KR101521597B1 - Filter including polyvinylidene fluoride nanofiber and bicomponent substrate and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포와 이성분 기재를 포함하는 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 이성분 기재 상에 전기방사에 의해 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유를 적층형성하여 제조한 필터를 제공하기 위한 것이다. 본 발명에 의해 제조된 필터는 핫멜트와 같은 접착제를 사용하지 않아도 이성분 기재와 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포 간 탈리가 일어나지 않는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a filter including a polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric and a two-component base material, and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a filter formed by laminating polyvinylidene fluoride nanofibers by electrospinning on a two- . The filter manufactured by the present invention is characterized in that the separation between the binary material and the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric does not occur without using an adhesive such as hot melt.
Description
본 발명은 나노섬유를 포함하는 필터 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 이성분 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사하여 제조한 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유를 포함하는 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a filter including nanofibers and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a filter including polyvinylidene fluoride nanofibers prepared by electrospinning a polyvinylidene fluoride solution on a binary substrate, .
일반적으로 필터는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치로서 액체필터와 에어필터로 분류된다. 이 중 에어필터는 첨단산업의 발달과 함께 첨단제품의 불량방지를 위해 공기 중의 먼지 등 미립자, 세균이나 곰팡이 등의 생물입자, 박테리아 등과 같은 생물학적으로 유해한 것이 제거되는 반도체 제조, 전산기기 조립, 병원, 식품가공공장, 농림수산 분야에서 사용되며, 먼지가 많이 발생하는 작업장이나 화력발전소 등에도 광범위하게 사용된다. 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, 터빈의 베인에 분사하여 회전력을 얻는 회전식 내연기관의 일종이다. 이러한 가스터빈은 매우 정밀한 부품으로 구성되어 있기 때문에 주기적인 정비를 실시하며, 이 때 압축기로 유입되는 대기 중의 공기를 정화하기 위한 전처리용으로 에어필터를 사용한다.In general, filters are classified as liquid filters and air filters as filtration devices for filtering foreign matter in a fluid. Among these, the air filter has been developed in order to prevent the defects of high-tech products with the development of high-tech industries, and to manufacture semiconductor devices, assemblies of computers, hospitals, It is used in food processing factories, agriculture and forestry fisheries field, and is widely used in dusty workshop and thermal power plant. A gas turbine used in a thermal power plant sucks compressed air from the outside and compresses it, then injects the compressed air into the combustor together with the fuel, mixes the mixed air and fuel, and burns the high temperature and high pressure combustion gas And is then injected into the vanes of the turbine to obtain rotational power. Because these gas turbines are made up of very precise parts, they are periodically serviced and use air filters for pretreatment to purify the air in the air entering the compressor.
에어필터는 가스터빈으로 흡입되는 연소용 공기를 대기 중에서 취할 때, 대기 중에 포함된 먼지, 분진 등의 이물질이 필터 여재 내로 침투하지 못하게 하여 정화된 공기를 공급할 수 있다. 그러나, 이물질의 크기가 큰 입자는 필터 여재 표면에 쌓이게 되어 필터 여재 표면에 필터 케이크(Filter Cake)를 형성할 뿐만 아니라, 미세한 입자는 필터 여재 내에 쌓이게 되어 필터 여재의 기공을 막는다. 결국, 입자들이 필터 여재의 표면에 쌓이게 되면 필터의 압력손실을 높이고, 수명을 저하시키는 문제가 있었다. The air filter is capable of supplying purified air by preventing foreign substances such as dust and dust contained in the air from permeating into the filter filter material when the combustion air sucked into the gas turbine is taken in the air. However, particles having a large particle size accumulate on the surface of the filter media, forming not only a filter cake on the surface of the filter media, but also accumulating fine particles in the filter media, thereby blocking the pores of the filter media. As a result, when the particles are accumulated on the surface of the filter media, there is a problem of increasing the pressure loss of the filter and decreasing the service life.
한편, 기존의 에어필터는 필터 여재를 구성하는 섬유집합체에 정전기를 부여하여 입자가 정전기력에 의해 포집되는 원리를 이용하였으며, 상기 원리에 의한 필터의 효율을 측정해왔다. 그러나, 최근 유럽의 에어필터 분류 표준인 EN779는 2012년 정전기 효과에 의한 필터의 효율을 배제하기로 결정하였으며, 정전기 효과를 배제하고 효율을 측정한 결과, 필터의 실제 효율은 20%이상 저하되는 것이 밝혀졌다. On the other hand, in the conventional air filter, the principle that the static electricity is applied to the fibrous aggregate constituting the filter medium to collect the particles by the electrostatic force is used, and the efficiency of the filter by the above principle has been measured. However, the European air filter classification standard EN779 recently decided to exclude the filter efficiency due to the electrostatic effect in 2012. As a result of measuring the efficiency by excluding the electrostatic effect, the actual efficiency of the filter is lowered by more than 20% It turned out.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 나노사이즈의 섬유를 제조하여 필터에 적용하는 다양한 방식들이 개발 및 사용되고 있다. 나노섬유를 필터에 구현할 경우, 직경이 큰 기존의 필터 여재에 비해서 비표적이 매우 크고, 표면 작용기에 대한 유연성도 좋으며, 나노급 기공사이즈를 가지므로 미세한 먼지입자를 효율적으로 여과할 수 있게 되었다. 나노사이즈의 섬유를 이용한 필터 구현은 그 생산비용이 증대되는 문제점이 발생하며, 생산을 위한 여러 가지 조건 등을 조절하기가 쉽지 않으며, 대량 생산에 어려움이 있으므로, 나노사이즈의 섬유를 이용한 필터를 상대적으로 낮은 단가에 생산보급하지 못하는 문제가 발생했다. 또한, 종래의 나노섬유를 방사하는 기술로는 실험실 위주의 소규모 작업 라인으로 한정되어 있어, 방사구획을 유닛 개념으로 도입한 경우가 없었다. In order to solve the above-mentioned problems, various methods of manufacturing nano-sized fibers and applying them to filters have been developed and used. When the nanofibers are implemented in a filter, the nanofibers have a larger specific surface area than the conventional filter media having a large diameter, are flexible to the surface functional groups, and have a nano-sized pore size, thereby enabling fine dust particles to be efficiently filtered. The implementation of the filter using nano-sized fibers causes a problem that the production cost is increased, and it is not easy to control various conditions for production, and it is difficult to mass-produce the filter. Therefore, Which caused the problem of not being able to produce and distribute at low unit prices. In addition, conventional techniques for spinning nanofibers are limited to small-scale operation lines focused on laboratories, and there has never been introduced a radiation segment as a unit concept.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 이성분 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사하여 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하여 제조된 필터 및 이의 제조방법에 관한 것이다. 본 발명은 종래의 필터보다 압력 손실을 낮게 하는 것이 가능하고, 여과 효율을 높이며, 필터의 수명을 연장하는 것이 가능한 필터 및 이의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the problems described above, and it is an object of the present invention to provide a filter prepared by electrospinning a polyvinylidene fluoride solution on a binary substrate to form a polyvinylidene fluoride nanofiber non- . An object of the present invention is to provide a filter capable of lowering the pressure loss compared to the conventional filter, increasing the filtration efficiency, and extending the life of the filter, and a method for manufacturing the same.
그리고, 이성분 기재를 사용함으로서 나노섬유 부직포가 적층되어도 쉽게 탈리가 일어나지 않는 필터를 제조하는 것을 목적으로 한다.It is another object of the present invention to provide a filter which can be easily detached even when the nanofiber nonwoven fabric is laminated by using the two-component base material.
또한, 전기방사장치에 유닛 개념을 도입하여 제조한 필터로서, 대량생산이 가능하고, 균일한 품질의 필터를 제조하는 것을 목적으로 한다.
It is another object of the present invention to provide a filter manufactured by introducing a unit concept into an electrospinning apparatus, which can be mass-produced and has a uniform quality.
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 이성분 기재 및 상기 이성분 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사하여 적층형성되는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 포함하고, 상기 이성분 기재와 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포는 열융착되는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터를 제공한다.According to a preferred embodiment of the present invention, there is provided a polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric laminated by electrospinning a two-component base material and a two-component polyvinylidene fluoride solution on the two-component base material, Wherein the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric is thermally fused to the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태에 따르면, 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포는 섬유직경이 150 내지 300nm인 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층과 상기 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층 상에 전기방사에 의해 적층형성되는 섬유직경이 100 내지 150nm인 제2폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터를 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric comprises a first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer having a fiber diameter of from 150 to 300 nm and the first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer And a second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer having a fiber diameter of 100 to 150 nm laminated by electrospinning on the surface of the first polyvinylidene fluoride nanofiber, Lt; / RTI >
여기서 이성분 기재와 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포 사이에 핫멜트 전기방사층이 포함되는 것을 특징으로 하고, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포는 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합한 용액으로 제조되는 것을 특징으로 한다. 또한 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합한 용액으로 제조된 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사하여 적층형성되는 폴리비닐리덴 나노섬유 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하며, 상기 핫멜트는 폴리비닐리덴 플루오라이드계 핫멜트인 것을 특징으로 한다. 그리고 상기 이성분 기재는 시스-코어형(Sheath-Core), 사이드 바이 사이드(Side by side) 및 씨 타입(C-type)인 것을 특징으로 하며, 상기 시스-코어형 이성분 기재에서 시스 부분은 저융점 폴리에스테르이고, 코어 부분은 고융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트인 것을 특징으로 한다. 상기 이성분 기재의 평량이 10 내지 50g/m2인 것을 특징으로 한다.Wherein a hot melt electrospinning layer is disposed between the two-component substrate and the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric, wherein the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric is a solution obtained by mixing polyvinylidene fluoride and hot melt . And a polyvinylidene nano fiber nonwoven fabric laminated by electrospinning a polyvinylidene fluoride solution on a polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric prepared by mixing the polyvinylidene fluoride and hot melt And the hot melt is a polyvinylidene fluoride hot melt. The two-component base material is characterized by being a sheath-core type, a side by side type and a C-type type. In the sheath-core type two-component substrate, Is a low melting point polyester, and the core portion is a high melting point polyethylene terephthalate. And the basis weight of the two -component base is 10 to 50 g / m 2 .
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태를 따르면, 2개 이상의 유닛으로 이루어지고, 유닛 내에 위치하는 노즐블록의 노즐에 방사용액 주탱크가 독립적으로 연결설치되며, 각 유닛의 컬렉터에 위치되는 기재 상에 고분자를 방사하는 전기방사장치에 의해 필터를 제조하는 제조방법에 있어서, 폴리비닐리덴 플루오라이드를 용매에 용해시킨 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 각 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하는 단계, 각 유닛의 노즐에서 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 이성분 기재 상에 연속적으로 전기방사하여 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하는 단계 및 이성분 기재와 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 열융착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, a spinning liquid main tank is independently connected to a nozzle of a nozzle block located in a unit, which is composed of two or more units, and on the substrate located in the collector of each unit, The method comprising the steps of injecting a polyvinylidene fluoride solution obtained by dissolving polyvinylidene fluoride in a solvent into a spinning liquid main tank of each unit, , A step of continuously electrospinning the polyvinylidene fluoride solution onto the two-component substrate to form a polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric laminate, and a step of thermally fusing the two-component base and the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric ≪ RTI ID = 0.0 > polyvinylidene fluoride < / RTI > nanofibers And a two-component base material.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태를 따르면, 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하는 단계는, 전기방사장치의 제1 유닛에서는 섬유직경이 150 내지 300nm인 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층이 적층형성되는 단계 및 전기방사장치의 제2 유닛에서는 섬유직경이 100 내지 150nm인 제2 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층이 적층형성되는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법을 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the step of laminating the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric comprises: forming a first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric having a fiber diameter of 150 to 300 nm in the first unit of the electrospinning device And a second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer having a fiber diameter of from 100 to 150 nm is laminated in the second unit of the electrospinning device, wherein the polyvinylidene fluoride non- The present invention provides a method of manufacturing a filter including a nanofiber and a binary material.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태를 따르면, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액은 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합한 용액인 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법을 제공한다. According to another preferred embodiment of the present invention, the polyvinylidene fluoride solution is a solution obtained by mixing polyvinylidene fluoride and hot melt. The polyvinylidene fluoride nanofiber and the filter Of the present invention.
여기서, 이성분 기재는 시스-코어형(Sheath-Core), 사이드 바이 사이드(Side by side) 및 씨 타입(C-type)인 것을 특징으로 한다.Here, the two-component substrate is characterized by being a sheath-core type, a side by side type, and a C-type type.
본 발명의 다른 적절한 실시 형태를 따르면, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하는 단계는, 상기 전기방사장치의 제1 유닛에서는 이성분 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합한 용액을 전기방사하여 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층을 형성하는 단계 및 상기 전기방사장치의 제2 유닛에서는 상기 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사하여 제2 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층을 적층형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, the step of forming the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer by lamination comprises the step of mixing polyvinylidene fluoride and hotmelt on the two-component substrate in the first unit of the electrospinning apparatus A first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer is formed on the first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer by electrospinning a solution to form a first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer and a second unit of the electrospinning device, And a second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer laminated on the second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer by electrospinning the second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer.
본 발명의 또 다른 적절한 실시 형태를 따르면, 2개 이상의 유닛으로 이루어지고, 유닛 내에 위치하는 노즐블록의 노즐에 방사용액 주탱크가 독립적으로 연결설치되며, 각 유닛의 컬렉터에 위치되는 기재 상에 고분자를 방사하는 전기방사장치에 의해 필터를 제조하는 제조방법에 있어서, 핫멜트를 용매에 용해시킨 핫멜트 용액을 제1 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하고, 폴리비닐리덴 플루오라이드를 용매에 용해시킨 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 상기 전기방사장치의 제2 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하는 단계, 상기 제1 유닛에서 이성분 기재 상에 핫멜트 용액을 전기방사하여 핫멜트 전기방사층을 적층형성하는 단계, 상기 제2 유닛에서 상기 핫멜트 전기방사층 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 연속적으로 전기방사하여 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하는 단계 및 상기 이성분 기재와 상기 핫멜트 전기방사층 및 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 열융착시키는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법을 제공한다.According to another preferred embodiment of the present invention, a spinning liquid main tank is independently connected to a nozzle of a nozzle block located in a unit, which is composed of two or more units, and on the substrate located in the collector of each unit, A hot melt solution in which a hot melt is dissolved in a solvent is placed in a spinning liquid main tank of a first unit and a polyvinylidene fluoride solution in which polyvinylidene fluoride is dissolved in a solvent The method comprising the steps of: introducing a solution of a fluoride ion into a spinning liquid main tank of a second unit of the electrospinning apparatus; electrospinning a hot melt solution on the two-component substrate in the first unit to form a hot- And a polyvinylidene fluoride solution is successively electrospinned on the hot-melt electrospinning layer in the second unit to form polyvinyl Lid fluoride nanofiber nonwoven fabric laminated on the hot-melt electrospinning layer and the hot-melt electrospinning layer and the hot-melt electrospinning layer and the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric. The present invention provides a method of manufacturing a filter including a fiber and a two-component substrate.
여기서 핫멜트는 폴리비닐리덴 플루오라이드계인 것을 특징으로 하며, 상기 이성분 기재의 평량이 10 내지 50g/m2인 것을 특징으로 한다.
Wherein the hot melt is polyvinylidene fluoride, and the basis weight of the two -component base is 10 to 50 g / m 2 .
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명의 필터는 나노섬유 부직포를 필터 기재 상에 적층형성함에 따라, 종래의 필터보다 압력손실을 작게 하고, 여과 효율을 높이며, 필터의 수명을 연장하는 것이 가능하다.As described above, according to the filter of the present invention having the above-described structure, since the nanofiber nonwoven fabric is laminated on the filter base material, the pressure loss is made smaller than that of the conventional filter, the filtration efficiency is increased, It is possible.
그리고, 핫멜트와 같은 접착제를 사용하지 않고서도 나노섬유와 기재 사이에 분리가 쉽게 일어나는 것을 방지하는 효과가 있다.There is also an effect of preventing the separation easily between the nanofiber and the substrate without using an adhesive such as hot melt.
또한 본 발명의 필터를 제조하는 전기방사장치는 적어도 2개 이상의 유닛으로 구성됨에 따라 연속적인 전기방사가 가능하여 나노섬유를 이용한 필터의 대량생산이 가능한 이점이 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
Further, since the electrospinning device for manufacturing the filter of the present invention is constituted by at least two units, continuous electrospinning is possible, and there is an advantage that mass production of a filter using nanofibers is possible.
도 1은 본 발명에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도,
도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록의 노즐을 개략적으로 나타내는 측단면도,
도 3은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록의 노즐에 따른 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 측단면도,
도 4는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도,
도 6은 A-A'선 단면도,
도 7은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 정단면도,
도 8은 B-B'선 단면도,
도 9는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 정단면도,
도 10은 C-C'선 단면도,
도 11은 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 12는 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치의 보조벨트 롤러의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 13 내지 도 16은 본 발명에 의한 전기방사장치의 장척시트 이송속도 조절장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 측면도,
도 17은 본 발명에 의한 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 모식도.1 is a side view schematically showing an electrospinning apparatus according to the present invention,
2 is a side sectional view schematically showing a nozzle of a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention,
3 is a side cross-sectional view schematically showing another embodiment according to a nozzle of a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention,
4 is a plan view schematically showing a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention,
5 is a front sectional view schematically showing a state in which an electric heater is installed in a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention,
6 is a sectional view taken along line A-A '
7 is a front sectional view schematically showing another embodiment in which an electric heater is installed in a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention,
8 is a sectional view taken along the line B-B '
Fig. 9 is a front sectional view schematically showing another embodiment of a state in which an electric heater is installed in a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention, Fig.
10 is a sectional view taken along line C-C '
11 is a view schematically showing an auxiliary transfer device of an electrospinning device according to the present invention,
12 is a view schematically showing another embodiment of the auxiliary belt roller of the auxiliary transfer device of the electrospinning apparatus according to the present invention,
FIG. 13 to FIG. 16 are side views schematically showing the operation of the long sheet conveying speed adjusting apparatus of the electrospinning apparatus according to the present invention,
17 is a schematic view of a filter including a polyvinylidene fluoride nanofiber and a two-component substrate according to the present invention.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the scope of the present invention, but is merely an example, and various modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록의 노즐을 개략적으로 나타내는 측단면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록의 노즐에 따른 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 측단면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도이고, 도 6은 A-A'선 단면도이며, 도 7은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 정단면도이고, 도 8은 B-B'선 단면도이며, 도 9는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 정단면도이고, 도 10은 C-C'선 단면도이며, 도 11은 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치의 보조벨트 롤러의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 13 내지 도 16은 본 발명에 의한 전기방사장치의 장척시트 이송속도 조절장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 측면도이다. 도 17은 본 발명에 의한 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 모식도이다.
FIG. 1 is a side view schematically showing an electrospinning apparatus according to the present invention, FIG. 2 is a side cross-sectional view schematically showing a nozzle of a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention, FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a nozzle block provided in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention. FIG. 4 is a cross- 6 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in Fig. 7, and Fig. 7 is a cross-sectional view taken along line A-A' in Fig. Sectional view schematically showing another embodiment in which an electric heater is installed in a nozzle block installed in each unit of the electrospinning device according to the invention 9 is a front sectional view schematically showing another embodiment in which an electric heater is installed in a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention, FIG. 10 is a cross-sectional view taken along the line C-C 'of FIG. 10, FIG. 11 is a view schematically showing an auxiliary transfer device of the electrospinning apparatus according to the present invention, FIGS. 13 to 16 are side views schematically showing the operation of the long sheet conveying speed adjusting apparatus of the electrospinning apparatus according to the present invention. 17 is a schematic view of a filter including a polyvinylidene fluoride nanofiber and a two-component substrate according to the present invention.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 상향식 전기방사장치(1)로 이루어지되, 적어도 하나 이상의 유닛(10a, 10b)이 일정간격 이격되어 순차적으로 구비되고, 상기 각 유닛(10a, 10b)은 동일한 고분자 방사용액을 개별적으로 전기방사하거나, 재질이 상이한 고분자 방사용액을 개별적으로 전기방사하여 부직포 등의 필터소재를 제조한다.As shown in the figure, an
이를 위하여 상기 각 유닛(10a, 10b)은 그 내부에 고분자 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(8)와 상기 방사용액 주탱크(8) 내에 충진된 고분자 방사용액을 정량으로 공급하기 위한 계량펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크(8) 내에 충진된 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(12)이 다수개 배열설치되는 노즐블록(11)과 상기 노즐(12)에서 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(12)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(13) 및 상기 컬렉터(13)에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(14a, 14b)를 포함하는 구성으로 이루어진다.For this purpose, each of the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 방사용액 주탱크(8) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 계량펌프를 통하여 노즐블록(11)에 형성되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 공급되는 고분자 방사용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되어 컬렉터(13) 상에서 이동되는 장척시트(15) 상에 나노섬유 부직포를 형성하며, 형성되는 나노섬유 부직포는 필터 또는 부직포로 제조된다.The
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b) 중 선단에 위치하는 유닛(10a)의 전방에는 유닛(10a) 내로 공급되어 고분자 방사용액의 분사에 의해 나노섬유 부직포가 적층형성되는 장척시트(15)를 공급하기 위한 공급롤러(3)가 구비되고, 각 유닛(10a, 10b) 중 후단에 위치하는 유닛(10b)의 후방에는 나노섬유 부직포가 적층형성되는 장척시트(15)를 권취하기 위한 권취롤러(5)가 구비된다.In the
한편, 상기 각 유닛(10a, 10b)을 통과하면서 고분자 방사용액이 적층형성되는 장척시트(15)는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.On the other hand, it is preferable that the
이때, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)을 통하여 방사되는 고분자 방사용액의 재질은 별도로 제한받지 아니하나, 예를 들면 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴플루라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리롤산(PLGA), 실크, 셀룰로오스, 키토산 등이 있으며, 그 중 폴리프로필렌(PP)재질의 소재와 내열성 고분자 물질인 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리 비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]과 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등의 폴리머로 이루어진 군이 상용적으로 사용되는 것이 바람직하다.The material of the polymer spinning solution to be radiated through each
또한, 상기 유닛(10a, 10b) 내에서 노즐(12)을 통하여 공급되는 방사용액은 상기 전기방사가 가능한 합성수지 재질인 폴리머를 적당한 용매에 용해시킨 용액으로서, 용매의 종류 또한 폴리머를 용해시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않으며, 예를 든다면 페놀, 포름산, 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린 N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로푸란과 지방족 케톤군인 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 지방족 수산기 군인 m-부틸알콜, 이소부틸알콜, 이소프로필알콜, 메틸알콜, 에탄올, 지방족 화합물인 헥산, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 글리콜군으로서 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 할로겐 화합물군으로 트리크롤로에틸렌, 다이클로로메테인, 방향족 화합물 군인 톨루엔, 자일렌, 지방족 고리 화합물군으로서 사이클로헥사논, 시클로헥산과 에스테르군으로 n-부틸초산염, 초산에틸, 지방족에테르군으로 부틸셀로살브, 아세트산2-에톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 아미드로 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등을 사용할 수 있으며, 복수 종류의 용매를 혼합하여 이용할 수 있다. 방사용액에는 도전성 향상제 등의 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.
The spinning solution supplied through the
한편, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 노즐블록(11)에 구비되는 노즐(12)은 도 2에 도시하고 있는 바와 같이, 다중관상노즐(500)로 이루어지며, 2종 이상의 폴리머 방사용액을 동시에 전기방사 할 수 있도록 2개 이상의 내, 외측관(501, 502)들이 시스-코어(Sheath-Core) 형태로 결합된 구조를 갖는다.2, the
여기서, 상기 노즐블록(11)은 시스-코어(Sheath-Core) 형태의 다중관상노즐(500)이 배열된 노즐 플레이트(405)와 상기 노즐 플레이트(405)의 하단에 위치하여 다중관상노즐(500)에 고분자 방사용액(미도시)을 공급하는 2개 이상의 방사용액 저장판(407, 408)과 다중관상노즐(500)을 감싸고 있는 오버플로 제거용 노즐(415)과 상기 오버플로 제거용 노즐(415)에 연결되고, 노즐 플레이트(405)의 직상단에 위치하는 오버플로액 임시 저장판(410) 및 상기 오버플로액 임시 저장판(410)의 직상단에 위치하여 오버플로 제거용 노즐(415)을 지지하는 오버플로 제거용 노즐 지지판(416)을 포함하여 구성된다.The
그리고, 상기 다중관상노즐(500)과 오버플로 제거용 노즐(415)들을 감싸고 있는 공기공급용 노즐(404)과 노즐블록(11)의 최상단에 위치하여 공기공급용 노즐(404)을 지지해주는 공기공급용 노즐의 지지판(414)과 공기공급용 노즐의 지지판(414)의 직하단에 위치하여 공기공급용 노즐(404)에 공기를 공급해주는 공기유입구(413) 및 공급된 공기를 저장해주는 공기 저장판(411)을 포함하여 구성된다.An
또한, 상기 오버플로 제거용 노즐(415)을 통하여 오버플로액을 외부로 배출하기 위한 오버플로우 배출구(412)가 구비된다.Further, an
본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 일 실시예에서는 상기 노즐(12)이 원통형상으로 이루어져 있으나, 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 노즐(12)이 쐐기형상의 원통으로 형성되되, 그 선단부(503)가 축에 5 내지 30°각도인 나팔관 모양으로 형성된다.In the embodiment of the
여기서, 상기 나팔관 모양으로 형성되는 선단부(503)가 상부에서 하부를 향하여 좁아지는 형태로 형성되어 있으나, 상부에서 하부를 향하여 좁아지는 형태로 형성된다면 기타 다양한 형상으로 형성되는 것도 가능하다.Here, the
한편, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)에 오버플로우 장치(200)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)에는 방사용액 주탱크(8)와 제2 이송배관(216)과 제2 이송제어장치(218)와 중간탱크(220) 및 재생탱크(230)를 포함하여 이루어진 오버플로우 장치(200)가 각각 구비된다.On the other hand, the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)에 오버플로우 장치(200)가 각각 구비되어 있으나, 상기 각 유닛(10a, 10b) 중 어느 한 유닛(10a)에 오버플로우 장치(200)가 구비되고, 상기 오버플로우 장치(200)에 후단부에 위치한 유닛(10b)이 일체로 연결되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.Although the
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 방사용액 주탱크(8)는 나노섬유의 원료가 되는 방사용액을 저장한다. 방사용액 주탱크(8) 내에는 방사용액의 분리나 응고를 방지하기 위한 교반장치(211)를 내부에 구비한다.According to the structure as described above, the spinning liquid main tank 8 stores spinning solution to be a raw material of the nanofibers. The spinning liquid main tank 8 is provided therein with an agitating
상기 제2 이송배관(216)은 상기 방사용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)에 접속된 파이프와 밸브(212, 213, 214)로 구성되고, 상기 방사용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 방사용액을 이송한다.The
상기 제2 이송제어장치(218)는 상기 제2 이송배관(216)의 밸브(212, 213, 214)를 제어함으로써, 제2 이송배관(216)의 이송동작을 제어한다. 상기 밸브(212)는 방사용액 주탱크(8)에서 중간탱크(220)로 방사용액의 이송을 제어하며, 상기 밸브(213)는 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 방사용액의 이송을 제어한다. 상기 밸브(214)는 방사용액 주탱크(8) 및 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 유입되는 고분자 방사용액의 양을 제어한다.The second
상기와 같은 제어방법은 후술하는 중간탱크(230)에 구비된 제2 센서(222)로 계측된 방사용액의 액면높이에 따라서 제어된다.The control method as described above is controlled according to the liquid surface height of the spinning liquid measured by the second sensor 222 provided in the
상기 중간탱크(220)는 방사용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)로부터 공급된 방사용액을 저장하고, 노즐블록(11)으로 상기 방사용액을 공급하며, 공급된 방사용액의 액면높이를 측정하는 제2 센서(222)를 구비하고 있다. The
상기 제2 센서(222)는, 액면높이 측정이 가능한 센서면 가능하고, 예를 들면 광센서 혹은 적외선 센서 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.The second sensor 222 may be a sensor capable of measuring the liquid level height, and is preferably formed of, for example, an optical sensor or an infrared sensor.
상기 중간탱크(220)의 하부에는 노즐블록(11)으로 방사용액을 공급하는 공급배관(240)과 공급제어밸브(242)가 구비되어 있는데, 상기 공급제어밸브(242)는 상기 공급배관(240)의 공급동작을 제어한다.A
상기 재생탱크(230)는 오버플로우되어 회수된 방사용액을 저장하고 방사용액의 분리나 응고를 방지하기 위한 교반장치(231)를 내부에 갖고, 회수된 방사용액의 액면높이를 측정하는 제1 센서(232)를 구비하고 있다.The
상기 제1 센서(232)는, 액면높이 측정이 가능한 센서면 가능하고, 예를 들면 광센서 혹은 적외선 센서 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.The
한편, 노즐블록(11)에서 오버플로우된 방사용액은 노즐블록(11)하부에 구비된 방사용액 회수 경로(250)를 통하여 회수된다. 상기 방사용액 회수 경로(250)는 제1 이송배관(251)을 통해 재생탱크(230)로 방사용액을 회수한다.On the other hand, the spinning liquid overflowed in the
그리고, 제1 이송배관(251)은 상기 재생탱크(230)에 접속되는 파이프와 펌프를 구비하고, 상기 펌프의 동력으로 방사용액을 방사용액 회수경로(250)로부터 재생탱크로(230)이송한다.The
이때, 재생탱크(230)는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하며, 2개 이상인 경우에는 상기 제1 센서(232)와 밸브(233)가 복수개로 구비되는 것도 가능하다.At this time, it is preferable that at least one of the
이어서, 재생탱크(230)가 2개 이상인 경우, 재생탱크(230) 상부에 위치한 밸브(233)도 복수로 구비됨에 따라 제1 이송제어장치(미도시)는 상기 재생탱크(230)에 구비된 상기 제1 센서(232)의 액면높이에 따라서 상부에 위치한 2개 이상의 밸브(233)를 제어하여 방사용액을 복수의 재생탱크(230) 중 어느 하나의 재생탱크(230)로 이송할지 여부를 제어한다.
When the number of the
한편, 상기 전기방사장치(1)에 VOC 재활용 장치(300)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)에 노즐(12)을 통하여 고분자 방사용액의 방사 시 발생되는 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물)를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치(310)와 상기 응축장치(310)를 통하여 응축된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치(320) 및 상기 증류장치(320)를 통하여 액화된 용매를 저장하기 위한 용매 저장장치(330)를 포함하는 VOC 재활용 장치(300)가 구비된다.Meanwhile, the
여기서, 상기 응축장치(310)는 수냉식, 증발식 또는 공냉식 응축장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the
한편, 상기 각 유닛(10a, 10b) 내에서 발생되는 기화상태의 VOC를 응축장치(310)로 유입시키고, 상기 응축장치(310)에서 발생되는 액화상태의 VOC를 용매 저장장치(330)에 저장하기 위한 배관(311, 331)이 각각 연결설치된다.The vaporized VOC generated in each of the
즉, 상기 각 유닛(10a, 10b)과 응축장치(310), 상기 응축장치(310)와 용매 저장장치(330)를 상호 연결하기 위한 배관(311, 331)이 각각 연결설치된다.That is,
본 발명의 일 실시예에서는 상기 응축장치(310)를 통하여 VOC를 응축시킨 후 응축된 액화상태의 VOC가 용매 저장장치(330)로 공급되는 구조로 이루어져 있으나, 상기 응축장치(310)와 용매 저장장치(330) 사이에 증류장치(320)가 구비되어 하나 이상의 용매가 적용될 경우, 각각의 용매를 분리 및 분류하도록 이루어지는 것도 가능하다. In an embodiment of the present invention, the VOC is condensed through the
여기서, 상기 증류장치(320)는 응축장치(310)에 연결되어 액화상태의 VOC를 고온의 열로 가열하여 기화시키고, 이를 다시 냉각하여 액화되는 VOC를 용매 저장장치(330)로 공급된다.Here, the
이 경우, 상기 VOC 재활용 장치(300)은 각 유닛(10a, 10b)을 통하여 배출되는 기화된 VOC에 공기 및 냉각수를 공급하여 응축 및 액화시키는 응축장치(310)와 상기 응축장치(310)를 통하여 응축된 VOC에 열을 가하여 기화상태로 만든 다음, 다시 냉각시켜 액화상태로 만드는 증류장치(320) 및 상기 증류장치(320)를 통하여 액화된 VOC를 저장하기 위한 용매 저장장치(330)를 포함하여 구성된다.In this case, the
여기서, 상기 증류장치(320)는 분별증류장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the
즉, 상기 각 유닛(10a, 10b)과 응축장치(310), 상기 응축장치(310)와 증류장치(320) 및 상기 증류장치(320)와 용매 저장장치(330)를 상호 연결하기 위한 배관(311, 321, 331)이 각각 연결설치된다.That is, the piping for interconnecting the
이어서, 오버플로우 되어 상기 재생탱크(230)에 회수된 방사용액에 있어서의 용매의 함유율을 측정한다. 해당 측정은 재생탱크(230) 중에 방사용액의 일부를 샘플로 하여 추출하고, 해당 샘플을 분석함으로 실시할 수 있다. 방사용액의 분석은 이미 알려진 방법으로 행할 수 있다.Then, the content of the solvent in the spinning liquid overflowed and recovered in the
상기한 바와 같은 해당 측정결과를 기초로 하여, 필요한 양의 용매는 상기 용매 저장장치(330)에 공급되는 액화상태의 VOC를 배관(332)을 통하여 상기 재생탱크(230)에 공급된다. 즉, 액화된 VOC는 측정결과에 따라 필요한 양만큼 상기 재생탱크(230)에 공급되어 용매로써 재사용 및 재활용이 가능하다.
Based on the measurement results, the required amount of the solvent is supplied to the
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)을 구성하는 케이스(18)는 도전체로 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 케이스(18)가 절연체로 이루어지거나, 상기 케이스(18)가 도전체 및 절연체가 혼용되어 적용되는 것도 가능하고, 기타 다양한 재질로 이루어지는 것도 가능하다. The
또한, 상기 케이스(18)의 상부가 절연체로 이루어지고, 그 하부가 도전체로 혼용되어 적용되는 경우에는 절연부재(19)를 삭제하는 것도 가능하다. 이를 위하여 상기 케이스(18)는 도전체로 형성되는 하부와 절연체로 형성되는 상부가 상호 결합되어 하나의 케이스(18)로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.It is also possible to eliminate the insulating
상기한 바와 같이, 상기 케이스(18)를 도전체 및 절연체로 형성하되, 상기 케이스(18)의 상부를 절연체로 형성함으로써 케이스(18)의 상부 내측면에 컬렉터(13)를 취부하기 위하여 별도로 구비되는 절연부재(19)의 삭제가 가능하며, 이로 인해 장치의 구성을 간소화할 수 있다.As described above, the
또한, 상기 컬렉터(13)와 케이스(18) 사이의 절연을 최적화할 수 있어 노즐블록(11)과 컬렉터(13) 사이에 35kV를 인가하여 전기방사를 실시할 경우, 상기 컬렉터(13)와 케이스(18) 및 그 외 기타 부재 사이에서 발생될 수 있는 절연파괴를 방지할 수 있다.It is also possible to optimize the insulation between the
더불어, 리크 전류를 소정 범위 내에 멈출 수 있어 전압 발생장치(14a, 14b)로부터 공급되는 전류의 감시가 가능하고, 전기방사장치(1)의 이상을 조기에 감지할 수 있으며, 이로 인해 전기방사장치(1)의 장시간 연속적인 운전이 가능하고, 요구하는 성능의 나노섬유 제조가 안정적이며, 나노섬유의 대량생산이 가능하다.In addition, the leakage current can be stopped within a predetermined range, the current supplied from the
여기서, 절연체로 형성되는 상기 케이스(18)의 두께(a)는 "a=8mm"를 만족시키도록 이루어진다. Here, the thickness a of the
이로 인해, 상기 노즐블록(11)과 컬렉터(13) 사이에 40kV를 인가하여 전기방사를 실시할 경우, 컬렉터(13)와 케이스(18) 및 그 외 기타 부재 사이에서 발생될 수 있는 절연 파괴를 방지할 수 있으며, 리크 전류를 소정 범위 내로 제한할 수 있다.Therefore, when 40 kV is applied between the
또한, 절연체로 형성되는 케이스(18)의 내측면과 컬렉터(13)의 외주면 사이 거리가 케이스(18)의 두께(a)와 케이스(18)의 내측면과 컬렉터(13)의 외측면 사이의 거리(b)는 "a+b=80mm"를 만족시키도록 이루어진다. The distance between the inner surface of the
이로 인해, 상기 노즐블록(11)과 컬렉터(13) 사이에 40kV를 인가하여 전기방사를 실시할 경우, 컬렉터(13)와 케이스(18) 및 그 외 기타 부재 사이에서 발생될 수 있는 절연 파괴를 방지할 수 있으며, 리크 전류를 소정 범위 내로 제한할 수 있다.
Therefore, when 40 kV is applied between the
한편, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b) 내에 설치되는 노즐블록(11)의 각 관체(40) 내에 온도조절 제어장치(60)가 구비되며 전압 발생장치(14a, 14b)와 연결되어 있다. On the other hand, the
즉, 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 각 유닛(10a, 10b) 내에 설치되되, 그 상부에 구비되는 다수개의 노즐(12)로 고분자 방사용액이 공급되는 노즐블록(11)의 관체(40)에 온도조절 제어장치(60)가 구비된다.4, the
여기서, 상기 노즐블록(11) 내의 고분자 방사용액의 흐름은 고분자 방사용액이 저장되는 방사용액 주탱크(8)로부터 용액 유동파이프를 통해 각 관체(40)에 공급된다.Here, the flow of the polymer spinning solution in the
그리고, 상기 각 관체(40)에 공급된 고분자 방사용액은 다수개의 노즐(12)을 통해 토출 및 분사되어 나노섬유의 형태로 장척시트(15)에 집적된다.The polymer spinning solution supplied to each
이들 각 관체(40)의 상부에 길이 방향으로 다수개의 노즐(12)이 일정간격 이격되어 장착되고, 상기 노즐(12) 및 관체(40)는 도전 부재로 이루어져 전기적으로 접속된 상태로 관체(40)에 장착된다.A plurality of
여기서, 상기 각 관체(40)로 공급 및 유입되는 고분자 방사용액의 온도조절을 제어하기 위하여 상기 온도조절 제어장치(60)는 관체(40) 내주연에 구비되는 열선(41, 42) 또는 파이프(43)로 이루어진다.In order to control the temperature control of the polymer spinning solution supplied to and introduced into the
그리고, 상기 다수개의 관체(40)의 온도를 조절하기 위하여 온도조절 제어장치(60)가 구비된다.In order to control the temperature of the plurality of
이때, 도 5 내지 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 열선(41) 형태의 온도조절 제어장치(60)가 상기 노즐블록(11)의 관체(40) 내주연에 나선상으로 형성되어 관체(40)로 공급 및 유입되는 고분자 방사용액의 온도를 조절하도록 이루어지는 것이 바람직하다.5 to 6, a
본 발명의 일 실시예에서는 상기 노즐블록(11)의 관체(40) 내주연에 열선(41) 형태의 온도조절 제어장치(60) 나선상으로 구비되어 있으나, 도 7 내지 도 8에서 도시하고 있는 바와 같이, 열선(42) 형태의 온도조절 제어장치(60)가 관체(40)의 내주연에 방사상으로 다수개 구비되는 것도 가능하고, 도 9 내지 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 파이프(43) 형태의 온도조절 제어장치(60)가 관체(40) 내주연에 대략 "C"형태로 구비되는 것도 가능하다.
In the embodiment of the present invention, the
여기서, 도 11에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b) 내로 인입 및 공급되는 장척시트(15)의 이송속도를 조절하기 위한 보조 이송장치(16)가 구비된다.11, an auxiliary conveying device (not shown) for adjusting the conveying speed of the
상기 보조 이송장치(16)는 각 유닛(10a, 10b) 내에 설치되는 컬렉터(13)에 정전기적 인력으로 부착된 장척시트(15)의 탈착 및 이송이 용이하도록 장척시트(15)의 이송속도에 동기하여 회전하는 보조벨트(16a) 및 상기 보조벨트(16a)를 지지하며 회전시키는 보조벨트 롤러(16b)를 포함하여 구성된다.The auxiliary conveying
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 보조벨트 롤러(16b)의 회전에 의해 보조벨트(16a)가 회동하고, 상기 보조벨트(16a)의 회동에 의하여 장척시트(15)가 유닛(10a, 10b)으로 인입 및 공급되며, 이를 위하여 상기 보조벨트 롤러(16b) 중 어느 한 보조벨트 롤러(16b)는 모터에 회전가능하게 연결된다.The
본 발명의 일 실시예에서는 상기 보조벨트(16a)에 보조벨트 롤러(16b)가 5개 구비되고, 모터의 동작에 의해 어느 한 보조벨트 롤러(16b)가 회전됨으로써 보조벨트(16a)가 회동됨과 동시에 나머지 보조벨트 롤러(16b)가 회전되도록 이루어져 있으나, 상기 보조벨트(16a)에 2개 이상의 보조벨트 롤러(16b)가 구비되고, 모터의 동작에 의해 어느 한 보조벨트 롤러(16b)가 회전되고, 이에 따라 보조벨트(16a) 및 나머지 보조벨트 롤러(16b)가 회전되도록 이루어지는 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention, five
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 보조 이송장치(16)가 모터에 의해 구동가능한 보조벨트 롤러(16b) 및 보조벨트(16a)로 이루어져 있으나, 도 12에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 보조벨트 롤러(16b)가 마찰계수가 낮은 롤러로 이루어지는 것도 가능하다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the
이때, 상기 보조벨트 롤러(16b)는 마찰계수가 낮은 베어링을 포함하는 롤러로 이루어지는 것이 바람직하다.At this time, the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 보조 이송장치(16)가 보조벨트(16a)와 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러(16b)로 이루어져 있으나, 보조벨트(16a)가 제외된 마찰계수가 낮은 롤러만 구비하여 장척시트(15)의 이송하도록 이루어지는 것도 가능하다.The auxiliary conveying
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 보조벨트 롤러(16b)로 마찰계수가 낮은 롤러가 적용되어 있으나, 마찰계수가 낮은 롤러라면 그 형태와 구성에 제한받지 아니하며, 구름베어링, 기름베어링, 볼베어링, 롤러베어링, 미끄럼베어링, 슬리브베어링, 유동압 저널베어링, 유정압 저널베어링, 공기압베어링, 공기동입 베어링, 공기정압 베어링 및 에어베어링과 같은 베어링들이 포함되는 롤러가 적용되는 것도 가능하고, 플라스틱, 유화제 등의 소재 및 첨가제를 포함시켜 마찰계수를 저감시킨 롤러가 적용되는 것도 가능하다.
In addition, in the embodiment of the present invention, the
한편, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)에 두께 측정장치(70)가 구비된다. 즉, 도 1에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b) 사이에 두께 측정장치(70)가 구비되고, 상기 두께 측정장치(70)에 의해 측정된 두께에 따라 이송속도(V) 및 노즐블록(11)을 제어한다. On the other hand, the thickness measuring device 70 is provided in the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 전기방사장치(1)의 선단부에 위치한 유닛(10a)에서 토출된 나노섬유 부직포의 두께가 편차량보다 얇게 측정될 경우, 다음 유닛(10b)의 이송속도(V)를 늦게하거나, 노즐블록(11)의 토출양을 증가시키고, 전압 발생장치(14a, 14b)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당의 나노섬유 부직포의 토출량을 증대시켜 두께를 두껍게 할 수 있다.When the thickness of the nanofiber nonwoven fabric discharged from the
또한, 상기 전기방사장치(1)의 선단부에 위치한 유닛(10a)에서 토출된 나노섬유 부직포의 두께가 편차량보다 두껍게 측정될 경우, 다음 유닛(10b)의 이송속도(V)를 빠르게 하거나, 노즐블록(11)의 토출양을 작게하고, 전압 발생장치(14a, 14b) 전압의 세기를 조절하여 단위면적당의 나노섬유 부직포의 토출량을 작게하여 적층량을 줄임으로써 두께를 얇게 할 수 있으며, 이로 인해 균일한 두께를 갖는 나노섬유 부직포를 제조할 수 있다.When the thickness of the nanofiber nonwoven fabric discharged from the
여기서, 상기 두께측정장치(9)는 인입 및 공급되는 장척시트(15)를 사이에 두고, 상, 하로 마주보게 배치되며, 초음파 측정방식에 의해 상기 장척시트(15)의 상부 또는 하부까지의 거리를 측정하는 한 쌍의 초음파 종파 횡파 측정방식으로 이루어지는 두께측정부가 구비된다.Here, the thickness measuring device 9 is disposed so as to face upward and downward with the
이렇게 상기 한 쌍의 초음파 측정장치에 의해 측정된 거리를 기초로 하여 상기 장척시트(15)의 두께를 산출할 수 있다. 즉, 나노섬유 부직포가 적층된 장척시트(15)에 초음파 종파와 횡파를 함께 투사하여 종파와 횡파의 각 초음파 신호가 장척시트(15)에서 왕복 이동하는 시간, 즉 종파와 횡파의 각 전파시간을 측정한 뒤, 상기 측정된 종파와 횡파의 전파시간과 나노섬유 부직포가 적층된 장척시트(15)의 기준온도에서 종파와 횡파의 전파속도, 및 종파와 횡파 전파속도의 온도상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 피검사체의 두께를 계산하는 초음파 종파와 횡파를 이용한 두께측정장치이다. Thus, the thickness of the
다시 말하면, 상기 두께 측정장치(70)는 초음파의 종파와 횡파의 각 전파 시간을 측정한 뒤, 상기 측정된 종파와 횡파의 전파시간과, 장척시트(15)의 기준온도에서의 종파와 횡파의 전파속도 및 종파와 횡파 전파속도의 온도상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 나노섬유 부직포가 적층된 장척시트(15)의 두께를 계산함으로써, 내부온도가 분균일한 상태에서도 온도 변화에 따른 전파속도의 변화에 의한 오차를 자체 보상하여 두께를 정밀하게 측정할 수 있고, 나노섬유 부직포 내부에 어떤 형태의 온도 분포가 존재하더라도 정밀한 두께의 측정이 가능하다.
In other words, the thickness measuring device 70 measures the propagation time of the longitudinal wave and the transverse wave, and the propagation time of the longitudinal wave and the transverse wave at the reference temperature of the
한편, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)에 고분자 방사용액이 분사되어 적층된 후 이송되는 장척시트(15)의 나노섬유 부직포의 두께를 측정하여 장척시트(15)의 이송속도 및 노즐블록(11)을 제어하는 두께 측정장치(70)가 구비되어 있으나, 상기 전기방사장치(1)에 장척시트(15)의 이송속도를 조절하기 위한 장척시트 이송속도 조절장치(30)가 더 구비된다.Meanwhile, the thickness of the nanofiber nonwoven fabric of the
여기서, 상기 장척시트 이송속도 조절장치(30)는 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b) 사이에 형성되는 완충구간(31)과 상기 완충구간(31) 상에 구비되어 장척시트(15)를 지지하는 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 및 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)를 포함하여 구성된다.The elongated sheet conveying
이때, 상기 지지롤러(33, 33')는 상기 각 유닛(10a, 10b) 내에서 노즐(12)이 분사하는 방사용액에 의해 나노섬유 부직포가 적층형성되는 장척시트(15)의 이송 시 상기 장척시트(15)의 이송을 지지하기 위한 것으로서, 상기 각 유닛(10a, 10b) 사이에 형성되는 완충구간(31)의 선, 후단에 각각 구비된다.At this time, the
그리고, 상기 조절롤러(35)는 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 상기 장척시트(15)가 권취되고, 상기 조절롤러(35)의 상, 하 이동에 의해 상기 각 유닛(10a, 10b)별 장척시트(15a, 15b)의 이송속도 및 이동시간이 조절된다.The
이를 위하여 상기 각 유닛(10a, 10b) 내 장척시트(15a, 15b)의 이송속도를 감지하기 위한 감지센서(미도시)가 구비되고, 상기 감지센서에 의해 감지된 각 유닛(10a, 10b) 내 장척시트(15a, 15b)의 이송속도에 따라 조절롤러(35)의 이동을 제어하기 위한 주 제어장치(7)가 구비된다.To this end, a sensing sensor (not shown) for sensing the feeding speed of the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 각 유닛(10a, 10b) 내에서 장척시트(15a, 15b)의 이송속도를 감지하고, 감지된 장척시트(15a, 15b)의 이송속도에 따라 제어부가 조절롤러(35)의 이동을 제어하는 구성으로 이루어져 있으나, 상기 장척시트(15a, 15b)를 이송시키기 위해 컬렉터(13)의 외측에 구비되는 보조벨트(16a) 또는 상기 보조벨트(16a)를 구동시키는 보조벨트롤러(16b) 또는 모터(미도시)의 구동속도를 감지하고, 이에 따라 제어부가 조절롤러(35)의 이동을 제어하는 구성으로 이루어지는 것도 가능하다.In one embodiment of the present invention, the conveying speed of the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 감지센서가 각 유닛(10a, 10b) 중 선단에 위치하는 유닛(10a) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10b) 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 도 13 내지 도 14에서 도시하고 있는 바와 같이, 선단에 위치하는 유닛(10a) 내에서 이송되는 장척시트(15a)가 처지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 하측으로 이동하면서 선단에 위치하는 유닛(10a) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10b)으로 이송되는 장척시트(15) 중 선단에서 위치하는 유닛(10a) 외부로 이송되어 각 유닛(10a, 10b) 사이에 위치하는 완충구간(31)으로 과다하게 이송되는 장척시트(15a)를 당겨 선단에 위치하는 유닛(10a) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10b) 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15a)의 처짐 및 구겨짐을 방지한다.With the above structure, the detection sensor can detect the length of the long sheet (15a) in the unit (10b) in which the conveying speed of the long sheet (15a) in the unit (10a) 15b, it is possible to prevent the
한편, 상기 감지센서가 각 유닛(10a, 10b) 중 선단에 위치하는 유닛(10a) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10b) 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 도 15 내지 도 16에서 도시하고 있는 바와 같이, 후단에 위치하는 유닛(10b) 내에서 이송되는 장척시트(15b)가 찢어지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 상측으로 이동하면서 선단에 위치하는 유닛(10a) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10b)으로 이송되는 장척시트(15) 중 선단에서 위치하는 유닛(10a) 외부로 이송되어 각 유닛(10a, 10b) 사이에 위치하는 완충구간(31)에 조절롤러(35)에 의해 권취되어 있는 장척시트(15a)를 후단에 위치하는 유닛(10b)에 빠르게 공급하여 선단에 위치하는 유닛(10a) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10b) 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15b)의 끊어짐을 방지한다.On the other hand, if the conveyance speed of the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 각 유닛(10a, 10b) 중 후단에 위치하는 유닛(10b) 내로 이송되는 장척시트(15b)의 이송속도를 조절함으로써 상기 각 유닛(10a) 중 후단에 위치하는 유닛(10b) 내의 장척시트(15b) 이송속도가 그 선단에 위치하는 유닛(10a) 내의 장척시트(15a) 이송속도와 동일해지는 효과를 얻을 수 있다.
By adjusting the feeding speed of the
한편, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)에 통기도 계측장치(80)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b) 중 후단에 위치하는 유닛(10b)의 후방에 전기방사장치(1)를 통하여 제조된 나노섬유 부직포의 통기도를 측정하기 위한 통기도 계측장치(80)가 구비된다.On the other hand, the
상기한 바와 같이, 상기 통기도 계측장치(80)를 통하여 측정된 나노섬유 부직포의 통기도를 기초로 하여 장척시트(15)의 이송속도 및 노즐블록(11)을 제어한다.As described above, the feeding speed of the
이렇게 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)을 통하여 토출된 나노섬유 부직포의 통기도가 크게 계측될 경우, 후단부에 위치하는 유닛(10b)의 이송속도(V)를 늦게하거나, 노즐블록(11)의 토출양을 증가시키고, 전압 발생장치(14a, 14b) 전압의 세기를 조절하여 단위면적당의 나노섬유의 토출량을 증대시켜 통기도를 작게 형성한다.When the air permeability of the nanofiber nonwoven fabric discharged through each of the
그리고, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)을 통하여 토출된 나노섬유 부직포의 통기도가 작게 계측될 경우, 후단부의 위치하는 유닛(10b)의 이송속도(V)를 빠르게 하거나, 노즐블록(11)의 토출양을 감소시키고, 전압 발생장치(14a, 14b)의 전압의 세기를 조절하여 단위면적당의 나노 섬유의 토출량을 감소시켜 적층량을 줄이게 함으로서 통기도를 크게 형성한다.When the air permeability of the nanofiber nonwoven fabric discharged through the
상기한 바와 같이, 상기 나노섬유 부직포의 통기도를 계측한 후 통기도에 따라 각 유닛(10a, 10b)의 이송속도 및 노즐블록(11)을 제어함으로써 균일한 통기도를 갖는 나노섬유 부직포의 제조가 가능하다.As described above, it is possible to manufacture a nanofiber nonwoven fabric having a uniform air permeability by controlling the feeding speed of each
여기서, 상기 나노섬유 부직포의 통기도 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. Here, if the air entrainment amount P of the nonwoven fabric is less than a predetermined value, the feed speed V is not changed from the initial value. If the deviation amount P is equal to or larger than the predetermined value, It is possible to simplify the control of the conveyance speed V by the conveyance speed (V) control device.
또한, 이송속도(V)의 제어 외에도 노즐블록(11)의 토출양 및 전압의 세기 조절이 가능하여 통기도 편차량(P)이 소정의 값 미만인 경우에는 노즐블록(11)의 토출양과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(P)이 소정의 값 이상인 경우에는 노즐블록(11)의 토출양과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어하여 노즐블록(11)의 토출양과 전압의 세기의 제어를 단순화할 수 있다.
It is also possible to control the discharge amount and the voltage of the
여기서, 상기 전기방사장치(1)에는 주 제어장치(7)가 구비되되, 상기 주 제어장치(7)는 노즐블록(11)과 전압 발생장치(14a, 14b)와 두께 측정장치(70)와 장척시트 이송속도 조절장치(30) 및 통기도 계측장치(80)를 제어한다.
The
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)을 통하여 전기방사된 나노섬유 부직포를 라미네이팅하기 위한 라미네이팅 장치(90)가 상기 각 유닛(10a, 10b) 중 후단에 위치하는 유닛(10b)의 후방에 구비되고, 상기 라미네이팅 장치(90)에 의해 전기방사장치(1)를 통하여 전기방사된 나노섬유 부직포의 후공정을 수행한다.
A
이하, 상기 전기방사장치를 이용하여 본 발명의 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법을 설명한다.
Hereinafter, a method of manufacturing a filter including the polyvinylidene fluoride nanofiber and the two-component substrate of the present invention will be described using the electrospinning device.
본 발명에서는 전기방사장치에서 두 개의 유닛(10a, 10b)를 사용하고, 고분자로는 폴리비닐리덴 플루오라이드를 사용하며, 장척시트(15)로 이성분 기재를 사용한다. 본 발명에서 사용되는 이성분 기재의 섬유형성 중합체는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리프로필렌 테레프탈레이트, 및 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 포함하는 폴리에스테르일 수 있으며, 폴리프로필렌 테레프탈레이트는 또한 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트 및 폴리테트라메틸렌 테레프탈레이트와 같은 폴리부틸렌 테레프탈레이트이다. In the present invention, two units (10a, 10b) are used in the electrospinning apparatus, polyvinylidene fluoride is used as the polymer, and a binary material is used as the elongate sheet (15). The fiber-forming polymer of the two-component base used in the present invention may be a polyester including polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, polypropylene terephthalate, and polybutylene terephthalate, and polypropylene terephthalate may also be polytrimethylene Terephthalate and polybutylene terephthalate such as polytetramethylene terephthalate.
본 발명에서의 이성분 기재는 용융점이 다른 두가지 성분이 결합된 폴리에틸렌 테레프탈레이트가 가장 바람직하다. 상기 폴리에틸렌 테레프탈레이트 이성분 기재는 시스-코어형(Sheath-Core), 사이드 바이 사이드(Side-by-Side), 씨타입(C-Type) 등으로 구분될 수 있다. 이 중 시스-코어형 이성분 기재의 경우에는 시스 부분이 저융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트이며, 코어부분은 일반적인 폴리에틸렌 테레프탈레이트로 구성되어 있다. 여기서 시스부분은 약 10 내지 90 중량%이고, 코어는 약 90 내지 10 중량%로 이루어져있다. 시스 부분은 바인더 섬유의 바깥 표면을 형성하는 열적 결합제로서 작용하며, 약 80 내지 150℃의 융점을 갖고, 코어는 약 160 내지 250℃의 융점을 갖는다. 본 발명에서 일 실시예로 사용되는 시스코어형 이성분 기재는 시스부분에 통상의 융점 분석기기로 융점이 나타나지 않는 비결정성 폴리에스테르 공중합체를 포함하며, 코어성분으로는 바람직하게 상대적으로 고융점 성분을 사용하는 열접착성 복합섬유이다. The two-component base material in the present invention is most preferably polyethylene terephthalate to which two components having different melting points are bonded. The polyethylene terephthalate two-component substrate may be classified into a sheath-core type, a side-by-side type, a C-type, and the like. In the case of the sheath-core type two-component substrate, the sheath portion is a low melting point polyethylene terephthalate, and the core portion is made of general polyethylene terephthalate. Wherein the sheath portion is about 10 to 90 wt%, and the core is about 90 to 10 wt%. The sheath portion acts as a thermal binder to form the outer surface of the binder fiber, has a melting point of about 80 to 150 占 폚, and the core has a melting point of about 160 to 250 占 폚. The CIS type heterogeneous base material used as an embodiment in the present invention includes an amorphous polyester copolymer in which a melting point is not exhibited by a conventional melting point analyzer in the sheath portion and preferably a relatively high melting point component Is a thermally adhesive composite fiber to be used.
시스부분에 포함되는 폴리에스테르 공중합체는 50 내지 70몰%가 폴리에틸렌 테레프탈레이트 단위로 되어 있는 공중합 폴리에스테르이다. 30 내지 50몰%는 공중합 산성분으로는 이소프탈산이 바람직하나, 그 외에도 통상의 디카르복실산은 모두 가능하다. The polyester copolymer contained in the sheath portion is a copolyester in which 50 to 70 mol% is a polyethylene terephthalate unit. As the copolymerizable acid component, isophthalic acid is preferably used in an amount of 30 to 50 mol%, but any other conventional dicarboxylic acid may be used.
코어 성분으로 사용하는 고융점 성분으로는 융점이 160℃ 이상인 폴리머가 적합하며, 그 사용가능한 예로는 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리아마이드, 폴리에틸렌 테레프탈레이트 공중합체 및 폴리프로필렌 등이 있다. 상기 이성분 기재의 평량은 10 내지 50g/m2인 것이 바람직하다.
As a high melting point component used as a core component, a polymer having a melting point of 160 ° C or higher is suitable. Examples of the high melting point component include polyethylene terephthalate, polybutylene terephthalate, polyamide, polyethylene terephthalate copolymer and polypropylene. The basis weight of the two -component base material is preferably 10 to 50 g / m 2 .
먼저, 폴리비닐리덴 플루오라이드를 유기 용매에 녹인 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사장치의 각 유닛(10a, 10b)과 연결된 방사용액 주탱크(8)에 공급하고, 상기 방사용액 주탱크(8)에 공급된 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액은 계량 펌프(미도시)를 통하여 높은 전압이 부여되는 노즐블록(11)의 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량공급된다. 상기 각 노즐(12)로부터 공급되는 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(13) 상에 위치한 이성분 기재 상에 전기방사 및 집속되면서 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성한다. First, a polyvinylidene fluoride solution in which polyvinylidene fluoride is dissolved in an organic solvent is supplied to a spinning liquid main tank 8 connected to each
한편 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b) 내에서 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포가 적층되는 이성분 기재는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작하는 공급롤러(3) 및 상기 공급롤러(3)의 회전에 의해 구동하는 보조이송장치(16)의 회전에 의해 제1 유닛(10a)에서 제2 유닛(10b)으로 이송되고 상기한 공정을 반복하면서 이성분 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포가 연속적으로 전기방사 및 적층형성된다.On the other hand, the bicomponent base material in which the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric is laminated in each
상기 방사용액 주탱크(8)에 공급되는 방사용액은 본 발명에서는 폴리비닐리덴 플루오라이드를 유기 용매에 녹인 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 사용하였으나, 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합하여 사용하는 것이 가능하며, 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액과 핫멜트 용액을 각 유닛별로 다르게 구비하여 사용하는 것도 가능하다. 예를 들면, 제1 유닛(10a)에서는 핫멜트 용액이 전기방사되고, 제2 유닛(10b)에서는 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액이 방사되도록 설정할 수 있다. 또한, 제1 유닛(10a)에서는 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합한 용액이 방사되고, 제2 유닛(10b)에서는 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액이 방사되도록 설정하는 것도 가능하다. 여기서, 상기 핫멜트는 폴리비닐리덴 플루오라이드계 핫멜트를 사용함으로 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포와 이성분 기재 상에 접착제 역할을 함으로, 나노섬유 부직포와 이성분 기재 사이 분리를 방지할 수 있다.In the present invention, the spinning solution to be supplied to the spinning solution main tank 8 is a polyvinylidene fluoride solution in which polyvinylidene fluoride is dissolved in an organic solvent, but it is preferable to use a mixture of polyvinylidene fluoride and hotmelt It is also possible to use a polyvinylidene fluoride solution and a hot-melt solution differently for each unit. For example, the hot melt solution may be electrospun in the
또한, 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 이성분 기재 상에 전기방사하여 적층형성하는 과정에서, 전기방사장치의 각 유닛(10a, 10b)마다 방사 조건을 달리하여 제1 유닛(10a)에서 섬유직경이 큰 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하고, 제2 유닛(10b)에서 섬유직경이 작은 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 연속적으로 적층형성하는 것도 가능하다. In the process of electrolessing the polyvinylidene fluoride solution on the two-component substrate to form a laminate, the
상기 전기방사장치(1)의 제1 유닛(10a)내에 설치되어 제1 유닛(10a)에 전압을 공급하는 전압 발생장치(14a)는 방사전압을 낮게 부여하여 섬유직경이 150 내지 300nm인 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 이성분 기재 상에 형성하며, 뒤이어 제2 유닛(10b) 내에 설치되어 제2 유닛(10b)에 전압을 공급하는 전압 발생장치(14b)는 방사전압을 높게 부여하여 섬유직경이 100 내지 150nm인 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 상기 섬유직경이 150 내지 300nm인 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포 상에 적층형성한다. 여기서 상기 각 전압 발생장치(14a, 14b)가 부여하는 방사전압은 1kV 이상, 바람직하게 15kV 이상이며, 제1 유닛(10a)의 전압발생장치(14a)가 부여하는 전압이 제2 유닛(10b)의 전압 발생장치(14b)가 부여하는 전압보다 낮은 것을 특징으로 한다.The
본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)의 제1 유닛(10a)의 전압을 낮게 부여하여 섬유직경이 150 내지 300nm인 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 이성분 기재 상에 적층시키고, 제2 유닛(10b)의 전압은 높게 부여하여 섬유직경이 100 내지 150nm인 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성함으로 필터를 제조한다. 그러나, 전압의 세기를 달리하여 섬유직경이 100 내지 150nm인 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포가 제1 유닛(10a)에서 방사 및 적층형성되고, 섬유직경이 150 내지 300nm인 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포가 제2 유닛(10b)에서 방사되는 경우도 가능하다.In the present invention, a polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric having a fiber diameter of 150 to 300 nm is laminated on the two-component substrate by applying a low voltage to the
또한, 상기 전기방사장치(1)의 유닛의 개수를 3개 이상으로 구성하고 각 유닛마다 전압을 달리하여 섬유직경이 다른 3층 이상의 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 이성분 기재 상에 적층형성시킨 필터를 제조하는 것도 가능할 것이다. It is also possible to form three or more polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabrics having different fiber diameters by varying the voltage of each unit in the number of units of the
여기에서 섬유직경의 구배를 부여하기 위해 각 유닛(10a, 10b)마다 부여하는 전압의 세기를 달리하는 방식을 사용하였으나, 노즐(12)과 컬렉터(13) 사이 간격을 조절하여 섬유직경이 다른 나노섬유 부직포를 형성할 수 있다. 방사용액의 종류 및 공급되는 전압 세기가 동일할 때, 방사거리가 가까울수록 섬유직경은 커지고, 방사거리가 멀수록 섬유직경은 작아지는 원리에 따라 섬유직경이 다른 나노섬유 부직포가 형성되는 것도 가능하다. 그리고, 방사용액의 농도 및 점도를 조절하거나, 장척시트의 이동속도를 조절함으로 섬유직경의 차이를 두는 것도 가능하다. Although the method of varying the intensity of the voltage applied to each of the
상기와 같은 방법으로 각 유닛(10a, 10b)에서 상기 이성분 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하고 라미네이팅 장치(90)에서 열융착하는 과정을 거쳐 본 발명의 필터를 제조한다.
The polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric is laminated on the two-component substrate in each of the
실시예1Example 1
중량평균 분자량(Mw)이 50,000인 폴리비닐리덴 플루오라이드를 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, DMAc)에 용해시켜 방사용액을 제조하고, 전기방사의 각 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하였다. 각 유닛에서 이성분 기재 상에 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 20kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%의 조건에서 상기 방사용액을 전기방사하여 3㎛ 두께의 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하였다. 전기방사 후에는 라미네이팅 장치에서 열융착을 거쳐 필터를 제조하였다.
Polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 was dissolved in dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide, DMAc) to prepare a spinning solution and charged into the spinning liquid main tank of each unit of electrospinning. In each unit, the spinning solution was electrospun on the conditions of a distance of 40 cm from the electrode to the collector, an applied voltage of 20 kV, a spinning solution flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 캜 and a humidity of 20% Vinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric was laminated. After electrospinning, the laminate was heat sealed in a laminating apparatus to produce a filter.
실시예2Example 2
중량평균 분자량(Mw)이 50,000인 폴리비닐리덴 플루오라이드를 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, DMAc)에 용해시켜 방사용액을 제조하고, 전기방사장치의 각 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하였다. 전기방사장치의 제1 유닛에서는 인가전압을 15kV로 부여하여 이성분 기재 상에 상기 방사용액을 전기방사하여 두께 2.5㎛, 섬유직경이 250nm인 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하였다. 제2 유닛에서는 인가전압을 20kV로 부여하여 상기 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포 상에 상기 방사용액을 전기방사하여 두께 2.5㎛, 섬유직경이 130nm인 제2 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하였다. 이 때, 방사용액의 유량은 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%이었으며, 전기방사 후 열융착을 거쳐 필터를 제조하였다.
Polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 was dissolved in dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide, DMAc) to prepare a spinning solution, which was then introduced into the spinning liquid main tank of each unit of the electrospinning apparatus . In the first unit of the electrospinning device, a first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric having a thickness of 2.5 mu m and a fiber diameter of 250 nm was laminated by applying the spinning solution on the two-component substrate by applying an applied voltage of 15 kV . In the second unit, the applied voltage was set at 20 kV, and the spinning solution was electrospun on the first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric to obtain a second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric having a thickness of 2.5 탆 and a fiber diameter of 130 nm Respectively. At this time, the flow rate of the spinning solution was 0.1 mL / h, the temperature was 22 ° C, and the humidity was 20%.
실시예3Example 3
중량평균 분자량(Mw)이 50,000인 폴리비닐리덴 플루오라이드와 수평균 분자량이 3,000인 핫멜트용 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, DMAc)에 용해시켜 방사용액을 제조하고, 전기방사장치의 각 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하였다. 각 유닛에서 이성분 기재 상에 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 20kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%의 조건에서 상기 방사용액을 전기방사하여 3㎛ 두께의 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하였다. 전기방사 후에는 열융착을 거쳐 필터를 제조하였다.
Polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 and polyvinylidene fluoride resin for a hot melt having a number average molecular weight of 3,000 were dissolved in dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide, DMAc) , And was put into the spinning liquid main tank of each unit of the electrospinning device. In each unit, the spinning solution was electrospun on the conditions of a distance of 40 cm from the electrode to the collector, an applied voltage of 20 kV, a spinning solution flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 캜 and a humidity of 20% Vinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric was laminated. After the electrospinning, the filter was manufactured through heat fusion.
실시예4Example 4
수평균 분자량이 3,000인 핫멜트용 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 디메틸포름아미드(N,N-Dimethylformamide, DMF)에 8중량% 용해하여 제조한 핫멜트 용액을 전기방사장치의 제1 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하고, 중량평균 분자량(Mw)이 50,000인 폴리비닐리덴 플루오라이드를 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, DMAc)에 용해시킨 폴리비닐리덴 플루오라이드 방사용액을 제조하여 전기방사장치의 제2 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하였다. 전기방사장치의 제1 유닛에서는 이성분 기재 상에 핫멜트 용액이 전기방사되어 1㎛ 두께의 핫멜트 전기방사층이 적층형성되고, 제2 유닛에서는 상기 핫멜트 전기방사층 상에 3㎛ 두께의 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포가 적층형성되었다. 전기방사 조건 및 후처리는 실시예 1과 동일하였다.
A hot melt solution prepared by dissolving 8% by weight of a polyvinylidene fluoride resin for hot melt having a number average molecular weight of 3,000 in N, N-Dimethylformamide (DMF) was charged into a spinning liquid main tank To prepare a polyvinylidene fluoride spinning solution in which polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 was dissolved in dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide, DMAc) The spinning solution of the unit was put into the main tank. In the first unit of the electrospinning device, a hot-melt solution is electrospun on the binary substrate to form a hot-melt electrospinning layer having a thickness of 1 탆, and in the second unit, a polyvinylidene Fluoride nanofiber nonwoven fabric was laminated. The electrospinning conditions and the post-treatment were the same as in Example 1.
실시예5Example 5
중량평균 분자량(Mw)이 50,000인 폴리비닐리덴 플루오라이드와 수평균 분자량이 3,000인 핫멜트용 폴리비닐리덴 플루오라이드 수지를 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, DMAc)에 용해시켜 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트가 혼합된 방사용액을 제조하여 전기방사장치의 제1 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하였다. 또한 폴리비닐리덴 플루오라이드를 디메틸포름아미드에 용해시킨 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사장치의 제2 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하였다. 제1 유닛에서는 이성분 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트가 혼합된 방사용액을 전기방사하여 두께 2.5㎛의 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하였고, 제2 유닛에서는 상기 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포 상에 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 연속적으로 전기방사하여 두께 2.5㎛의 제2 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하였다. 전기방사 조건 및 후처리는 실시예 1과 동일하였다.
Polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 and polyvinylidene fluoride resin having a number average molecular weight of 3,000 for hot melt were dissolved in dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide, DMAc) to prepare polyvinylidene fluoride And a hot melt were prepared and injected into the spinning liquid main tank of the first unit of the electrospinning device. Further, a polyvinylidene fluoride solution in which polyvinylidene fluoride was dissolved in dimethylformamide was charged into the spinning liquid main tank of the second unit of the electrospinning apparatus. In the first unit, a spinning liquid mixed with polyvinylidene fluoride and hot melt was electrospun on a binary material to form a laminate of a first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric having a thickness of 2.5 탆, and in the second unit, 1 polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric was continuously electrospinning the above polyvinylidene fluoride solution to form a second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric having a thickness of 2.5 탆. The electrospinning conditions and the post-treatment were the same as in Example 1.
비교예1Comparative Example 1
실시예 1에 쓰인 이성분 기재를 필터 여재로 사용하였다.
The two-component substrate used in Example 1 was used as a filter media.
비교예2Comparative Example 2
셀룰로오스 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드를 전기방사한 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하여 필터를 제조하였다.
A polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric obtained by electrospinning polyvinylidene fluoride on a cellulose substrate was laminated to produce a filter.
- 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 % 효율은 다음과 같이 정의된다:The DOP% efficiency is defined as:
DOP % 효율 = (1 - (DOP농도 하류/DOP 농도 상류)) × 100DOP% efficiency = (1 - (DOP concentration downstream / DOP concentration upstream)) 100
실시예1 내지 5 및 비교예1의 여과 효율을 상기와 같은 방법에 의해 측정하여 표 1에 나타내었다.
The filtration efficiencies of Examples 1 to 5 and Comparative Example 1 were measured by the above-mentioned methods and are shown in Table 1.
여과 효율(%)0.35 탆 DOP
Filtration efficiency (%)
이와 같이 본 발명의 실시예를 통해 제조된 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 포함하는 필터는 비교예에 비하여 여과효율이 우수함을 알 수 있다.
As described above, the filter including the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric manufactured through the embodiment of the present invention has a higher filtration efficiency than the comparative example.
- 압력강하 및 필터수명 측정- pressure drop and filter life measurement
상기 제조된 나노섬유 부직포 필터를 50㎍/m3의 유량에 따른 ASHRAE 52.1로 압력강하(Pressure drop)을 측정하고, 이에 따른 필터 수명을 측정하였다. 실시예2와 비교예1을 비교한 데이터를 표 2에 나타내었다.
The pressure drop of the fabricated nanofiber nonwoven filter was measured with ASHRAE 52.1 according to the flow rate of 50 / / m 3 , and the filter lifetime was measured. Data comparing Example 2 and Comparative Example 1 are shown in Table 2.
Comparative Example 1
표 2에 따르면 본 발명의 실시예를 통해 제조된 필터는 비교예에 비하여 압력강하가 낮아 압력손실이 적고 필터수명은 더 길어 결과적으로 내구성이 우수함을 알 수 있다.
According to Table 2, it can be seen that the filter manufactured through the embodiment of the present invention has a lower pressure drop due to a lower pressure drop than the comparative example, and the filter has a longer life span, resulting in superior durability.
- 나노섬유 부직포의 탈리여부- whether or not the nano fiber nonwoven fabric is removed
상기 제조된 필터를 ASTM D 2724 방법으로 나노섬유 부직포와 필터 기재의 탈리여부를 측정한 결과, 실시예 1,2,3,4 및 5에 의해서 제조된 필터에서는 나노섬유 부직포의 탈리가 일어나지 않았으나, 비교예 2에 의해서 제조된 필터는 나노섬유 부직포의 탈리가 발생했다.As a result of the separation of the nanofiber nonwoven fabric and the filter substrate by the ASTM D 2724 method, the nanofiber nonwoven fabric was not desorbed in the filters prepared in Examples 1, 2, 3, 4 and 5, The filter produced by the comparative example 2 had the nano fiber nonwoven fabric desorbed.
따라서, 본 발명의 실시예를 통해 제조된 필터는 비교예에 비하여 나노섬유 부직포와 기재 사이에 탈리가 쉽게 발생하지 않음을 알 수 있다.
Therefore, it can be seen that the filter manufactured by the embodiment of the present invention does not easily separate between the nanofiber nonwoven fabric and the substrate as compared with the comparative example.
이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. Anyone with it will know easily.
1 : 전기방사장치, 3 : 공급롤러,
5 : 권취롤러, 7 : 주 제어장치,
8 : 방사용액 주탱크, 10a, 10b : 유닛,
11 : 노즐블록, 12 : 노즐,
13 : 컬렉터, 14, 14a, 14b : 전압 발생장치,
15, 15a, 15b : 장척시트, 16 : 보조 이송장치,
16a : 보조벨트, 16b : 보조벨트 롤러,
18 : 케이스, 19 : 절연부재,
30 : 장척시트 이송속도 조절장치, 31 : 완충구간,
33, 33' : 지지롤러, 35 : 조절롤러,
40 : 관체, 41, 42 : 열선,
43 : 파이프, 60 : 온도조절 제어장치,
70 : 두께 측정장치, 80 : 통기도 계측장치,
90 : 라미네이팅 장치, 200 : 오버플로우 장치,
211, 231 : 교반장치, 212, 213, 214, 233 : 밸브,
216 : 제2 이송배관, 218 : 제2 이송제어장치,
220 : 중간탱크, 222 : 제2 센서,
230 : 재생탱크, 232 : 제1 센서,
240 : 공급배관, 242 : 공급제어밸브,
250 : 방사용액 회수 경로, 251 : 제1 이송배관,
300 : VOC 재활용 장치, 310 : 응축장치,
311, 321, 331, 332 : 배관, 320 : 증류장치,
330 : 용매 저장장치, 404 : 공기 공급용 노즐,
405 : 노즐 플레이트, 407 : 제 1 방사용액 저장판,
408 : 제 2 방사용액 저장판, 410 : 오버플로액 임시저장판,
411 : 공기저장판, 412 : 오버플로 배출구,
413 : 공기유입구,
414 : 공기 공급용 노즐 지지판, 415 : 오버플로 제거용 노즐,
416 : 오버플로 제거용 노즐 지지판, 500 : 다중관상노즐,
501 : 내측관, 502 : 외측관,
503 : 선단부.1: electrospinning device, 3: feed roller,
5: take-up roller, 7: main control device,
8: spinning liquid main tank, 10a, 10b: unit,
11: nozzle block, 12: nozzle,
13: collector, 14, 14a, 14b: voltage generator,
15, 15a, 15b: long sheet, 16: auxiliary conveying device,
16a: auxiliary belt, 16b: auxiliary belt roller,
18: case, 19: insulating member,
30: Long sheet conveying speed adjusting device, 31: Buffer section,
33, 33 ': support roller, 35: regulating roller,
40: tube body, 41, 42: heat wire,
43: pipe, 60: temperature control device,
70: thickness measuring device, 80: air permeability measuring device,
90: laminating device, 200: overflow device,
211, 231: stirring device, 212, 213, 214, 233: valve,
216: second transfer pipe, 218: second transfer control device,
220: intermediate tank, 222: second sensor,
230: regeneration tank, 232: first sensor,
240: supply piping, 242: supply control valve,
250: circulating fluid recovery path, 251: first transfer pipe,
300: VOC recycling apparatus, 310: condensing apparatus,
311, 321, 331, 332: piping, 320: distillation device,
330: solvent storage device, 404: air supply nozzle,
405: nozzle plate, 407: first spinning solution storage plate,
408: second spinning liquid storage plate, 410: overflow liquid temporary storage plate,
411: air storage plate, 412: overflow outlet,
413: air inlet,
414: nozzle support plate for supplying air, 415: overflow removing nozzle,
416: nozzle support plate for removing overflow, 500: multi-tubular nozzle,
501: inner tube, 502: outer tube,
503: the tip.
Claims (17)
상기 이성분 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사하여 적층형성되는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포;를 포함하고, 상기 이성분 기재는 시스-코어형(Sheath-Core), 사이드 바이 사이드(Side by side) 및 씨 타입(C-type)중에서 선택되는 어느 하나이며, 상기 이성분 기재와 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포는 열융착되는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터.
Binary casting; And
And a polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric laminated by electrospinning a polyvinylidene fluoride solution on the two-dimensional base material, wherein the two-component base material is a sheath-core type, a sheath-core type, (Side by side), and a seed type (C-type). Wherein the two-component base material and the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric are thermally fused to each other.
상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포는 섬유직경이 150 내지 300nm인 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층과 상기 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층 상에 전기방사에 의해 적층형성되는 섬유직경이 100 내지 150nm인 제2폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층으로 구성되어 있는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric comprises a first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer having a fiber diameter of 150 to 300 nm and a second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer laminated by electrospinning on the first polyvinylidene fluoride nanofiber non- And a second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer having a fiber diameter of 100 to 150 nm, wherein the second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer has a fiber diameter of 100 to 150 nm.
상기 이성분 기재와 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포 사이에 핫멜트 전기방사층이 포함되는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터.
The method according to claim 1,
Characterized in that a hot-melt electrospinning layer is contained between the two-component base material and the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric, and a two-component base material, comprising the polyvinylidene fluoride nanofiber.
상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포는 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합한 용액으로 제조되는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric is prepared by mixing a polyvinylidene fluoride and a hotmelt, and the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric is prepared by mixing a polyvinylidene fluoride nanofiber and a hotmelt.
상기 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합한 용액으로 제조된 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사하여 적층형성되는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터.
5. The method of claim 4,
And a polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric laminated by electrospinning a polyvinylidene fluoride solution on a polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric prepared by mixing the polyvinylidene fluoride and hot melt Characterized in that the filter comprises a polyvinylidene fluoride nanofiber and a bicomponent substrate.
상기 핫멜트는 폴리비닐리덴 플루오라이드계 핫멜트인 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터.
5. The method of claim 4,
Wherein the hot melt is a polyvinylidene fluoride-based hot melt, and the hot melt is a polyvinylidene fluoride-based hot melt.
상기 시스-코어형 이성분 기재에서 시스 부분은 융점이 80 내지 150℃인 저융점 폴리에스테르이고, 코어 부분은 융점이 160℃ 이상인 고융점 폴리에틸렌 테레프탈레이트인 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the sheath portion of the sheath-core type two-component substrate is a low-melting-point polyester having a melting point of 80 to 150 ° C, and the core portion is a high-melting point polyethylene terephthalate having a melting point of 160 ° C or higher. And a bicomponent substrate.
상기 이성분 기재의 평량이 10 내지 50g/m2인 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터.
The method according to claim 1,
Wherein the basis weight of the two -component base is 10 to 50 g / m 2. 2. A filter comprising a polyvinylidene fluoride nanofiber and a two-component base.
폴리비닐리덴 플루오라이드를 용매에 용해시킨 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 각 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하는 단계;
상기 각 유닛의 노즐에서 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 이성분 기재 상에 연속적으로 전기방사하여 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하는 단계; 및
상기 이성분 기재와 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 열융착시키는 단계;
를 포함하며, 상기 이성분 기재는 시스-코어형(Sheath-Core), 사이드 바이 사이드(Side by side) 및 씨 타입(C-type)중에서 선택되는 어느 하나인 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법.
A filter is made by an electrospinning device which emits a polymer on a substrate placed in a collector of each unit independently and connected to nozzles of a nozzle block located in the unit independently of the spinning liquid main tanks In the manufacturing method,
Introducing a polyvinylidene fluoride solution obtained by dissolving polyvinylidene fluoride in a solvent into a spinning liquid main tank of each unit;
Continuously electrospinning the polyvinylidene fluoride solution from the nozzles of each of the units onto the binary substrate to form a polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric laminate; And
Thermally fusing the binary material and the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric;
Wherein the two-component base material is any one selected from the group consisting of sheath-core type, side by side type and C-type type. A method for producing a filter comprising a nanofiber and a binary material.
상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하는 단계는,
상기 전기방사장치의 제1 유닛에서는 섬유직경이 150 내지 300nm인 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층이 적층형성되는 단계; 및
상기 전기방사장치의 제2 유닛에서는 섬유직경이 100 내지 150nm인 제2 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층이 적층형성되는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The step of forming the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer-
Forming a first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer having a fiber diameter of 150 to 300 nm in a first unit of the electrospinning device; And
Forming a second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer having a fiber diameter of 100 to 150 nm in a second unit of the electrospinning device;
Wherein the polyvinylidene fluoride nanofiber comprises a polyvinylidene fluoride nanofiber and a two-component base material.
상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액은 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합한 용액인 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법.
11. The method of claim 10,
Wherein the polyvinylidene fluoride solution is a solution obtained by mixing polyvinylidene fluoride and hot melt. 2. The method of claim 1, wherein the polyvinylidene fluoride nanofiber is a mixture of polyvinylidene fluoride and hot melt.
상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하는 단계는,
상기 전기방사장치의 제1 유닛에서는 이성분 기재 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드와 핫멜트를 혼합한 용액을 전기방사하여 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층을 형성하는 단계; 및
상기 전기방사장치의 제2 유닛에서는 상기 제1 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 전기방사하여 제2 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포층을 적층형성하는 단계;
를 포함하는 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법.
11. The method of claim 10,
The step of forming the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer-
Forming a first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer by electrospinning a solution of polyvinylidene fluoride and hot melt on a binary material in a first unit of the electrospinning device; And
Forming a second polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer by electrospinning a polyvinylidene fluoride solution on the first polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric layer in a second unit of the electrospinning device;
Wherein the polyvinylidene fluoride nanofiber comprises a polyvinylidene fluoride nanofiber and a two-component base material.
핫멜트를 용매에 용해시킨 핫멜트 용액을 제1 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하고, 폴리비닐리덴 플루오라이드를 용매에 용해시킨 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 상기 전기방사장치의 제2 유닛의 방사용액 주탱크에 투입하는 단계;
상기 제1 유닛에서 이성분 기재 상에 핫멜트 용액을 전기방사하여 핫멜트 전기방사층을 적층형성하는 단계;
상기 제2 유닛에서 상기 핫멜트 전기방사층 상에 폴리비닐리덴 플루오라이드 용액을 연속적으로 전기방사하여 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 적층형성하는 단계; 및
상기 이성분 기재와 상기 핫멜트 전기방사층 및 상기 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 부직포를 열융착시키는 단계;
를 포함하며, 상기 이성분 기재의 평량이 10 내지 50g/m2인 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법.
A filter is made by an electrospinning device which emits a polymer on a substrate placed in a collector of each unit independently and connected to nozzles of a nozzle block located in the unit independently of the spinning liquid main tanks In the manufacturing method,
A hot melt solution obtained by dissolving a hot melt in a solvent is introduced into a spinning liquid main tank of a first unit and a polyvinylidene fluoride solution obtained by dissolving polyvinylidene fluoride in a solvent is introduced into the spinning solution main part of the second unit of the electrospinning device Into a tank;
A step of electrospinning a hot-melt solution on the two-component substrate in the first unit to form a laminate of the hot-melt electrospinning layer;
Continuously electrospinning a polyvinylidene fluoride solution on the hot-melt electrospinning layer in the second unit to form a laminate of polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric; And
Melt-bonding the two-component base material, the hot-melt electrospun layer, and the polyvinylidene fluoride nanofiber nonwoven fabric to each other;
Wherein the basis weight of the two -component base material is 10 to 50 g / m 2 , and the two -component base material comprises the polyvinylidene fluoride nanofiber.
상기 핫멜트는 폴리비닐리덴 플루오라이드계인 것을 특징으로 하는 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유와 이성분 기재를 포함하는 필터의 제조방법.
16. The method of claim 15,
Wherein the hot melt is a polyvinylidene fluoride-based polyvinylidene fluoride nanofiber and a bicomponent base material.
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KR20180007818A (en) * | 2016-07-14 | 2018-01-24 | (주)에프티이앤이 | 2-layer filter for blocking fine and yellow dust containing nanofiber web and its manufacturing method |
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