조 스웨이드, 생리대, 의복, 기저귀, 포장재, 잡화용 소재, 각종 필터 소재, 유전자 전달체의 의료용 소재 및 방탄 조끼 등 국방용 소재에 적용되는 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.

상술한 바와 같은 나노섬유는 전기장에 의해 생산된다. 즉, 나노섬유는 원료인 고분자 물질에 고전압의 전기장을 걸어서 원료인 고분자 물질 내부에 전기적인 반발력을 발생시키고, 이로 인해 분자들이 뭉쳐 나노 크기의 실 형태로 갈라짐으로써 나노섬유가 제조 및 생산된다.

이때, 전기장이 강할수록 원료인 고분자 물질이 가늘게 찢어지기 때문에 10 내지 1000㎚의 가늘기를 갖는 나노섬유를 얻을 수 있다.

이러한 가늘기를 갖는 나노섬유를 제조 및 생산하기 위한 전기방사장치는 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크, 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프, 방사용액을 토출하기 위한 노즐이 다수개 배열설치되는 노즐블록, 노즐 하단에 위치하여 방사되는 섬유들을 집적하는 컬렉터 및 전압을 발생시키는 전압 발생장치를 포함하여 구성된다.

상술한 바와 같은 구조로 이루어지는 전기방사장치는 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(112)이 다수개 배열설치되는 노즐 블록(111)과 상기 노즐(112)의 하단에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(112)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(113) 및 상기 컬렉터(113)에 고전압을 발생시키는 전압 발생장치(114)를 포함하는 유닛(110)으로 구성된다.

이러한 전기방사장치(100)를 통한 나노섬유의 제조방법은 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크 내의 방사용액이 계량 펌프를 통해 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(112) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 노즐(112)로 공급되는 방사용액은 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(114) 상에 노즐(112)을 통하여 방사, 집속되어 나노섬유 웹이 형성되되, 상기 전기방사장치(100)의 유닛(110)들로 이송되는 장척시트(115) 상에 나노섬유 웹을 형성하고, 상기 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트(115)가 각 유닛(110)을 통과하여 반복적으로 나노섬유 웹이 적층된 후 라미네이팅, 엠보싱 또는 니들펀칭하여 부직포로 제조한다.

여기서, 전기방사장치는 컬렉터 상의 위치하는 방향에 따라 상향식 전기방사장치, 하향식 전기방사장치 및 수평식 전기방사장치로 나뉜다. 즉, 전기방사장치는 컬렉터가 노즐의 상단에 위치하는 구성으로 이루어지고, 균일하고 상대적으로 가는 나노섬유를 제조할 수 있는 상향식 전기방사장치, 컬렉터가 노즐의 하단에 위치하는 구성으로 이루어지고, 상대적으로 굵은 나노섬유를 제조할 수 있으며, 단위시간 당 나노섬유의 생산량을 증대시킬 수 있는 하향식 전기방사장치 및 컬렉터와 노즐이 수평방향으로 배열되는 구성으로 이루어지는 수평식 전기방사장치로 나뉜다.

이러한 전기방사장치는 노즐 블록의 노즐을 통하여 방사용액이 분사되고, 분사되는 방사용액이 지지체의 하부면 또는 상부면에 적층되면서 나노섬유 웹을 형성하는 구성으로 이루어진다.

상술한 바와 같은 구성에 의하여 상기 전기방사장치의 어느 한 유닛 내부에서 노즐을 통하여 방사용액을 분사하여 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트는 다른 한 유닛 내부로 이송되고, 다른 한 유닛 내부로 이송되는 장척시트에 노즐을 통하여 방사용액을 분사하여 또 다시 나노섬유 웹을 적층형성하는 등 상기한 공정을 반복적으로 수행하면서 나노섬유 웹을 제조한다.

그러나, 상기 전기방사장치의 각 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 구간별 속도가 달라질 경우, 장척시트가 구겨지거나, 처지는 등의 문제가 발생된다.

즉, 상기 전기방사장치의 선단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 다를 경우, 장척시트가 구겨지거나, 처지는 등의 문제가 발생되고, 이로 인해 장척시트가 끊어지거나, 물성이 저하되거나, 장치의 구동이 정지되는 등의 문제점이 있었다.

다시 말하면, 상기 전기방사장치의 선단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 빠르고, 그 후단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 느릴 경우, 장척시트가 구겨지거나, 처지는 문제점이 있으며, 상기 전기방사장치의 선단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 느리고, 그 후단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 빠를 경우, 장척시트가 끊어지거나, 장치의 구동이 정지되는 등의 문제점이 있으며, 이로 인해 전체적으로 나노섬유 웹의 물성이 저하된다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전기방사장치의 각 유닛 사이에 완충구간을 형성하고, 완충구간 내에 조절롤러를 설치하여 각 유닛을 통과하는 장척시트의 이송속도 및 이송시간을 조절할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 완충구간 내에 설치되는 조절롤러가 상, 하로 이동가능하게 구비되어 각 유닛을 통과하는 장척시트의 구간별 이송속도 및 이송시간을 조절할 수 있어 장척시트의 구김, 처짐, 끊어짐, 파손 및 손상 등을 방지할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.

상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 각 유닛 내부에서 노즐을 통하여 컬렉터 상부의 장척시트에 방사용액을 분사하여 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 각 유닛 사이에 형성되는 완충구간과, 완충구간 상에 장척시트를 지지하는 한 쌍의 지지롤러와, 한 쌍의 지지롤러 사이에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 장척시트가 권취되는 적어도 하나 이상의 조절롤러를 포함하는 장척시트 이송속도 조절시스템이 구비되되, 각 조절롤러의 이동에 의해 장척시트의 각 유닛별 이송속도가 조절되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.

그리고, 장척시트 이송속도 조절시스템은 각 유닛 내 장척시트의 이송속도를 감지하기 위한 감지센서와, 감지센서에서 감지된 각 유닛 내 장척시트의 이송속도에 따라 조절롤러의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하여 이루어진다.

여기서, 감지센서에 의해 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도보다 빠르다고 감지될 경우, 제어부가 한 쌍의 지지롤러 사이에 구비되는 조절롤러를 하측으로 이동시키면서 선단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 동일해지도록 보정제어한다.

또한, 감지센서에 의해 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도보다 느리다고 감지될 경우, 제어부가 한 쌍의 지지롤러 사이에 구비되는 조절롤러를 상측으로 이동시키면서 선단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 동일해지도록 보정제어한다.

이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 각 유닛을 통과하는 장척시트의 이송속도 및 이송시간을 조절할 수 있으며, 이로 인해 각 유닛에서 이송되는 장척시트의 구김, 처짐, 끊어짐, 파손 및 손상 등을 방지할 수 있으며, 선단에 위치하는 유닛 및 후단에 위치하는 유닛 내의 장척시트의 이송속도를 개별적으로 조절 및 제어할 수 있어 장척시트에 적층되는 나노섬유 웹의 두께를 다양하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 장척시트 상부면에 적층되는 나노섬유 웹의 분포를 균일하게 형성할 수 있으며, 이로 인해 나노섬유 웹의 물성을 향상시킬 수 있으며, 장치 운용의 편의성 및 나노섬유 웹 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.

도 1은 종래 기술에 따른 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치의 장척시트 이송속도 조절시스템을 개략적으로 나타내는 도면,
도 3, 도 4는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛의 장척시트가 그 후단에 위치하는 유닛의 장척시트 보다 이송속도가 빠를 경우, 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면,
도 5, 도 6은, 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛의 장척시트가 그 후단에 위치하는 유닛의 장척시트 보다 이송속도가 느릴 경우, 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면.

이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.

도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치의 장척시트 이송속도 조절시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3, 도 4는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛의 장척시트가 그 후단에 위치하는 유닛의 장척시트 보다 이송속도가 빠를 경우, 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 5, 도 6은, 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛의 장척시트가 그 후단에 위치하는 유닛의 장척시트 보다 이송속도가 느릴 경우, 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면이다.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 나노섬유 제조용 전기방사장치(1)는 상기 전기방사장치(1)에 설치되어 각 유닛(10, 10') 내에서 이송되는 장척시트(15, 15')의 이송속도 및 이송시간을 각 유닛(10, 10')별로 조절 및 제어하기 위한 장척시트 이송속도 조절시스템(30)을 포함하여 구성된다.

여기서, 상기 전기방사장치(1)는 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자의 방사용액을 정량 공급하기 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내의 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(12)이 다수개 배열설치되는 노즐 블록(11)과 상기 노즐 블록(11)의 노즐(12)에서 분사되는 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(12)에서 일정간격 이격되게 설치되는 컬렉터(13) 및 상기 컬렉터(13)에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(14)를 그 내부에 수용하는 유닛(10)을 포함하여 구성된다.

한편, 상기 유닛(10) 내에서 노즐(12)을 통하여 공급되는 방사용액은 용질 및 용매로 이루어지고, 용질로는 실록산기 단독 또는 실록산기와 모노메타크릴레이트, 비닐, 하이드라이드, 디스테아레이트, 비스(1,2-하이드록시), 메톡시, 에톡시레이트, 프로폭시레이트, 디글리시딜 에테르, 모노글리시딜 에테르, 모노하이드록시알킬, 비스하이드록시알킬, 클로린 및 비스((아미노에틸-아미노프로필)디메톡시실릴)에테르 중에서 선택된 결합기가 포함된 고분자를 사용할 수 있으며, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오르프로필렌 공중합체, 혹은 이들의 복합 조성물, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 메타아라미드, 폴리에틸렌클로로트리플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴클로라이드-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴아미드 등으로 구성되는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것이 바람직하고, 용매로는 페놀, 포름산, 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로푸란과 지방족 케톤 군으로서, 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 지방족 수산기 군으로서, m-부틸알콜, 이소부틸알콜, 이소프로필알콜, 메틸알콜, 에탄올, 지방족 화합물 군으로서, 헥산, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 글리콜 군으로서, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 할로겐 화합물 군으로서, 트리클로로에틸렌, 다이클로로메테인, 방향족 화합물 군으로서, 톨루엔, 자일렌, 지방족 고리 화합물 군으로서, 사이클로헥사논, 시클로헥산과 에스테르 군으로서, n-부틸초산염, 초산에틸, 지방족에테르 군으로서, 부틸셀로살브, 아세트산2-에톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 아미드 군으로서. 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 상기 유닛(10) 내의 방사용액 주탱크에 충진되는 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 노즐(12)로 공급되는 고분자의 방사용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되어 나노섬유 웹(미도시)을 형성하며, 형성된 나노섬유 웹을 라미네이팅하여 부직포, 필터 등으로 제조한다.

이때, 상기 전기방사장치(1)의 컬렉터(13) 상에는 노즐(12)을 통하여 방사용액 분사 시 컬렉터(13) 상에 형성되는 나노섬유 웹의 처짐 방지 및 이송을 위한 장척시트(15)가 구비되고, 상기 장척시트(15)는 전기방사장치(1)의 선단에 구비되는 공급롤러(3) 및 후단에 구비되는 권취롤러(5)에 그 일측과 타측이 권취된다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 노즐(12)을 통하여 고분자의 방사용액이 컬렉터(13) 상에 위치하는 장척시트(15)에 분사되어 나노섬유 웹을 형성하도록 이루어져 있으나, 상기 장척시트(15) 상에 별도의 지지체(미도시)가 공급되고, 상기 지지체를 공급하기 위한 별도의 공급롤러(미도시)가 구비되어 상기 지지체 상에 노즐(12)을 통하여 방사용액이 분사되어 나노섬유 웹을 형성하도록 이루어지는 것도 가능하다.

여기서, 상기 전기방사장치(1)의 노즐(12)에서 분사되는 고분자 방사용액이 적층되는 지지체는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.

한편, 상기 컬렉터(13)의 외측에는 벨트(16)가 구비되고, 상기 컬렉터(13)의 길이방향 양측에는 이송롤러(17)가 각각 구비되며, 상기 이송롤러(17)의 회전에 의해 벨트(16)가 구동하고, 상기 벨트(16)의 구동에 의해 상기 장척시트(15)가 전기방사장치(1)의 선단에서 후단으로 이송된다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(1) 유닛(10) 내의 방사용액 주탱크 내에 충진된 방사용액이 노즐(12)을 통하여 컬렉터(13)의 장척시트(15) 상에 분사되고, 상기 장척시트(15) 상에 분사된 방사용액이 집적되면서 나노섬유 웹을 형성하며, 상기 컬렉터(13)의 양측에 구비되는 이송롤러(17)의 회전에 의한 벨트(16)의 구동에 의해 장척시트(15)가 이송되면서 또 다른 유닛(10') 내에 위치되어 상기한 공정을 반복적으로 수행하면서 최종제품으로 제조된다.

이때, 상기 노즐블록(11)의 노즐(12)의 출구가 상방향으로 형성되고, 상기 컬렉터(13)가 노즐블록(11)의 상부에 위치하여 방사용액을 상방향으로 분사한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)가 방사용액을 상방향으로 분사하는 상향식 전기방사장치로 이루어져 있으나, 방사용액을 하방향으로 분사하는 하향식 전기방사장치로 이루어지는 것도 가능하다.

여기서, 상기 장척시트 이송속도 조절시스템(30)은 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 사이에 형성되는 완충구간(31)과 상기 완충구간(31) 상에 구비되어 장척시트(15)를 지지하는 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 및 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)를 포함하여 구성된다.

이때, 상기 지지롤러(33, 33')는 상기 각 유닛(10, 10') 내에서 노즐(12)이 분사하는 방사용액에 의해 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트(15)의 이송 시 상기 장척시트(15)의 이송을 지지하기 위한 것으로서, 상기 각 유닛(10, 10') 사이에 형성되는 완충구간(31)의 선, 후단에 각각 구비된다.

그리고, 상기 조절롤러(35)는 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 상기 장척시트(15)가 권취되고, 상기 조절롤러(35)의 상, 하 이동에 의해 상기 각 유닛(10, 10')별 장척시트(15a, 15b)의 이송속도 및 이동시간이 조절된다.

이를 위하여 상기 각 유닛(10, 10') 내 장척시트(15a, 15b)의 이송속도를 감지하기 위한 감지센서(미도시)가 구비되고, 상기 감지센서에 의해 감지된 각 유닛(10, 10') 내 장척시트(15a, 15b)의 이송속도에 따라 조절롤러(35)의 이동을 제어하기 위한 제어부(미도시)가 구비된다.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 각 유닛(10, 10') 내에서 장척시트(15a, 15b)의 이송속도를 감지하고, 감지된 장척시트(15a, 15b)의 이송속도에 따라 제어부가 조절롤러(35)의 이동을 제어하는 구성으로 이루어져 있으나, 상기 장척시트(15a, 15b)를 이송시키기 위해 컬렉터(13)의 외측에 구비되는 벨트(16) 또는 상기 벨트(16)를 구동시키는 이송롤러(17) 또는 모터(미도시)의 구동속도를 감지하고, 이에 따라 제어부가 조절롤러(35)의 이동을 제어하는 구성으로 이루어지는 것도 가능하다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 감지센서가 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 상기 제어부가 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)를 하측으로 이동시키면서 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어한다.

즉, 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 이송되는 장척시트(15a)가 처지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 하측으로 이동하면서 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15) 중 선단에서 위치하는 유닛(10) 외부로 이송되어 각 유닛(10, 10') 사이에 위치하는 완충구간(31)으로 과다하게 이송되는 장척시트(15a)를 당겨 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15a)의 처짐 및 구겨짐을 방지한다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 이송되는 장척시트(15a)의 이송속도를 조절함으로써 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내의 장척시트(15a) 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내의 장척시트(15b) 이송속도와 동일해지는 효과를 얻을 수 있다.

한편, 상기 감지센서가 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 상기 제어부가 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)를 상측으로 이동시키면서 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어한다.

즉, 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 후단에 위치하는 유닛(10') 내에서 이송되는 장척시트(15b)가 찢어지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 상측으로 이동하면서 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15) 중 선단에서 위치하는 유닛(10) 외부로 이송되어 각 유닛(10, 10') 사이에 위치하는 완충구간(31)에 조절롤러(35)에 의해 권취되어 있는 장척시트(15a)를 후단에 위치하는 유닛(10')에 빠르게 공급하여 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15b)의 끊어짐을 방지한다.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 각 유닛(10, 10') 중 후단에 위치하는 유닛(10') 내로 이송되는 장척시트(15b)의 이송속도를 조절함으로써 상기 각 유닛(10, 10') 중 후단에 위치하는 유닛(10') 내의 장척시트(15b) 이송속도가 그 선단에 위치하는 유닛(10) 내의 장척시트(15a) 이송속도와 동일해지는 효과를 얻을 수 있다.

이하, 본 발명에 의한 전기방사장치의 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 설명한다.

먼저, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 선단에 구비되는 공급롤러(3)를 통하여 장척시트(15)가 전기방사장치(1)의 유닛(10) 내로 공급된다.

이렇게 상기 공급롤러(3)를 통하여 전기방사장치(1)의 유닛(10) 내로 공급되는 장척시트(15)는 컬렉터(13) 상에 위치하고, 전압발생장치(14)의 고전압이 노즐(12)을 통해 컬렉터(13) 상에 발생되며, 고전압이 발생되는 컬렉터(13) 상의 장척시트(15)에 방사용액 주탱크(미도시)에 충진된 고분자 방사용액이 노즐블록(11)의 노즐(12)을 통해 분사된다.

여기서, 상기 방사용액 주탱크 내에 충진되는 방사용액이 계량 펌프(미도시)를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 각 노즐(12)로 공급되는 방사용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되면서 장척시트(15) 상에 분사되어 나노섬유 웹을 적층형성한다.

상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 나노섬유 웹이 적층되는 장척시트(15)는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작하는 이송롤러(17) 및 상기 이송롤러(17)의 회전에 의해 구동하는 벨트(16)에 의해 선단에 위치하는 유닛(10)에서 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내로 이송되어 상기와 같은 공정이 반복되면서 장척시트(15) 상에 나노섬유 웹이 적층형성된다.

이때, 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15)는 각 유닛(10, 10') 사이의 완충구간(31)에 구비되는 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 상을 통하여 이송됨과 동시에 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)에 권취되면서 이송된다.

여기서, 상기 각 유닛(10, 10') 내 장척시트(15)의 이송속도는 0.2 내지 100m/s로 이루어지며, 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일할 경우, 정상적으로 동작한다.

그러나, 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 또는 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15a, 15b)의 이송속도가 다를 경우, 본 발명에 의한 장척시트 이송속도 조절시스템(30)에 따라 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10)에서 이송되는 장척시트(15a)의 이송속도 또는 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15b)의 이송속도를 조절하여 상기 각 유닛(10, 10')을 통과하는 장척시트(15a, 15b)의 이송속도가 동일하도록 보정제어한다.

예를 들면, 상기 각 유닛(10, 10') 내에서 이송되는 장척시트(15a, 15b)의 이송속도를 1이라고 가정할 경우, 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 및 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 각 장척시트(15a, 15b)의 이송속도가 모두 1일 경우, 정상적으로 동작한다.

그러나, 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 예를 들면 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내의 장척시트(15a)의 이송속도가 1이고, 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내의 장척시트(15b)의 이송속도가 0.7일 경우, 상기 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 하측으로 이동시켜 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15) 중 선단에서 위치하는 유닛(10)에서 완충구간(31)으로 과다하게 이송되는 장척시트(15a)를 당겨 0.3의 이송속도를 보정제어함으로써 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15a)의 처짐 및 구겨짐을 방지한다.

또한, 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 예를 들면 상기 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내의 장척시트(15a)의 이송속도가 0.7이고, 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내의 장척시트(15b)의 이송속도가 1일 경우, 상기 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 상측으로 이동시켜 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15) 중 조절롤러(35)에 권취되어 있던 여유분의 장척시트(15a)를 후단에 위치하는 유닛(10')에 빠르게 공급하여 0.3의 이송속도를 보정함으로써 선단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15b)의 끊어짐, 손상 및 파손을 방지한다.

상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10')을 통과하면서 나노섬유 웹이 전기방사된 장척시트(15)는 라미네이팅(Laminating : 미도시) 등의 후공정을 수행하고, 최종제품으로 제작된다.

이때, 공기 투과도 측정장치(미도시)를 통하여 제조된 나노섬유 웹의 공기 투과도 등의 이상 유, 무를 측정하는 것도 가능하고, 기타 후공정을 위한 별도의 장치를 통하여 공정을 수행한 후 최종제품으로 제작되는 것도 가능하다.

이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

1 : 전기방사장치, 3 : 공급롤러,
5 : 권취롤러, 10, 10' : 유닛,
11 : 노즐 블록, 12 : 노즐,
13 : 컬렉터, 14 : 전압발생장치,
15, 15a, 15b : 장척시트, 16 : 벨트,
17 : 롤러,
30 : 장척시트 이송조절 시스템,
31 : 완충구간, 33, 33' : 지지롤러,
35 : 조절롤러.

Claims (4)

1. 각 유닛 내부에서 노즐을 통하여 컬렉터 상부의 장척시트에 방사용액을 분사하여 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서,
   상기 각 유닛 사이에 형성되는 완충구간과, 상기 완충구간 상에 장척시트를 지지하는 한 쌍의 지지롤러와, 상기 한 쌍의 지지롤러 사이에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 장척시트가 권취되는 적어도 하나 이상의 조절롤러를 포함하는 장척시트 이송속도 조절시스템이 구비되되, 상기 각 조절롤러의 이동에 의해 장척시트의 각 유닛별 이송속도가 조절되도록 이루어지고, 상기 장척시트 이송속도 조절시스템은 각 유닛 내 장척시트의 이송속도 또는 장척시트를 선단에서 후단으로 이송시키는 벨트를 구동하기 위한 이송롤러의 구동속도 또는 상기 이송롤러를 동작시키는 모터의 구동속도를 감지하는 감지센서와, 상기 감지센서에서 감지된 각 유닛 내 이송롤러의 구동속도 또는 모터의 구동속도에 따라 조절롤러의 이동을 제어하는 제어부를 더 포함하여 이루어지며,
   상기 감지센서가 각 유닛 내 장척시트의 이송속도를 감지하되, 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 1이고, 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 0.7로 선단의 유닛 내 장척시트의 이송속도가 후단의 유닛 내 장척시트의 이송속도가 빠르다고 감지될 경우, 상기 제어부가 한 쌍의 지지롤러 사이에 구비되는 조절롤러를 하측으로 이동시키면서 선단에 위치하는 유닛에서 완충구간으로 과다하게 이송되는 장척시트를 당겨 0.3의 이송속도를 보정함으로써 선단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하며, 상기 감지센서가 장척시트의 이송속도를 감지하되, 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 0.7이고, 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 1로 선단의 유닛 내 장척시트의 이송속도가 후단의 유닛 내 장척시트의 이송속도보다 느리다고 감지될 경우, 상기 제어부가 한 쌍의 지지롤러 사이에 구비되는 조절롤러를 상측으로 이동시키면서 후단에 위치하는 유닛으로 여유분의 장척시트를 공급하여 0.3의 이송속도를 보정함으로써 선단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
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