KR101484510B1 - Both sides substrate nanofiber filter for excellent heat-resisting property and its manufacturing method - Google Patents

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Abstract

The present invention aims to resolve low thermal stability, which is a flaw of an existing nanofiber filter. To this end, a double-sided nanofiber filter having enhanced thermal resistance is manufactured by electrospinning thermal resistant fiber on both sides of a base material. The double-sided nanofiber filter is manufactured by the steps of: stacking inorganic nanofibers on the base material; manufacturing double-sided nanofiber by continuously electrospinning thermal resistant polymer nanofibers on a side of the base material, on which the inorganic nanofibers are not stacked; and arranging thick nanofibers in the direction of air introduction and thin nanofibers in the direction of air discharge during an air filter process. Therefore, a functional filter, which has filter efficiency, price competitiveness, high efficiency, and thermal resistance is manufactured.

Description

내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재 및 이의 제조방법{Both sides substrate nanofiber filter for excellent heat-resisting property and its manufacturing method}BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a two-sided substrate nanofiber filter having improved heat resistance,

본 발명은 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 기재 상에 무기계 고분자를 전기방사하여 섬유 직경이 굵은 나노섬유를 적층형성한 이후, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 메타아라미드 또는 폴리아미드중 하나를 선택하여 섬유 직경이 가는 전기방사를 적층형성하는 것을 포함하는 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a base material double-sided nanofiber filter material having improved heat resistance, and a method of manufacturing the same. The nanofiber filter material is produced by electrospinning an inorganic polymer on a base material to laminate nanofibers having a large fiber diameter, Surface nanofiber filter material having improved heat resistance, comprising the step of forming a thin film of electrospinning having a small fiber diameter by selecting one of polyimide, polyvinylidene fluoride, meta-aramid or polyamide, and a method for producing the same.

일반적으로 화력발전소에서 사용하는 가스터빈은 외부로부터 정화된 공기를 흡입하여 압축한 뒤, 압축된 공기를 연료와 함께 연소기 내로 분사하여 혼합하고, 혼합된 공기와 연료를 연소시켜 고온, 고압의 연소가스를 얻은 다음, 이 고온, 고압의 연소가스를 터빈의 베인에 분사하여 회전력을 얻는 회전식 내연기관의 일종이다. Generally, a gas turbine used in a thermal power plant sucks and compresses purified air from the outside, injects compressed air into the combustor together with the fuel, mixes the mixed air and fuel, And then the high-temperature and high-pressure combustion gas is injected into the vanes of the turbine to obtain a rotational force.

이러한 가스터빈은 매우 정밀한 부품으로 구성되어 있기 때문에 주기적인 계획 예방정비를 실시하며, 이때 압축기로 유입되는 대기중의 공기를 정화시켜 주기위한 전처리용으로 에어필터를 사용한다. Since these gas turbines are made up of very precise parts, they are subjected to periodic planned preventive maintenance and air filters are used for the pretreatment to purify the air in the compressor.

에어필터는 가스터빈으로 흡입되는 연소용 공기를 대기 중에서 취할 때 대기 중에 포함된 먼지, 분진 등의 이물질을 제거하여 깨끗이 정화시킨 다음 가스터빈에 공급하는 역할을 하는 것으로, 현재 가스터빈에 사용되는 필터는 높은 온도에 약하며, 이물질이 잘 제거되지 않는 문제점이 있다. The air filter removes foreign substances such as dust and dust contained in the air when the combustion air sucked into the gas turbine is taken in the air and purifies the purified air to supply it to the gas turbine. Is weak at high temperature, and there is a problem that the foreign matter is not removed well.

또한, 통상적으로 제조되고 있는 대부분의 마이크로 섬유는 용융방사, 건식방사, 습식방사 등과 같은 방사방식, 요컨대 그 고분자 용액을 기계적인 힘으로 미세구멍을 통해 강제압출 방사시킴으로써 제조된다. 하지만, 이러한 방식으로 제조되는 나노섬유의 직경은 대략 5 내지 500㎛범위를 가지며, 1㎛ 이하의 나노급 섬유를 제조하는 것에는 곤란함이 있다. 그러므로 이렇게 직경이 큰 섬유로 구성된 필터로는 직경이 큰 오염입자는 필터링할 수 있지만, 나노사이즈의 미세 오염입자를 필터링하는 것은 사실상 불가능하다.In addition, most microfibers that are conventionally produced are prepared by spinning, such as melt spinning, dry spinning, wet spinning or the like, in which the polymer solution is forcedly extruded and spun through fine holes by mechanical force. However, the diameter of nanofibers produced in this manner is in the range of about 5 to 500 mu m, and it is difficult to produce nanofiber fibers of 1 mu m or less. Therefore, a filter composed of such a large-diameter fiber can filter contaminant particles having a large diameter, but it is practically impossible to filter nano-sized contaminant particles.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 나노사이즈의 섬유(부직포)를 제조하기 위한 다양한 방식들이 개발 및 사용되고 있으며, 그 중 유기 나노섬유를 형성하는 방법은 블록 세그먼트에 의한 나노구조 물질 형성, 자기조립에 의한 나노구조 물질형성, 실리카 촉매를 이용한 중합에 의한 나노섬유 형성, 용융방사 후 탄화공정에 의한 나노섬유 형성, 고분자 용액 또는 용융체의 전기방사에 의한 나노섬유 형성 등이 있다.In order to solve the above problems, various methods for fabricating nano-sized fibers (nonwoven fabric) have been developed and used. Among them, a method for forming organic nanofibers includes forming nanostructured materials by block segments, Formation of nanofibers by polymerization using silica catalyst, nanofiber formation by carbonization process after melt spinning, and nanofiber formation by electrospinning of polymer solution or melt.

이와 같이 제조되는 나노섬유를 이용하여 나노섬유 필터를 구현할 경우, 직경이 큰 나노섬유 필터에 비해서 비표적이 매우 크고, 표면 작용기에 대한 유연성도 좋으며, 나노급 기공사이즈를 가지므로 유해한 입자나 가스 등을 효율적으로 제거할 수 있다.When a nanofiber filter is fabricated using the nanofibers thus produced, the nanofiber filter has a larger specific surface area than the nanofiber filter having a larger diameter, has flexibility for surface functional groups, and has nano-sized pore size. It can be efficiently removed.

하지만, 나노섬유를 이용한 필터 구현은 적지 않은 생산비용이 발생하며, 생산을 위한 여러가지 조건 등을 조절하기가 쉽지 않으므로, 나노섬유를 이용한 필터를 낮은 단가에 생산보급하지 못하는 실정이며, 현재 가스터빈, 용광로 등에 사용되는 필터는 내열성을 요구하고 있다.However, the implementation of the filter using the nanofibers is not easy to control the various conditions for the production because the production cost is low and the production of the filter using the nanofiber is not available at a low price. The present gas turbine, Filters used in furnaces and the like require heat resistance.

또한, 종래의 나노섬유를 방사하는 기술로는 실험실 위주의 소규모 작업라인으로 한정되어있어, 방사구획을 유닛 혹은 블록 개념이 없었으며, 이런 경우 섬유 직경의 굵기가 일정한 나노섬유만 방사되었다. 이는 필터로 사용할 시 통기도와 수명의 한계를 갖는 한계점이 있다.
In addition, conventional techniques for spinning nanofibers are limited to small-scale operation lines focused on laboratories, so that there is no unit or block concept in the spinning section. In this case, only nanofibers having a uniform fiber diameter are emitted. This is a limitation that has limitations in ventilation and service life when used as a filter.

일반적으로 필터는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치로서 액체필터와 에어필터로 나뉜다. 그 중 에어필터는 첨단산업의 발달과 함께 첨단제품의 불량방지를 위해 공기 중의 먼지 등 미립자, 세균이나 곰팡이 등의 생물입자, 박테리아 등과 같은 생물학적으로 유해한 것이 완벽하게 제거된 클린룸(Clean room)의 사용처가 날로 확산되면서 그 수요가 점차 증가하는 추세이다. 클린룸이 적용되는 분야로는 반도체 제조, 전산기기 조립, 테이프 제조, 인쇄도장, 병원, 약품제조, 식품가공공장, 농림수산분야 등 광범위하게 사용된다.In general, a filter is a filtration device for filtering foreign matters in a fluid, and is divided into a liquid filter and an air filter. Among them, the air filter has been developed as a clean room where the biologically harmful substances such as particulate matter, germs and molds, bacteria and the like are completely removed from the air in order to prevent the deterioration of the high- Demand is gradually increasing as the usage area spreads day by day. Cleanroom applications are widely used in semiconductor manufacturing, computer equipment assembly, tape manufacturing, printing painting, hospitals, pharmaceutical manufacturing, food processing plants, agriculture, forestry and fisheries.

에어필터는 필터 여재의 표면에 미세다공 구조의 기공층을 형성시킴으로 분진이 여재 내로 침투하지 못하는 기능을 수행하며 여과를 한다. 하지만, 큰 입자들은 필터 여재 표면에 필터 케이크(Filter Cake)로 형성되고, 미세한 입자들은 1차 표면층을 통과하여 필터 여재에 점차 쌓이게 되어 필터의 기공을 막는다. 결국 필터의 기공을 막은 큰 입자들 및 미세 입자들은 필터의 압력손실을 높이고 필터의 수명을 저하시킬 뿐 아니라, 기존의 필터 여재로는 1㎛ 이하 나노사이즈의 미세 오염입자를 필터링하는 것에 어려움이 있었다.The air filter forms a porous layer of microporous structure on the surface of the filter media so that the dust does not penetrate into the filter media and performs filtration. However, the large particles are formed by the filter cake on the surface of the filter material, and the fine particles pass through the primary surface layer and gradually accumulate in the filter material, thereby blocking the pores of the filter. As a result, large particles and fine particles, which trap the pores of the filter, increase the pressure loss of the filter and deteriorate the life of the filter. In addition, conventional filter media have difficulties in filtering fine particles having a size of 1 μm or less .

한편, 기존의 에어필터는 필터 여재를 구성하는 섬유집합체에 정전기를 부여하여 입자가 정전기력에 의해 포집되는 원리에 의해 효율이 측정되었다. 그러나 최근 유럽의 에어필터 분류 표준인 EN779는 2012년에 정전기 효과에 의한 필터의 효율을 배제하기로 결정함 따라 기존의 필터의 실제 효율은 20%이상 저하되는 것이 밝혀졌으며. 또한 기존의 내열성 필터의 소재로 사용되었던 유리섬유가 환경에 미치는 악영향으로 인해 유럽과 미국에서는 환경안정성을 위해 유리섬유의 이용을 규제하고 있는 실정이다.On the other hand, the efficiency of the conventional air filter is measured by the principle that the static electricity is given to the fibrous aggregate constituting the filter filter material and the particles are collected by the electrostatic force. However, the European air filter classification standard EN779 recently decided to exclude the efficiency of the filter due to the electrostatic effect in 2012, so that the actual efficiency of the conventional filter was lowered by more than 20%. In addition, due to the adverse effect of glass fiber, which has been used as a material of conventional heat resistant filter, on the environment, in Europe and the United States, the use of glass fiber is regulated for environmental stability.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 나노사이즈의 섬유를 제조하여 필터에 적용하는 다양한 방식들이 개발되고 있다. 나노섬유를 필터에 구현할 경우, 직경이 큰 기존의 필터 여재에 비해서 비표적이 매우 크고, 표면 작용기에 대한 유연성도 좋으며, 나노급 기공사이즈를 가지므로, 유해한 미세입자나 가스 등을 효율적으로 제거할 수 있게 되었다.In order to solve the above-mentioned problems, various methods of manufacturing nano-sized fibers and applying them to filters have been developed. When nanofibers are implemented in a filter, they have a large specific surface area compared to conventional filter media having a large diameter, good flexibility for surface functional groups, and nanoparticle pore size, so that harmful fine particles and gas can be efficiently removed It was.

하지만, 나노섬유를 이용한 필터 구현은 생산비용이 크게 발생하며, 생산을 위한 여러 가지 조건 등을 조절하기가 쉽지 않는 등 대량생산에 어려움이 있으므로 나노섬유를 이용한 필터는 상대적으로 낮은 단가로 생산보급하지 못하는 실정이다. 더 나아가 현재 가스터빈, 용광로 등에 사용되는 필터는 내열성을 요구하고 있다.However, since the production cost of the filter using the nanofibers is large, and it is difficult to control the various conditions for production, it is difficult to mass-produce the filter. Therefore, the filter using the nanofiber is produced at a relatively low cost I can not. Furthermore, filters used in gas turbines, blast furnaces and the like are demanding heat resistance.

또한, 섬유 직경이 가는 나노섬유는 필터 사용시 압력손실이 높아져 필터의 수명이 줄어드는 단점이 있기 때문에, 나노섬유 직경의 굵기에 구배를 주어 미세입자를 효과적으로 걸러주는 것과 동시에 압력손실에 의한 필터 손상을 완화할 수 있다.In addition, since the nanofiber having a small fiber diameter has a disadvantage that the filter life is shortened due to a high pressure loss when the filter is used, a gradient is applied to the diameter of the nanofiber to effectively filter the fine particles, can do.

본 발명은 기재의 일면 상에 전기방사에 의해 적층형성되는 무기계 고분자 나노섬유와 상기 무기계 고분자 나노섬유가 적층이 되어있지 않은 기재의 이면 상에 전기방사에 의해 적층형성되는 내열성 고분자 나노섬유를 포함하는 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재 및 제조방법에 관한 것으로, 상기 무기계 고분자 나노섬유는 실란기 또는 실록산기 단독 고분자이거나, 실란기 또는 실록산기의 공중합체 고분자이며, 상기 내열성 고분자 나노섬유는 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 메타아라미드 또는 폴리아미드, 폴리비닐리덴플루오라이드 중에 선택되는 하나의 고분자로 한다. 또한, 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터는 에어필터 제조공정에 있어서, 공기유입방향으로 나노섬유 직경이 굵은 나노섬유를 배치하고, 공기배출 방향으로 나노섬유 직경이 가는 나노섬유를 배치하는 것을 특징으로 하는 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재를 제조한다.
The present invention relates to a method for producing a polymeric nanofiber, comprising the steps of: (a) preparing an inorganic polymer nanofiber laminated on a surface of a substrate by electrospinning; and (2) heat-resisting polymer nanofiber laminated on the back surface of the substrate on which the inorganic polymer nanofiber is not laminated Wherein the inorganic polymer nanofiber is a silanol group or a siloxane group alone polymer or a copolymer polymer of a silane group or a siloxane group, and the heat-resistant polymer nanofiber is a polyacrylate Rhenitrile, polyethersulfone, polyimide, meta-aramid or polyamide, and polyvinylidene fluoride. The substrate double-sided nanofiber filter having improved heat resistance is characterized in that nanofibers having a larger diameter of the nanofibers are arranged in the air inlet direction and nanofibers having a smaller diameter of the nanofibers are arranged in the air discharge direction Thereby producing a substrate double-sided nanofiber filter material material having improved heat resistance.

본 발명은 내열성 고분자를 이용하므로 내열성이 우수하며, 연속적인 전기방사법을 이용함으로써, 제조공정이 효율적이고 가격경쟁력을 갖출 뿐 아니라, 나노섬유를 구비하므로 고효율 필터로서 사용이 가능하다.The present invention uses a heat-resistant polymer and thus has excellent heat resistance. By using a continuous electrospinning method, not only the manufacturing process is efficient and cost-competitive, but also nanofibers are used, it can be used as a high efficiency filter.

또한, 나노섬유층의 굵기 구배를 줌으로써 압력손실에 의한 필터 손상을 완화할 수 있다.
Further, by providing a thickness gradient of the nanofiber layer, filter damage due to pressure loss can be mitigated.

도 1은 내열성이 향상된 기재 양면의 나노섬유 필터여재의 모식도이다.
도 2는 하이브리드 전기방사장치의 모식도이다.
도 3은 전기방사장치의 공정모식도이다.
도 4는 전기방사장치의 블록에 관한 공정모식도이다.
도 5는 전기방사장치의 두께측정장치에 관한 모식도이다.
도 6은 전기방사장치의 노즐블럭 및 노즐에 관한 모식도이다.
Fig. 1 is a schematic view of a nanofiber filter media on both sides of a substrate having improved heat resistance.
2 is a schematic diagram of a hybrid electrospinning apparatus.
3 is a schematic view of the process of the electrospinning apparatus.
Fig. 4 is a schematic process diagram of a block of an electrospinning device. Fig.
5 is a schematic view of an apparatus for measuring thickness of an electrospinning device.
6 is a schematic view of a nozzle block and a nozzle of an electrospinning device.

본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be noted that like elements in the drawings denote like elements wherever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.

본 발명은 기재 양면에 나노섬유를 구비하는 필터로 기재의 공기유입방향으로 무기계 고분자를 전기방사하여 섬유 직경이 굵은 나노섬유를 적층한 후, 나노섬유가 적층되지 않은 기재의 면을 공기배출방향으로 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 메타아라미드, 폴리비닐리덴플루오라이드 중 선택된 하나의 고분자를 전기방사하여 섬유 직경이 가는 나노섬유층을 적층하여 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재를 제조한다. The present invention relates to a method for producing a nanofibrous nanofiber by electrospinning an inorganic polymer in an air inflow direction of a substrate with a filter having nanofibers on both sides of the substrate to laminate nanofibers having a large fiber diameter, A two-sided nano-fiber filter material having improved heat resistance by electrospinning a polymer selected from polyacrylonitrile, polyethersulfone, polyimide, polyamide, meta-aramid and polyvinylidene fluoride to laminate nanofiber layers having a small fiber diameter .

본 발명에서 필터여재의 기재는 내열성이 우수한 메타아라미드 또는 셀룰로오스 기재를 사용한다. In the present invention, the base material of the filter media uses a meta-aramid or cellulose base material having excellent heat resistance.

메타아라미드는 벤젠고리가 메타 위치에서 아미드기와 결합된 것으로 강도와 신도는 보통의 나일론과 비슷하나 열에 대한 안정성이 대단히 좋으며, 다른 내열성 소재에 비하여 가볍고 흡수도 어느 정도 가능한 장점을 가지고 있다. 이는 고온의 작동조건일수록 필터 안정성을 확보할 수 있기 때문에 필터 기재로 적절하게 사용할 수 있다. The meta-aramid is bonded to the amide group at the meta-position. Its strength and elongation are similar to ordinary nylon, but it is very stable against heat. It has the advantages of being light and absorbing somewhat compared with other heat-resistant materials. This can be suitably used as a filter substrate since the filter stability can be ensured at higher operating conditions.

셀룰로오스는 식물광합성으로 생산되며 고등식물의 세포막의 주성분으로 대표적인 셀룰로오스 섬유로는 면, 마, 레이온 등이 있다. 우선 면의 경우, 비중이 크며, 내열 및 내연성이 좋아 비교적 열에 안정적인 소재이다. 또한 흡습성이 좋으며 산에는 약하나 알칼리에는 강한 특징을 가진다. 흡습성 및 내구성이 우수하여 광범위한 피복재료로 널리 사용되며, 기능성 가공을 통해 단점을 극복하는 연구가 많이 진행되어 있다. 아마섬유는 5-6각형으로 두꺼운 외피와 작은 중공을 가지는 섬유사로 구성되어 있으며 강도 및 내열성이 높아 고온에서도 안정적으로 사용될 수 있는 천연소재이다. 그 밖에도 모시, 대마, 황마 등의 셀룰로오스 섬유들이 존재하는데, 공통적인 특징은 내열성이 높은 소재로 구성되어 있다는 점이며, 이를 활용하여 고온에서도 안정적으로 작동할 수 있는 내열성 필터 기재로 사용할 수 있다.Cellulose is produced by plant photosynthesis. Cellulose fibers such as cotton, hemp, and rayon are typical examples of cell membranes of higher plants. In the case of the surface first, it has a large specific gravity, and is a material which is relatively heat stable because of heat resistance and flame resistance. It has good hygroscopicity, strong acidity but strong alkali. Hygroscopicity and durability, and thus it is widely used as a wide range of coating materials, and many studies have been conducted to overcome the disadvantages through functional processing. Flax fiber is composed of 5-6 square, thick shell and small hollow fiber yarn. It has high strength and heat resistance and can be used stably at high temperature. In addition, there are cellulosic fibers such as ramie, hemp, and jute. The common feature is that it is made of a material with high heat resistance. It can be used as a heat-resistant filter base material that can operate stably at high temperatures.

본 발명의 전기방사장치는 도 2과 도 3, 도 4에서 볼 수 있다. The electrospinning apparatus of the present invention can be seen in FIG. 2, FIG. 3 and FIG.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 도 2의 복합식 전기방사장치(100)는 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)를 포함하여 구성되되, 상기 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)가 수평방향을 향하여 교대로 연속되게 배열설치된다. 2, the combined electrosupply apparatus 100 includes a bottom-up electrospinning apparatus 110 and a top-down electrospinning apparatus 130. The bottoms electrospinning apparatus 110 and the top- The electrospinning apparatuses 130 are arranged alternately and continuously in the horizontal direction.

여기서, 상기 상향식 전기방사장치(110)와 하향식 전기방사장치(130)는 고분자 방사용액(도번 미도시)이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(111, 131)와 상기 방사용액 주탱크(111, 131) 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크(111, 131) 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(115, 135)이 다수 개 배열설치되는 노즐블록(113, 133)과 상기 노즐(115, 135)의 하단에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(115, 135)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(117, 137) 및 상기 컬렉터(117, 137)에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(미도시)를 포함하여 구성된다.The bottom-up electrospinning device 110 and the top-down electrospinning device 130 are connected to the spinning liquid main tanks 111 and 131 and the spinning liquid main tanks 111 and 131 in which a polymer spinning solution (not shown) (Not shown) for supplying a polymeric spinning liquid filled in the main spinning liquid main tanks 111 and 131 and a polymer spinning solution in the spinning liquid main tanks 111 and 131, And collectors 117 and 137 spaced apart from the nozzles 115 and 135 by a predetermined distance in order to accumulate the polymer solution for spraying located at the lower ends of the nozzles 115 and 135, And a voltage generator (not shown) for generating a voltage to the collectors 117 and 137.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 혼합식 전기방사장치(100)는 상향식 전기방사장치(110)의 방사용액 주탱크(111) 내에 충진되는 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(115) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 노즐(115)로 공급되는 고분자 방사용액은 노즐(115)을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(117) 상에 방사, 집속되어 나노섬유 웹을 형성하며, 형성된 나노섬유를 엠보싱 또는 니들펀칭하여 나노섬유를 제조한다.The mixed electrospinning apparatus 100 according to the present invention has a structure in which the spinning liquid filled in the spinning liquid main tank 111 of the bottom-up electrospinning apparatus 110 is supplied with a high voltage through the metering pump And the polymer spinning solution supplied to the nozzle 115 is radiated and focused on the collector 117 with a high voltage applied thereto through the nozzle 115 to form a nanofiber web And the formed nanofiber is embossed or needle punched to produce the nanofiber.

그리고 상기 혼합식 전기방사장치(100)의 전단에는 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)에서 고분자 방사용액이 분사되어 나노섬유(미도시)가 적층형성되는 지지체(121)를 공급하는 공급롤러(120)가 구비되고, 후단에는 나노섬유가 적층형성되는 지지체(121)를 권취하기 위한 권취롤러(118)가 구비된다.A polymeric spinning solution is sprayed from a bottom-up electrospinning device 110 and a top-down electrospinning device 130 to the front end of the mixing electrospinning device 100 to form a support 121 on which nanofibers (not shown) And a winding roller 118 for winding the support 121 on which nanofibers are laminated is provided at the rear end.

여기서, 상기 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)의 고분자 방사용액이 적층되는 지지체(121)는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the support 121, on which the polymer spinning solution of the bottom-up electrospinning device 110 and the top-down electrospinning device 130 are laminated, is preferably made of nonwoven fabric or fabric, but is not limited thereto.

이때, 상기 상향식 전기방사장치(110)와 하향식 전기방사장치(130)는 컬렉터(117, 137)를 기준으로 하방향, 상방향으로 상호 대칭되게 각각 배열 설치된다. 즉, 상기 상향식 전기방사장치(110)는 컬렉터(117)가 노즐(115)의 상단에 위치하고, 상기 하향식 전기방사장치(130)는 컬렉터(137)가 노즐(135)의 하단에 위치한다.At this time, the bottom-up electrospinning device 110 and the top-down electrospinning device 130 are arranged symmetrically with respect to the collectors 117 and 137, respectively. That is, in the bottom-up electrospinning device 110, the collector 117 is located at the top of the nozzle 115, and the top-down electrospinning device 130 is located at the bottom of the nozzle 135.

그리고 상기 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)에 각각 구비되는 컬렉터(117, 137)의 전극방향은 상호 대향되게 위치한다. 즉, 상기 각 상향식 전기방사장치(110, 110')에 구비되는 각 컬렉터(117)의 전극방향은 다수 개의 노즐(115)이 구비되는 노즐블록(113)을 향하도록 컬렉터(117)의 상부면에 위치하고, 상기 각 하향식 전기방사장치(130, 130')에 구비되는 각 컬렉터(137)의 전극방향은 다수 개의 노즐(135)이 구비되는 노즐블록(133)을 향하도록 컬렉터(137)의 하부면에 위치한다.Electrode directions of the collectors 117 and 137 provided in the bottom-up electrospinning device 110 and the top-down electrospinning device 130 are opposite to each other. That is, the direction of the electrodes of each collector 117 provided in each of the bottom-up electrospinning devices 110 and 110 'is set such that the top surface of the collector 117 faces the nozzle block 113 having the plurality of nozzles 115 And the direction of the electrodes of each collector 137 provided in each of the down-type electrospinning devices 130 and 130 'is the same as that of the lower part of the collector 137 so as to face the nozzle block 133 having the plurality of nozzles 135. [ Plane.

한편, 상기 각 컬렉터(117, 137)의 양 단부에는 이송롤러(119)가 각각 구비되고, 상기 각 이송롤러(119)를 통하여 각 컬렉터(117, 137)에 집적되어 나노섬유가 적층형성되는 지지체(13)가 수평방향으로 이송된다. 즉, 상기 상향식 전기방사장치(110)의 노즐(115)에서 분사되는 고분자 방사용액을 컬렉터(117)의 지지체(121) 상에 적층형성시켜 제조된 나노섬유를 하향식 전기방사장치(130)의 컬렉터(137) 상으로 수평 이동시킴과 상기한 공정을 반복적 및 연속적으로 진행하기 위한 이송롤러(119)가 상기 각 컬렉터(117, 137)의 양 단부에 각각 구비된다.On both ends of each of the collectors 117 and 137 are provided conveyance rollers 119 and are stacked on the collectors 117 and 137 via the conveyance rollers 119 to form nano- (13) is transported in the horizontal direction. That is, the polymer spinning solution injected from the nozzle 115 of the bottom-up electrospinning device 110 is laminated on the support 121 of the collector 117, and the nanofibers produced by the collector 115 of the bottom- And a transfer roller 119 for moving the transfer roller 119 horizontally onto the transfer rollers 137 and for moving the process repeatedly and continuously are provided at both ends of the collectors 117 and 137, respectively.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 상향식 전기방사장치(110)의 방사용액 주탱크(111) 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐(115)을 통하여 컬렉터(117)의 지지체(121) 상에 분사되고, 상기 컬렉터(117)의 지지체(121) 상에 분사된 고분자 방사용액이 집적되면서 나노섬유를 형성한 후 나노섬유가 적층형성된 지지체(121)가 이송롤러(119)를 통하여 하향식 전기방사장치(130)의 컬렉터(137) 상으로 이송되고, 상기 컬렉터(137) 상으로 이송된 나노섬유가 적층된 지지체(121)에 상기 하향식 전기방사장치(130)의 방사용액 주탱크(131) 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐(135)을 통하여 분사되는 등 상향식 전기방사장치(110, 110')와 하향식 전기방사장치(130, 130')가 교대로 연속되게 배열설치되어 상기한 과정을 연속되게 반복적으로 수행하면서 최종 제품이 제조된다.The polymer spinning liquid filled in the spinning liquid main tank 111 of the bottom-up electrospinning apparatus 110 is sprayed onto the support 121 of the collector 117 through the nozzle 115, The nanofibers are formed on the supporter 121 of the collector 117 and the nanofibers are stacked on the supporter 121. The nanofibers are stacked on the supporter 121 through the transport rollers 119, The polymer solution is transferred to the collector 137 of the top-down electrospinning device 130 and the polymer solution is injected into the polymer solution tank 130, which is filled in the spinning solution main tank 131 of the top-down electrospinning device 130, The bottom-up electrospinning apparatus 110, 110 'and the top-down electrospinning apparatus 130, 130' are alternately arranged in succession such that the use liquid is sprayed through the nozzle 135, and the above- The final product is produced.

본 발명의 실시예에서는 상기 복합식 전기방사장치(100)의 선단에 상향식 전기방사장치(110)가 구비되고, 상기 상향식 전기방사장치(110)의 후단에 하향식 전기방사장치(130)가 구비되는 등 상향식 전기방사장치(110, 110')와 하향식 전기방사장치(130, 130')의 순서로 연속되게 배열 설치되어 있으나, 상기 복합식 전기방사장치(100)의 선단에 하향식 전기방사장치(130)가 구비되고, 상기 하향식 전기방사장치(130)의 후단에 상향식 전기방사장치(110)가 구비되는 등 하향식 전기방사장치(130, 130')와 상향식 전기방사장치(110, 110')의 순서로 연속되게 배열 설치되는 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention, a bottom-up electrospinning device 110 is provided at the front end of the composite electrospinning device 100 and a top-down electrospinning device 130 is provided at a rear end of the bottoms electrospinning device 110 The bottom-up type electrospinning device 110 and the bottom-up type electrospinning device 130 and 130 'are sequentially arranged in this order. However, the bottom type electrospinning device 130 is installed at the end of the combined type electrospinning device 100 And a bottom-up electrospinning device 110 is provided at a rear end of the bottom-up electrospinning device 130. The bottom-up electrospinning device 130 and the bottom-up electrospinning device 110, 110 ' It is also possible to arrange them in such a manner.

또한, 상기 복합식 전기방사장치(100)의 선단에 상향식 전기방사장치(110)가 연속되게 2개 이상으로 배열 설치되고, 그 후단에 하향식 전기방사장치(130)가 연속되게 2개 이상으로 배열 설치되거나, 선단에 하향식 전기방사장치(130)가 연속되게 2개 이상으로 배열 설치되고, 그 후단에 상향식 전기방사장치(110)가 연속되게 2개 이상으로 배열 설치되는 것도 가능하다.In addition, two or more bottom-up electrospinning apparatuses 110 are continuously arranged at the tip of the composite electrospinning apparatus 100, and two or more top-down electrospinning apparatuses 130 are continuously arranged Or two or more top-down electrospinning apparatuses 130 may be successively arranged at the front end, and two or more bottom-up electrospinning apparatuses 110 may be continuously arranged at the rear end thereof.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 복합식 전기방사장치(100)의 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)를 통과하면서 제조되는 나노섬유는 지지체(121)에 상기 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)의 각 노즐(115, 135)을 통하여 고분자 방사용액이 분사되어 컬렉터(117, 37) 상의 지지체(121) 하부면 및 상부면에 나노섬유가 적층형성되는 등 상기 지지체(121)에 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)의 노즐(115, 235)에서 분사되는 고분자 방사용액이 적층되어 나노섬유가 다수 층으로 형성됨으로써 최종 나노섬유 제품이 제조된다.The nanofibers produced while passing through the bottom-up electrospinning apparatus 110 and the top-down electrospinning apparatus 130 of the composite electrospinning apparatus 100 according to the present invention have the above- The polymeric spinning solution is injected through the nozzles 115 and 135 of the spinning device 110 and the top-down electrospinning device 130 so that the nanofibers are stacked on the lower surface and the upper surface of the support 121 on the collectors 117 and 37, The polymer spinning solution injected from the nozzles 115 and 235 of the bottom-up electrospinning device 110 and the top-down electrospinning device 130 is laminated on the support 121 to form a plurality of nanofibers, Fiber products are produced.

그리고 상기 혼합식 전기방사장치(100)의 전단에는 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)에서 고분자 방사용액이 분사되어 나노섬유(미도시)가 적층형성되는 지지체(121)를 공급하는 공급롤러(120)가 구비되고, 후단에는 나노섬유가 적층형성되는 지지체(121)를 권취하기 위한 권취롤러(118)가 구비된다.A polymeric spinning solution is sprayed from a bottom-up electrospinning device 110 and a top-down electrospinning device 130 to the front end of the mixing electrospinning device 100 to form a support 121 on which nanofibers (not shown) And a winding roller 118 for winding the support 121 on which nanofibers are laminated is provided at the rear end.

본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 제1공급장치에 충진된 제1고분자를 유기 용매에 용해시켜 제조한 용액을 기재의 필름 윗면에 전기방사하여 제1나노섬유를 형성하는 단계; 제2공급장치에 충진된 제2고분자를 유기 용매에 용해시켜 제조한 용액을 상기 기재 아랫면에 전기방사하여 제2나노섬유를 적층하는 단계를 포함하는 복합 나노섬유의 제조방법을 제공한다. According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a method of fabricating a semiconductor device, comprising: forming a first nanofiber by electrospinning a solution prepared by dissolving a first polymer packed in a first supply device in an organic solvent onto a film surface of a substrate; And laminating the second nanofibers by electrospinning a solution prepared by dissolving the second polymer filled in the second supply device in an organic solvent on the lower surface of the substrate.

상기 제1공급장치의 충진된 용액은 제2공급장치에 같은 용액이 같을 수도 있으며, 상이할 수도 있다. 또한, 공급장치는 2개 이상이 가능하다. The filled solution of the first feeding device may or may not be the same solution in the second feeding device. In addition, two or more feeding devices are possible.

다른 도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 도 3는 일반적인 연속식 전기방사장치 모식도는 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(도번 미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(2)이 다수 개 배열되는 노즐블록(3)과 상기 노즐의 하단에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(2)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(4) 및 상기 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(1)를 그 내부에 수용하는 블록(20) 및 블록(20) 내의 전도체 또는 부전도체로 이루어져 있는 케이스(8)를 포함하여 구성된다.As shown in the other drawings, FIG. 3 is a schematic diagram of a general continuous electrospinning apparatus, which is a schematic diagram of a general continuous electrospinning apparatus, in which a spinning liquid main tank (not shown) in which spinning liquid is filled and a polymer spinning solution filled in the spinning liquid main tank (3) in which a plurality of nozzles (2) in the form of a pin are arranged and which discharges the polymer spinning liquid in the spinning liquid main tank and a metering pump (not shown) for spraying the spinning liquid, (20) and a block (20) accommodating therein a collector (4) spaced apart from the nozzle (2) by a predetermined distance and a voltage generating device (1) And a case 8 made of a conductor or a nonconductive conductor.

본 발명에서는 방사용액 주탱크(미도시)가 1개로 구성되어 있으나, 방사용액이 2가지 이상으로 구성되는 경우에는, 방사용액 주탱크를 2개 이상으로 구비하거나, 하나의 방사용액 주탱크 내부가 2개 이상의 공간으로 구획되고 각 구획된 공간에 2개 이상의 고분자 방사용액이 충진되어 공급하는 경우도 가능하다. In the present invention, one spinning liquid main tank (not shown) is provided. However, in the case where the spinning liquid is composed of two or more spinning liquids, two or more main spinning liquid main tanks may be provided, or one spinning liquid main tanks It is also possible to divide into two or more spaces and supply two or more polymer spinning solution filled in each divided space.

여기서, 본 발명에서는 상기 전기방사장치(10)가 방사용액을 상방향으로 분사하는 상향식 전기방사장치를 사용한다.Herein, in the present invention, the electrospinning device 10 uses a bottom-up electrospinning device for spraying the spinning liquid in the upward direction.

한편, 본 발명의 실시예에서는 전기방사장치로 방사용액을 상방향으로 분사하는 상향식 전기방사장치를 사용하나, 방사용액을 하방향으로 분사하는 하향식 전기방사장치가 사용될 수 있으며, 상향식과 하향식 전기방사장치가 함께 사용되는 복합식 전기방사장치가 사용될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, a bottom-up electrospinning device for spraying the spinning solution in the upward direction with the electrospinning device is used, but a top-down electrospinning device for spraying the spinning solution in the downward direction can be used. A combined electrospinning device in which the device is used together may be used, but is not limited thereto.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(10)는 상기 블록(20)내의 방사용액 주탱크에 충진되는 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(2) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 노즐(2)로 공급되는 고분자의 방사용액은 노즐(2)를 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되어 나노섬유(미도시)를 형성하며, 형성된 나노섬유를 라미네이팅(19)하여 필터로 제조한다.With the above structure, the electrospinning apparatus 10 is configured such that the spinning liquid filled in the spinning liquid main tank in the block 20 continuously flows into the plurality of nozzles 2 to which a high voltage is applied through the metering pump And the spinning solution of the polymer supplied to the nozzle 2 is radiated and focused on the collector 13 having a high voltage through the nozzle 2 to form nanofibers (not shown) The fibers are laminated (19) to produce a filter.

그리고 전기방사장치(10) 전단에는 각 블록(20)에서 고분자 방사용액이 분사되어 나노섬유가 적층형성되는 장척시트를 공급하는 공급롤러(11)가 구비되고, 후단에는 나노섬유가 적층형성되는 장척시트를 권취하기 위한 권취롤러(12)가 구비된다. In the front end of the electrospinning device 10, there is provided a feed roller 11 for feeding a long sheet on which nanofibers are laminated by spraying a polymer spinning solution in each block 20, Up roller 12 for winding the sheet.

상기 장척시트는 나노섬유의 처짐 방지 및 이송을 위하여 구비되는 것으로서 본 발명에서는 장척시트로 필터 기재(5)를 사용하며, 필터 기재(5) 상에 고분자 방사용액이 적층 분사되어 나노섬유가 형성된다. In the present invention, the filter sheet 5 is used as a long sheet and the polymer spinning solution is sprayed on the filter substrate 5 to form nanofibers .

본 발명의 일실시예에서는 필터 기재(5)가 장척시트로 사용되었으나, 이형지나 부직포 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.In the embodiment of the present invention, the filter substrate 5 is used as a long sheet, but a release or nonwoven fabric may be used, but the present invention is not limited thereto.

즉, 본 발명에서 장척시트로 이용되는 필터 기재(5)는 전기방사장치(10)의 선단에 구비되는 공급롤러(11) 및 후단에 구비되는 권취롤러(12)에 그 일측과 타측이 권취된다.That is, one side and the other side of the filter base 5 used as a long sheet in the present invention are wound around a feeding roller 11 provided at the front end of the electrospinning apparatus 10 and a winding roller 12 provided at the rear end .

한편, 각 블록(20)의 전기방사장치는 컬렉터(4)를 기준으로 각각 방사의 진행방향(a)으로 설치된다. 또한, 상기 각 컬렉터(4)와 필터 기재(5) 사이에 보조벨트(6)가 각각 구비되고, 각 보조벨트(6)를 통하여 각 컬렉터(4)에 집적되어 나노섬유가 적층형성되는 필터 기재(5)가 수평방향으로 이송된다. 즉, 보조벨트(6)는 필터 기재의 이송속도(V)에 동기하여 회전하고, 보조벨트(6)를 구동하기 위한 보조벨트용 롤러(7)를 갖는다. 보조벨트용 롤러(7)는 2개 이상의 마찰력이 극히 적은 자동 롤러이다. 컬렉터와 필터 기재(5)와의 사이에 보조벨트(6)가 구비되기 때문에, 필터 기재(5)는 고전압이 인가되어 있는 컬렉터에 끌어 당겨지는 일이 없이 부드럽게 이송되도록 이루어진다.On the other hand, the electrospinning device of each block 20 is installed in the advancing direction (a) of the radiation with respect to the collector 4. An auxiliary belt 6 is provided between each of the collectors 4 and the filter substrate 5 and is integrated with each of the collectors 4 through the auxiliary belts 6 to form nano- (5) is transported in the horizontal direction. That is, the auxiliary belt 6 rotates in synchronization with the feed speed V of the filter base material, and has the auxiliary belt roller 7 for driving the auxiliary belt 6. The auxiliary belt roller 7 is an automatic roller having at least two frictional forces. Since the auxiliary belt 6 is provided between the collector and the filter substrate 5, the filter substrate 5 is smoothly conveyed without being attracted to the collector to which the high voltage is applied.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(10)의 블록(20) 내의 방사용액 주탱크 내에 충진된 방사용액이 노즐(2)을 통하여 컬렉터(4) 상에 위치한 필터 기재(5)상에 분사되고, 상기 필터 기재(5) 상에 분사된 방사용액이 집적되면서 나노섬유를 적층형성한다. 그리고 상기 컬렉터(4)의 양측에 구비되는 보조벨트용 롤러(7)의 회전에 의해 보조벨트(6)가 구동되어 필터 기재(5)가 이송되면서 전기방사장치(10) 후단에 있는 블록(20) 내에 위치되어 상기한 공정을 반복적으로 수행한다.The spinning liquid filled in the spinning liquid main tank in the block 20 of the electrospinning device 10 is sprayed onto the filter substrate 5 located on the collector 4 through the nozzle 2 And the spraying liquid sprayed on the filter substrate 5 is accumulated to form a laminate of nanofibers. The auxiliary belt 6 is driven by the rotation of the auxiliary belt rollers 7 provided on both sides of the collector 4 to transfer the filter base material 5 to the blocks 20 at the rear end of the electrospinning device 10 ) So as to repeatedly perform the above-described process.

한편, 노즐블록(3)은 도 5에서 나타내는 바와 같이 방사용액을 토출구로부터 상향 배치되는 복수의 노즐(2), 노즐(2)이 일렬로 구성되는 관체(43), 방사용액 저장탱크(44) 및 방사용액 유통 파이프(45)로 구성된다. 5, the nozzle block 3 includes a plurality of nozzles 2 arranged upward from the discharge port, a tube 43 formed of a row of nozzles 2, a spinning solution storage tank 44, And a spinning liquid circulating pipe (45).

먼저, 방사용액 주탱크와 연결되어 방사용액을 공급받아 저장하는 방사용액 저장탱크(44)는 용액의 토출량을 상기 계량 펌프(미도시)에 의해 방사용액 유통 파이프(45)를 통하여 노즐(2)에 방사용액을 공급하여 방사가 진행된다. 여기서, 복수의 노즐(2)이 일렬로 구성되는 관체(43)는 상기 방사용액 저장탱크(44)로부터 방사용액을 동일한 방사용액을 공급받지만, 방사용액 저장탱크가 복수로 구비되고 각각에 서로 다른 종류의 고분자를 공급받아 관체(43)마다 서로 종류가 다른 방사용액이 공급되어 방사되는 것도 가능하다. First, the spinning liquid storage tank 44 connected to the spinning liquid main tank to receive and store the spinning solution is connected to the nozzle 2 through the spinning liquid circulating pipe 45 by the metering pump (not shown) And the spinning solution is supplied to the spinning solution. Here, the tube 43 having a plurality of nozzles 2 in a row is supplied with the same spinning solution from the spinning solution storage tank 44, but a plurality of spinning solution storage tanks are provided, It is also possible to supply different kinds of spinning liquids to the tubular bodies 43 and radiate them.

상기 복수의 노즐(2)의 토출구로부터 방사될 때, 방사되지 못하고 오버플로우된 용액은 오버플로우 용액 저장탱크(41)에 이동된다. 상기 오버플로우 용액 저장탱크(41)는 방사용액 주탱크(미도시)에 연결되어 있어 오버플로우 용액은 방사에 재이용될 수 있다.When radiated from the discharge port of the plurality of nozzles 2, the overflowed solution is moved to the overflow solution storage tank 41. The overflow solution storage tank 41 is connected to a spinning solution main tank (not shown) so that the overflow solution can be reused for spinning.

주제어장치(30)는 방사 전반의 과정에서 방사조건을 조절하는 장치로서, 노즐블록(3)에 공급되는 방사용액의 양을 제어하고, 각 블록(20)마다 전압공급장치(1)의 전압을 조절하며, 두께측정장치(9)에 의해 측정된 나노섬유 및 필터 기재의 두께에 따라서 각 블록의 이송속도(V)를 제어를 할 수 있다.The main controller 30 controls the amount of spinning solution supplied to the nozzle block 3 and controls the voltage of the voltage supply device 1 for each block 20 And the conveying speed V of each block can be controlled according to the thickness of the nanofiber and the filter substrate measured by the thickness measuring device 9. [

본 발명의 두께측정장치(9)는 블록(20)의 전단부 및 후단부에 위치하고 나노섬유가 적층형성된 필터 기재(5)를 사이에 두고 마주보게 설치되어 있다. 상기 두께측정장치(9)는 전기방사장치(10)의 방사조건을 조절하는 주제어장치(30)에 연결되어 있어, 상기 두께측정장치(9)가 나노섬유 및 필터 기재(5)의 두께를 측정한 값을 기초로 하여 주제어장치(30)에서는 각 블록(20)의 이송속도(V)를 제어하도록 한다. 예를 들면, 전기방사에 있어서 각 블록(20)마다 토출된 나노섬유의 두께가 편차량이 얇게 측정이 되면, 후단부에 위치한 블록(20)의 이송속도(V)를 감소시켜 나노섬유의 두께를 일정하게 조절한다. 또한 상기 주제어장치(30)가 노즐블록(3)의 토출량을 증가시키고 전압 발생장치(1) 전압의 세기를 조절하여 단위 면적당의 나노섬유의 토출량을 증대시켜 나노섬유의 두께를 균일하게 조절하는 것이 가능하다. The thickness measuring device 9 of the present invention is disposed opposite the filter substrate 5 located at the front end and the rear end of the block 20 and having the nanofibers stacked therebetween. The thickness measuring device 9 is connected to the main controller 30 for adjusting the radiation conditions of the electrospinning device 10 so that the thickness measuring device 9 measures the thickness of the nanofiber and the filter substrate 5 The main controller 30 controls the conveying speed V of each block 20 on the basis of one value. For example, if the thickness of the discharged nanofibers in each block 20 in the electrospinning is measured to be thinner, the feeding speed V of the block 20 located at the rear end is decreased, . Further, the main controller 30 increases the discharge amount of the nozzle block 3 and adjusts the intensity of the voltage of the voltage generator 1 to increase the discharge amount of the nanofibers per unit area to uniformly control the thickness of the nanofibers It is possible.

상기 두께측정장치(9)는 초음파 측정방식에 의해 상기 나노섬유가 적층 형성된 나노섬유 및 필터 기재(5)까지의 거리를 측정하는 한 쌍의 초음파 종파와 횡파의 측정방식으로 이루어지는 두께측정부를 구비하고, 상기 한 쌍의 초음파 측정장치에 의해 측정된 거리를 기초로 하여 상기 나노섬유 및 필터 기재(5)의 두께를 산출하는 것으로 이는 도 7에 도시되어 있다. 보다 상세하게는, 나노섬유가 적층된 필터 기재(5)에 초음파 종파와 횡파를 함께 투사하여 종파와 횡파의 각 초음파 신호가 필터 기재(5)에서 왕복 이동하는 시간, 즉 종파와 횡파의 각 전파시간을 측정한 뒤, 상기 측정된 종파와 횡파의 전파시간과 나노섬유가 적층된 필터 기재(5)의 기준온도에서 종파와 횡파의 전파속도 및 전파속도의 온도상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 피검사체의 두께를 계산하는 두께측정장치이다. The thickness measuring device 9 is provided with a thickness measuring part consisting of a pair of ultrasonic longitudinal waves and a transverse wave measuring method for measuring the distance from the nanofiber on which the nanofibers are laminated to the filter base 5 by an ultrasonic measuring method , And the thickness of the nanofiber and the filter substrate 5 is calculated on the basis of the distance measured by the pair of ultrasonic measuring devices, as shown in FIG. More specifically, the ultrasonic longitudinal wave and the transverse wave are projected to the filter substrate 5 on which the nanofibers are laminated, and the time during which each ultrasonic signal of the longitudinal wave and the transverse wave reciprocates on the filter base 5, From the predetermined arithmetic expression using the propagation time of the measured longitudinal waves and transverse waves and the temperature constants of longitudinal and transverse wave propagation speeds and propagation speeds at the reference temperature of the filter substrate 5 on which the nanofibers are stacked, It is a thickness measuring device that calculates the thickness of a dead body.

본 발명에 이용되는 전기방사장치(10)는 나노섬유의 두께 편차량(P)이 소정의 값 미만인 경우에는 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(P)이 소정값 이상인 경우에는 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어하는 것도 가능하기 때문에, 이송속도(V) 제어장치에 의한 이송속도(V)의 제어를 단순화하는 것이 가능해진다. 또한, 이송속도(V)의 제어 외에도 노즐블록(3)의 토출량과 전압의 세기도 조절할 수 있어서, 두께 편차량(P)이 소정의 값 미만인 경우에는 노즐블록(3) 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(P)이 소정의 값 이상인 경우에는 노즐블록(3)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어하는 것이 가능하기 때문에, 노즐블록(3) 토출량과 전압의 세기의 제어를 단순화하는 것이 가능해진다.The electrospinning device 10 used in the present invention is configured such that when the thickness deviation P of the nanofiber is less than a predetermined value, the feed velocity V is not changed from the initial value, , It is possible to control the feed speed V to be changed from the initial value, so that it becomes possible to simplify the control of the feed speed V by the feed speed V control device. In addition to the control of the conveying speed V, the discharge amount and the voltage intensity of the nozzle block 3 can be adjusted. When the thickness deviation P is less than the predetermined value, the discharge amount of the nozzle block 3 and the intensity of the voltage It is possible to control the amount of discharge and the intensity of the voltage of the nozzle block 3 to be changed from the initial value when the deviation amount P is equal to or larger than the predetermined value without changing the initial value, It becomes possible to simplify control of the discharge amount and the intensity of the voltage.

한편, 전기방사장치(10)의 블록(20)은 방사위치에 따라 전단부에 위치한 전단부 블록(20a)과 후단부에 위치한 후단부 블록(20b)으로 구분된다. 본 발명의 일 실시예에서는 블록의 개수를 2개로 한정하고 있으나, 2개 이상 혹은 1개로 구성되는 것도 가능하다.The block 20 of the electrospinning device 10 is divided into a front end block 20a located at the front end portion and a rear end block 20b located at the rear end portion according to the radiation position. In the embodiment of the present invention, the number of blocks is limited to two, but it is also possible to have two or more blocks.

또한, 본 발명에서는 각 블록(20a, 20b)에서 같은 고분자 방사용액을 방사하고 있으나, 각 블록마다 서로 다른 종류의 고분자 방사용액을 각각 방사하는 경우도 가능하며, 어느 한 블록 내에서 2가지 이상의 다른 고분자 방사용액이 방사되는 것도 가능하다. 각 블록(20)마다 적어도 2종 이상의 서로 다른 종류의 방사용액을 각각 공급하여 방사하는 경우에는 서로 다른 종류의 고분자 나노섬유가 연속적으로 적층형성되는 것이 가능하다.In the present invention, the same polymeric spinning solution is radiated in each of the blocks 20a and 20b, but it is also possible to spin different kinds of polymer spinning solutions for each block, and two or more different It is also possible that the polymer spinning solution is radiated. When at least two different kinds of spinning solutions are supplied and radiated for each block 20, it is possible that the polymer nanofibers of different kinds are successively laminated.

이외에도, 사용되는 방사용액의 고분자 종류를 2가지 이상으로 구성하여 하이브리드 나노섬유를 제조하는 것도 가능할 것이다.In addition, it is also possible to manufacture hybrid nanofibers by constituting two or more polymer types of the spinning solution to be used.

또한, 각 블록(20)마다 부여하는 전압의 세기를 달리하여 섬유직경이 서로 다른 나노섬유가 연속적으로 적층형성되는 것도 가능하며, 한 블록(20) 내에서도 노즐블록(3)의 위치하는 노즐(2)마다 서로 다른 고분자 방사용액을 공급하여 2가지 이상의 고분자가 함께 전기방사되어 적층형성되는 하이브리드 나노섬유를 형성하는 것도 가능할 것이다.It is also possible to continuously laminate nanofibers having different fiber diameters by varying the intensity of the voltage applied to each block 20, and even in one block 20, the nozzles 2 It is also possible to form a hybrid nanofiber in which two or more polymers are electrospun and laminated.

한편, 본 발명의 전기방사장치(10)의 후단부에서는 라미네이팅 장치(19)가 설치되어 있다. 상기 라미네이팅 장치(19)는 열과 압력을 부여하며 이를 통하여 나노섬유가 적층형성된 필터 기재, 즉 나노섬유 필터여재는 권취롤러(12)에 권취되어 나노섬유 필터여재가 형성된다.On the other hand, a laminating device 19 is provided at the rear end of the electrospinning device 10 of the present invention. The laminating device 19 applies heat and pressure to the filter base material on which the nanofibers are laminated, that is, the nanofiber filter material is wound on the winding roller 12 to form a nanofiber filter material.

상기 전기방사 방법으로 전기방사를 실시하여, 도 1에서 도시된 것과 같이 제조된 나노섬유는 공기의 유입 방향에 따라 나노섬유의 적층을 상이하게 보이고 있다. The nanofibers produced as shown in FIG. 1 by electrospinning by the electrospinning method have a different lamination of nanofibers according to the direction of air flow.

본 발명의 나노섬유를 이용한 필터 구현시 기재의 공기유입방향으로 무기계 고분자를 섬유 직경이 굵은 나노섬유로 전기방사 하고, 공기 배출 방향으로 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리비닐리덴플루오라이드, 메타아라미드 중 하나를 선택하여 섬유 직경이 가는 나노섬유로 전기방사하여 적층 시킨다. In the case of implementing the filter using the nanofibers of the present invention, the inorganic polymer is electrospun with nanofibers having a large fiber diameter in the air inlet direction of the base material, and polyacrylonitrile, polyether sulfone, polyimide, Vinylidene fluoride, or meta-aramid is elected and electrospun nanofiber having a fine fiber diameter to laminate.

더욱더 간단히 설명하면, 기재 윗면이 공기 유입방향으로 하였을 때, 기재 윗면에 무기계 고분자를 섬유 직경이 굵은 나노섬유로 전기방사 하고, 기재 아랫면은 공기 배출방향이 되므로 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 메타아라미드, 폴리비닐리덴플루오라이드 중 하나를 선택하여 섬유 직경이 가는 나노섬유로 전기방사하는 기재 양면의 나노섬유가 형성되는 것을 말한다.More simply stated, when the upper surface of the substrate is in the air inflow direction, the inorganic polymer is electrospun with the nanofibers having a large fiber diameter on the upper surface of the substrate, and the lower surface of the substrate is in the air discharge direction. Therefore, polyacrylonitrile, polyethersulfone, Refers to the formation of nanofibers on both sides of a substrate by electrospinning with fine nanofibers having a fiber diameter selected from one or more of meso, polyamide, meta-aramid, and polyvinylidene fluoride.

이하, 본 발명에서 사용되는 무기계 고분자와 내열성 고분자, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 메타아라미드, 폴리아미드, 폴리비닐리덴플루오라이드의 나노섬유 제조하는 방법을 설명한다. Hereinafter, a method for producing nanofibers of an inorganic polymer and a heat-resistant polymer, polyacrylonitrile, polyethersulfone, polyimide, meta-aramid, polyamide, and polyvinylidene fluoride used in the present invention will be described.

먼저, 무기 고분자는 무기원소를 고분자 주사슬 또는 곁사슬에 포함하는 고분자를 일컫는다. 여기서 무기원소는 좁게는 각종 금속(s와 p궤도를 채우는 알루미늄, 마그네슘과 같은 전형금속, d궤도를 채우는 티타늄, 지르코늄, 텅스텐과 같은 전이금속, f궤도를 채우는 란탄족-악티늄족과 같은 내부전이금속)만을 의미하지만, 넓게는 비금속계 무기원소인 Si, Ge, P, B 등의 원소들로 골격을 이룬 것도 포함한다.First, an inorganic polymer refers to a polymer containing an inorganic element in a polymer main chain or a side chain. Herein, the inorganic element is narrowly defined as an internal transition such as a metal such as aluminum or magnesium that fills s and p orbitals, a transition metal such as titanium, zirconium, or tungsten that fills the d orbit, or a lanthanide- Metal), but broadly includes elements constituting the skeleton of elements such as Si, Ge, P, and B which are non-metallic inorganic elements.

무기 고분자는 다음과 같은 네 가지 유형으로 나뉜다.Inorganic polymers are divided into the following four types.

첫째, 무기 성분이 유기 고분자의 곁사슬에 포함된 경우로서 유기 고분자의 성질은 거의 유지한 채, 곁사슬에 포함된 무기성분의 성질 또한 나타내는 경우, 둘째, 무기 원소가 고분자 주사슬의 골격에 탄소와 함께 도입되거나 단독으로 도입된 경우, 셋째, 세라믹 제조를 위한 전구체 역할을 하도록 설계된 유기-무기 혼성고분자인 경우, 넷째, 순수하게 무기 성분만으로 구성된 망상구조 또는 격자구조를 가지는 이온화합물의 경우가 있다.First, when the inorganic component is contained in the side chain of the organic polymer, the organic polymer is maintained substantially in the nature and the inorganic component contained in the side chain is also represented. Second, the inorganic element is bonded to the skeleton of the polymer main chain with carbon Thirdly, in the case of an organic-inorganic hybrid polymer designed to serve as a precursor for the production of ceramics, fourthly, in the case of an ionic compound having a net-like structure or a lattice structure composed purely of inorganic components.

무기 고분자에 관심을 갖기 시작한 데에는 1980년대 중반 닛폰카본(Nippon Carbon)의 야지마(Yajima)가 폴리카보실란(Polycarbosilane, PCS)을 이용하여 합성한 탄화규소(SiC)섬유(상품명: NICALON)를 시판한 것이 계기가 되었다. 현재까지는 그리 많은 활용이 있지는 않지만, 향후 우주항공 및 원자력 분야 뿐 아니라 일반 산업분야의 내열성 분야에서 응용이 기대되는 제품이다. 무기 고분자의 복합체로의 응용 방법은 폴리머 함침 및 피롤리시스(Polymer Impregnation and Pyrolysis, PIP)법이 있는데, 이는 PCS와 같은 유기화합물을 탄화규소 분말과 혼합하여 슬러리를 만든 후, 이 슬러리를 탄화규소 섬유 프리폼에 침투시켜 열분해시킴으로서 탄화규소 기지상을 얻는 방법이다. 최근에는 내열성이 우수한 섬유의 개발이 주목되고 있기 때문에, 특성이 우수한 새로운 유기화합물을 개발하여 PIP법을 개선하면, 열분해온도를 높여 결정성 및 화학양론비가 우수한 탄화규소 기지상을 제조할 수 있다.Interest in inorganic polymers began to emerge in the mid-1980s when Yajima of Nippon Carbon sold silicon carbide (SiC) fiber (trade name: NICALON) synthesized using Polycarbosilane (PCS) It became an occasion. Until now, it is not so much utilized, but it is expected to be applied in the field of heat resistance in general industries as well as aerospace and nuclear fields in the future. Polymer impregnation and pyrolysis (PIP) is a method of applying an inorganic polymer to a composite. This is a method in which an organic compound such as PCS is mixed with a silicon carbide powder to prepare a slurry, Is impregnated into a fiber preform and pyrolyzed to obtain a silicon carbide base. Recently, attention has been paid to the development of a fiber having excellent heat resistance. Thus, by developing a new organic compound having excellent characteristics and improving the PIP method, a pyrolysis temperature can be increased to produce a silicon carbide base matrix having excellent crystallinity and stoichiometric ratio.

상기 본 발명의 무기 고분자를 전기방사하여 무기계 고분자 나노섬유을 제조하는 방법을 살펴본다.A method of preparing an inorganic polymer nanofiber by electrospinning the inorganic polymer of the present invention will be described.

우선 무기 고분자(Meta aramide)를 아세톤 용매에 용해시킨 방사용액을 제조하고, 방사용액 주탱크 내에 상기 무기 고분자 방사액을 보관, 별도의 계량펌프로 계량하여 정량씩 방사용액 드롭장치로 공급한다. First, a spinning solution is prepared by dissolving an inorganic polymer (Meta aramide) in an acetone solvent. The spinning solution containing the inorganic polymer is stored in the spinning liquid main tank, metered by a separate metering pump, and supplied to the spinning solution dropping device in a fixed amount.

무기 고분자로 나노섬유을 만들거나, 복합막의 활성층의 제조에 이용하는 경우, 상기 무기 고분자의 수평균분자량은 5,000 내지 100,000이고, 다른 고분자 또는 무기재료에 혼합하거나 첨가하여 나노섬유을 만드는 경우에는 수평균분자량이 10,000 내지 100,000인 범위에서 사용한다.When the nanocomposite is made of an inorganic polymer or used in the production of an active layer of a composite membrane, the number average molecular weight of the inorganic polymer is 5,000 to 100,000. When the nanofiber is prepared by mixing or adding to other polymer or inorganic material, To 100,000.

상기 무기 고분자는 실록산기 또는 실록산기 단독고분자이거나, 실란기 또는 실록산기의 공중합체 고분자와 모노메타크릴레이트, 비닐, 하이드라이드, 디스테아레이트, 비스(12-하이드록시-스테아레이트), 메톡시, 에톡시레이트, 프로폭시레이트, 디글리시딜 에테르, 모노글리시딜 에테르, 모노하이드록시, 비스(하이드록시알킬), 클로린, 비스(3-아미노프로필) 및 비스((아미노에틸-아미노프로필)디메톡시실릴)에테르 중에서 선택된 결합기가 포함된 고분자를 사용할 수 있다.The inorganic polymer may be a siloxane group or a siloxane group alone or may be a copolymer of a silane group or a siloxane group with a polymer of monomethacrylate, vinyl, hydride, distearate, bis (12-hydroxy-stearate) (Aminopropyl-aminopropyl) aminopropyl, mono- and di (aminopropyl) mono-, di-, tri-, and tetra- ) Dimethoxysilyl) ether may be used.

내열성 고분자 수지는 온도가 지속적으로 상승하더라도 나노섬유층이 용융에 의해 붕괴가 되지 않도록 융점이 180℃ 이상인 폴리머로 구성되어 있다. 예를 들면, 내열성 고분자 초극세 섬유층을 구성하는 내열성 고분자 수지는 폴리아미드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]과 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등과 같이 융점이 180℃ 이상이거나 융점이 없는 수지들이다. 융점이 없는 수지라 함은 온도가 180℃ 이상으로 올라가더라도 녹는 과정을 겪지 않고 타버리는 수지를 말한다. 본 발명에서 사용되는 내열성 고분자 수지는 전기방사와 같은 초극세 섬유화를 위하여 유기용매에 용해될 수 있으면 바람직하다. The heat-resistant polymer resin is composed of a polymer having a melting point of 180 ° C or higher so that the nanofiber layer does not collapse due to melting even when the temperature is continuously increased. For example, the heat-resistant polymer resin constituting the heat-resistant polymer microfine fiber layer may be selected from the group consisting of polyamide, polyimide, polyamideimide, poly (meta-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyetherketone, polyetherimide, , Aromatic polyesters such as polytrimethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polytetrafluoroethylene such as polytetrafluoroethylene, polydiphenoxaphospazene and polybis [2- (2-methoxyethoxy) phosphazene] Such as polyurethane copolymers including polyglycerol, polyglycerol, polyglycerol, polyglycerol, polyglycerol, polyglycerol, polyetherketone, polyglycerol, polyglycerol, polyglycerol, polyglycerol and polyetherurethane; cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate and the like. A resin with no melting point refers to a resin that burns without experiencing a melting process even when the temperature rises above 180 ° C. The heat-resistant polymer resin used in the present invention is preferably soluble in an organic solvent for ultra-fine fiberization such as electrospinning.

상기 내열성 고분자 수지 중 본 발명에서는 가장 바람직한 내열성 고분자 수지는 메타아라미드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리비닐리덴플루오라이드이다.Among the heat-resistant polymer resins, the most preferable heat-resistant polymer resin in the present invention is meta-aramid, polyacrylonitrile, polyethersulfone, polyimide, polyamide, and polyvinylidene fluoride.

메타아라미드는 최초의 고내열성 아라미드 섬유로서, 단시간내에는 350, 연속 사용시에는 210에서 사용이 가능하며, 이 이상의 온도에 노출되면 다른 섬유와 같이 녹거나 연소되지 않고 탄화되는 성질을 가지고 있다. 무엇보다 방염이나 내화처리를 한 다른 제품들과는 달리, 탄화시에도 유독가스나 유해물질을 배출하지 않아 친환경 섬유로도 우수한 성질을 지니고 있다. The meta-aramid is the first high heat-resisting aramid fiber that can be used at 350 in a short time and 210 at continuous use. It is carbonized without melting or burning like other fibers when exposed to temperatures above this range. Above all, unlike other products that are flame retarded or refractory treated, they do not emit toxic gases or harmful substances even when carbonized, and thus they have excellent properties as eco-friendly fibers.

또한, 메타아라미드는 섬유를 구성하는 분자 자체가 매우 견고한 분자구조를 가지고 있기 때문에, 본래 가지고 있는 강도가 강할 뿐만 아니라 방사단계에서 섬유 축방향으로 분자가 쉽게 배향되어 결정성을 향상시켜 섬유의 강도를 높일 수 있다.In addition, the meta-aramid has a very strong molecular structure of the fiber itself, so it is not only strong in its original strength but also easily oriented in the fiber axis direction in the spinning stage to improve the crystallinity, .

일반적으로 메타아라미드의 비중은 1.3 내지 1.4인 것을 특징으로 하며 중량평균 분자량이 300,000 내지 1,000,000인 것이 바람직하다. 가장 바람직한 중량평균분자량은 300,000 내지 500,000이다. 메타-배향된 방향족 폴리아미드를 포함한다. 중합체는 섬유형성 분자량을 가져야하며, 주로 방향족인 폴리아미드 단일중합체, 공중합체 및 그 혼합물을 포함할 수 있다. In general, the specific gravity of the meta-aramid is 1.3 to 1.4, and the weight average molecular weight is preferably 300,000 to 1,000,000. The most preferred weight average molecular weight is 300,000 to 500,000. Meta-oriented aromatic polyamides. The polymer should have a fiber forming molecular weight, and may comprise a polyamide homopolymer, a copolymer and mixtures thereof, which are mainly aromatic.

여기서 아미드(-CONH-) 결합의 적어도 85%는 2개의 방향족 고리에 직접 부착된다. 고리는 비치환되거나 치환될 수 있다. 중합체는 2개의 고리 또는 라디칼이 분자쇄를 따라 서로에 대하여 메타 배향될 때 메타-아라미드가 된다. 바람직하게는, 공중합체는 중합체를 형성하는 데 사용된 일차 다이아민을 치환한 10% 이하의 다른 다이아민, 또는 중합체를 형성하는 데 사용된 일차 이산(diacid) 클로라이드를 치환한 10% 이하의 다른 이산 클로라이드를 가진다. 바람직한 메타-아라미드는 폴리(메타-페닐렌 아이소프탈아미드)(MPD-I) 및 그 공중합체이다. 하나의 그러한 메타-아라미드 섬유는 미국 델라웨어주 윌밍턴 소재의 이. 아이. 듀폰 디 네모아 앤드 컴퍼니(E. I. du Pont de Nemours and Company)로부터 입수가능한 노멕스(Nomex)(등록상표) 아라미드 섬유이지만, 메타-아라미드 섬유는 일본 도쿄 소재의 테이진 리미티드(Teijin Ltd.)로부터 입수가능한 상표명 테이진코넥스(Tejinconex)(등록상표); 중국 산동성 소재의 얀타이 스판덱스 컴퍼니 리미티드(Yantai Spandex Co. Ltd)로부터 입수가능한 뉴스타(NewStar)(등록상표) 메타-아라미드; 및 중국 광동의 신후이 소재의 광동 차밍 케미칼 컴퍼니 리미티드(Guangdong Charming Chemical Co. Ltd.)로부터 입수가능한 친퍼넥스(Chinfunex)(등록상표) 아라미드 1313 등 다양한 스타일로 입수가능하다. Wherein at least 85% of the amide (-CONH-) bonds are attached directly to the two aromatic rings. The ring may be unsubstituted or substituted. The polymer becomes a meta-aramid when the two rings or radicals are meta-oriented along the molecular chain with respect to each other. Preferably, the copolymer contains up to 10% other diamines substituted for the primary diamine used to form the polymer, or up to 10% other diacids substituted for the primary diacid chloride used to form the polymer It has a diacid chloride. Preferred meta-aramids are poly (meta-phenylene isophthalamide) (MPD-I) and copolymers thereof. One such meta-aramid fiber is < RTI ID = 0.0 > a < / RTI > children. Aramid fibers available from EI du Pont de Nemours and Company, but the meta-aramid fibers are available from Teijin Ltd., Tokyo, Japan. ≪ RTI ID = 0.0 > Possible trade names Tejinconex (R); NewStar TM meta-aramid available from Yantai Spandex Co. Ltd, Shandong, China; And Chinfunex (registered trademark) Aramid 1313, available from Guangdong Charming Chemical Co., Ltd., Shinshu, Guangdong, China.

상기 유기 용매는 고분자를 충분히 용해할 수 있고, 전하유도 방사법에 적용 가능한 용매이면 특별히 제한되지 아니할 뿐만 아니라, 전하유도 방사법에 의해 다공성 고분자 나노섬유를 제조할 때, 유기용매는 거의 제거되기 때문에 전지의 특성에 영향을 미치는 것도 사용될 수 있다. 예를 들어 프로필렌카보네이트, 부틸렌카보네이트, 1,4-부티로락톤, 디에틸카보네이트, 디메틸카보네이트, 1,2-디메톡시에탄, 1,3-디메틸-2-이미다졸리디논, 디메틸설폭사이드, 에틸렌카보네이트, 에틸메틸카보네이트, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디메틸아세트아미드, N-메틸-2-피롤리돈, 폴리에틸렌설포란, 테트라에틸렌글리콜디메틸에테르, 아세톤, 알코올 또는 이들의 혼합물 중 어느 하나 이상을 선택하여 사용할 수 있다.The organic solvent is not particularly limited as long as it can sufficiently dissolve the polymer and is applicable to the charge induction spinning method. In addition, when the porous polymer nanofiber is produced by the charge-induced spinning method, since the organic solvent is almost removed, Anything that affects the characteristics may also be used. For example, propylene carbonate, butylene carbonate, 1,4-butyrolactone, diethyl carbonate, dimethyl carbonate, 1,2-dimethoxyethane, 1,3-dimethyl-2-imidazolidinone, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, N-methyl-2-pyrrolidone, polyethylene sulfolane, tetraethylene glycol dimethyl ether, acetone, alcohol or mixtures thereof Can be selected and used.

본 발명의 내열성 고분자 폴리아크릴로니트릴을 전기방사하여 다공성 나노섬유를 제조하고 상기 폴리아크릴로니트릴(PAN)나노섬유 위에 무기물 입자를 코팅하는 방법을 살펴본다.A method of preparing a porous nanofiber by electrospinning a heat-resistant polymer polyacrylonitrile of the present invention and coating inorganic particles on the polyacrylonitrile (PAN) nanofiber will be described.

폴리아크릴로니트릴에 주로 사용되는 용매인 디메틸포름아미드(DMF), 디메틸아세트아미드(DMAc)로 용해시킨 방사용액을 제조한다. A spinning solution is prepared which is dissolved in dimethylformamide (DMF) and dimethylacetamide (DMAc), which are solvents mainly used for polyacrylonitrile.

폴리아크릴로니트릴 수지는 아크릴로니트릴과 단위체의 혼합물로부터 만들어지는 공중합체이다. 자주 사용되는 단위체는 부타디엔스티렌염화비닐리덴을 포함하는 비닐 화합물 등이다. 물론 같은 아크릴 섬유는 최소한 85%의 아크릴로니트릴을, 모드아크릴은 35 내지 85%의 아크릴로니트릴을 포함하고 있다. 다른 단위체가 포함되면 섬유의 염료에 대한 친화력이 증가하는 등의 원하는 성질을 얻을 수 있다. Polyacrylonitrile resins are copolymers made from mixtures of acrylonitrile and monomers. Frequently used monomers are vinyl compounds including butadiene styrene vinylidene chloride. Of course, the same acrylic fiber contains at least 85% acrylonitrile, and the mode acrylic contains 35-85% acrylonitrile. If other monomer units are included, desired properties such as increasing the affinity of the fiber to the dye can be obtained.

더 상세하게는 아크릴로니트릴계 공중합체 및 방사용액을 제조하는데에 있어서. 아크릴로니트릴계 공중합체를 사용하여 제조하는 경우, 전기방사법으로 나노섬유를 제조하는 과정에서 노즐오염이 적고 전기방사성이 우수하며, 용매에 대한 용해도를 증가시킴과 동시에 보다 좋은 기계적 물성을 부여할 수 있다.More particularly, in the production of acrylonitrile-based copolymers and spinning solutions. Acrylonitrile-based copolymer is used, it is possible to produce a nanofiber by electrospinning with little contamination of the nozzle, excellent electrospinning property, increase in solubility in a solvent and good mechanical properties have.

아크릴로니트릴 단량체, 소수성 단량체 및 친수성 단량체의 사용량을 만족시키는 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다. 고분자 중합 시 아크릴로니트릴 단랑체의 중량%는 친수성 단량체의 중량%와 소수성 단량체의 중량%이 3:4 비율로 하여 전체 단량체에서 뺀 값이 60%보다 적을 경우 전기방사하기에 점도가 너무 낮으며 여기에 가교제를 투입하더라도 노즐오염의 유발은 물론 전기방사시 안정적인 젯(JET)형성이 어렵다. 또한 99%이상일 경우 방사점도가 너무 높아 방사가 어렵고 여기에 점도를 낮출 수 있는 첨가제를 투입하더라도 극세섬유의 직경이 굵어지고 전기방사의 생산성이 너무 낮아 본 발명의 목적을 달성할 수 없다.It is preferable to use it in a range that satisfies the usage amount of the acrylonitrile monomer, the hydrophobic monomer and the hydrophilic monomer. When the polymer is polymerized, the weight% of the acrylonitrile monolith is too low to be electrospun when the weight% of the hydrophilic monomer and the weight% of the hydrophobic monomer are 3: 4 and the total monomer is less than 60% Even if a cross-linking agent is added thereto, it is difficult to form a stable jet (JET) in the case of electrospinning as well as inducing contamination of the nozzle. If the content is more than 99%, the spinning viscosity is too high to spin, and even if an additive capable of lowering the viscosity is added thereto, the diameter of the superfine fiber becomes too large and the productivity of electrospinning is too low to achieve the object of the present invention.

또한, 아크릴계 고분자에서 공단량체의 양이 많이 투입될수록 가교제의 양도 많이 투입되어야만 전기방사의 안정성이 확보되고 나노섬유의 기계적 물성 저하를 방지할 수 있다. In addition, as much amount of comonomer is added to the acrylic polymer, the amount of the crosslinking agent must be increased so that the stability of electrospinning can be secured and deterioration of the mechanical properties of the nanofiber can be prevented.

폴리아크릴로니트릴의 중합도는 1,000 내지 1,000,000이며, 바람직하게는 2,000 내지 1,000,000인 것을 특징으로 한다. 중합도가 1,000이하로 낮으면 카보네이트계 전해액에 용해되거나 팽윤되어 사이클이 진행될수록 집전체로부터 전극의 탈리를 유발시켜 전지의 효율이 낮아지는 경향이 있으며, 중합도가 1,000,000이상으로 높으면 음극 내 전기저항이 높아지며, 전극 혼합물의 점도를 상승시켜 다루기 어려운 단점이 있다. The polymerization degree of the polyacrylonitrile is 1,000 to 1,000,000, preferably 2,000 to 1,000,000. When the polymerization degree is lower than 1,000, the efficiency of the battery tends to decrease due to dissolution or swelling in the carbonate-based electrolyte and progress of the cycle, leading to desorption of the electrode from the collector. When the polymerization degree is higher than 1,000,000, , The viscosity of the electrode mixture is increased and it is difficult to handle.

상기 소수성 단량체는 메틸아크릴레이트, 에틸아크릴레이트, 메틸메타크릴레이트, 에틸메타크릴레이트, 부틸메타크릴레이트, 비닐아세테이트, 비닐피롤리돈, 비닐리덴클로라이드, 비닐클로라이드 등의 에틸렌계 화합물 및 그의 유도체에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.The hydrophobic monomer may be at least one selected from the group consisting of ethylenic compounds such as methyl acrylate, ethyl acrylate, methyl methacrylate, ethyl methacrylate, butyl methacrylate, vinyl acetate, vinyl pyrrolidone, vinylidene chloride, vinyl chloride, It is preferable to use at least one selected.

본 발명에서 상기 친수성 단량체는 아크릴산, 알릴알콜, 메타알릴알콜, 하이드록시에틸아크릴레이트, 하이드록시에틸메타크릴레이트, 하이드록시프로필아크릴레이트, 부탄디올모노아크릴레이트, 디메틸아미노에틸아크릴레이트, 부텐트리카르복실산, 비닐술폰산, 알릴 술폰산, 메탈릴술폰산, 파라스티렌술폰산 등의 에틸렌계 화합물 및 다가산 또는 그들의 유도체에서 선택되는 어느 하나 이상을 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, the hydrophilic monomer may be selected from the group consisting of acrylic acid, allyl alcohol, methallyl alcohol, hydroxyethyl acrylate, hydroxyethyl methacrylate, hydroxypropyl acrylate, butanediol monoacrylate, dimethylaminoethyl acrylate, It is preferable to use any one or more selected from ethylene-based compounds such as acid, vinylsulfonic acid, allylsulfonic acid, methallylsulfonic acid, and para styrenesulfonic acid, and polyvalent acids or derivatives thereof.

본 발명에서 상기 아크릴로니트릴계 고분자를 제조하기 위하여 사용하는 개시제로는 아조계 화합물 또는 설페이트 화합물을 사용해도 큰 지장은 없으나 일반적으로 산화환원 반응에 이용되는 라디칼 개시제를 사용하는 것이 좋다. In the present invention, an azo compound or a sulfate compound may be used as an initiator for preparing the acrylonitrile-based polymer, but it is generally preferable to use a radical initiator used for the oxidation-reduction reaction.

폴리에테르설폰(Polyethersulfone, PES)는 투명한 비정성 수지이다. Polyethersulfone (PES) is a transparent amorphous resin.

즉, 폴리에테르설폰(PES)는 비정성이기 때문에 온도상승에 의한 물성저하가 적고, 굴곡 탄성률의 온도 의존성이 대단히 작아서 100 내지 200℃에서 거의 변하지 않는다. 하중왜곡 온도는 200 내지 220℃이고, 유리 전이온도는 225℃이다. 또한 180℃까지의 내크립성은 열가소성 수지 중에서 가장 우수하며, 150 내지 160℃의 열수나 스팀에서 견디는 특성을 가진다. 따라서 폴리에테르설폰의 위와 같은 특성으로 인해, 광학디스크, 자기디스크, 전기, 전자분야, 열수 분야, 자동차 분야, 내열 도료용 등에 사용된다.That is, since the polyether sulfone (PES) is amorphous, there is little deterioration of physical properties due to temperature rise, and the temperature dependence of the flexural modulus is very small, so that it hardly changes at 100 to 200 ° C. The load-strain temperature is 200 to 220 占 폚, and the glass transition temperature is 225 占 폚. In addition, the creep resistance up to 180 占 폚 is the most excellent among the thermoplastic resins, and has the characteristic of being resistant to hot water and steam at 150 to 160 占 폚. Therefore, due to the above characteristics of polyethersulfone, it is used for optical disks, magnetic disks, electric and electronic fields, hot water fields, automobile fields, heat resistant paints and the like.

폴리에테르설폰은 내열 특성이나 열 치수안정성의 향상을 가진 특성을 가지고 있으며, 어렵지 않게 용매에 용해된다. 폴리에테르설폰의 분자량은, 점도평균분자량으로, 8,000 내지 200,000의 범위이다. 점도평균분자량이 8,000보다 작으면 성형물의 강도가 약하여 쉽게 물러져 바람직하지 않다. 또한, 200,000을 넘으면 용융유동 성이 나빠지기 쉬워, 양호한 성형 물건을 얻기 힘들다. 보다 바람직하게는 점도는 400 내지 1,200cps의 범위이다. 용매로서는, 다이클로로메탄, 클로로폼, 테토로하이드로퓨란, 메탄올, 에탄올, 부탄올, 톨루엔, 자일렌, 아세톤, 초산에틸, 다이메틸폼아마이드, N-메틸-2-피롤리디논, 디메틸아세트아미드 등을 들 수 있지만 이것들로 한정되는 것은 아니다. Polyethersulfone has properties of improving heat resistance and thermal dimensional stability, and is not difficult to dissolve in a solvent. The molecular weight of the polyethersulfone is in the range of 8,000 to 200,000 in viscosity average molecular weight. When the viscosity average molecular weight is less than 8,000, the strength of the molded product is weak, which is easily undesirable. On the other hand, if it exceeds 200,000, the melt flowability tends to deteriorate, and it is difficult to obtain a good molded article. More preferably, the viscosity ranges from 400 to 1,200 cps. Examples of the solvent include dichloromethane, chloroform, tetorohydrofuran, methanol, ethanol, butanol, toluene, xylene, acetone, ethyl acetate, dimethylformamide, N-methyl-2-pyrrolidinone, dimethylacetamide But are not limited to these.

폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF) 수지는 플루오로 계열의 고분자 중 하나로, 플루오로 수지는 플루오린을 함유하여 열적, 화학적 성질이 우수하다. 폴리비닐리덴플루오라이드는 적절한 유기 용매에 용해시킨 방사용액을 제조함에 있어서, 폴리비닐리덴플루오라이드는 불화비닐리덴의 호모폴리머, 또는 불화비닐리덴을 몰비로 50% 이상 함유하는 공중합폴리머를 포함하는 것으로서, 폴리비닐리덴플루오라이드 수지의 강도가 우수한 관점에서 호모폴리머인 것이 보다 바람직하며, 폴리비닐리덴플루오라이드 수지가 공중합폴리머인 경우, 불화비닐리덴모노머와 공중합되는 다른 공중합모노머로서는, 공지의 것을 적절하게 선택하여 이용할 수 있고, 특별히 한정되지 않지만, 예컨대, 불소계 모노머나 염소계 모노머 등을 적합하게 이용할 수 있다.The polyvinylidene fluoride (PVDF) resin is one of the fluoro-based polymers, and the fluororesin contains fluorine, which is excellent in thermal and chemical properties. In producing a spinning solution in which polyvinylidene fluoride is dissolved in an appropriate organic solvent, the polyvinylidene fluoride includes a homopolymer of vinylidene fluoride or a copolymerized polymer containing vinylidene fluoride in a molar ratio of 50% or more , A homopolymer is more preferable from the viewpoint of excellent strength of the polyvinylidene fluoride resin. When the polyvinylidene fluoride resin is a copolymer polymer, known copolymerizable monomers copolymerized with vinylidene fluoride monomers may be suitably used For example, fluorine-based monomers and chlorine-based monomers can be suitably used.

중량 평균 분자량(Mw)은, 특별히 한정되지 않지만, 10,000 내지 500,000인 것이 바람직하고, 50,000 내지 500,000인 것이 보다 바람직하고, 폴리비닐리덴플루오라이드 수지의 중량평균분자량이 10,000 미만인 경우에는 나노섬유를 이루는 나노섬유가 충분한 강도를 얻을 수 없고, 500,000을 초과하는 경우에는 용액취급이 용이하지 않고, 공정성이 나빠 균일한 나노섬유를 얻기 어렵게 된다.The weight average molecular weight (Mw) is not particularly limited, but is preferably 10,000 to 500,000, more preferably 50,000 to 500,000, and when the weight average molecular weight of the polyvinylidene fluoride resin is less than 10,000, The fibers can not obtain sufficient strength. When the number average molecular weight exceeds 500,000, the handling of the solution is not easy, and the processability is deteriorated, making it difficult to obtain uniform nanofibers.

폴리이미드는 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)/디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide, DMAc) 혼합용매(THF/DMAc)에 용해시킨 방사용액을 제조한다.Polyimide is dissolved in a mixed solvent of tetrahydrofuran (THF) / dimethylacetamide (DMAc) (THF / DMAc) to prepare a spinning solution.

본 발명에서는 폴리아믹산(Poly(amic acid), PAA)을 합성하고, 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)과 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide, DMAc)의 (THF/DMAc) 혼합용매에 녹여 폴리아믹산 도프(Dope)를 제조하고, 전기방사를 이용한 폴리아믹산 나노섬유를 제조한 후, 이미드화(Imidization)를 통한 폴리이미드(Polyimide, PI) 나노섬유를 제조할 수 있다. In the present invention, poly (amic acid) (PAA) was synthesized and dissolved in a THF / DMAc mixed solvent of tetrahydrofuran (THF) and dimethylacetamide (DMAc) to prepare polyamic acid , Polyimide nanofibers using electrospinning, and polyimide (PI) nanofibers through imidization can be prepared.

상기 폴리이미드는 2단계 반응에 의해 제조된다.The polyimide is prepared by a two-step reaction.

제1단계는 폴리아믹산의 제조단계로서, 폴리아믹산는 다이아민(Diamine)이 용해된 반응용액에 디안하이드라이드(Dianhydride)를 첨가하여 진행되며, 중합도를 높이기 위해서는 반응온도, 용매의 수분 함유량 및 단량체의 순도 조절 등이 요구된다. 이 단계에서 사용되는 용매로는 디메틸아세트아미드(DMAc), 디메틸포름아미드(DMF) 및 N-메틸-2-피롤리돈(NMP)의 유기 극성 용매가 주로 사용된다. 상기 무수물로는 피로메릴틱디안하이드라이드(Pyromellyrtic dianhydride, PMDA), 벤조페논테트라카복시디안하이드라이드(Benzophenonetetracarboxylicdianhydride, BTDA), 4,4'-옥시디프탈릭안하이드라이드(4,4'-oxydiphthalic anhydride, ODPA), 바이페닐테트라카복실릭디안하이드라이드(biphenyltetracarboxylic dianhydride, BPDA) 및 비스(3,4'-디카복시페닐)디메틸실란디안하이드라이드(bis (3,4-dicarboxyphenyl) dimethylsilane dianhydride, SIDA) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 사용할 수 있다. 또한, 상기 디아민으로는 4,4'-옥시디아닐린(4,4'-oxydianiline, ODA), 파라페닐렌디아민(p-penylene diamine, p-PDA) 및 오르쏘페닐렌디아민(o-penylenediamine, o-PDA) 중 적어도 하나를 포함하는 것을 사용할 수 있다.
In the first step, polyamic acid is prepared by adding dianhydride to a reaction solution in which diamine is dissolved. In order to increase the degree of polymerization, the reaction temperature, the water content of the solvent, And purity control. As the solvent used in this step, organic polar solvents such as dimethylacetamide (DMAc), dimethylformamide (DMF) and N-methyl-2-pyrrolidone (NMP) are mainly used. Examples of the anhydride include pyromellitic dianhydride (PMDA), benzophenonetetracarboxylic dianhydride (BTDA), 4,4'-oxydiphthalic anhydride (4,4'-oxydiphthalic anhydride) ODPA), biphenyltetracarboxylic dianhydride (BPDA), and bis (3,4'-dicarboxyphenyl) dimethylsilane dianhydride (SIDA). One can be used. Examples of the diamine include 4,4'-oxydianiline (ODA), p-penylene diamine (p-PDA) and o-penylenediamine o-PDA) may be used.

Figure 112013070015494-pat00001
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반응식 1. 폴리아믹산의 제조
Reaction 1. Preparation of polyamic acid

제2단계는 폴리아믹산로부터 폴리이미드를 제조하는 탈수, 폐환 반응 단계로서 다음의 4가지 방법이 대표적이다.The second step is the dehydration and ring-closing reaction step of producing polyimide from polyamic acid as the following four methods.

재침법은 과량의 빈용매(Poor solvent)에 폴리아믹산 용액을 투입하여 고체상의 폴리아믹산를 얻는 방법으로, 재침 용매로는 주로 물을 이용하지만, 톨루엔 또는 에테르 등을 공용매로 사용한다.In the re-impregnation method, a polyamic acid solution is added to an excessive amount of a poor solvent to obtain a solid polyamic acid. As the re-precipitation solvent, water is mainly used, but toluene or ether is used as a co-solvent.

화학적 이미드화법은 아세틱안하이드라이드/피리딘(Acetic anhydride/pyridine) 등의 탈수 촉매를 이용하여 화학적으로 이미드화 반응을 수행하는 방법으로, 폴리이미드 필름의 제조에 유용하다.The chemical imidization method is a method in which a imidization reaction is chemically performed using a dehydration catalyst such as acetic anhydride / pyridine, and is useful for producing a polyimide film.

열적 이미드화 방법은 폴리아믹산용액을 150 내지 200℃로 가열하여 열적으로 이미드화하는 방법으로, 가장 간단한 공정이나 결정화도가 높고, 아민계 용제를 사용할 시 아민교환반응이 일어나기 때문에 중합체가 분해되는 단점이 있다.The thermal imidation method is a method in which the polyamic acid solution is heated to 150 to 200 ° C to thermally imidize the resin. In the simplest process or crystallization degree, the amine exchange reaction occurs when the amine type solvent is used, have.

이소시아네이트(Isocyanate)법은 디아민 대신 디이소시아네이트를 단량체로 사용하며, 단량체 혼합물을 120℃ 이상의 온도로 가열하면 CO2 가스가 발생하면서 폴리이미드가 제조되는 방법이다.In the isocyanate method, diisocyanate is used instead of diamine as a monomer, and when the monomer mixture is heated to a temperature of 120 ° C or higher, a polyimide is produced while CO 2 gas is generated.

Figure 112013070015494-pat00002
Figure 112013070015494-pat00002

반응식 2. 폴리이미드의 제조
Reaction formula 2. Preparation of polyimide

폴리아미드는 폴리아미드 6, 폴리아미드 66 및 폴리아미드 46으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것으로 방향족 폴리아미드와 지방족 폴리아미드로 구분이 되는데, 대표적인 지방족 폴리아미드는 나일론(Nylon)이 있다. 나일론은 원래 미국 듀폰 사의 상표이지만 현재는 일반명으로 사용된다. 나일론은 흡습성 고분자이며, 온도에 민감하게 반응한다. 대표적인 나일론으로는 나일론 6, 나일론 66, 및 나일론 46이 있다. The polyamide is selected from the group consisting of polyamide 6, polyamide 66 and polyamide 46, and is divided into aromatic polyamide and aliphatic polyamide. Representative aliphatic polyamide is nylon. Nylon was originally a trademark of DuPont, but is now used as a generic name. Nylon is a hygroscopic polymer and is sensitive to temperature. Representative nylons include nylon 6, nylon 66, and nylon 46.

먼저, 나일론 6은 내열성 및 성형성, 내약품성이 우수한 특성이 있으며, 이를 제조하기 위해서는 카프로락탐(Caprolactam)의 개환 중합으로 제조된다. 나일론 6이라고 하는 것은 카프로락탐의 탄소수가 6개이기 때문이다.First, nylon 6 is characterized by excellent heat resistance, moldability and chemical resistance, and it is produced by ring-opening polymerization of caprolactam in order to produce it. Nylon 6 means that caprolactam has 6 carbon atoms.

나일론 66은 내열성이 매우 우수하고, 자기소화성 및 내마모성이 우수하며 전반적으로 나일론 6과 그 특성이 매우 비슷하다. 나일론 66은 헥사메틸렌디아민과 아디프산의 탈수축합 중합반응으로 만들어진다. Nylon 66 has excellent heat resistance, excellent self-extinguishing properties and abrasion resistance, and has very similar properties to nylon 6 as a whole. Nylon 66 is made by dehydration condensation polymerization of hexamethylenediamine and adipic acid.

나일론 46은 테트라메틸렌디아민과 아디프산의 중축합으로 제조된다. 원료인 디아미노부탄(DAB)을 아크릴로니트릴과 시안화수소와의 반응으로부터 제조하고 중합조작에서는 첫단계로 DAB와 아디프산으로부터 염을 만든 다음 적당한 압력 하에서 중합반응을 행하여 프리폴리머(Prepolymer)로 전환하고, 프리폴리머(Prepolymer)의 고체를 질소와 수증기 존재 하에서 약 250로 처리하면 고온상에서 고분자화 되어 나일론 46이 제조된다. Nylon 46 is prepared by polycondensation of tetramethylenediamine and adipic acid. The raw material diaminobutane (DAB) is prepared from the reaction of acrylonitrile with hydrogen cyanide. In the first stage of the polymerization operation, a salt is formed from DAB and adipic acid, and the polymerization reaction is carried out under appropriate pressure to convert it into a prepolymer And the solid of Prepolymer is treated at about 250 in the presence of nitrogen and steam to polymerize at high temperature to produce nylon 46.

상기, 내열성 고분자 수지를 사용하여 필터여재를 제조하는 방법을 상세하게 설명한다. Hereinafter, a method for producing a filter material using the heat-resistant polymer resin will be described in detail.

먼저, 무기계 고분자를 유기 용매에 녹여 제1방사용액을 제조한다. 제1방사용액을 전기방사장치(10)의 방사용액 주탱크에 공급하고, 상기 방사용액 주탱크에 공급하고, 제1방사용액은 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 노즐블럭(3)의 다수의 노즐(2) 내에 연속적으로 정량 공급된다. First, an inorganic polymer is dissolved in an organic solvent to prepare a first spinning solution. The first spinning liquid is supplied to the spinning liquid main tank of the electrospinning device 10 and is supplied to the spinning liquid main tank. The first spinning liquid is supplied to a plurality of nozzle blocks 3 In a constant amount in the nozzle 2 of the nozzle.

상기 각 노즐(2) 공급되는 무기계 고분자 용액은 노즐(2)을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(4)상에 방사 및 집속되면서 기재(5)에 분사되어 무기계 고분자 나노섬유를 형성한다. 여기서 상기 전기방사장치(10)의 전단부 블록(20a) 내에서 무기계 고분자 나노섬유가 적층되는 기내는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작되는 공급 롤러(11) 및 상기 공급롤러(11)의 회전에 의해 구동하는 보조벨트(6)의 회전에 의해 전단부 블록(20a)에서 후단부 블록(20b) 내로 이송된다. The inorganic polymer solution supplied to each of the nozzles 2 is injected onto the substrate 5 while being radiated and focused on the collector 4 with a high voltage applied thereto through the nozzle 2 to form the inorganic polymer nanofibers. The inside of the unit in which the inorganic polymer nanofibers are stacked in the front end block 20a of the electrospinning apparatus 10 is provided with a feed roller 11 operated by driving of a motor (not shown) And is transferred from the front end block 20a into the rear end block 20b by rotation of the auxiliary belt 6 driven by rotation.

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상면부와 하면부의 위치가 뒤바뀐 기재는 후단부 블록(20b)에서 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 메타아라미드, 폴리비닐리덴플루오라이드 중 선택된 하나의 용액이 주입되어 있는 주탱크에 공급되는 제2방사용액은 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 노즐블럭(3)의 다수의 노즐(2) 내에 연속적으로 정량 공급된다. The base material having the top and bottom portions reversed in position is a base material in which the solution of one selected from polyacrylonitrile, polyethersulfone, polyimide, polyamide, meta-aramid, and polyvinylidene fluoride is injected into the rear end block 20b The second spinning liquid supplied to the tank is continuously supplied in a constant amount into the plurality of nozzles 2 of the nozzle block 3 to which a high voltage is applied through the metering pump.

이 때, 전단부 블록(20a)는 제1공급장치라고 하며, 후단부 블록(20b)은 제2공급장치라고 한다. At this time, the front end block 20a is referred to as a first feeding device and the rear end block 20b is referred to as a second feeding device.

더욱더 상세하게는, 본 발명의 전기방사의 방사용액을 보관하는 제1주탱크에는 무기계 고분자 방사액을 제2주탱크에는 폴리아크릴로니트릴, 메타아라미드, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 폴리비닐리덴플루오라이드 중 선택된 한가지의 고분자 수지의 방사액을 각각 보관하며, 상기 제1및 2 공급장치는 전체적으로 밀폐된 원통의 형상을 갖도록 설계되어 방사액 주탱크로부터 연속적으로 주입되는 방사용액을 구간 별로 각각 공급하는 역할을 한다. 노즐블록을 2개구간으로 구획하고 각각의 구간에 제1및 2의 공급장치를 구비하여 방사액은 각각 제1공급장치에는 무기계 고분자 용액을, 제2에는 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 메타아라미드, 폴리비닐리덴플루오라이드 중 선택된 한가지의 고분자 수지의 용액을 사용한다. More specifically, in the first main tank for storing the electrospinning liquid of the present invention, the inorganic polymer spinning solution is added to the second main tank. The second main tank contains polyacrylonitrile, methaaramide, polyethersulfone, polyimide, Vinylidene fluoride, and the first and second supply devices are designed to have a generally closed cylindrical shape so that the spinning solution continuously injected from the spinning liquid tank is divided into sections Respectively. The nozzle block is divided into two sections, and the first and second feeding devices are provided in the respective sections. The spinning liquids each contain an inorganic polymer solution for the first feeding device and polyacrylonitrile, polyethersulfone, poly A solution of a polymer resin selected from a polyamide, a polyamide, a meta-aramid, and a polyvinylidene fluoride is used.

제조된 기재 양면의 무기계 고분자와 내열성 고분자 나노섬유 필터는 에어필터 공정시 제조된 기재 양면의 무기계 고분자와 내열성 고분자 나노섬유 필터는 무기계 고분자 수지의 나노섬유의 면이 공기 유입방향에 배치하며 공기배출방향에는 다른 내열성 고분자인 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 폴리아미드, 메타아라미드, 폴리비닐리덴플루오라이드 중 선택된 하나의 나노섬유를 배치한다. 가스터빈 에어필터 사용시 공기유입방향에 높은 온도의 공기가 유입되기 때문에 내열성이 좋은 고분자 수지를 사용하므로 필터의 수명을 연장시킬 수 있다. The inorganic polymer and the heat-resistant polymer nanofiber filter on both sides of the fabricated substrate are produced by the air filter process, and the inorganic polymer and the heat-resistant polymer nanofiber filter on both sides of the substrate are arranged in the direction of air inflow with the side of the nanofiber of the inorganic polymer resin, A nanofiber selected from polyacrylonitrile, polyethersulfone, polyimide, polyamide, meta-aramid, and polyvinylidene fluoride, which is another heat-resistant polymer, is disposed. Since the gas turbine air filter introduces high temperature air into the air inlet direction when using the air filter, it can extend the life of the filter because it uses a polymer resin with good heat resistance.

또한, 공기입방향에는 나노섬유의 직경이 굵은 나노섬유를 배치하고 공기배출방향에는 나노섬유의 직경이 가는 나노섬유를 배치함으로서 필터의 수명을 연장시킬 수 있다. In addition, the life of the filter can be extended by disposing nanofibers having a larger diameter of nanofibers in the air inlet direction and nanofibers having a smaller diameter of the nanofibers in the air discharge direction.

본 발명에서는 전기방사장치(10)의 전단부 블록(20a)의 전압을 낮게 부여하여 섬유직경이 굵은 나노섬유를 기재 상에 적층형성시키고, 후단부 블록(20b)의 전압은 높게 부여하여 섬유직경이 가는 나노섬유를 상기 섬유직경이 굵은 나노섬유가 없는 기재 이면에 적층형성함으로 기재 양면 나노섬유 필터를 형성한다. 그러나 전압의 세기를 달리하여 섬유직경이 가는 나노섬유가 전단부 블록(20a)에서 방사되고 섬유직경이 굵은 나노섬유가 후단부 블록(20b)에서 방사되는 경우도 가능하다. In the present invention, the voltage of the front end block 20a of the electrospinning device 10 is lowered to form laminated nanofibers having a large fiber diameter on the base material, the voltage of the rear end block 20b is increased, The thin nanofiber is formed into a double-sided nanofiber filter on the backside of a substrate having no nanofibers having a large fiber diameter. However, it is also possible that the nanofibers having a small fiber diameter are radiated from the front end block 20a and the nanofibers having a large fiber diameter are radiated from the rear end block 20b.

또는, 본 발명에서는 상향식 전기방사는 섬유직경이 가는 나노섬유를 하향식에서는 섬유직경이 굵은 나노 섬유를 하이브리드 전기방사장치를 이용하여 제조할 수 있다. Alternatively, in the present invention, the bottom-up electrospinning can be fabricated by using a hybrid electrospinning device in which nanofibers having a small fiber diameter are top down and fibers having a large fiber diameter are top down.

상기 노즐블럭에서 구획된 구간의 길이는 필터여재을 구성하는 각각의 층의 두께에 따라 조절이 가능하다. The length of the section defined by the nozzle block can be adjusted according to the thickness of each layer constituting the filter media.

또한, 접지된 콜렉터는 일방향으로 이동되도록 제어한 후 연속적인 나노섬유층을 형성하는 연속 공정이 가능하게 하는데, 본 발명은 이러한 공정을 통하여 양면 필터여재의 제조 공정이 단순해지며 생산 속도가 증가하는 효과가 있다. Further, the collector of the grounded collector can be controlled to be moved in one direction, and a continuous process of forming a continuous nanofiber layer can be performed. The present invention can simplify the manufacturing process of the double-sided filter material through such a process, .

그리고, 고분자 막의 두께, 섬유의 직경, 섬유의 형상의 기계적 특성 등은 인가되는 전압의 세기, 고분자 용액의 종류, 고분자 용액의 점도, 토출 유량 등과 같은 전기방사 공정 조건을 제어하는 것을 통하여 임의로 조절할 수 있다. The thickness of the polymer film, the diameter of the fiber, and the mechanical characteristics of the shape of the fiber can be arbitrarily controlled by controlling the electrospinning process conditions such as the intensity of the applied voltage, the kind of the polymer solution, the viscosity of the polymer solution, have.

바람직한 전기방사 공정 조건은 방사용액 공급관으로 이송된 방사용액은 다중관상노즐을 통해 컬렉터로 토출되어 섬유를 형성할 때, 다중관상노즐로부터 전기방사되는 나노섬유는 공기공급용 노즐에서 분사되는 공기에 의해 넓게 퍼지면서 컬렉터상에 포집되어 포집면적이 넓어지고 집적밀도가 균일해진다. 다중관상노즐에서 섬유화되지 못한 과잉 방사용액은 오버플로 제거용 노즐에서 수진된 후, 오버플로액의 임시저장판을 거쳐 방사용액 공급판으로 다시 이동하게 된다.The preferred electrospinning process conditions are that the spinning liquid transferred to the spinning liquid supply tube is discharged to the collector through the multiple tubular nozzles to form fibers, and the nanofibers electrospun from the tubular nozzle are discharged by the air injected from the air supply nozzle It spreads widely and is collected on the collector to widen the collecting area and to make the density of the particles uniform. The excess flushing solution which is not fibrous in the tubular nozzle is sucked in the overflow removing nozzle and then moved back to the flushing solution supply plate through the temporary storage plate of the overflow liquid.

나노섬유를 제조하고자 할 경우에는 공기공급용 노즐에서 공기의 속도는 0.05m 내지 50m/sec, 보다 바람직하기로는 1 내지 30m/sec인 것이 좋다. 공기의 속도가 0.05m/sec 미만인 경우에는 컬렉터에 포집된 나노섬유 퍼짐성이 낮아서 포집면적이 크게 향상되지 않고, 공기의 속도가 50m/sec를 초과하는 경우에는 공기의 속도가 너무 빨라 나노섬유가 컬렉터에 집속되는 면적이 오히려 감소되어, 더욱 심각한 문제는 나노섬유가 아니라 굵은 실타래 형태로 컬렉터에 부착되어 나노섬유의 형성능이 현저하게 저하된다는 심각한 문제가 발생된다.When manufacturing nanofibers, it is preferable that the speed of air in the air supply nozzle is 0.05 m to 50 m / sec, more preferably 1 to 30 m / sec. If the velocity of the air is less than 0.05 m / sec, the collecting area of the nanofibers is low and the collecting area is not greatly improved. If the velocity of the air exceeds 50 m / sec, the velocity of the air is too fast, The more serious problem is attached to the collector in the form of a thick thread rather than the nanofiber, thereby causing a serious problem that the capability of forming the nanofiber is remarkably lowered.

아울러, 노즐블록 최상부에 과잉 공급된 방사용액은 방사용액 배출장치에 의해 방사용액 주탱크로 강제 이송된다.In addition, the spinning solution which is excessively supplied to the top of the nozzle block is forcibly transferred to the spinning liquid main tank by the spinning solution discharging device.

이때 전기력에 의한 섬유형성을 촉진하기 위하여 노즐블록 하단부에 설치된 도전체판과 컬렉터에는 전압발생장치에서 발생된 1kV 이상, 더욱 좋기로는 20kV 이상의 전압을 걸어준다. 상기 컬렉터로는 앤드레스 (Endless) 벨트를 사용하는 것이 생산성 측면에서 더욱 유리하다. 상기 컬렉터는 나노섬유의 밀도를 균일하게 하기 위하여 좌우로 일정거리를 왕복운동하는 것이 바람직하다.At this time, in order to promote the formation of the fiber by the electric force, a voltage of 1 kV or more, more preferably 20 kV or more, generated by the voltage generator is applied to the conductive plate and collector provided at the lower end of the nozzle block. It is more advantageous in terms of productivity to use an endless belt as the collector. The collector preferably reciprocates a predetermined distance in the left and right directions to uniform the density of the nanofibers.

이와 같이 컬렉터 상에 형성된 나노섬유는 웹 지지로울러를 거쳐서 권취로울러에 권취되면 나노섬유의 제조공정이 완료된다.When the nanofibers formed on the collector are wound on the winding roller through the web supporting roller, the manufacturing process of the nanofibers is completed.

상기 제조장치는 포집면적을 넓혀 나노섬유의 집적 밀도를 균일하게 할 수 있으며, 드롭렛(Droplet) 현상을 효과적으로 방지하여 나노섬유의 품질을 향상시킬 수 있고, 전기력에 의한 섬유형성 효과가 높아져 나노섬유 및 그의 나노섬유를 대량 생산 할 수 있다. 아울러 다수개의 핀으로 구성되는 노즐들을 블록형태로 배열함으로서 부직포 및 필라멘트의 폭 및 두께를 자유롭게 변경, 조절 할 수 있다.The manufacturing apparatus can increase the collecting area to uniform the density of the nanofibers and effectively prevent the droplet phenomenon, thereby improving the quality of the nanofibers and enhancing the fiber-forming effect by the electric force, And nanofibers thereof can be mass-produced. In addition, the width and thickness of the nonwoven fabric and the filament can be freely changed and adjusted by arranging the nozzles composed of a plurality of pins in block form.

또한, 상기와 같이 내열성 고분자를 방사하는 경우 고분자 물질에 따라 상이하나 온도 허용범위는 30 내지 40℃, 습도는 40 내지 70%의 환경조건에서 방사를 하는 것이 가장 바람직하다. In addition, when the heat-resistant polymer is spun as described above, it is most preferable to spin the polymer under environmental conditions of a temperature range of 30 to 40 DEG C and a humidity of 40 to 70% depending on the polymer material.

본 발명에서 다층 필터여재를 형성하는 나노섬유의 직경은 30 내지 1000nm인 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 50 내지 500nm이다.
In the present invention, the diameter of the nanofiber forming the multi-layer filter media is preferably 30 to 1000 nm, more preferably 50 to 500 nm.

이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형 될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.

[실시예1][Example 1]

제1구간에는 무기 고분자 중 하나인 수평균분자량이 50,000인 폴리실록산(DOW CORNINGMB50-010)을 아세톤 용매에 용해시켜 20질량%의 폴리실록산 도프를 제조하고, 제2구간에는 중량평균분자량이 100,000인 폴리아믹산(Poly(amic acid), PAA)를 테트라하이드로퓨란(Tetrahydrofuran, THF)과 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide, DMAc)의 혼합용매(THF/DMAc)에 녹여 폴리아믹산 도프(Dope)를 제조한다. 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 두께가 3㎛, 평균 직경이 500nm의 폴리실록산 나노섬유를 평량이 30gsm인 메타아라미드 기재위에 형성하고 일정속도로 컬렉터가 이동하여 제2구간에서 폴리실록산 나노섬유가 적층되어 있지 않는 기재 이면에 두께가 3㎛, 평균 직경이 200nm 되도록 폴리아믹산 나노섬유를 방사하여 나노섬유층을 형성한 후, 200℃에서 가열을 시켜 폴리아믹산 나노섬유를 폴리이미드 나노섬유로 이미드화 시켜 기재 양면에 나노섬유가 적층된 필터여재을 형성한다.
In the first section, polysiloxane (DOW CORNINGMB50-010) having a number average molecular weight of 50,000, which is one of the inorganic polymers, was dissolved in acetone solvent to prepare 20 mass% polysiloxane dope. In the second section, polyamic acid having a weight average molecular weight of 100,000 (Dope) is prepared by dissolving poly (amic acid) (PAA) in a mixed solvent (THF / DMAc) of tetrahydrofuran (THF) and dimethylacetamide (DMAc). Polysiloxane nanofibers having a thickness of 3 탆 and an average diameter of 500 nm under a condition of a distance between the electrode and the collector of 40 cm, an applied voltage of 15 kV, a spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 캜 and a humidity of 20% A nanofiber layer was formed by spinning polyamic acid nanofibers such that the collector had a thickness of 3 탆 and an average diameter of 200 nm on the back surface of the substrate on which the polysiloxane nanofibers were not stacked in the second section after being formed on the meta-aramid base material Thereafter, the polyamic acid nanofibers are imidized with polyimide nanofibers by heating at 200 DEG C to form a filter material in which nanofibers are laminated on both sides of the substrate.

[실시예2][Example 2]

제1구간에는 무기 고분자 중 하나인 수평균분자량이 50,000인 폴리실록산(DOW CORNINGMB50-010)을 아세톤 용매에 용해시켜 20질량%의 폴리실록산 도프를 제조하고 제2구간에는 점도 50,000cps, 고형분 20중량%의 메타아라미드을 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide, DMAc)에 녹여 메타아라미드 도프를 제조한다. 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 3㎛두께, 평균 직경이 500nm인 폴리실록산 용액을 평량이 30gsm인 메타아라미드 기재위에 형성하고 일정속도로 컬렉터가 이동하여 제2구간에서 폴리실록산 나노섬유가 적층되어 있지 않는 기재 이면에 두께가 3㎛, 평균 직경이 200nm가 되도록 메타아라미드 나노섬유를 방사하여 나노섬유층을 형성한다.In the first section, polysiloxane (DOW CORNING MB50-010) having a number average molecular weight of 50,000, which is one of the inorganic polymers, was dissolved in an acetone solvent to prepare 20 mass% polysiloxane dope. In the second section, a viscosity of 50,000 cps and a solid content of 20 weight% The meta-aramid is dissolved in dimethylacetamide (DMAc) to produce meta-aramid dope. A polysiloxane solution having a thickness of 3 mu m and an average diameter of 500 nm in an electrospinning condition of a distance of 40 cm, an applied voltage of 15 kV, a spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 DEG C and a humidity of 20% A nanofiber layer is formed by radiating meta-aramid nanofibers so that the collector has a thickness of 3 탆 and an average diameter of 200 nm on the back surface of the substrate on which the polysiloxane nanofibers are not laminated in the second section.

[실시예3][Example 3]

제1구간에는 무기 고분자 중 하나인 수평균분자량이 50,000인 폴리실록산(DOW CORNINGMB50-010)을 아세톤 용매에 용해시켜 20질량%의 폴리실록산 도프를 제조하고, 제2구간에는 점도 1,200cps, 고형분 20중량%의 폴리에테르설폰를 디메틸아세트아마이드(Dimethylacetamide, DMAc)에 녹여 폴리에테르설폰 전기방사 용액(Dope, 도프)을 용해시켜 방사용액을 제조한다. 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 3㎛두께, 평균 직경이 500nm인 폴리실록산 나노섬유를 평량이 30gsm인 메타아라미드 기재위에 형성하고 일정속도로 컬렉터가 이동하여 제2구간에서 폴리실록산 나노섬유가 적층되어 있지 않은 기재 이면에 두께가 3㎛, 평균 직경이 200nm가 되도록 폴리에테르설폰를 방사하여 나노섬유를 적층하여 기재 양면에 나노섬유가 적층된 필터여재를 형성한다.
In the first section, polysiloxane (DOW CORNINGMB50-010) having a number average molecular weight of 50,000, which is one of the inorganic polymers, was dissolved in acetone solvent to prepare 20 mass% polysiloxane dope. In the second section, a viscosity of 1,200 cps and a solid content of 20 wt% Of polyether sulfone is dissolved in dimethylacetamide (DMAc), and polyethersulfone electrospinning solution (Dope) is dissolved to prepare spinning solution. Polysiloxane nanofibers having an average diameter of 500 nm and a thickness of 3 mu m were subjected to electrospinning at a distance of 40 cm from the electrode, an applied voltage of 15 kV, a spinning solution flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 DEG C and a humidity of 20% A polyether sulfone was spun on the back surface of the substrate on which the polysiloxane nanofibers were not laminated in the second section so as to have a thickness of 3 m and an average diameter of 200 nm to form nanofibers, Thereby forming a filter material in which nanofibers are laminated on both sides.

[실시예4][Example 4]

제1구간에는 무기 고분자 중 하나인 수평균분자량이 50,000인 폴리실록산(DOW CORNINGMB50-010)을 아세톤 용매에 용해시켜 20질량%의 폴리실록산 도프를 제조하고 제2구간에는 중량평균 분자량이 157,000인 폴리아크릴로니트릴(한일합성)을 디메틸포름아마이드(DMF)에 용해시켜 방사용액을 제조한다. 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 3㎛두께, 평균 직경이 500nm인 폴리실록산 나노섬유를 메타아라미드 평량이 30gsm인 기재위에 형성하고 일정속도로 컬렉터가 이동하여 2구간에서 폴리실록산 나노섬유가 적층되어 있지 않은 기재 이면에 두께가 3㎛, 평균 직경이 200nm인가 되도록 폴리아크릴로니트릴를 방사하여 나노섬유를 적층하여 기재 양면에 나노섬유가 적층된 필터여재를 형성한다.
In the first section, a polysiloxane (DOW CORNINGMB50-010) having a number average molecular weight of 50,000, which is one of the inorganic polymers, was dissolved in an acetone solvent to prepare a 20 mass% polysiloxane dope. In the second section, polyacryloyl Nitrile (Korea-Japan synthesis) is dissolved in dimethylformamide (DMF) to prepare a spinning solution. Polysiloxane nanofibers having a thickness of 3 mu m and an average diameter of 500 nm in an electrospinning condition having a distance of 40 cm from the electrode and an applied voltage of 15 kV, a spinning solution flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 DEG C and a humidity of 20% And the collector was moved at a constant speed, polyacrylonitrile was spun in such a manner that the thickness of the substrate was 3 μm and the average diameter was 200 nm on the back surface of the substrate on which the polysiloxane nanofibers were not laminated in the two sections to laminate the nanofibers, To form a filter material in which nanofibers are laminated.

[실시예5][Example 5]

제1구간에는 무기 고분자 중 하나인 수평균분자량이 50,000인 폴리실록산(DOW CORNINGMB50-010)을 아세톤 용매에 용해시켜 20질량%의 폴리실록산 도프를 제조하고, 제2구간에는 중량평균분자량(Mw) 500,000을 가진 폴리비닐리덴플루오라이드(KYNAR 741)를 디메틸아세트아마이드(DMAc) 용매에 용해시켜 방사용액을 제조하여, 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 3㎛두께, 평균 직경이 500nm의 폴리실록한 나노섬유를 평량이 30gsm인 메타아라미드 기재위에 형성하고 일정속도로 컬렉터가 이동하여 2구간에서 폴리실록산 나노섬유가 적층되어 있지 않은 기재 이면에 두께가 3㎛, 평균 직경이 200nm가 되도록 폴리비닐리덴플루오라이드를 방사하여 나노섬유를 적층하여 기재 양면에 나노섬유가 적층된 필터여재를 형성하다.
In the first section, polysiloxane (DOW CORNING MB50-010) having a number average molecular weight of 50,000, which is one of the inorganic polymers, was dissolved in acetone solvent to prepare 20 mass% polysiloxane dope. In the second section, a weight average molecular weight (Mw) (KYNAR 741) was dissolved in dimethylacetamide (DMAc) solvent to prepare a spinning liquid. The distance between the electrode and the collector was set to 40 cm, the applied voltage was 15 kV, the spinning liquid flow rate was 0.1 mL / h, the temperature was 22 ° C , And a humidity of 20% on a meta-aramid base having a basis weight of 30 gsm and a collector moved at a constant rate to form polysiloxane nanofibers stacked in two sections Polyvinylidene fluoride was spun in such a manner that the thickness thereof was 3 占 퐉 and the average diameter was 200 nm on the backside of the base material, and the nanofibers were laminated to form a laminate of nanofibers It is formed in the filter media.

[실시예6][Example 6]

제1구간에는 무기 고분자 중 하나인 수평균분자량이 50,000인 폴리실록산(DOW CORNINGMB50-010)을 아세톤 용매에 용해시켜 20질량%의 폴리실록산 도프를 제조하고, 제2구간에는 폴리아미드의 한 종류인 100% 나일론 6 단독중합체를 테트라플루오로아세틱에시트(TFA)와 디클로로메탄(Dcm)의 무게비 5:5의 용매에 용해시킨 일렉트로블로운 방사용액을 제조하여, 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 3㎛두께, 평균 직경이 500nm의 폴리실록한 나노섬유를 평량이 30gsm인 메타아라미드 기재위에 형성하고 일정속도로 컬렉터가 이동하여 2구간에서 폴리실록산 나노섬유가 적층되어 있지 않은 기재 이면에 두께가 3㎛, 평균 직경이 200nm가 되도록 메타아라미드를 방사하여 나노섬유를 적층하여 기재 양면에 나노섬유가 적층된 필터여재를 형성하다.
In the first section, polysiloxane (DOW CORNING MB50-010) having a number average molecular weight of 50,000, which is one of the inorganic polymers, was dissolved in acetone solvent to prepare 20 mass% polysiloxane dope. In the second section, 100% A nylon 6 homopolymer was dissolved in a solvent of tetrafluoroacetate (TFA) and dichloromethane (Dcm) in a weight ratio of 5: 5 to prepare an electroblastic spinning solution. The distance between the electrode and the collector was 40 cm, Polysilox nanofibers having a thickness of 3 mu m and an average diameter of 500 nm were formed on a meta-aramid base having a basis weight of 30 gsm under electrospinning conditions of 15 kV, spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, temperature of 22 DEG C and humidity of 20% The nanofibers were laminated by irradiating meta-aramid so that the thickness was 3 mu m and the average diameter was 200 nm on the back surface of the substrate where the polysiloxane nanofibers were not laminated in the two sections, It forms a nanofiber filter media are stacked.

[비교예 1][Comparative Example 1]

제1구간에는 점도 50,000cps, 고형분 20중량%의 메타아라미드을 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide, DMAc)에 녹여 메타아라미드 도프를 제조한다. 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 6㎛두께의 메타아라미드 나노섬유를 평량이 30gsm인 메타아라미드 기재위에 적층하여 필터여재를 형성한다.
In the first section, a meta-aramid dope is prepared by dissolving meta-aramid having a viscosity of 50,000 cps and a solid content of 20% by weight in dimethylacetamide (DMAc). A 6-μm-thick meta-aramid nanofiber was laminated on a meta-aramid substrate having a basis weight of 30 gsm under the conditions of a distance of 40 cm from the electrode, an applied voltage of 15 kV, a spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 ° C. and a humidity of 20% Thereby forming a filter medium.

- 열 수축율 평가- Evaluation of heat shrinkage

실시예 및 비교예의 필터를 3cm X 3cm로 자른 후 190℃에서 30분간 보관한 후, 열 수축율을 평가하여 표 1에 나타내었다.
The filters of the examples and comparative examples were cut into 3 cm x 3 cm and stored at 190 ° C for 30 minutes, and the heat shrinkage ratio was evaluated and shown in Table 1.

- 여과효율 측정-- Filtration efficiency measurement -

상기 제조된 나노섬유 필터의 효율을 측정하기 위해 DOP 시험방법을 이용하였다. DOP 시험방법은 티에스아이 인코퍼레이티드(TSI Incorporated)의 TSI 3160의 자동화 필터 분석기(AFT)로 디옥틸프탈레이트(DOP) 효율을 측정하는 것으로서, 필터 미디어 소재의 통기성, 필터 효율, 차압을 측정할 수 있다.The DOP test method was used to measure the efficiency of the fabricated nanofiber filter. The DOP test method measures the dioctyl phthalate (DOP) efficiency with an automated filter analyzer (AFT) of TSI 3160 from TSI Incorporated and measures the permeability, filter efficiency and differential pressure of the filter media material .

상기 자동화 분석기는 DOP를 원하는 크기의 입자를 만들어 필터 시트 위에 투과하여 공기의 속도, DOP 여과 효율, 공기 투과도(통기성) 등을 계수법으로 자동으로 측정하는 장치이며 고효율 필터에 아주 중요한 기기이다.The automation analyzer is a device that automatically measures the velocity of air, DOP filtration efficiency, air permeability (permeability), etc. by passing DOP through the filter sheet by making particles of desired size and is a very important device for high efficiency filter.

DOP 여과 효율(%)은 다음과 같이 정의된다:The DOP filtration efficiency (%) is defined as:

DOP 투과율(%) = 1 - 100 (DOP농도 하류/DOP 농도 상류)DOP transmittance (%) = 1 - 100 (DOP concentration downstream / DOP concentration upstream)

실시예 및 비교예의 여과 효율을 상기와 같은 방법에 의해 측정하여 표 3에 나타내었다.
The filtration efficiencies of Examples and Comparative Examples were measured by the above-mentioned method and shown in Table 3.

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예 6Example 6 비교예 1 Comparative Example 1 열수축율
(%)
Heat shrinkage
(%)
2.62.6 2.82.8 2.72.7 2.82.8 2.92.9 2.82.8 5.05.0

실시예 1Example 1 실시예 2Example 2 실시예 3Example 3 실시예 4Example 4 실시예 5Example 5 실시예6Example 6 비교예 1Comparative Example 1 0.35um DOP %0.35um DOP% 9898 9797 9898 9898 9898 9797 8585

이와 같이 본 발명의 실시예를 통해 제조된 다층 나노섬유 필터는 비교예에 비하여 열수축율 및 여과 효율이 우수함을 알 수 있었다.
As described above, the multi-layered nanofiber filter manufactured by the embodiment of the present invention has higher heat shrinkage and filtration efficiency than the comparative example.

1, 1a, 1b: 전압발생장치 2, 115, 135: 노즐
3, 113,133: 노즐블록 4, 137, 117 : 컬렉터
5: 기재 6: 보조벨트
7: 보조벨트롤러 8: 케이스
9: 두께측정장치 10: 전기방사장치
11, 120: 공급롤러 12, 118: 권취롤러
19: 라미네이팅 장치 20, 20a, 20b: 블록
30: 주제어장치 41: 오버플로우 용액 저장탱크
43: 관체 44: 방사용액 저장탱크
45: 방사용액 유통 파이프
200: 섬유직경이 굵은 무기계 고분자 나노섬유
300: 섬유직경이 가는 내열성 고분자 나노섬유
100 : 복합식 전기방사장치 121: 지지체
119 : 이송롤러
110, 110' : 상향식 전기방사장치 111, 131 : 주탱크
130, 130' : 하향식 전기방사장치
1, 1a, 1b: voltage generating device 2, 115, 135: nozzle
3, 113, 133: nozzle block 4, 137, 117: collector
5: substrate 6: auxiliary belt
7: Auxiliary belt roller 8: Case
9: thickness measuring device 10: electrospinning device
11, 120: feed roller 12, 118: take-up roller
19: laminating apparatus 20, 20a, 20b: block
30: main control device 41: overflow solution storage tank
43: tubular body 44: spinning liquid storage tank
45: Fluid distribution pipe
200: Inorganic polymer nanofiber with large fiber diameter
300: Heat-resistant polymer nanofibers having a small fiber diameter
100: Combined electrospinning device 121: Support
119: Feed roller
110, 110 ': bottom-up electrospinning device 111, 131: main tank
130, 130 ': Top-down electrospinning device

Claims (11)

기재의 일면상에 전기방사에 의해 적층형성되는 실란기 또는 실록산기 단독 고분자이거나, 실란기 또는 실록산기의 공중합체 고분자인 무기계 고분자 나노섬유; 및
상기 무기계 고분자 나노섬유가 적층이 되어있지 않은 기재의 이면 상에 전기방사에 의해 적층형성되는 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 메타아라미드 또는 폴리아미드, 폴리비닐리덴플루오라이드 중에 선택되는 하나의 내열성 고분자 나노섬유;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재.
An inorganic polymer nanofiber that is a silane group or a siloxane group alone polymer laminated by electrospinning on one surface of a substrate, or a copolymer polymer of a silane group or a siloxane group; And
Wherein the inorganic polymer nanofibers are selected from polyacrylonitrile, polyethersulfone, polyimide, meta-aramid or polyamide laminated by electrospinning on the back surface of a substrate on which the inorganic polymer nanofibers are not laminated, one selected from polyvinylidene fluoride Heat-resistant polymer nanofibers;
Wherein the heat-resistant high-heat-resistant double-sided nanofiber filter material is a thermosetting resin.
삭제delete 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재는 에어필터 제조공정에 있어서, 공기유입방향으로 나노섬유 직경이 굵은 나노섬유를 배치하고, 공기배출 방향으로 나노섬유 직경이 가는 나노섬유를 배치하는 것을 특징으로 하는 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재.
The method according to claim 1,
The substrate double-sided nanofiber filter material having improved heat resistance is characterized in that nanofibers having a larger diameter of the nanofibers are arranged in the air inlet direction and nanofibers having a smaller diameter of the nanofibers are disposed in the air discharge direction Two-sided nanofiber filter media with improved heat resistance.
제1항에 있어서,
상기 기재는 셀룰로오스 또는 메타아라미드 기재인 것을 특징으로 하는 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재.
The method according to claim 1,
Wherein the base material is a cellulose or a meta-aramid base material.
기재 양면에 고분자를 전기방사하는 필터여재의 제조방법에 있어서,
실란기 또는 실록산기 단독 고분자이거나, 실란기 또는 실록산기의 공중합체 고분자인 무기계 고분자를 유기용매에 용해시켜 제조한 용액을 제1블록에, 폴리아크릴로니트릴, 폴리에테르설폰, 폴리이미드, 메타아라미드, 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 폴리아미드 중에 선택되는 하나의 내열성 고분자를 유기용매에 용해시켜 제조한 용액을 제2블록에 연결된 노즐에 공급하는 단계;
상기 제1블록에 위치한 블록과 연결된 노즐에서는 무기계 고분자 나노섬유를 기재 상에 전기방사하여 적층을 형성하는 단계;
상기 제2블록에 위치한 블록과 연결된 노즐에서는 내열성 고분자를 무기계 고분자 부직포가 적층되어 있지 않은 기재의 이면 상에 연속적으로 전기방사하여 적층형성하는 단계;
를 포함하는 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재의 제조방법.
A manufacturing method of a filter material for electrospinning a polymer on both sides of a substrate,
A solution prepared by dissolving an inorganic polymer, which is a silane group- or siloxane-group-only polymer, or a copolymeric polymer of a silane group or a siloxane group, in an organic solvent is added to the first block in the form of polyacrylonitrile, polyether sulfone, polyimide, Supplying a solution prepared by dissolving one heat-resistant polymer selected from polyvinylidene fluoride or polyamide in an organic solvent to a nozzle connected to the second block;
Forming a laminate by electrospinning the inorganic polymer nanofibers on a substrate in a nozzle connected to the block located in the first block;
In the nozzle connected to the block located in the second block, the heat-resistant polymer is continuously electrospun on the back surface of the substrate on which the inorganic polymer nonwoven fabric is not laminated to form a laminate;
Surface nanofiber filter material having improved heat resistance.
삭제delete 삭제delete 제6항에 있어서,
상기 기재는 셀룰로오스 또는 메타아라미드 기재인 것을 특징으로 하는 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the base material is a cellulose or a meta-aramid base material.
제6항에 있어서,
상기 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재의 제조방법은 에어필터 제조공정에 있어서, 공기유입방향으로 섬유의 직경이 굵은 나노섬유를 배치하고, 공기배출 방향으로 섬유의 직경이 가는 나노섬유를 배치하는 것을 특징으로 하는 내열성이 향상된 기재 양면 나노섬유 필터여재의 제조방법.
The method according to claim 6,
In the manufacturing method of the substrate double-sided nanofiber filter material with improved heat resistance, nanofibers having a large fiber diameter are arranged in the air inlet direction and nanofibers having a small fiber diameter are arranged in the air discharge direction Wherein the method comprises the steps of:
삭제delete
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