KR101561949B1 - 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재, 및 그 제조 장치 - Google Patents

나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재, 및 그 제조 장치 Download PDF

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가부시키가이샤 다마루 세이사쿠쇼
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Abstract

본 발명은, 나노화이버의 적층체로 이루어지는 통기성이 있고, 차광성이 낮고, 충분한 강도를 가지고, 염가로 제조할 수 있는 건재용의 차폐 부재 및 그 제조 장치를 제공한다. 모노 또는 멀티 필라멘트의 직편물로서 거친 눈의 강도가 있는 기재에, 제1 고분자 접착제를 섬유형으로 하여 기재에 분사하여 기재의 눈에 더욱 미세한 망눈을 형성하여 보강 기재로 하고, 보강 기재에 제2 고분자 접착제를 500㎚ 내지 10㎛의 화이버형의 직경으로 한 접착제를 망눈의 간극을 막지 않도록 얇게 분사하고, 제2 고분자 접착제 상에 나노화이버를 적층하여 보강 기재와 나노화이버를 접착하고, 제2 고분자 접착제가 나노화이버의 간극도 막지 않도록 하여 통기성과 광투과성을 가지고 화분 입자를 포집하는 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재.

Description

나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재, 및 그 제조 장치{NANOFIBER-LAMINATED THIN-FILM SCREENING MEMBER FOR USE IN BUILDING AND APPARATUS FOR MANUFACTURING SAME}
본 발명은, 나노화이버(nanofiber)를 적층한 건재용(建材用)의 박막 차폐(遮蔽) 부재, 및 그 제조 장치로서, 특히 외기와 실내를 차폐하는 통기성이 있는 망문이나 농업용 하우스에 사용하는 화분(花粉)이나 미세한 벌레 등의 진입을 저지하는 동시에 공기의 출입을 허용하고 광의 투과성을 가지는 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재 및 그 제조 장치에 관한 것이다.
통기성을 유지하면서, 모기, 벌레의 시체, 티끌 등 실내에 들어가는 것을 방지하기 위해 망문이 있지만, 최근, 화분 등의 극히 미소 유해 물질의 실내로의 진입을 방지하기 위해, 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같이, 착탈 가능한 필터 커버를 설치한 망문이 개발되어 있다. 또한, 농사용 하우스에 있어서도, 통기성을 가지지만 미소한 벌레 등이 진입하지 않는 방충 네트가, 특허 문헌 1에 나타낸 바와 같이 개발되어 있다.
일본 실용신안등록 제3034455호 공보 일본 공개특허 제2000―217446호 공보
그러나, 전술한 망문 필터나 농사 하우스의 차폐 부재는, 부직포가 겨우 마이크로 오더의 섬유이므로, 미세한 물질을 차폐하기 위해서는 두껍게 적층하지 않으면 안되고, 그래도 완전하게는 화분 등을 차폐할 수 없었다.
또한, 부직포가 두꺼워지므로, 차광하는 정도도 크고, 실내가 어두워져, 재료비도 높아진다는 문제도 있었다.
한편, 화분 등을 차폐하는 마스크 등 소재로서 나노화이버를 사용한 필터도 개발되어 있지만, 나노화이버 자체가 고가인 것이나 나노화이버를 기재(基材)로 협지(sandwich)하여 유지하기 위해, 나노화이버의 고정에 문제가 있는 등의 문제가 있고, 강도가 없는 등의 문제점이 있었다.
본 발명의 과제는, 이와 같은 문제점을 해결하기 위해 행해진 것이며, 나노화이버의 부직포로 이루어지는 통기성을 가지는 차폐 부재가 충분한 강도를 가지고, 또한 염가로 제조할 수 있는 차폐 부재 및 그 제조 장치를 제공하도록 하는 것이다.
상기 문제점을 해결하기 위해, 청구항 1의 발명은, 모노 또는 멀티 필라멘트의 직편물(織編物)로서 거친 눈의 강도가 있는 기재에, 제1 고분자 접착제를 섬유형으로 하여 상기 기재에 분사하여 기재의 눈에 더욱 미세한 망눈(finer net)을 형성하여 보강 기재로 하고,
상기 보강 기재에 제2 고분자 접착제를 500㎚ 내지 10㎛의 화이버형의 직경으로 한 접착제를 망눈의 간극을 막지 않도록 얇게 분사하고, 상기 제2 고분자 접착제 상에 고분자 섬유의 나노화이버를 적층하여 상기 보강 기재와 상기 나노화이버를 접착하고,
상기 제2 고분자 접착제가 상기 나노화이버의 간극도 막지 않도록 하여 통기성과 광투과성을 가지고 화분 입자를 포집(捕集)하는 것을 특징으로 하는 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재이다.
청구항 2의 발명은, 제1항에 기재된 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재에 있어서, 상기 나노화이버는, 폴리불화 비닐리덴(PVDF)의 1㎛ 이하의 섬유 직경으로 한 것을 특징으로 한다.
청구항 3의 발명은, 제1항에 기재된 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재에 있어서, 상기 모노 또는 멀티 필라멘트는 0.1∼0.5 ㎜ 직경의 폴리프로필렌(PP)이며, 모노 또는 멀티 필라멘트에 의한 직편물의 거친 눈은 메쉬 15∼30인 것을 특징으로 한다.
청구항 4의 발명은, 제1항에 기재된 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재에 있어서, 상기 제1 고분자 접착제는, 10㎛ 내지 100㎛의 화이버형의 직경으로 한 화이버를 기재에 분사하는 것을 특징으로 한다.
청구항 5의 발명은, 제1항에 기재된 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재에 있어서, 상기 제1 고분자 접착제는 망눈을 형성하는 동시에, 상기 기재와 상기 제2 고분자 접착제 및 나노화이버에 접착성을 가지고, 필름형이 되지 않도록 접착하는 것을 특징으로 한다.
청구항 6의 발명은, 모노 또는 멀티 필라멘트의 직편물로서 거친 눈의 강도가 있는 기재를 송급(送給)하는 기재 송급부를 설치하고, 이 기재에 10∼100 ㎛의 화이버형의 직경으로 한 제1 고분자 접착제를 상기 기재에 분사하여 기재의 눈을 거미집형의 화이버로 보강하는 보강 기재를 형성하고, 상기 제1 고분자 접착제로 미세한 망눈으로 보강한 보강 기재에, 500㎚ 내지 10㎛의 섬유 직경으로 한 제2 고분자 접착제의 접착제를 전(前) 보강 기재의 간극 및 후단계에서의 고분자 섬유의 나노화이버 적층체의 간극을 막지 않도록 얇게 분사하는 접착재 분사부를 설치하고, 상기 분사된 제2 고분자 접착제 상에 나노화이버 생성부로부터 생성된 고분자 섬유의 나노화이버를 분사하여 상기 보강 기재에 상기 나노화이버 적층체를 고착하여 통기성과 광투과성을 가지고 화분 입자를 포집하는 것을 특징으로 하는 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재의 제조 장치이다.
청구항 7의 발명은, 제6항에 기재된 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재의 제조 장치에 있어서, 상기 나노화이버 생성부는, 장분자(長分子) 배열을 가지는 고분자 재료를 용매에 의해 용해하고 가압하여 방사(紡絲) 노즐로부터 방사하고, 상기 방사 노즐의 중심 토출구(吐出口)를 에워싸도록, 상기 중심 토출구와 동축(同軸)에 링형의 고속풍 분사구를 설치하고, 상기 고속풍 분사구로부터의 기류가 상기 중심 토출구의 직후의 고분자 섬유를 연신하도록 방사된 고분자 섬유와 교차하는 방향으로 분사하고, 교차하는 범위에서 방사된 고분자 섬유 중의 용매를 기체로서 날려버려 없애는 동시에 연신(延伸)하는 연신 기류 수단을 설치하여 나노화이버를 생성하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재에 의하면, 얇은 차폐 부재임에도 불구하고 충분한 강도를 가지고, 통기성도 충분히 가지고, 차광율을 낮게 하여, 화분 입자나 미세한 벌레 등 진입을 저지하여, 그 포집 효율을 높게 할 수 있다.
또한, 나노화이버의 소재를 폴리불화 비닐리덴(PVDF)으로 하였으므로, 내후성(耐候性)도 우수하고, 방사선에도 강한 수지이므로, 옥외에 배치하는 망문이나 농사 하우스 등의 건재로서도 적합하고, 세정도 간단하게 행할 수 있다.
또한, 그 장치의 발명에 의하면, 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재에 있어서, 얇아도 강도가 있고, 통기성도 충분히 가지고, 차광율을 낮게 하여, 화분 입자나 미세한 벌레 등 진입을 저지하는 포집 효율을 높게 하고, 충분히 강도가 있어, 염가로 대량으로 제조할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예의 나노화이버를 사용한 필터의 제조 장치의 개념 개략도,
도 2는 본 발명의 실시예의 기재(N1)만의 현미경 사진의 도면,
도 3은 본 발명의 실시예의 도 1에서의 기재(N1)에 제1 고분자 접착제(N2)를 분사한 보강 기재의 현미경 사진의 도면,
도 4는 제1 고분자 접착제를 분출하는 노즐부의 개략 단면도(斷面圖),
도 5는 도 4의 노즐부의 선단의 확대 단면도,
도 6은 본 발명의 실시예의 도 3에서의 기재(N1) 및 제1 고분자 접착제로 분사한 보강 기재에 제2 고분자 접착제(N3)를 접착제를 분사한 상태의 현미경 상태의 현미경 사진의 도면,
도 7은 제2 고분자 접착제를 분출하는 노즐부의 개략 단면도,
도 8은 도 7의 노즐부의 선단의 확대 단면도,
도 9는 본 발명의 실시예의 도 6에서의 기재(N1)· 제1 고분자 접착제(N2)에 제2 고분자 접착제(N3)를 분사한 것에 나노화이버(N4)를 적층한 상태의 나노화이버 측으로부터의 현미경 사진의 도면,
도 10은 실시예의 도 9의 나노화이버(N4)를 적층한 상태의 기재(N1) 측으로부터의 현미경 사진의 도면,
도 11은 본 발명의 나노화이버의 방사 노즐의 전체를 단면도,
도 12는 도 11의 방사 노즐의 선단의 확대 부분 단면도이다.
본 발명의 특징은, 1㎛(미크론) 이하의 나노화이버 적층체를 기재에 접착 고정한 건재용의 박막 차폐 부재이며, 더욱 상세하게는, 모노 또는 멀티 필라멘트의 직편물로서 거친 눈의 강도가 있는 기재에, 나노화이버보다 굵은 10∼100 ㎛의 섬유 직경으로 한 제1 접착성의 소재를 상기 기재에 분사하여 기재의 눈을 더욱 정밀하게 거미집형의 화이버로 접착성을 향상시키는 동시에 나노화이버의 강도를 보강하고, 이 보강한 기재에 나노화이버보다 다소 굵은 10㎛ 내지 100㎚의 섬유 직경으로 한 제2 접착성의 소재를 보강한 기재에 간극을 막지 않도록 얇게 분사하고, 이 제2 접착제 상에 나노화이버를 적층하여 상기 기재와 나노화이버를 접착함으로써, 먼저, 본 발명의 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재의 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 설명한다.
도 1의 개략을 나타낸 개념 설명도에 따라, 본 발명의 실시예 1의 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재의 제조 장치를 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, 박막 차폐 부재의 제조 장치의 개략은, 모노필라멘트의 직성(織成)한 기재(N1)를 송출하고, 그 표면에 나노화이버를 적층하여 권취하는 [나노화이버 적층체 형성 단계 A]와, 송출되는 기재에 제1 고분자 접착제(N2)를 분사하여 화이버로 거미집형 또는 지그재그형의 망부(網部)를 형성하는 동시에 기재에 접착하여 기재를 보강하는 [망형 보강 섬유 형성 단계 B]와, 보강된 기재에 나노화이버를 접착하는 제2 고분자 접착제(N3)를 분사하고 접착부를 형성하는[접착제 스프레이 단계 C]와, 이 고분자 접착제(N3)에 나노화이버(N4)를 분사하는[나노화이버 생성부(D)]로 구성되어 있다.
그래서, 전술한 각각의 단계를 하류측으로부터 상세하게 설명한다.
[나노화이버 적층체 형성 단계 A]
본 실시예의 기재(N1)의 단체(單體)는, 현미경 사진의 도 2에 나타낸 바와 같은 것이며, 통상의 망문에 사용되는 0.25㎜ 직경의 PP(폴리프로필렌)의 모노필라멘트로 직성되어, 1인치(25.4밀리) 각(角) 중에 18매스×18매스가 있는 18메쉬의 망[다이오 가세이 가부시키가이샤. 방충 네트(품번 메쉬 18)]이며, 두께는 0.48㎜, 중량은 80g/㎡로서, 이 기재는 망문 등의 건재로서 사용하기 위해서는 충분히 강도가 있다. 그리고, 기재(N1)로서는, 상기한 PP(폴리프로필렌) 이외에, 폴리에틸렌(PE), 폴리에스테르(PET), 폴리페닐렌 설파이드(PPS) 등을 사용해도 되고, 모노 또는 멀티 필라멘트의 직경은 0.1∼0.5 ㎜ 직경이며, 이 모노 또는 멀티 필라멘트에 의한 직편물의 거친 눈은 메쉬 15∼30인 망눈이라도 된다.
이 기재(N1)는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 나노화이버 포집부(1)는, 아래로부터 위로 스크린형으로 이동시키기 위한 하부 피드 롤러(11)와, 한 쌍의 상부 피드 롤러(12)가 설치되고, 그 양 롤러의 사이에는, 폴리프로필렌의 기재(N1)를 수직으로 유지하기 위해 강도가 있는 평면 유지용 금망(金網)(13)이 설치되고, 그 배후에는 나노화이버(N4)를 기재(N1)에 흡인하기 위한 흡인 덕트(14)가 배치되고, 평면 유지용 금망(13)과 기재(N1)의 각 소재의 눈 두께: 0.48㎜, 중량: 80g/㎡을 통하여 나노화이버(N4)를 흡인 펌프(도시하지 않음)에 의한 흡인 공기[흡인 부압(負壓) 200Pa])를 사용하여 흡인하고, 또한 아래쪽 위치의 눈이 거친 개소에서 흡인력이 커지는 것을 이용하고, 그 개소(箇所)에 위쪽 위치에서의 나노화이버가 흡인되고, 그 결과, 나노화이버(N4)층의 눈의 크기가 균일하게 되어 공기를 통과하는 양도 균일하게 되도록 하고 있다.
여기서, 공기 통과에 거의 지장이 없는 기재(N1)가 감겨져 롤형의 기재 공급부(21)는, 축이 본 장치의 가동 시에는 기재(N1)를 풀도록 회전하고, 피드 롤러(11)에 의해 소정량의 기재(N1)를 기재 공급부(21)로부터 평면 유지용 금망(13) 상의 기재 이동부(22)로 송출한다.
피드 롤러(11)로부터 보내진 기재(N1)는, 평면 유지용 금망(13) 상에서 위쪽으로 이동하지만, 먼저, 전술한 섬유형의 제1 고분자 접착제(N2)를 분사하고, 이어서, 나노화이버(N4)를 기재(N1)나 제1 고분자 접착제(N2) 등에 접착하는 제2 고분자 접착제(N3)가 분사되어 도포되고, 마지막으로 나노화이버(N4)를 분사하여 적층하여 접착하고, 한 쌍의 상부 피드 롤러(12)로 압착(壓着)한 후에 안내 롤러(15)를 통하여 제품 권취부(17)에서 권취된다.
[망형 보강 섬유 형성 단계 B]
다음에, [망형 보강 섬유 형성 단계 B]를 설명하지만, 송출되는 기재(N1)에 제1 고분자 접착제(N2)를 분사하여, 거미집형 또는 지그재그형의 화이버로 가교하여 망눈을 형성하고, 기재(N1)의 직성한 망눈이 어긋나는 것을 방지하는 동시에, 또한 기재(N1) 망눈의 공간에 더욱 미세한 망눈을 형성하여, 후단계에서의 적층하는 얇은 나노화이버층의 강도를 보강하여, 나노화이버층이 파괴되는 것을 방지한다.
이 상태는 현미경 사진의 도 3에 나타낸 바와 같은 것이며, 기재(N1)의 정사각형의 망눈의 공간 부분을 제1 고분자 접착제(N2)가 평균으로 굵은 10∼100 ㎛이며, 나노화이버(N4)보다는 굵은 섬유로, 거미집형 또는 지그재그형의 화이버를 가교하여 두르게 하여 더욱 미세한 망눈을 형성하고, 이 미세한 망눈에 후단계에서의 나노화이버(N4)층을 제2 고분자 접착제(N3)의 접착제에 의해 접착하여, 나노화이버(N4)의 적층체의 강도를 향상시키고 있다.
이 제1 고분자 접착제(N2)는, 가교 및 보강용 접착제[가부시키가이샤 제조; 크라이베릿 PUR 반응성 핫멜트(품번) No.703.5]이며, 거미집형으로 실을 당기도록 연장되는 성질이 있어, 미세한 가교한 망눈을 형성하기 위해서는 바람직하다. 또한, 이 제1 고분자 접착제의 접착제는 가열할 필요가 없어, 실온에서 서서히 고화(固化)(몇초)되므로, 기재(N1)나 나노화이버(N4)에 변질이 생기지 않는다.
또한, 이 제1 고분자 접착제(N2)와 기재(N1)의 정사각형의 망눈의 공간부에 거미집형 또는 지그재그형의 망눈을 형성하는 이유는, 나노화이버(N4)가 형성하는 공간을 막는 것을 적게 하기 위해서이며, 기재(N1)의 모노필라멘트 자체에서 망눈의 공간을 작게 하면, 차폐 부재의 중량도 증가시키는 것은 물론, 차광율이 커져 버리는 문제가 생기기 때문이다.
이 거미집형 또는 지그재그형의 화이버를 두르게 하는[망형 보강 섬유 형성 단계 B]를 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명한다.
도 1에 나타낸 바와 같이, [망형 보강 섬유 형성 단계 B]의 장치 구성은, [접착제 스프레이 단계 C]와 [나노화이버 적층체 형성 단계 A]와의 사이에 위치하고, 폴리프로필렌(또는 폴리프로필렌 에틸렌)의 기재(N1)의 망눈으로 되는 표면에, 제1 고분자 접착제(N2)를 분사하여 기재(N1)의 정사각형의 공간에 미세한 망눈을 형성하는 것이며, 나노화이버(N4)나 제2 고분자 접착제(N3)의 접착제가 기재(N1)에 분사되기 직전에, 도 4, 도 5에 나타낸 바와 같이, 노즐부(31)로부터 나노화이버보다 약간 굵고 강도도 있는 섬유형으로 하여 기재(N1)에 분사한다.
이 제1 고분자 접착제(N2), 가부시키가이샤 크라이베릿 쟈팬사 제조의 폴리우레탄 핫멜트 접착제(습기 경화형)[PUR 반응성 핫멜트(품번) No.703.5]이며 물성은 다음과 같은 것이다.
(A) 주성분 폴리우레탄
점도
120℃: 11,000 mPas
140℃: 6,000 mPas
오픈 타임[용제를 증발시키는 소용(경화) 시간] φ3㎜ 비드: 30sec
오픈 타임 90㎛: 30sec
특징: 내열, 내수(耐水), 내한성(耐寒性), 저온 도공(塗工), 탄성 타입·실 당김성
이 제1 고분자 접착제(N2)를 분사할 때는, 나노화이버(N4)의 간극을 메워버리면, 절각(折角)의 나노화이버(N4)가 양호한 통기성이 저해되어 버리므로, 제1 고분자 접착제(N2)는 가능한 한 가늘고, 거미집형 또는 지그재그형의 망을 형성하도록, 나노화이버(N4)의 간극을 메우지 않고 형성하는 것이 중요하다.
제1 고분자 접착제(N2)는 PUR 반응성 핫멜트[(품번) No.703.5]로 하였으나 그 선정 조건은,
(1) 기재(N1)의 망눈 공간(메쉬 간)의 보강, 및 후술하는 제2 고분자 접착제(N3)의 접착제의 도포면의 확대(접착 면적의 확대)를 측정할 수 있을 것,
(2) 섬유형으로 되어 실 당김성이 강하고 가교성이 우수할 것,
(3) 제1 고분자 접착제의 분사 단계로부터, 제2 고분자 접착제(N3)의 분사 단계까지의 거리가 짧으므로, 접착제 도포 후, 즉시 표면을 경화시키는 것이 필요하다. 그리고, 다른 제1 고분자 접착제(N2)로서는, 가부시키가이샤 크라이베릿 쟈팬사 제조의 무황색 변색 타입(투명 또는 백색)의 품번 VP9484/10의 폴리우레탄 핫멜트 접착제(습기 경화형)로도 동일한 결과가 얻어졌다.
도 1에 있어서, [망형 보강 섬유 형성 단계 B]의 제1 고분자 접착제(N2)의 분사부(3)는, 중앙의 하부에 배치되고, 상하로 2개의 노즐부(31)가 함께 기재 이동부(22)의 기재(N1)의 면에 대하여 평행하게 거리 110cm(나노화이버 생성폭)를 왕복 이동시키고 있다. 이것은, 제1 고분자 접착제(N2)는 나노화이버층과 같이 적층시킬 필요가 없어, 나노화이버(N4)의 강도가 보강되면 되고, 오히려 적은 쪽이 바람직하기 때문이다.
상기한 제1 고분자 접착제(N2)는 고온 쪽이 점도가 낮아져, 140℃에서의 점도는 6000(mPa·s)이므로, 이 상태에서 사용할 수 있도록 하기 위해, 노즐부(31)에는 가열기(32)를 설치하고 있다. 그리고, 제1 고분자 접착제(N2)는 후술하는 제2 고분자 접착제(N3)와 전체가 녹아 융합되지 않도록 속건성(速乾性)(몇초)의 것을 사용할 필요가 있다.
여기서, 제1 고분자 접착제(N2)(접착제) 분사부(3)와 노즐부(31)의 상세를, 도 1, 도 4 및 도 5를 참조하여 설명하지만, 140℃ 정도로 가열한 접착제[제1 고분자 접착제(N2)] 공급부(312)로부터 공급 펌프(314)에 의해, 접착제[제1 고분자 접착제(N2)] 공급관(313)으로부터 선단 노즐 직경이 0.15㎜의 중심 노즐(311)에 공급된다. 이 중심 노즐(311)의 선단의 외통을 에워싸도록 통형(筒形) 공기 분사 노즐(315)을 설치하고, 이 통형 공기 분사 노즐(315)로부터 고속 공기를 분사하여 중심 노즐(311)로부터 접착제를 빼내도록 기재(N1)를 향해 분사한다. 이 때 공기를 송풍하는 에어 펌프(317)로 50리터/분에 공기 공급관(316)을 통하여 분출 면적 약 1㎟로부터, 노즐부(31) 전체를 약 140℃ 가열기(32)로 가열하고, 분출 공기도 약 140℃ 정도로 가열하여 분출하고, 접착제가 노즐 선단에서도 140℃를 유지하도록 하고 있다.
이와 같은 구성에 의해, 특히 ESD법을 이용하지 않아도, 이 방법보다는 다소 굵게는 되지만, 섬유 직경 500㎚∼500㎛의 섬유형의 접착제가 생성되는 것을 판명하고, 이 중 10㎛ 내지 100㎛의 섬유형으로 용융한 제1 고분자 접착제(N2)가 폴리프로필렌의 기재(N1)에 거미집형 또는 지그재그형으로 접착되도록 분사되어, 전체에 균일하게 도포된다.
[접착제 스프레이 단계 C]
다음에, [망형 보강 섬유 형성 단계 B]에서 제1 고분자 접착제(N2)로 보강된 기재에, 나노화이버를 접착하는 제2 고분자 접착제(N3)를 분사하는[접착제 스프레이 단계 C]에 대하여 설명한다.
이 상태는 현미경 사진의 도 6[기재(N1)+가교 접착제(N2)+접착제(N3)]에 나타낸 바와 같은 것이며, 제1 고분자 접착제(N2)보다 또한 약간 가는 10㎛ 내지 100㎚의 섬유 직경으로 한 제2 고분자 접착제(N3)의 접착제를 망눈의 간극을 막지 않도록 거친 눈으로 얇게 분사하고 있다. 따라서, 도 3의 제1 고분자 접착제(N2)[기재(N1)+가교 접착제(N2)]의 상태와 비교하여, 도 6의 현미경 사진은 또한 제2 고분자 접착제(N3)의 접착제가, 망눈의 간극을 막지 않도록 얇게 분사되어 있다.
도 1에 나타낸 바와 같이, [접착제 스프레이 단계 C]의 장치 구성은, [나노화이버 생성부(D)]와 [망형 보강 섬유 형성 단계 B]와의 사이에 위치하고, 노즐 도 기본적으로는[망형 보강 섬유 형성 단계 B]와 같고, 폴리프로필렌(또는 폴리프로필렌 에틸렌)의 기재(N1)와, 제1 고분자 접착제(N2)와의 망눈으로 되는 표면에, 제2 고분자 접착제(N3)의 접착제를 분사한다.
이 제2 고분자 접착제(N3)는, 가부시키가이샤 크라이베릿 쟈팬사 제조의 폴리우레탄 핫멜트 접착제(습기 경화형)[PUR 반응성 핫멜트(품번) No.701.1 또는 701.2]이며, 물성은 다음과 같은 것이다. 그리고, 본 실시예에서는 UR 반응성 핫멜트(품번) No.701.2를 사용하였다. 또한, 다른 제2 고분자 접착제(N3)로서는, 가부시키가이샤 헨켈사 제조의 무황색 변색 타입(투명 또는 백색)의 품번 LA7575UV의 폴리우레탄 핫멜트 접착제(습기 경화형)로도 동일한 결과가 얻어졌다.
(B) PUR 반응성 핫멜트(품번) No.701.1
주성분 폴리우레탄
점도
80℃: 12,000 mPas
100℃: 4,000 mPas
120℃: 2,000 mPas
오픈 타임: > 1 hour
그린 강도: 강
특징: 저온 도공·실 당김 없음·내가수(耐加水) 분해성
(C) PUR 반응성 핫멜트(품번) No.701.2
주성분 폴리우레탄
점도(제조 시)
brookfield HBTD 10 rpm
100℃ 약 5,000 ±1,500 mPas
120℃ 약 3,000 ±1,000 mPas
오픈 타임. φ3㎜ 비드: 3∼4 sec
첨가제: 이소시아네이트를 함유
제2 고분자 접착제(N3)는 PUR 반응성 핫멜트[(품번) No.701.1 또는 701.2]로 하였으나 그 선정 조건은,
(1) 기재(N1)의 망눈 공간(메쉬 간)과 제1 고분자 접착제(N2)의 가교로 만든 보강 망눈의 기재와의 접착성이 양호할 것,
(2) 망눈을 막는 것이 없고, 실 당김성과 같은 변형이 적을 것,
(3) 제2 고분자 접착제(N3)를 도포 후의 표면이 경화시키기까지의 시간이 길고, 표면이 경화되기까지의 비교적 장시간(3분∼1시간)을 이용하여 나노화이버를 도포하여 기재(N1)와 나노화이버(N4)가 접착되는 시간을 길게 유지할 수 있을 것,
(4) 경화시키는 전은 점착성(粘着性)이 강하고, 나노화이버(N4)가 접착되기 쉬울 것이 필요하다.
따라서, 이들 조건을 만족시키고, 500㎚ 내지 10㎛의 섬유 직경으로 한 화이버를 형성할 수 있는 접착제이면 다른 고분자 접착제라도 된다.
이것을 사용하는 노즐 장치는, [망형 보강 섬유 형성 단계 B]와 같고, 공급하는 고분자 접착제가 상이할뿐이다.
이 제2 고분자 접착제(N3)는, 기재(N1) 및 제1 고분자 접착제(N2)와 나노화이버(N4)를 접착 고정시키는 접착제[제2 고분자 접착제(N3)]와, 접착성이 더욱 강한 성질이 있어, 나노화이버(N4) 적층체를 기재(N1)에 고착하기 위해서는 바람직하다. 또한, 이 제2 고분자 접착제(N3)의 접착제도 가열할 필요가 없고 실온에서 서서히 고화되므로, 기재(N1)나 나노화이버(N4)에 변질이 생기지 않는다.
또한, 이 제2 고분자 접착제(N3)와 기재(N1) 등의 망눈의 공간부에 거미집형 또는 지그재그형의 망눈을 형성하는 이유는, 나노화이버(N4)가 형성하는 공간을 막는 것을 적게 하기 위해, 기재(N1)의 모노필라멘트 자체에서 망눈의 공간을 작게 하는 것과는 달리, 차폐 부재의 중량도 증가시키는 것은 물론, 차광율이 커져 버리는 문제가 생기기 때문이다.
이와 같이, 제2 고분자 접착제(N3)의 접착제의 형성은, 나노화이버(N4)가 형성하는 공간을 가능한 한 막지 않도록 충분히 가는 섬유형으로 하는 것이 중요하며, 넓어져 필름형으로 되는 접착제를 사용한 것에서는 나노화이버(N4)를 사용하는 의미가 없어지는 것으로서, 가능한 한 가는 화이버인 것이 바람직하다. 본 실시예에서는 제2 고분자 접착제(N3)를 500㎚ 내지 10㎛의 섬유 직경으로 한 화이버로, 보강한 기재에 간극을 막지 않도록 얇게 분사하는 것이 중요하다.
요는, 제1 고분자 접착제(N2) 및 제2 고분자 접착제(N3)는 가는 화이버를 형성하는 것이 절대 요건이지만, 특히, 제1 고분자 접착제(N2)는, 망눈의 보급이므로, 접착 기능을 가지면서 섬유형의 형상을 유지한 즉시 경화시키는 것이 바람직하고, 반대로, 제2 고분자 접착제(N3)는 기재(N1)나 제1 고분자 접착제(N2)나 나노화이버(N4)를 접착하는 기능을 높이고, 충분한 접착 시간을 유지하고, 비교적 천천히 경화시키는 것이 바람직하다.
전술한 바와 같이, 공급하는 제1 고분자 접착제(N2)를 제2 고분자 접착제(N3)로 한 것만으로, 제1 고분자 접착제(N2)의 노즐 자체의 구조, 및 설정 조건은 도 7 및 도 8에 나타낸 바와 같은 것이지만, 도 4 및 도 5와 같으므로 생략한다(만약을 위해, 부호는 선두 부호 "3"을 "4"로 바꾸어 읽는다).
[나노화이버 생성부(D)]
[접착제 스프레이 단계 C]가 완료되고, 현미경 사진의 도 6[기재(N1)+가교 접착제(N2)+접착제(N3)]에 나타낸 바와 같은 상태로, [나노화이버 생성부(D)]에서 생성한 폴리불화 비닐리덴(PVDF)의 나노화이버를 분사하여 적층한다.
이 상태는, 현미경 사진의 도 9, 도 10의 [기재(N1)+가교 접착제(N2)+접착제(N3)+나노화이버(N4)]에 나타낸 바와 같은 것이며, 도 9는 적층한 나노화이버 나노화이버 측으로부터의 현미경 사진의 도면이며, 도 10은 기재(N1) 측으로부터의 현미경 사진이다.
[나노화이버 생성부(D)]의 장치 구성을 설명하지만, 이 나노화이버 생성부(D)는 주로 방사 노즐(5)과 고속풍 분사구(55)로 구성되지만, 먼저, 방사 노즐(5)로부터 설명한다.
[방사 노즐(5)]
도 2의 방사 노즐(5)의 확대도에 나타낸 바와 같이, 금속제의 방사 노즐(5)은 그 중심에 선단의 토출구(51)에 계속되는 중심축공(52)이 형성되고, 중심축공(52)의 반대측에는 송급구(53)가 설치되고, 이 송급구(53)에는 용매(용제)로 용해한 폴리불화 비닐리덴(PVDF)이 공급된다. 송급구(53)까지의 용해된 폴리불화 비닐리덴(PVDF)의 송급 경로는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 수납 용기(6)에서 폴리불화 비닐리덴(PVDF)을 상온(常溫)의 20℃ 또는 다소 따뜻하게 한 40℃ 정도로 가열하고, 그 후, 수납 용기(6)로부터 공급 배관(71)을 통하여 기어 펌프(7)에 의해 송급하고, 또한 송급 후의 송급 배관(72)을 통해서도 용해한 폴리불화 비닐리덴(PVDF)을 전술한 송급구(53)에 공급하고 있다.
그리고, 본 실시예 1에서의 폴리불화 비닐리덴(PVDF)은 점도를 내리기 위해, 후술하는 바와 같이, 용매로서 NMP를 이용하여 재료 농도를 14wt%로 하고 있다. 또한, 토출구(51)의 내경(內徑)은 0.1㎜ 내지 0.2㎜로 하고, 본 실시예에서는 0.15㎜로 하고 있지만, 0.2㎜ 이상이라면 연신되어도 나노 오더의 가늘음을 얻기 어렵고, 가는 쪽이 양호하지만 0.1㎜ 이하로 막히거나 방사 속도가 지연되게 된다.
[고속풍 분사구(55)]
도 11, 도 12에 나타낸 바와 같이, 방사 노즐(5)은 중심축공(52)의 주위에는, 중심축공(52)을 에워싸도록 동축형(同軸形)으로 링형의 고속풍 분사 통로(54)가 설치되고, 고속풍 분사 통로(54)의 선단에는 소정의 분사 각도를 가진 링형의 고속풍 분사구(55)가 설치되고, 이 고속풍 분사구(55)는 상기 토출구(51)보다 약간 X1=4㎜ 정도(2∼4 ㎜) 후퇴하고 있다.
또한, 방사 노즐(5)의 중간부에는 고속풍 분사 통로(54)의 타단에 연결되는 기류 공급부(56)가 설치되고, 기류 공급부(56)에는, 상온의 20℃, 또는 다소 따뜻한 20∼40 ℃ 정도의 기류가 공급되고, 토출구(51)로부터 방사되는 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유를 고속풍 분사구(55)의 고속 기류로 에워싸도록 하여 하류로 인장시키도록 연신된다. 이 소정의 분사 각도를 가지는 고속풍 분사구(55)가 연신 기류 수단을 구성하고 있다.
그리고, 방사 노즐(5)은, 도 11, 도 12에 나타낸 바와 같이, 중심축공(52)의 외주부(521) 및 토출구(51) 측의 외주부(511)와 고속풍 분사 통로(54)의 내주벽(541a, 541b)과의 사이에는 통로 간극을 유지하는 스페이서부(522a, 522b)가 적소에 설치되어 간격을 구성하고 있다.
이 연신 기류 수단을 추가로 설명하면 고속 기류로 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유를 더욱 연신함으로써 링형의 고속풍 분사구(55)의 분사 각도[중심축공(52)의 축을 중심으로서의 좌우의 합산 각도]가 중요하지만, 실험의 결과, 각도 30°∼50°정도, 즉 열풍의 토출구(51)의 고속 기류의 분사 방향은, 상기 중심 토출구(51)의 중심축선에 대하여 15°∼25°각도의 범위가 바람직하고, 각도 30°(중심축과 각도 15°) 이하라면 폴리불화 비닐리덴(PVDF)과의 접촉력이 작아 연신 작용이 작고, 각도 50°(중심축과 각도 25°) 이상이라면 접촉의 부압이 생기지 않으므로, 역시 연신 작용이 적어, 본 실시예 1에서는 각도 38°(중심축과 각도 19°)로 함으로써 연신 작용이 효율적으로 작용하였다.
이와 같이, 고속풍 분사구(55)로부터의 기류가 적절하게 방사한 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유에 닿지 않으면, μ오더의 극세 섬유로 끝나 버려 나노화이버로는 되지 않는다.
또한, 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유를 효율적으로 연신하는 것은, 용해 상태의 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유로 하기 위해서 NMP 등의 용매보다 저점도로 하는 것도 중요하며, 실시예 1에서는, 기어 펌프(7)로 직경 0.15㎜의 토출구(51)로부터 용해된 폴리불화 비닐리덴(PVDF)의 토출(吐出)을 가능하게 해야만 한다.
또한, 연신 기류 수단은, 토출구(51)로부터 방사 후에도 고속 기류로 연신시킬 필요가 있지만, 또한 중요한 것은, 연신하는 동시에 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유 내에 포함되는 NMP 등의 용매를 기화하여 날려 제거할 필요가 있고, 그러므로, 고속풍 분사구(55)는 노즐 돌출부(8)에 의해 상기 토출구(51)보다 약간 X1=4㎜(2∼4 ㎜) 정도 후퇴시키고, 토출구(51)로부터 방사되는 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유의 용매의 기화, 또는 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유의 건조를 촉진하도록 구성하고 있다.
이 고속풍 분사구(55)와 토출구(51)와의 흐름 방향에서의 소정 거리(X1)는, 4㎜ 이상 후퇴시키면, PVDF 섬유의 연신 작용이 약해져, 1㎜ 이하로 하면 용매의 기화 촉진이 약해져 섬유 자체가 컬하여 점착(粘着)하여, 샤프한 PVDF의 나노화이버가 형성되기 어렵다. 이와 같이, 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유의 연신과 용매의 조속한 제거를 양립시키는 것이 중요하다. 그리고, NMP 등의 용매가 기화하여 폴리불화 비닐리덴(PVDF) 섬유로부터 제거되면 연신이 마지막 하류의 나노화이버 적층체 형성 단계 A의 나노화이버 포집부(1)에 의해 포집된다.
여기서, 나노화이버(N4)의 소재로서 폴리불화 비닐리덴(PVDF)을 사용한 것은, 폴리불화 비닐리덴(PVDF)은, 열가소성 플라스틱의 하나로, 융점을 134∼169 ℃ 범위에 가지는 고강도의 수지로, 상용할 수 있는 내열 온도는 150℃ 전후에서, 열안정성이 양호한 소재로, 또한 내약품성도 양호하고, 가공성이 우수하고, 난연성(難燃性)으로, 불타도 발연(發煙)이 적다. 전기 특성도 양호하고, 강유전성, 압전성(壓電性)이 우수하고, 내후성도 우수하고, 방사선에도 강한 수지이므로, 옥외에 배치하는 망문이나 농사 하우스 등의 건재로서도 적합하고, 세정도 간단하게 행할 수 있다.
현미경 사진의 도 6[기재(N1)+가교 접착제(N2)+접착제(N3)]에 나타낸 바와 같은 상태의 나노화이버 적층체는, 하기 조건 하에서 제조하였다.
설정 조건(실시예)
재료:
주제(主劑): 가부시키가이샤 크레하 제조
폴리불화 비닐리덴(PVDF) 13.3 wt/%(총중량에 대한%: w/w%)
용매(용제): 일본 리파인 가부시키가이샤 제조
N―메틸―2―피롤리돈(N―methylpyrrolidone)(NMP): 82.0 wt/%
톨루엔: 4.7 wt/%
용액 토출압: 0.15 MPa
고속 기류 분사 각도 38°
고속 기류의 압력: 0.26 MPa
고속 기류의 유량(流量): 34 L/min
섬유 직경: 200∼500 ㎚
본 실시예에서는, 고분자 섬유의 나노화이버의 소재로서 폴리불화 비닐리덴(PVDF)을 사용하고, 용매로서 N―메틸―2―피롤리돈(N―methylpyrrolidone)(NMP를 사용하였지만, 다소 내후성이 뒤떨어지지만, 다른 고분자와 용매와의 조합으로서는, 나일론(우베 흥산사 제조: 1022B)과 용매(용제)로서 포름산, 마찬가지로, 폴리에테르이미드(PEI)와 용제로서 DMF나 디메틸아세트 아미드(DMAc)라도 동일한 결과가 얻어지고, 그 밖에도 폴리아크릴로니트릴(PolyAcryloNitrile, PAN)이나 폴리에테르 설폰(Poly Ether Sulphone, PES)과 디메틸아세트 아미드(DMAc) 또는 DMF(디메틸포름아미드), 키토산과 아세트산 또는 구연산 등의 약산, 아크릴(PolyMethyl MethAcrylate, P㎜A)과 메탄올, 폴리락트산과 클로로포름의 조합 등이 나노화이버의 제조로서 가능하다
[본 실시예의 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재의 특성]
본 실시예의 나노화이버를 사용한 필터의 구성은 다음과 같은 것이다.
(1) 기재(N1): 폴리프로필렌(PP): 0.25㎜ 직경의 모노필라멘트
18메쉬, 두께: 0.48㎜, 중량: 80 g/㎡
(2) 제1 고분자 접착제(N2): 폴리우레탄 핫멜트 접착제(속건 습기 경화형)
10㎚∼100㎛을 직경으로 한 화이버: 중량 3 g/㎣
(3) 제2 고분자 접착제(N3): 폴리우레탄 핫멜트 접착제(습기 경화형)
500㎚∼10㎛을 직경으로 한 화이버: 중량 2 g/㎣
(4) 나노화이버(N4): 폴리불화 비닐리덴(PVDF)
200㎚ 내지 50 ㎚를 직경으로 한 화이버: 중량 0.8 g/㎣
(5) 제품 두께[기재(N1)+제1 고분자 접착제(N2)+제2 고분자 접착제(N3)
+나노화이버(N4)]: 0.5㎜
그리고, 상기 기재(N1)의 섬유 직경은 0.25㎜ 직경의 모노필라멘트로 하였으나, 너무 가늘면 강도가 만족스럽지 않고, 너무 굵으면 제품의 두께가 커지고 또한 차광율도 높아지고 어두워지므로, 모노 또는 멀티 필라멘트의 직경은 0.1∼0.5 ㎜ 직경이 바람직하고, 이 모노 또는 멀티 필라멘트에 의한 직편물의 거친 눈은 메쉬15∼30인 망눈이 바람직하다.
제1 고분자 접착제(N2)는, 폴리우레탄로 하였으나, 올레핀계 접착제로도 되고, 섬유 직경이 10㎚∼100㎛을 직경으로 하였으나, 중량은 1∼5 g/㎣가 바람직하고, 제1 고분자 접착제(N2)는 망눈을 형성시키기 위해 비교적 경화·건조 스피드가 몇초(sec) 정도로 비교적 빠른 편이 바람직하다.
제2 고분자 접착제(N3), 폴리우레탄으로 하였으나, 올레핀계 접착제라도 되고, 섬유 직경이 500㎚∼10㎛을 직경으로 하였으나, 중량은 1∼5 g/㎣가 바람직하고, 제2 고분자 접착제(N3)는 접착 시간을 가능한 한 길게 하기 위해 경화·건조 스피드가 1시간(sec) 정도 또는 그 이상으로 비교적 늦은 편이 바람직하다.
또한, 나노화이버(N4): 폴리불화 비닐리덴(PVDF)은 전술한 바와 같이 나일론 등이라도 되지만, 내후성도 우수한 것이 바람직하다. 또한, 섬유 직경을 200㎚ 내지 1㎛을 직경, 중량은 0.8 g/㎣으로 하였으나, 차광성이 낮고, 화분 등의 포집 비율이 높은 나노화이버 적층체인 것이 바람직하다.
이상의 구성이므로, 도 3 및 도 10을 비교하여 알 수 있는 바와 같이, 두께의 기재(N1)의 0.3㎜에 비해 약 1㎛ 정도로 매우 얇은 차폐 부재임에도 불구하고, 기재(N1)에 접착하고 있으므로, 전체로서 충분한 강도가 가진다.
실제의 최종 제품의 두께[기재(N1)+제1 고분자 접착제(N2)+제2 고분자 접착제(N3)+나노화이버(N4)]도 0.5㎜로, 기재(N1)의 두께 0.48㎜ 직경에 비하여, 0.12㎜밖에 증가하지 않아, 극히 얇고, 차광율도 극히 낮게 할 수 있다.
또한, 자외선 차광율은 58%(자외선 컷 소재의 가공 효과 통일 평가 방법[니혼화섬학 섬유 협회]에 따르는 분광 광도 합계·전체 파장역 평균법, 밴드패스(band pass) 필터를 적분 볼과 검출기의 사이에 설치]이며, 305㎚의 파장에서는 투과율 38.9%, 360㎚의 파장에서는 투과율 44.1%이다. 또한, 차광율은 64.62%(3538 lx 장착 후 조도)(JISL 1055A법: 시험편 장착전 조도: 10000 lx. 시험편 광원 측: 도포면)이며, 이 값은, 시판 중인 커텐의 무엇보다 얇은 투광 비율이 55% 내지 70%인 것으로 해도, 옥외로부터의 광을 충분히 입수하고 있는 것을 알 수 있다.
통기성에 대해서도, 423.8 ㎤/㎠·s로 충분히 있고, 필터 효과와 비교하여 통기성 있는 것이, 본 발명의 화분 포집(여과) 효율이 89.1%로 시험 결과로부터도 명백하여, 화분이나 미세한 벌레 등 진입을 저지하는 건재의 소재로 할 수 있다.
즉, 시험계를 일정한 공기 유량으로 흡인한 상태로, 필터부의 위쪽으로부터 정립(整粒) 장치에 의해 정립된 시험 분체(粉體)(화분 대체 입자)를 일정한 속도로 낙하시킨다. 필터부에 포착된 입자 질량과 필터부를 통과한 입자 질량을 측정하고하기의 식으로 포집(여과) 효율을 산출하였다.
화분 입자의 포착(여과) 효율 %= 필터부에 포착된 입자 질량(mg)/필터부에 포착된 입자 질량(mg)+필터부를 통과한 입자 질량(mg)
시험 조건
시험 분체(화분 대체 입자): 석송자(石松子, lycopodium powder)(APPIE 표준 분체)
시험 유체(流體): 28.3 L/min
시험가루 대량: 75±5 mg
시험 분체 속도: 20±5 mg/min
시험실의 온습도: 20±5 ℃ 50±10% RH
이와 같이, 통기성도 충분히 가지고, 차광율을 낮게 하여, 화분 입자의 포집 효율을 높게 할 수 있다. 또한, 나노화이버의 소재를 폴리불화 비닐리덴(PVDF)으로 하였으므로, 내후성도 우수하고, 방사선에도 강한 수지이므로, 옥외에 배치하는 망문이나 농사 하우스 등의 건재로서도 적합하고, 세정도 간단하게 행할 수 있다.
그리고, 본 발명의 특징을 저하시키지 않으면, 상기한 실시예에 한정되는 것이 아닌 것은 물론이다.
N1; 기재, N2; 제1 고분자 접착제, N3; 제2 고분자 접착제,
N4; 나노화이버,
A; 나노화이버 적층체 형성 단계, B; 망형 보강 섬유 형성 단계,
C; 접착제 스프레이 단계, D; 나노화이버 생성부,
1; 나노화이버 포집 부, 11; 하부 피드 롤러,
12; 상부 피드 롤러,
13; 평면 유지용 금망, 14; 흡인 덕트,
15; 안내 롤러, 17; 제품 권취부,
21; 기재 공급부, 22; 기재 이동부,
3(4): 분사부, 31(41): 노즐부,
311(411): 중심 노즐, 312(412): 접착제 공급부,
313(413): 접착제 공급관, 314(414): 공급 펌프,
315(415): 통형 공기 분사 노즐, 316(416): 공기 공급관,
317(417): 에어 펌프, 32(42): 가열기,
5; 방사 노즐, 51; 토출구, 511; 외주, 52; 중심축공,
521; 외주, 522a, 522b: 스페이서부, 53; 송급구,
54; 고속풍 분사 통로, 541a, 541b; 내주벽,
55; 고속풍 분사구, 56; 기류 공급부,
6; 재료 수납 용기,
7; 기어 펌프(토출 수단),
71; 공급 배관, 72; 송급 배관,
8; 노즐 돌출부,

Claims (7)

  1. 0.1∼0.5 ㎜ 직경의 모노 또는 멀티 필라멘트의 직편물(織編物)로서 거친 눈의 강도가 있는 기재(基材)에, 10∼100 ㎛의 화이버형의 직경으로 한 제1 고분자 접착제를 섬유형으로 하여 상기 기재에 분사하여 기재의 눈에 더욱 미세한 망눈(finer net)을 형성하여 보강 기재로 하고,
    상기 보강 기재에 제2 고분자 접착제를 500㎚ 내지 10㎛의 화이버형의 직경으로 한 접착제를 망눈의 간극을 막지 않도록 얇게 분사하고, 상기 제2 고분자 접착제 상에 고분자 섬유의 나노화이버(nanofiber)를 적층하여 상기 보강 기재와 상기 나노화이버를 접착하고,
    상기 제2 고분자 접착제가 상기 나노화이버의 간극도 막지 않도록 하여 통기성과 광투과성을 가지고 화분 입자를 포집(捕集)하고,
    상기 나노화이버는, 폴리불화 비닐리덴(PVDF)의 1㎛ 이하의 섬유 직경으로 한,
    나노화이버를 적층한 건재용(建材用)의 박막 차폐(遮蔽) 부재.
  2. 삭제
  3. 제1항에 있어서,
    상기 모노 또는 멀티 필라멘트에 의한 직편물의 거친 눈은 메쉬 15∼30인, 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재.
  4. 삭제
  5. 제1항에 있어서,
    상기 제1 고분자 접착제는 망눈을 형성하는 동시에, 상기 기재와 상기 제2 고분자 접착제 및 나노화이버에 접착성을 가지고, 필름형이 되지 않도록 접착하는, 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재.
  6. 0.1∼0.5 ㎜ 직경의 모노 또는 멀티 필라멘트의 직편물로서 거친 눈의 강도가 있는 기재를 송급(送給)하는 기재 송급부(送給部)를 설치하고,
    상기 기재에 10∼100 ㎛의 화이버형의 직경으로 한 제1 고분자 접착제를 상기 기재에 분사하여 기재의 눈을 거미집형의 화이버로 보강하는 보강 기재를 형성하고,
    상기 제1 고분자 접착제로 미세한 망눈으로 보강한 보강 기재에, 500㎚ 내지 10㎛의 섬유 직경으로 한 제2 고분자 접착제의 접착제를 전(前) 보강 기재의 간극 및 후속 단계에서의 고분자 섬유의 나노화이버 적층체의 간극을 막지 않도록 얇게 분사하는 접착재 분사부를 설치하고,
    상기 분사된 제2 고분자 접착제 상에 고분자 섬유의 나노화이버 생성부로부터 생성된 나노화이버를 분사하여 상기 보강 기재에 나노화이버 적층체를 고착하여 통기성과 광투과성을 가지고 화분 입자를 포집하고,
    상기 나노화이버는, 폴리불화 비닐리덴(PVDF)의 1㎛ 이하의 섬유 직경으로 한,
    나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재의 제조 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 나노화이버 생성부는, 장분자(長分子) 배열을 가지는 고분자 재료를 용매에 의해 용해하고 가압하여 방사 노즐로부터 방사하고, 상기 방사 노즐의 중심 토출구(吐出口)를 에워싸도록, 상기 중심 토출구와 동축(同軸)에 링형의 고속풍 분사구를 설치하고, 상기 고속풍 분사구로부터의 기류가 상기 중심 토출구의 직후의 고분자 섬유를 연신하도록 방사된 고분자 섬유와 교차하는 방향으로 분사하고, 교차하는 범위에서 방사된 고분자 섬유 중의 용매를 기체로서 날려버려 없애는 동시에 연신(延伸)하는 연신 기류 수단을 설치하여 나노화이버를 생성하는, 나노화이버를 적층한 건재용의 박막 차폐 부재의 제조 장치.
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Families Citing this family (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6099997B2 (ja) * 2013-01-29 2017-03-22 株式会社タマル製作所 ナノファイバーを積層した建材用の薄膜防臭遮蔽部材、及び、その製造装置
CN104474808B (zh) * 2014-12-06 2017-02-01 江苏三鼎环境科技有限公司 一种纳米微孔空气净化网及其制造方法
DE102016014894A1 (de) * 2016-12-15 2018-06-21 Mann + Hummel Gmbh Filtermedium, Verfahren zu dessen Herstellung und Verwendung des Filtermediums in einem Filterelement
JP7055593B2 (ja) * 2017-01-27 2022-04-18 ニチハ株式会社 建材、建材の積層体、及び建材の施工方法
JP6974831B2 (ja) * 2017-08-29 2021-12-01 株式会社タマル製作所 エアフィルター又はマスク用フィルター基材の製造方法。
JP7099701B2 (ja) * 2018-08-02 2022-07-12 株式会社タマル製作所 高分子材料のナノファイバーの積層体の製造方法
JP7104918B2 (ja) * 2019-02-27 2022-07-22 Ykk Ap株式会社 網ユニット、及び、網戸
JP7228187B2 (ja) * 2019-03-01 2023-02-24 株式会社ナフィアス 建材用ネット及びその製造方法
US20240131817A1 (en) * 2022-10-19 2024-04-25 Taiwan Textile Research Institute Homogeneous composite substrate

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100714219B1 (ko) * 2006-05-22 2007-05-02 이봉대 나노소재를 이용한 복합섬유필터 및 그 제조장치 및 방법
JP2010509056A (ja) 2006-11-13 2010-03-25 リサーチ・トライアングル・インスティチュート ナノ繊維を組み込んだ粒子フィルタシステム

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP3506192B2 (ja) * 1995-05-15 2004-03-15 東洋紡績株式会社 積層濾材及びその製造方法
JP3099709B2 (ja) * 1995-12-20 2000-10-16 株式会社大林組 海洋構造物の補修方法
CA2520696A1 (en) * 2003-03-31 2004-10-14 Gore Enterprise Holdings, Inc. Insect screen with improved optical properties
JP3099709U (ja) * 2003-08-06 2004-04-15 帝人ネステックス株式会社 濾過機能に優れた網戸
EP1687480B1 (en) * 2003-10-22 2011-06-08 E.I. Du Pont De Nemours And Company Porous fibrous sheets of nanofibers
US8679216B2 (en) * 2007-06-07 2014-03-25 E I Du Pont De Nemours And Company Process for forming a laminate of a nanoweb and a substrate and filters using the laminate
CN101653676A (zh) * 2008-08-20 2010-02-24 财团法人工业技术研究院 纳米纤维过滤材料及其形成方法
CN101538800B (zh) * 2009-04-23 2012-06-13 合肥市东方美捷分子材料技术有限公司 一种热塑性树脂涂覆布膜材料及其制造方法
CN101709535A (zh) * 2009-11-17 2010-05-19 天津工业大学 一种熔融静电纺纳米纤维非织造布的制造设备及方法

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100714219B1 (ko) * 2006-05-22 2007-05-02 이봉대 나노소재를 이용한 복합섬유필터 및 그 제조장치 및 방법
JP2010509056A (ja) 2006-11-13 2010-03-25 リサーチ・トライアングル・インスティチュート ナノ繊維を組み込んだ粒子フィルタシステム

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