KR101572426B1 - Electrospinning devices of manufacture for nano fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 나노섬유 제조용 전기방사장치에 관한 것으로, 선단부에 위치하는 유닛에서 후단부에 위치하는 유닛으로 이송 중에 회전됨으로써 기재의 일측면 및 타측면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하고, 기재의 회전 시 건조공정이 동시에 수행됨으로써 하나의 제조공정을 통하여 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층시킴과 동시에 기재를 건조시켜 나노섬유 웹에 잔류하는 용매를 제거할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하기 위한 것으로서, 그 기술적 특징은, 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 적어도 하나 이상으로 다수개로 구비되어 순차적으로 설치되되, 고분자 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크와, 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액을 분사하기 위하여 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급되는 기재 상에 나노섬유 웹을 적층형성하기 위한 핀 형태의 노즐이 다수개 배열설치되는 노즐블록과, 노즐블록의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐에서 일정간격 이격되는 컬렉터와, 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치 및 기재를 이송시키기 위한 보조 이송장치를 포함하는 유닛; 및 각 유닛 중 중간부에 위치하는 유닛 사이에 구비되되, 선단부에서 후단부로 이송되는 기재를 회전시키고, 대략 "U"자 형태로 형성되는 플립장치; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.The present invention relates to an electrospinning apparatus for manufacturing nanofibers, which comprises a unit located at the tip end and a unit located at the rear end, and rotated while being transferred, thereby electrospinning the polymer spinning solution on one side and the other side of the substrate, And the drying process during rotation of the substrate is carried out at the same time so that the nanofiber web is laminated on both sides of the substrate through one manufacturing process and the substrate is dried to remove the solvent remaining in the nanofiber web, The present invention relates to an electrospinning device for manufacturing nanofibers, and more particularly, to an electrospinning device for manufacturing nanofibers, which is provided with a plurality of at least one plurality of electrospinning devices, In order to spray the polymer spinning solution filled in the main tank, A nozzle block in which a plurality of fin-shaped nozzles for forming a nanofiber web are formed on a substrate to be supplied from the outside, and a nozzle for injecting a polymer spinning solution injected from a nozzle of the nozzle block, A unit including a collector that is spaced apart, a voltage generating device that generates a voltage to the collector, and an auxiliary transfer device for transferring the substrate; And a flip device provided between the units positioned in the middle of each unit, wherein the flip device rotates the substrate conveyed from the leading end to the trailing end and is formed in a substantially "U" The present invention is characterized in that it comprises:
Description
본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 선단부에 위치하는 유닛에서 그 일측면에 나노섬유 웹이 적층형성된 후 후단부에 위치하는 유닛으로 이송되는 기재를 이송 중에 회전시키고, 기재의 회전 시 건조공정이 수행됨으로써 하나의 제조공정을 통하여 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층시킴과 동시에 기재를 건조시켜 나노섬유 웹에 잔류하는 용매를 제거할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrospinning apparatus, and more particularly, to an electrospinning apparatus, more particularly, to a method of rotating an electrophotosensitive material by rotating a base material, which is conveyed to a unit located at a rear end portion after a nanofiber web is laminated on one side thereof, The present invention relates to an electrospinning apparatus for manufacturing nanofibers capable of removing a solvent remaining in a nanofiber web by laminating a nanofiber web on both sides of a substrate through one manufacturing process and drying the substrate.
일반적으로, 필터는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치로서 액체필터와 에어필터로 분류된다.Generally, a filter is classified as a liquid filter and an air filter as a filtration device for filtering foreign matters in a fluid.
상술한 바와 같은 필터 중 에어필터는 첨단산업의 발달과 함께 첨단제품의 불량방지를 위하여 공기 중의 먼지 등 미립자, 세균 및 곰팡이 등의 생물입자, 박테리아 등과 같은 생물학적으로 유해한 것을 제거하는 반도체 제조, 전산기기 조립, 병원, 식품가공공장, 농림수산 분야에 적용된다. 뿐만 아니라, 먼지가 대량 발생되는 작업장이나, 화력발전소 등에 광범위하게 필터가 사용된다. Among the filters described above, the air filter has been developed in order to prevent the deterioration of high-tech products along with the development of high-tech industries, semiconductor manufacturing that removes biologically harmful substances such as particulates such as dusts, microparticles such as bacteria and fungi, bacteria, Assembly, hospitals, food processing plants, agriculture, forestry and fisheries. In addition, filters are widely used in workplaces where large amounts of dust are generated, thermal power plants, and the like.
한편, 화력발전소에서 사용되는 가스터빈은 외부로부터 정화된 공기를 흡입하여 압축한 뒤 압축된 공기를 연료와 함께 연소기 내로 분사하여 혼합하고, 혼합된 공기와 연료를 연소시켜 고온 및 고압의 연소가스를 얻은 다음, 터빈의 베인에 분사하여 회전력을 얻는 회전식 내연기관의 일종이다.On the other hand, a gas turbine used in a thermal power plant sucks and compresses purified air from the outside, injects the compressed air into the combustor together with the fuel, mixes the mixed air and fuel, and generates high temperature and high pressure combustion gas And is then injected into the vanes of the turbine to obtain rotational power.
이러한 가스터빈은 매우 정밀한 부품으로 구성되어 있기 때문에 주기적인 정비를 실시하며, 이 때 압축기로 유입되는 대기 중의 공기를 정화하기 위한 전처리용 에어필터를 사용한다.Because these gas turbines are made up of very precise components, they are periodically serviced and use a pre-treatment air filter to purify the air in the air entering the compressor.
여기서, 상기 에어필터는 가스터빈으로 흡입되는 연소용 공기를 대기 중에서 취할 경우, 대기 중에 포함된 먼지, 분진 등의 이물질이 필터 여재 내로 침투하지 못하게 하여 정화된 공기를 공급할 수 있다. Here, the air filter is capable of supplying purified air by preventing foreign substances such as dust and dust contained in the air from penetrating into the filter media when the combustion air sucked into the gas turbine is taken in the air.
그러나, 상술한 바와 같은 에어필터의 경우, 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 막는다는 문제점이 있었다.However, in the case of the above-described air filter, particles having a large foreign particle accumulate on the surface of the filter filter material to form a filter cake on the filter filter material surface, and fine particles are accumulated in the filter filter material, Thereby preventing the pores of the membrane.
이로 인해, 입자들이 필터 여재의 표면에 쌓이게 될 경우, 필터의 압력손실을 높이고, 수명을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
Thus, when the particles are accumulated on the surface of the filter media, there is a problem that the pressure loss of the filter is increased and the service life is shortened.
한편, 기존의 에어필터는 필터 여재를 구성하는 섬유집합체에 정전기를 부여하여 입자가 정전기력에 의해 필터 여재에 포집되는 원리를 이용하고 있으며, 정전기 효과에 의한 필터의 효율을 배제하기로 결정한 2012년 유럽의 에어필터 분류 표준인 EN779에 따라 정전기 효과를 배제하고 효율을 측정한 결과, 필터의 실제 효율이 20% 이상 저하되는 것으로 나타나는 문제점이 있었다. On the other hand, existing air filters use the principle that static electricity is applied to the fibrous aggregate constituting the filter medium and the particles are collected in the filter medium by the electrostatic force. In order to eliminate the filter efficiency due to the electrostatic effect, In accordance with EN779, which is an air filter classification standard of the present invention, the electrostatic effect is excluded and the efficiency is measured. As a result, the actual efficiency of the filter is lowered by 20% or more.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 나노사이즈로 섬유를 제조하고, 제조된 나노섬유를 필터에 적용하는 등 다양한 방식의 필터 여재가 개발 및 사용되고 있다.In order to solve the above-mentioned problems, various types of filter media have been developed and used, such as manufacturing nanofiber fibers and applying the nanofibers to filters.
이렇게 나노섬유를 필터에 적용할 경우, 직경이 큰 기존의 필터 여재에 비하여 비표면적이 크고, 표면 작용기에 대한 유연성도 좋다. 또한, 나노금의 가공사이즈를 갖으므로써 미세한 먼지입자의 효율적인 여과가 가능하다.When the nanofibers are applied to the filter, the specific surface area is larger than that of the conventional filter media having a large diameter, and the flexibility of the surface functional groups is also good. In addition, by having the processing size of nano gold, it is possible to efficiently filter fine dust particles.
여기서, 나노사이즈의 섬유를 이용하여 필터를 제조할 경우, 생산비용이 증대되는 문제점이 있으며, 이로 인해 나노사이즈의 섬유를 이용한 필터를 기존 제품과 동일한 낮은 단가로 생산보급이 어렵다는 문제점이 있으며, 필터의 제조 및 생산을 위한 조건 등을 조절하기가 쉽지 않으며, 이로 인해 필터의 대량 생산이 어렵다는 문제점이 있었다.In this case, when the filter is manufactured using nano-sized fibers, there is a problem that the production cost is increased. As a result, there is a problem that it is difficult to produce and distribute the filter using nano- It is difficult to control the conditions for manufacturing and production of the filter, and thus it is difficult to mass-produce the filter.
또한, 종래의 나노섬유를 방사하는 기술의 경우, 실험실 위주의 소규모 작업 라인으로 한정되어 있기 때문에 방사구간을 구획하여 유닛 개념으로 나노섬유를 방사하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
In addition, in the case of a technique for spinning conventional nanofibers, since it is limited to a small-scale working line focused on a laboratory, there is a demand for a technique of spinning nanofibers by dividing a spinning zone and using a unit concept.
한편, 종래의 전기방사장치는 외부에서 공급되는 기재 일면에 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하여 나노섬유를 제조한다. 즉, 종래의 전기방사장치는 상향식 또는 하향식 전기방사장치로 이루어져 전기방사장치 내로 공급되는 기재의 하부면 또는 상부면에만 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하여 나노섬유 웹을 제조한다.On the other hand, in the conventional electrospinning device, a spinning solution is electrospun on one surface of a substrate supplied from the outside to form a nanofiber web, thereby producing a nanofiber. That is, the conventional electrospinning device is composed of a bottom-up or top-down electrospinning device, and electrospun spinning solution is applied only to the lower surface or the upper surface of the substrate supplied into the electrospinning device to form a nanofiber web.
상술한 바와 같이, 상기 전기방사장치가 상향식 전기방사장치 또는 하향식 전기방사장치로 이루어짐으로써 외부에서 공급되어 일정방향으로 이송되는 기재의 하부면 또는 상부면에 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조할 수 있다.As described above, since the electrospinning device is composed of the bottom-up electrospinning device or the top-down electrospinning device, the spinning solution is electrospun on the lower surface or the upper surface of the base material supplied from the outside and conveyed in a predetermined direction, The nanofiber or nanofiber filter formed can be produced.
그러나, 상기 상향식 전기방사장치 또는 하향식 전기방사장치는 기재의 하부면 또는 상부면에만 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시키는 구조로 이루어짐으로서 기재의 상부면 또는 하부면, 즉 기재의 양면에 전기방사에 의해 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 없다는 문제점이 있었다.However, the bottom-up electrospinning device or the top-down electrospinning device has a structure in which nanofiber webs are laminated by electrospinning the spinning solution only on the lower surface or the upper surface of the base material, so that the upper surface or the lower surface of the base, There is a problem that the nanofiber web can not be laminated by electrospinning.
이로 인해, 기재의 양면에 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 나노섬유 또는 나노섬유 필터가 요구될 경우, 상향식 전기방사장치 또는 하향식 전기방사장치로 하부면 또는 상부면에 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재를 제조한 후 제조된 기재를 뒤집어서 다시 한번 상향식 전기방사장치 또는 하향식 전기방사장치로 공급하여 나노섬유 웹이 적층형성되지 않은 타측면에 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성함으로써 기재의 양면 모두에 나노섬유 웹이 적층형성되는 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조하는 등 양면에 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재의 제조 시 그 제조공정이 복잡하고 어렵다는 문제점이 있었다.
Therefore, when a nanofiber or nanofiber filter in which a spinning solution is electrospun to both sides of a substrate to form a laminate of nanofiber webs is desired, a bottom-up electrospinning device or a top-down electrospinning device The base material on which the nanofiber web is laminated is produced and then the base material is turned upside down and supplied again to the bottom-up electrospinning device or the bottom-up electrospinning device so that the spinning solution is electrospun on the other side where the nanofiber web is not laminated A nanofiber web or a nanofiber filter in which a nanofiber web is laminated on both sides of a substrate by lamination of the nanofiber webs to produce a substrate on which a nanofiber web is laminated on both sides, There was a problem.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 선단부에 위치하는 유닛에서 고분자 방사용액을 전기방사하여 그 일측면에 나노섬유 웹이 적층형성된 기재가 후단부에 위치하는 유닛으로 이송 중에 회전되어 기재의 타측면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하고, 기재의 회전 시 건조공정이 동시에 수행됨으로써 하나의 제조공정을 통하여 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층시킴과 동시에 기재를 건조시켜 나노섬유 웹에 잔류하는 용매를 제거할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Disclosure of the Invention The present invention has been conceived to solve the problems as described above, and it is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a polymeric spinning solution, which comprises electrospinning a polymer spinning solution in a unit located at a tip end thereof, The nanofiber web is laminated by electrospinning the polymer spinning solution on the other side of the base material, and the drying process during rotation of the base material is performed at the same time, thereby stacking the nanofiber webs on both sides of the base material through one manufacturing process And an object of the present invention is to provide an electrospinning device for manufacturing nanofibers capable of drying a substrate to remove a solvent remaining in the nanofiber web.
또한, 본 발명은, 기재를 회전시키는 플립장치가 "U"자 형태로 형성되어 전기방사장치의 각 유닛들이 중첩되는 방향에 설치 및 위치함으로써 전기방사장치의 설치 시 공간활용이 용이하고, 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치 모두에 적용가능하며, 나노섬유 웹을 적층형성시키는 제조공정에서 기재의 상, 하부면이 180° 회전되면서 역전되어 기재 양면에 고분자 방사용액의 전기방사가 가능함과 동시에 기재의 건조가 가능하여 전체 구성 및 전체 공정을 간소화할 수 있으며, 제조비용을 절감할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Further, the present invention is characterized in that a flip device for rotating a substrate is formed in a "U" shape so as to be installed and positioned in a direction in which the units of the electrospinning device are superimposed, In the manufacturing process in which the nanofiber web is laminated, the upper and lower surfaces of the substrate can be reversed while being rotated 180 degrees, so that the polymer spinning solution can be electrospinned on both sides of the substrate, It is possible to simplify the entire construction and the whole process, and to provide an electrospinning device for manufacturing nanofibers which can reduce the manufacturing cost.
그리고, 본 발명은, 전기방사장치에 유닛 개념을 도입함으로써 각각의 유닛 내에서 기재 상에 동일 또는 상이한 종류의 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성함으로써 나노섬유 및 나노섬유 필터의 대량 생산이 가능한 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
In the present invention, by introducing the unit concept into the electrospinning device, the same or different kinds of polymer spinning solution are electrospun on the substrate in each unit to form a laminate of nanofiber webs, whereby a large amount of nanofibers and nanofiber filters It is another object of the present invention to provide an electrospinning device for producing nanofibers capable of producing nanofibers.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 적어도 하나 이상으로 다수개로 구비되어 순차적으로 설치되되, 고분자 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크와, 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액을 분사하기 위하여 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급되는 기재 상에 나노섬유 웹을 적층형성하기 위한 핀 형태의 노즐이 다수개 배열설치되는 노즐블록과, 노즐블록의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐에서 일정간격 이격되는 컬렉터와, 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치 및 기재를 이송시키기 위한 보조 이송장치를 포함하는 유닛; 및 각 유닛 중 중간부에 위치하는 유닛 사이에 구비되되, 선단부에서 후단부로 이송되는 기재를 회전시키고, 대략 "U"자 형태로 형성되는 플립장치; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrospinning device for manufacturing nanofibers, comprising: a spinning liquid main tank filled with a polymer spinning solution, the spinning solution main tank being provided in a plurality of at least one, A nozzle block provided inside the case for spraying the polymer spinning solution filled in the spinning liquid main tank and having a plurality of fin-shaped nozzles arranged on a base material supplied from the outside for forming a layer of a nanofiber web; A unit including a collector spaced apart from the nozzle in order to accumulate the polymer spinning solution injected from the nozzle of the block, a voltage generating device for generating a voltage to the collector, and an auxiliary feed device for feeding the substrate; And a flip device provided between the units positioned in the middle of each unit, wherein the flip device rotates the substrate conveyed from the leading end to the trailing end and is formed in a substantially "U" The present invention is characterized in that it comprises:
바람직하게는, 각 유닛의 노즐블록에서 오버플로우된 고분자 방사용액을 회수하기 위한 방사용액 회수경로와, 방사용액 회수경로에 연결되어 회수된 고분자 방사용액을 저장하는 재생탱크와, 재생탱크 및 방사용액 주탱크에 이송배관으로 연결되는 고분자 방사용액이 이송되는 중간탱크를 포함하되, 중간탱크에서 노즐블록으로 공급배관을 통하여 고분자 방사용액이 공급되는 오버플로우 장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.Preferably, the method further comprises a spinning solution recovery path for recovering the polymer spinning solution that overflows in the nozzle block of each unit, a regeneration tank for storing the polymer spinning solution recovered in connection with the spinning solution recovery path, An overflow device including an intermediate tank through which a polymer spinning solution connected to a main tank is transferred by a transfer pipe, the polymer spinning solution being supplied to the nozzle block from an intermediate tank through a supply pipe; As shown in FIG.
대안적으로는, 각 유닛 내에서 발생되는 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치와, 응축장치를 통하여 응축되어 액화된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치 및 증류장치에서 액화된 용매를 저장하기 위한 저장장치를 포함하되, 증류장치에서 증류되어 액화되는 VOC가 분류되어 저장되는 저장탱크 내의 용매를 고분자 방사용액으로 재사용 및 재활용하는 VOC 재활용 장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.Alternatively, a condenser for condensing and liquefying the VOC generated in each unit, a distiller for distilling and liquefying the condensed and liquefied VOC through the condenser, and a storage for storing the liquefied solvent in the distiller A VOC recycling apparatus for recycling and recycling a solvent in a storage tank containing a VOC distilled and liquefied in a distillation apparatus into a polymer spinning solution; As shown in FIG.
여기서, 케이스는 상부가 절연체로 이루어지고, 하부가 도전체로 이루어지며, 케이스의 상, 하부가 상호 결합되도록 이루어진다.In this case, the upper part of the case is made of an insulator and the lower part is made of a conductor, so that the upper and lower parts of the case are mutually coupled.
바람직하게는, 각 유닛의 후단부에 설치되되, 초음파에 의해 이송되는 기재 상에 분사되는 나노섬유 웹의 두께를 측정하고, 측정된 나노섬유 웹의 두께에 따라 기재의 이송속도 및 전압 발생장치의 전압 세기를 조절하여 나노섬유 웹의 두께를 조절하는 두께 측정장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.Preferably, the thickness of the nanofiber web that is provided on the back end of each unit and is ejected onto the substrate conveyed by ultrasonic waves is measured, and the feed speed of the substrate and the speed of the voltage generator A thickness measuring device for adjusting the thickness of the nanofiber web by regulating the voltage intensity; As shown in FIG.
대안적으로는, 각 유닛 중 최후단에 구비되되, 초음파에 의해 기재 상에 분사되는 나노섬유 웹의 통기도를 계측하고, 계측된 나노섬유 웹의 통기도에 따라 기재의 이송속도 및 전압 발생장치의 전압 세기를 조절하여 나노섬유 웹의 통기도를 조절하는 통기도 계측장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.Alternatively, it is also possible to measure the air permeability of the nanofiber web that is provided at the last end of each unit and is jetted onto the substrate by ultrasonic waves, and measures the feed rate of the substrate and the voltage An air permeability measuring device for adjusting the air permeability of the nanofiber web by controlling the intensity; As shown in FIG.
바람직하게는, 각 유닛 사이에 형성되는 완충구간과, 완충구간 상에 기재를 지지하는 한 쌍의 지지롤러와, 한 쌍의 지지롤러 사이에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 기재가 권취되는 적어도 하나 이상의 조절롤러를 포함하여 구비되되, 각 조절롤러의 수직이동에 의해 기재의 이송속도를 조절하는 기재 이송속도 조절장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.Preferably, a pair of support rollers for supporting the base material on the buffer zone, a buffer zone formed between each unit, at least one support bar provided movably in an upward and downward direction between the pair of support rollers, A substrate conveyance speed regulating device including a regulating roller for regulating a conveyance speed of the substrate by vertical movement of each regulating roller; As shown in FIG.
여기서, 노즐블록의 각 관체 내주연에 나선상으로 형성되되, 열선 형태로 형성되어 관체 내로 공급되는 고분자 방사용액의 온도를 조절하는 온도조절 제어장치; 를 포함하는 구성으로 이루어진다.Here, the temperature control device is formed in a spiral shape in the inner periphery of each tube of the nozzle block, and is formed in the shape of a hot wire to control the temperature of the polymer solution for use in the tubular body. .
한편, 플립장치는 내부에 중공을 갖는 원통형상체로서, 그 내주연 양 측에 내향돌출되되, 기재의 양 단부가 삽입되어 나선상으로 가이드되기 위한 가이드홈을 갖는 좌, 우측 가이드부재를 포함하는 구성으로 이루어진다.On the other hand, the flip device has a structure including a cylindrical body having a hollow inside and a left and a right guide member protruding inwardly on both sides of the inner periphery thereof and having guide grooves inserted into both ends of the substrate so as to be helically guided .
그리고, 좌, 우측 가이드 부재 중 좌측 가이드부재는 내주연을 따라 상방향으로 연장형성된 후 다시 하방향으로 연장형성되어 우측 가이드부재의 최초 방향까지 나선상으로 연장형성되고, 우측 가이드부재는 내주연을 따라 하방향으로 연장형성된 후 다시 상방향으로 연장형성되어 좌측 가이드부재의 최초 방향까지 나선상으로 연장형성되며, 좌, 우측 각 가이드홈에 삽입된 기재가 좌, 우측 가이드부재에 가이드되면서 180° 회전되어 그 하부면이 상부에 위치하고, 그 상부면이 하부에 위치하도록 이루어진다.Of the left and right guide members, the left guide member extends upwardly along the inner periphery and then extends downward again to extend in the spiral direction to the first direction of the right guide member, and the right guide member extends along the inner periphery The base member inserted in the left and right guide grooves is rotated 180 degrees while being guided by the left and right guide members, The lower surface is located at the upper portion, and the upper surface is located at the lower portion.
한편 플립장치에 열풍, 온풍 또는 스팀을 공급하기 위한 건조장치가 더 구비된다.
On the other hand, a drying device for supplying hot flue, hot air or steam to the flip device is further provided.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재를 회전시키고, 회전 시 기재를 건조시킴으로써 하나의 제조공정을 통하여 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성시킴과 동시에 나노섬유 웹에 잔류하는 용매를 제거할 수 있으며, 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치에 적용가능하고, 이로 인해 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조공정이 간소화됨과 동시에 제조비용을 절감시킬 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.As described above, the present invention having the above-described structure forms a laminate of nanofiber webs on both sides of a substrate through one manufacturing process by rotating the substrate on which the nanofiber web is laminated and drying the substrate upon rotation The solvent remaining in the nanofiber web can be removed at the same time, and it can be applied to a bottom-up electrospinning device and a top-down electrospinning device, thereby simplifying the manufacturing process of the nanofiber or nanofiber filter and reducing the manufacturing cost And so on.
또한, 본 발명은, 전기방사장치를 유닛 개념으로 적용하되, 다수개의 유닛을 상호 연결하여 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조함으로써 각 유닛 내에서 기재 상에 동일 또는 상이한 종류로 이루어지는 고분자 방사용액의 연속적인 전기방사가 가능하고, 이로 인해 기재 상에 동일 또는 상이한 종류로 이루어지는 나노섬유 웹의 적층형성이 가능하여 다양한 종류의 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조가 가능함과 동시에 현장에서 요구되는 재질 및 형태의 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조가 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.Further, the present invention relates to an electrospinning device which is applied as a unit concept, in which a plurality of units are mutually connected to produce a nanofiber or nanofiber filter, whereby a series of polymer spinning solutions of the same or different kinds on the substrate It is possible to form nanofiber webs of the same or different kinds on the substrate, thereby making it possible to manufacture various types of nanofiber or nanofiber filters, It is possible to produce nanofiber or nanofiber filters.
그리고, 본 발명은, 기재를 회전시키는 플립장치가 "U"자 형태로 형성되어 전기방사장치의 각 유닛들이 중첩되는 방향에 설치 및 위치함으로써 전기방사장치의 설치 시 공간활용이 용이함과 동시에 설치공간에 여유가 있으며, 이로 인해 협소한 공간에서도 전기방사장치의 설치 및 가동이 가능하고, 높은 여과 효율 및 낮은 압력 강하를 갖는 나노섬유 및 나노섬유 필터의 제조가 가능하고, 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 대량생산이 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
The present invention is characterized in that a flip device for rotating a substrate is formed in a "U" shape so as to be installed and positioned in a direction in which each unit of the electrospinning device is superimposed, It is possible to manufacture a nanofiber and a nanofiber filter having a high filtration efficiency and a low pressure drop and capable of installing and operating an electrospinning device in a narrow space, And mass production is possible.
도 1은 본 발명에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 일측면도,
도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 평면도,
도 3은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 4는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도,
도 5는 A-A'선 단면도,
도 6은 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 실시예에 의한 보조 이송장치의 보조벨트 롤러의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 8 내지 도 11는 본 발명에 의한 전기방사장치의 기재 이송속도 조절장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 측면도,
도 12는 본 발명에 의한 전기방사장치의 플립장치를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 13은 B-B'선 단면도,
도 14는 C-C'선 단면도,
도 15는 D-D'선 단면도,
도 16은 E-E'선 단면도.1 is a side view schematically showing an electrospinning device according to the present invention,
2 is a plan view schematically showing an electrospinning device according to the present invention,
3 is a plan view schematically showing a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention,
4 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,
5 is a sectional view taken along line A-A '
6 is a schematic view of an auxiliary feeding device of an electrospinning device according to the present invention,
7 is a view schematically showing another embodiment of the auxiliary belt roller of the auxiliary transfer device according to the present embodiment,
FIGS. 8 to 11 are side views schematically showing the operation of the substrate conveying speed adjusting apparatus of the electrospinning apparatus according to the present invention,
12 is a perspective view schematically showing a flip device of an electrospinning device according to the present invention,
13 is a sectional view taken along the line B-B '
14 is a sectional view taken along the line C-C '
15 is a sectional view taken along the line D-D '
16 is a sectional view taken along the line E-E '.
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 일측면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 3은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 4는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도이고, 도 5는 A-A'선 단면도이며, 도 6은 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 본 실시예에 의한 보조 이송장치의 보조벨트 롤러의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 8 내지 도 11는 본 발명에 의한 전기방사장치의 기재 이송속도 조절장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 12는 본 발명에 의한 전기방사장치의 플립장치를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 13은 B-B'선 단면도이고, 도 14는 C-C'선 단면도이며, 도 15는 D-D'선 단면도이고, 도 16은 E-E'선 단면도이다.Fig. 1 is a side view schematically showing an electrospinning apparatus according to the present invention, Fig. 2 is a plan view schematically showing the electrospinning apparatus according to the present invention, Fig. 3 is a cross- 4 is a front cross-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, and Fig. 5 is a cross- 6 is a view schematically showing an auxiliary transfer device of an electrospinning apparatus according to the present invention, and FIG. 7 is a view schematically showing another embodiment of an auxiliary belt roller of the auxiliary transfer device according to the present embodiment, FIGS. 8 to 11 are side views schematically showing the operation of the apparatus for controlling the substrate conveyance speed of the electrospinning apparatus according to the present invention. 13 is a cross-sectional view taken along the line B-B ', FIG. 14 is a sectional view taken along the line C-C', FIG. 15 is a sectional view taken along the line D-D ' 16 is a sectional view taken along the line E-E '.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 상향식 전기방사장치로 이루어지되, 적어도 하나 이상의 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 일정간격 이격되어 순차적으로 구비되고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)은 동일한 재질의 고분자 방사용액을 개별적으로 전기방사하거나, 재질이 상이한 고분자 방사용액을 개별적으로 전기방사하여 나노섬유 또는 나노섬유 필터 등의 필터소재를 제조한다.As shown in the figure, the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)가 상향식 전기방사장치로 이루어져 있으나, 하향식 전기방사장치(미도시)로 이루어지는 것도 가능하다.In one embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 4개로 구비되어 있으나, 상기 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 갯수는 2개 이상으로 구비되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.In the embodiment of the present invention, four
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)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 분사하되, 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, 14c, 14d)를 포함하는 구성으로 이루어진다.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 분사 및 집속되며, 상기 컬렉터(13) 상에서 이동되는 기재(15) 상에 나노섬유 웹이 적층형성되어 나노섬유 또는 나노섬유 필터로 제조된다.The
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 유닛(10a)의 전방에는 유닛(10a) 내로 공급되어 고분자 방사용액의 전기방사에 의해 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)를 공급하기 위한 공급롤러(3)가 구비되고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단에 위치하는 유닛(10d)의 후방에는 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)를 권취하기 위한 권취롤러(5)가 구비된다.Here, a
또한, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에는 상기 공급롤러(3)를 통하여 인입 및 공급되는 기재(15)를 권취롤러(5)측으로 이송시킴과 동시에 기재(15)의 이송속도를 조절하기 위한 보조 이송장치(16)를 더 포함하여 구성된다.The
그리고, 상기 전기방사장치(1)에 주 제어장치(7)가 구비되되, 상기 주 제어장치는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되는 노즐블록(11), 보조 이송장치(16) 및 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)를 제어함과 동시에 후술하는 두께 측정장치(70), 기재 이송속도 조절장치(30) 및 통기도 계측장치(80) 등에 연결되어 이를 제어한다.The main control unit is provided in the
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 기재(15) 상에 전기방사된 나노섬유 웹을 라미네이팅하기 위한 라미네이팅 장치(90)가 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 최후단에 위치하는 유닛(10d)의 후방에 구비되고, 상기 라미네이팅 장치(90)에 의해 전기방사장치(1)를 통하여 전기방사된 나노섬유 웹의 후공정을 수행한다.On the other hand, a
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통과하면서 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.As described above, the
이때, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)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 solution to be radiated through each of the
또한, 상기 유닛((10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)을 통하여 공급되는 고분자 방사용액은 전기방사가 가능한 합성수지 재질인 폴리머를 적당한 용매에 용해시킨 용액으로서, 용매의 종류 또한 폴리머를 용해시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않는다.The polymer spinning solution supplied through the
예를 들면, 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. 고분자 방사용액에는 도전성 향상제 등의 첨가제를 함유하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.For example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, Isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, methyl alcohol, ethanol, aliphatic compounds such as hexane, tetrachlorethylene, acetone, and glycol groups such as propylene glycol, diethylene glycol, isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, aliphatic hydroxyl group, m- Ethylene glycol, and halogen compounds such as trichlorethylene, dichloromethane, aromatic compounds toluene, xylene, alicyclic compounds such as cyclohexanone, cyclohexane and esters such as n-butyl acetate, ethyl acetate, aliphatic ether Butyl cellosolve, acetic acid 2-ethoxy ethanol, 2-ethoxy ethanol, amide dimethyl formamide, dimethylacetamide, etc. And, it is possible to use a mixture of a plurality kinds of solvents. The polymer spinning solution preferably contains, but is not limited to, an additive such as a conductivity improver.
여기서, 상기 전기방사장치(1)에 오버플로우 장치(200)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1) 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에는 방사용액 주탱크(8)와 제2 이송배관(216)과 제2 이송제어장치(218)와 중간탱크(220) 및 재생탱크(230)를 포함하는 구성으로 이루어진 오버플로우 장치(200)가 각각 구비된다.Here, an
본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 오버플로우 장치(200)가 각각 구비되어 있으나, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 어느 한 유닛(10a)에 오버플로우 장치(200)가 구비되고, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 유닛(10b, 10c, 10d)이 일체로 연결되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.The
또한, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b) 중 어느 한 유닛(10a, 10b)에 오버플로우 장치(200)가 구비되고, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 다른 한 유닛(10b, 10a)이 일체로 연결되는 구조로 이루어지거나, 후단에 위치하는 유닛(10c, 10d) 중 어느 한 유닛(10c, 10d)에 오버플로우 장치(200)가 구비되고, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 다른 한 유닛(10d, 10c)이 일체로 연결되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.The
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 방사용액 주탱크(8)는 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 원료가 되는 고분자 방사용액을 저장한다. 상기 방사용액 주탱크(8) 내에는 고분자 방사용액의 분리 및 응고를 방지하기 위한 별도의 교반장치(211)를 그 내부에 구비한다.According to the structure as described above, the spinning liquid main tank 8 stores the polymer spinning solution to be a raw material of the nanofiber or nanofiber filter. The spinning liquid main tank 8 is provided therein with a separate stirring device 211 for preventing separation and coagulation of the polymer spinning solution.
그리고, 상기 제2 이송배관(216)은 상기 방사용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)에 접속된 파이프(도번 미도시)와 밸브(212, 213, 214)를 포함하여 구성되고, 상기 방사용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 고분자 방사용액을 이송한다.The second transfer pipe 216 includes a pipe connected to the spinning liquid main tank 8 or the
한편, 상기 제2 이송제어장치(218)는 상기 제2 이송배관(216)의 밸브(212, 213, 214)를 제어함으로써 제2 이송배관(216)의 이송동작을 제어한다.The second
여기서, 상기 밸브(212)는 방사용액 주탱크(8)에서 중간탱크(220)로 고분자 방사용액의 이송을 제어하고, 상기 밸브(213)는 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 고분자 방사용액의 이송을 제어하며, 상기 밸브(214)는 방사용액 주탱크(8) 및 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 유입되는 고분자 방사용액의 양을 제어한다.The valve 212 controls the transfer of the polymer solution from the spinning liquid main tank 8 to the
상기한 바와 같이, 상기 밸브(212, 213, 214)의 제어에 의해 후술하는 중간탱크(230)에 구비된 제2 센서(222)를 통하여 계측된 고분자 방사용액의 액면 높이가 제어된다.As described above, the liquid surface height of the polymer spinning solution measured through the
상기 중간탱크(220)는 방사용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)로부터 공급된 고분자 방사용액을 저장하고, 상기 노즐블록(11)으로 고분자 방사용액을 공급하며, 공급된 고분자 방사용액의 액면 높이를 측정하기 위한 제2 센서(222)가 구비된다.The
여기서, 상기 제2 센서(222)는 광 센서 또는 적외선 센서 등 고분자 방사용액의 액면 높이를 측정할 수 있는 센서로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the
한편, 상기 중간탱크(220)의 하부에 노즐블록(11)으로 고분자 방사용액을 공급하기 위한 공급배관(240) 및 공급제어밸브(242)가 구비되고, 상기 공급제어밸브(242)는 공급배관(240)을 통한 고분자 방사용액의 공급동작을 제어한다.A
상기 재생탱크(230)는 오버플로우에 의해 회수된 고분자 방사용액을 저장하고, 고분자 방사용액의 분리 및 응고를 방지하기 위한 교반장치(231)를 그 내부에 구비한다.The
여기에서도, 상기 제1 센서(232)는 광 센서 또는 적외선 센서 등 고분자 방사용액의 액면 높이를 측정할 수 있는 센서로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the
한편, 상기 노즐블록(11)에서 오버플로우된 고분자 방사용액은 노즐블록(11)의 하부에 구비된 방사용액 회수경로(250)를 통하여 회수되고, 상기 방사용액 회수경로(250)는 제1 이송배관(251)을 통하여 재생탱크(230) 내의 고분자 방사용액을 회수한다.The polymer solution for overflowing in the
그리고, 상기 제1 이송배관(251)은 상기 재생탱크(230)에 접속된 파이프(도번 미도시) 및 펌프(미도시)를 포함하여 구성되고, 상기 펌프의 동력으로 고분자 방사용액을 방사용액 회수경로(250)에서 재생탱크(230)로 이송한다.The
이때, 상기 재생탱크(230)는 적어도 하나 이상으로 구비되는 것이 바람직하고, 상기 재생탱크(230)가 2개 이상으로 구비될 경우, 상기 제1 센서(232) 및 밸브(233)는 다수개로 구비되는 것이 바람직하다. At this time, it is preferable that the
여기서, 상기 재생탱크(230)가 2개으로 구비될 경우, 상기 재생탱크(230) 상부에 위치하는 밸브(233)도 이에 대응되는 갯수로 구비되고, 이로 인해 상기 제1 이송제어장치(미도시)는 재생탱크(230)에 구비된 상기 제1 센서(232)의 액면 높이에 따라 상부에 위치한 2개 이상의 밸브(233)를 제어하여 고분자 방사용액을 복수의 재생탱크(230) 중 재생탱크(230)로 이송할지 여부를 제어한다.When the two
한편, 상기 전기방사장치(1)에 VOC 재활용 장치(300)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 노즐(12)을 통한 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, 10c, 10d) 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. 즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)과 응축장치(310), 상기 응축장치(310)와 용매 저장장치(330)를 상호 연결하기 위한 배관(311, 331)이 각각 연결설치된다.The vaporized VOC generated in each of the
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, 10c, 10d)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
그리고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)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.The
한편, 오버플로우된 후 재생탱크(230)로 회수된 고분자 방사용액에서의 용매 함유율을 측정하고, 이때 해당 함유율 측정은 재생탱크(230) 중에 고분자 방사용액의 일부를 샘플로 추출한 후 해당 샘플을 분석하여 측정할 수 있으며, 이렇게 고분자 방사용액의 분석 및 측정은 기존에 알려진 방법을 통하여 수행한다.On the other hand, the content of the solvent in the polymer spinning solution recovered in the
상기한 바와 같은, 해당 측정결과에 따라 용매가 요구될 경우, 상기 용매 저장장치(330)에 공급되는 액화상태의 VOC를 배관(332)에 의해 상기 재생탱크(230)로 공급한다. 즉, 액화된 VOC는 측정 결과에 따라 필요한 양 만큼 상기 재생탱크(230)에 공급되어 용매로써 재사용 및 재활용된다.When a solvent is required according to the measurement result as described above, the liquefied VOC supplied to the
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)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. It is preferable that the
또한, 상기 케이스(18)는 상부가 절연체로 이루어지고, 그 하부가 도전체로 혼용되어 적용되는 경우에 절연부재(19)가 삭제되는 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 that 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, 14c, 14d)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, 상기 전기방사장치(1)에 두께 측정장치(70)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 사이에 기재(15)의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)을 제어하기 위한 두께 측정장치(70)가 구비되되, 상기 두께 측정장치(70)에 의해 기재(15) 상에 적층형성된 나노섬유 웹의 두께를 측정하고, 측정된 나노섬유 웹의 두께에 따라 기재(15)의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)을 제어한다. Meanwhile, the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c)에서 방사된 후 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께가 기준값보다 얇게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 감속하거나, 노즐블록(11)에서 방사되는 고분자 방사용액의 토출량을 증가시키고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당 고분자 방사용액의 토출량을 증대시켜 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 두껍게 할 수 있다.When the thickness of the nanofiber web laminated on the
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c)에서 방사된 후 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께가 기준값 보다 두껍게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 가속하거나, 노즐블록(11)에서 방사되는 고분자 방사용액의 토출량을 감소시키고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당 고분자 방사용액의 토출량을 감소시켜 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 얇게 할 수 있다.On the other hand, when the thickness of the nanofiber web laminated on the
여기서, 상기 두께 측정장치(70)는 인입 및 공급되는 기재(15)를 사이에 두고, 그 상, 하부면을 마주보도록 배치되며, 초음파 측정방식에 의해 기재(15)의 상부 또는 하부까지의 거리를 측정하는 두께측정부(미도시)가 구비되되, 한 쌍의 초음파 종파 횡파 측정방식으로 이루어진다.Here, the
이렇게 초음파 측정방식으로 이루어지는 상기 두께 측정장치(70)에 의해 측정된 거리를 통하여 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 산출할 수 있다. The thickness of the nanofiber web laminated on the
즉, 상기 두께 측정장치(70)는 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)에 초음파 종파와 횡파를 함께 투사하여 종파와 횡파의 각 초음파 신호가 기재(15) 상에서 왕복 이동하는 시간, 즉 종파와 횡파의 각 전파 시간을 측정하고, 측정된 종파와 횡파의 전파 시간, 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)의 기준 온도에서 종파와 횡파의 전파속도 및 종파와 횡파 전파속도의 온도 상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 피검사체의 두께를 계산하여 나노섬유 웹의 두께를 산출할 수 있다.That is, the
이렇게 나노섬유 웹이 적층된 기재(15)의 두께를 계산함으로써, 내부온도가 분균일한 상태에서도 온도 변화에 따른 전파속도의 변화에 의한 오차를 자체 보상하여 두께를 정밀하게 측정할 수 있고, 나노섬유 웹 내부에 어떤 형태의 온도 분포가 존재하더라도 정밀한 두께의 측정이 가능하다.By calculating the thickness of the
한편, 상기 전기방사장치(1)에 통기도 계측장치(80)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 최후단에 위치하는 유닛(10d)의 후방에 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 기재(15)에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도를 계측하기 위한 통기도 계측장치(80)가 구비되고, 상기 통기도 계측장치(80)는 초음파에 의해 나노섬유 웹의 통기도를 계측한다.On the other hand, the
이렇게 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 고분자 방사용액이 방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 후 통기도 계측장치(80)로 공급되는 기재(15)는 상기 통기도 계측장치(80)에서 투사되는 초음파 신호에 따른 계측값을 통하여 나노섬유 웹의 통기도가 크게 계측될 경우, 각 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 감속하거나, 노즐블록(11)의 토출량을 증가시키고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당 고분자 방사용액의 토출량을 증대시킴으로써 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 증가시켜 통기도를 작게 형성한다.The
그리고, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 고분자 방사용액이 방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 후 통기도 계측장치(80)로 공급되는 기재(15)는 상기 통기도 계측장치(80)에서 투사되는 초음파 신호에 따른 계측값을 통하여 나노섬유 웹의 통기도가 작게 계측될 경우, 각 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 증가시키거나, 노즐블록(11)의 토출량을 감소시키고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당의 고분자 방사용액의 토출량을 감소시킴으로써 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 감소시켜 통기도를 크게 형성한다.The
상기한 바와 같이, 상기 나노섬유 웹의 통기도를 계측한 후 통기도에 따라 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 이송속도 및 노즐블록(11)을 제어함으로써 균일한 통기도를 갖는 나노섬유 웹의 제조가 가능하다.As described above, by measuring the air permeability of the nanofiber web and controlling the feeding speed of each
여기서, 상기 나노섬유 웹의 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 변화시킬 수 있어 이송속도(V) 제어장치에 의한 이송속도(V)의 제어를 단순화하는 것이 가능하다.Here, when the air permeability deviation P of the nanofiber web is less than a predetermined value, the feed speed V is not changed from the initial value, and when the deviation amount P is equal to or larger than the predetermined value, Can be changed from the initial value, and it is possible to simplify the control of the conveyance speed (V) by the conveyance speed (V) control device.
또한, 상기 이송속도(V)의 제어 외에도 노즐블록(11)의 토출량 및 전압의 세기 조절이 가능하여 통기도 편차량(P)이 소정값 미만인 경우에는 노즐블록(11)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(P)이 소정값 이상인 경우에는 노즐블록(11)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시켜 상기 노즐블록(11)의 토출량과 전압의 세기의 제어를 단순화할 수 있다.It is also possible to control the discharge amount and the voltage of the
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 두께 측정장치(70)의 후단에 고분자 방사용액이 방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되면서 이송되는 기재(15)의 이송속도를 조절하기 위한 기재 이송속도 조절장치(30)가 더 구비된다.Here, a polymeric spinning solution is radiated to the rear end of the
이를 위하여 상기 기재 이송속도 조절장치(30)는 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 사이에 형성되는 완충구간(31)과 상기 완충구간(31) 상에 구비되어 기재(15)를 지지하는 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 및 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)를 포함하여 구성된다.To this end, the substrate conveying
이때, 상기 지지롤러(33, 33')는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)이 방사하는 방사용액에 의해 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)의 이송 시 상기 기재(15)의 이송을 지지하기 위한 것으로서, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 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 기재(15)가 권취되고, 상기 조절롤러(35)의 상, 하 이동에 의해 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)별 기재(15a, 15b)의 이송속도 및 이동시간이 조절된다.The
이를 위하여 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내 기재(15a, 15b)의 이송속도를 감지하기 위한 감지센서(미도시)가 구비되고, 상기 감지센서에 의해 감지된 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내 기재(15a, 15b)의 이송속도에 따라 조절롤러(35)의 이동을 제어하기 위하여 주 제어장치(7)에 연결된다.For this purpose, a sensing sensor (not shown) for sensing the feeding speed of the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 기재(15a, 15b)의 이송속도를 감지하고, 감지된 기재(15a, 15b)의 이송속도에 따라 제어부가 조절롤러(35)의 이동을 제어하는 구성으로 이루어져 있으나, 상기 기재(15a, 15b)를 이송시키기 위해 컬렉터(13)의 외측에 구비되되, 후술하는 보조벨트(16a) 또는 상기 보조벨트(16a)를 구동시키는 보조벨트 롤러(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
한편, 상기 전기방사장치(1)의 중간부에 플립장치(110)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)에 적용되는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중간에 위치하는 유닛(10b)과 유닛(10c) 사이에 기재(15)를 회전시키기 위한 플립장치(110)가 구비된다.Meanwhile, a
여기서, 상기 플립장치(110)는 대략 "U"자 형태로 형성되되, 내부에 중공을 갖는 원통형상체로 형성되고, 그 중심부에서 수평방향 양 측 내주연 상에 기재(15)의 양 단부가 삽입되기 위한 가이드홈(112, 112')을 갖는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')가 각각 내향돌출되게 형성된다.Here, the
이때, 상기 플립장치(110)의 내주연에 내향돌출되게 형성되는 좌, 우측 가이드부재(111, 111') 중 좌측 가이드부재(111)는 내주연을 따라 상방향으로 연장형성된 후 다시 하방향으로 연장형성되도록 나선상으로 회전되어 우측 가이드부재(111')의 최초 위치 및 방향에 위치하고, 우측 가이드부재(111')는 내주연을 따라 하방향으로 연장형성된 후 다시 상방향으로 연장형성되도록 나선상으로 회전되어 좌측 가이드부재(111)의 최초 위치 및 방향에 위치한다.The
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 플립장치(110)의 내주연에 내향돌출되게 형성되는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')의 각 가이드홈(112, 112')으로 삽입된 기재(15)의 일측 단부 및 타측 단부가 좌, 우측 가이드부재(111, 111')를 가이드되면서 플립장치(110)의 내주연을 상호 대향되게 나선상으로 180° 회전됨으로써 기재(15)의 상, 하부면이 역전된다.The
한편, 상기 플립장치(110)가 "U"자 형태로 형성됨으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)과 후단부에 위치하는 유닛(10c, 10d)이 측면을 기준으로 중첩되게 위치하고, 이로 인해 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 설치 시 설치공간에 여유가 있을 뿐만 아니라, 공간활용이 용이하고, 이로 인해 협소한 공간에 설치 및 가동이 가능하다.The
또한, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)을 통하여 그 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)가 "U"자 형태로 형성되는 플립장치(110)의 내주연에 나선상으로 형성되는 가이드홈(112, 112')을 갖는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')에 가이드되면서 180°로 회전된 후 후단부에 위치하는 유닛(10c, 10d)을 통하여 회전에 의해 하부에 위치하는 기재(15)의 상부면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킴으로써 하나의 제조공정으로 기재(15)의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성할 수 있다.A
한편, 상기 좌, 우측 가이드편(111, 111')에 형성되는 가이드홈(112, 112')은 기재(15) 및 상기 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 폭과 대응되게 형성되는 것이 바람직하며, 제조되는 제품의 두께에 따라 가이드홈(112, 112')의 폭은 가변가능하게 이루어지는 것이 바람직하다.The
본 발명의 일 실시예서는 상기 플립장치(110)가 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중간에 위치하는 유닛(10b)과 유닛(10c) 사이에 "U"자 형태로 구비되어 기재(15)를 회전시키도록 이루어져 있으나, 상기 플립장치(110)가 모든 유닛(10a, 10b, 10c)과 유닛(10b, 10c, 10d) 사이에 각각 구비되어 기재(15)를 반복적으로 회전시키면서 기재(15)의 양면에 동일 또는 상이한 성분의 고분자 방사용액을 전기방사하도록 이루어지는 것도 가능하다.One embodiment of the present invention is characterized in that the
여기서, 상기 플립장치(110)에 건조장치(120)가 연설된다. 즉, 상기 플립장치(110)의 입구측으로 유입 및 공급된 후 출구측으로 배출되되, 상기 플립장치(110) 내주연의 가이드부재를 따라서 180° 회전되어 그 하부면이 상부로 회동되는 기재(15)를 건조시키기 위한 건조장치(120)가 연결설치된다.Here, the
이렇게 상기 플립장치(110)에 연설된 건조장치(120)에 의해 플립장치(110) 내에 열풍, 온풍 또는 스팀 등을 공급함으로써 용매와 용질로 이루어지는 고분자 방사용액이 전기방사되어 기재(15)에 적층형성되는 나노섬유 웹에 잔류된 용매를 기화 또는 증발시켜 기재(15)의 나노섬유 웹에 잔류된 용매를 제거할 수 있다.By supplying hot air, hot air, steam, or the like into the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 건조장치(120)가 플립장치(110)에 연설되고, 상기 플립장치(110)를 통하여 회전되는 기재(15)에 열풍, 온풍 또는 스팀 등을 공급하여 나노섬유 웹에 잔류된 용매를 기화 또는 증발시키도록 이루어져 있으나, 상기 건조장치(120)가 플립장치(110)의 전단 또는 후단에 별도로 구비되어 유닛을 통하여 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)의 배출 후에 열풍, 온풍 또는 스팀을 공급하거나, 플립장치(110)를 통하여 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)의 회전 후에 열풍, 온풍 또는 스팀을 공급하도록 이루어지는 것도 가능하다.The
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)을 통과하면서 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)는 플립장치(110)로 공급되면서 나노섬유 웹이 적층형성된 하부면이 상부에 위치하도록 회전됨과 동시에 상기 건조장치(120)에서 공급되는 열풍, 온풍 또는 스팀에 의해 기재(15)의 하부면에 적층형성된 나노섬유 웹에 잔류하는 용매가 기화 및 제거된다.By the structure as described above, the polymeric spinning solution is electrospun on the lower surface of the
한편, 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 설치되는 노즐블록(11)의 각 관체(40) 내에 온도조절 제어장치(60)가 구비된다. 3, each of the
즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되되, 그 상부에 구비되는 다수개의 노즐(12)로 고분자 방사용액이 공급되는 노즐블록(11)의 관체(40)에 고분자 방사용액의 온도를 조절하기 위한 온도조절 제어장치(60)가 구비된다.That is, in the
여기서, 상기 노즐블록(11) 내의 고분자 방사용액의 흐름은 고분자 방사용액이 저장되는 방사용액 주탱크(8)로부터 방사용액 유동파이프(도번 미도시)를 통하여 각 관체(40)로 공급된다.Here, the flow of the polymer solution in the
그리고, 상기 각 관체(40)에 공급되는 고분자 방사용액은 다수개의 노즐(12)을 통해 방사 및 토출되어 나노섬유 웹의 형태로 기재(15)에 집적된다. 이때, 각 관체(40) 및 상기 각 관체(40)의 상부에 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개로 장착되는 노즐(12)은 도전부재로 이루어져 전기적으로 접속된 상태로 관체(40)에 장착된다.The polymer spinning solution supplied to each
여기서, 상기 온도조절 제어장치(60)는 각 관체(40)로 공급 및 유입되는 고분자 방사용액의 온도조절을 제어하기 위하여 상기 관체(40)의 내주연에 열선(41) 형태로 구비된다. 즉, 도 4 내지 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 노즐블록(11)의 관체(40) 내주연에 열선(41)으로 이루어지는 온도조절 제어장치(60)가 노즐블록(11)의 관체(40) 내주연에 나선상으로 형성되어 관체(40)로 공급 및 유입되는 고분자 방사용액의 온도를 조절한다.Here, the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 노즐블록(11)의 관체(40) 내주연에 열선(41)으로 이루어지는 온도조절 제어장치(60) 나선상으로 구비되어 있으나, 상기 온도조절 제어장치(60)가 열선 형태로 형성되되, 상기 관체(40)의 내주연 방사상에 길이방향으로 다수개 구비되어 고분자 방사용액의 온도를 조절하도록 이루어지는 것도 가능하고, 상기 온도조절 제어장치(60)가 대략 "C"형태의 판체형상으로 형성되되, 상기 관체(40)의 내주연에 구비되어 고분자 방사용액의 온도를 조절하도록 이루어지는 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention, the
여기서, 상기 다수개의 관체(40)의 온도를 조절하기 위하여 각 관체(40) 및 온도조절 제어장치(60)는 주 제어장치(7)에 연결되고, 상기 주 제어장치(7)에 의해 고분자 방사용액의 온도를 조절 및 제어한다.In order to control the temperature of the plurality of
한편, 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내로 인입 및 공급되는 기재(15)를 이송시키거나, 기재(15)의 이송속도를 조절하기 위한 보조 이송장치(16)는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되는 컬렉터(13)에 정전기적 인력으로 부착된 기재(15)의 탈착 및 이송이 용이하도록 기재(15)의 이송속도에 동기하여 회전하는 보조벨트(16a) 및 상기 보조벨트(16a)를 지지하며 회전시키는 보조벨트 롤러(16b)를 포함하여 구성된다.6, the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 보조벨트 롤러(16b)의 회전에 의해 보조벨트(16a)가 회동하고, 상기 보조벨트(16a)의 회동에 의하여 기재(15)가 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)으로 인입 및 공급되며, 이를 위하여 상기 보조벨트 롤러(16b) 중 어느 한 보조벨트 롤러(16b)는 모터(미도시)에 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 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 보조벨트 롤러(16b)가 마찰계수가 낮은 롤러로 이루어져 기재(15)가 인입 및 공급되는 작은 힘에 의해 롤러가 회전되도록 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 바람직하며, 이로 인해 모터의 삭제가 가능하다.At this time, it is preferable that 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 기재(15)를 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
이하, 본 발명에 의한 전기방사장치의 동작과정을 도 1 내지 도 16을 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the electrospinning apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 16. FIG.
먼저, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 선단에 구비되는 공급롤러(3)를 통하여 기재(15)가 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 최선단에 위치하는 유닛(10a) 내로 유입 및 공급된다.First, the
이렇게 상기 공급롤러(3)를 통하여 전기방사장치(1)의 유닛(10a) 내로 인입 및 공급되는 기재(15)는 컬렉터(13) 상에 위치하고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 고전압이 노즐(12)을 통해 컬렉터(13) 상에 발생되며, 고전압이 발생되는 컬렉터(13) 상의 기재(15)에 방사용액 주탱크(8)에 충진된 고분자 방사용액이 노즐블록(11)의 노즐(12)을 통해 전기방사된다.The
여기서, 상기 방사용액 주탱크(8) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 계량 펌프(미도시)를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 각 노즐(14)로 공급되는 방사용액은 노즐(14)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되면서 기재(15) 상에 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된다.Here, the polymer spinning solution filled in the spinning liquid main tank 8 is continuously and constantly supplied in a large number of
이렇게, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 유닛(10a) 내로 유입 및 공급되는 기재(15)는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작하는 보조 이송장치(16)의 보조벨트 롤러(16b) 및 상기 보조벨트 롤러(16b)의 회전에 의해 구동하는 보조벨트(16a)에 의해 그 후단에 위치하는 유닛(10b)으로 이송되는 등 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 구비되는 보조 이송장치(16)의 동작에 의해 기재(15)가 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내로 이송되고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 유입 및 공급되는 기재(15) 상에 동일한 종류의 고분자 방사용액이 각각 전기방사되거나, 상이한 종류의 고분자 방사용액이 각각 전기방사되는 등 상기와 같은 공정이 반복되면서 기재(15) 상에 나노섬유 웹이 적층형성되어 나노섬유 또는 나노섬유 필터가 제조된다.In this way, the
여기서, 상기 전기방사장치(1)에 구비되는 오버플로우 장치(200)에 의하여 노즐블록(11)에서 오버플로우된 고분자 방사용액이 노즐블록(11)의 하부에 구비되는 방사용액 회수경로(250)를 통하여 회수되고, 회수된 고분자 방사용액은 다시 재사용한다.The polymer solution for overflowing in the
또한, 상기 전기방사장치(1)에 구비되는 VOC 재활용 장치(300)에 의하여 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)을 통하여 고분자 방사용액의 방사 시 발생되는 VOC를 재활용 및 재사용한다. 즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)을 통하여 고분자 방사용액을 기재(15) 상에 방사 시 발생되는 기화상태의 VOC가 배관(311, 331)을 통하여 응축장치(310)로 배출되고, 상기 응축장치(310)로 배출되는 기화상태의 VOC는 응축되어 액화상태로 변화된 후 용매 저장장치(330)으로 저장되고, 상기 용매 저장장치(330)에 저장된 VOC는 재활용 및 재사용된다.The
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 발생되어 응축장치(310)로 배출되는 기화상태의 VOC는 응축장치(310) 내에서 수냉, 공냉 또는 증발식 등의 냉각방법에 의해 냉각되어 응축됨으로써 액화상태로 변화한 후 응축장치(310)를 통하여 응축된 액화상태의 VOC를 액화시킨 다음, 상기 액화상태의 VOC를 증류장치(320)로 이동시켜 증류시킨 후 상기 증류장치(320)로 이동된 액화상태의 VOC는 고온의 열에 의해 끓는점의 차이에 따라 순차적으로 기화되고, 기화되는 각각의 VOC가 용매별로 분리 및 분류되면서 액화시켜 배출한다.As described above, the vaporized VOC generated in each
이때, 상기 증류장치(320)를 통하여 증류되는 액화상태의 VOC는 끓는점이 낮은 용매부터 끓는점이 높은 용매의 순서대로 증발되어 기화된다. 즉, 액화상태의 VOC는 끓는점이 낮은 순서대로 증발되고, 증발되어 액화된 VOC는 증류장치(320)의 상측방향에 구비되는 배관부터 하측방향에 구비되는 배관(311, 321, 331)으로 배출되어 각 용매 저장장치(330)로 공급된다. At this time, the liquefied VOC which is distilled through the
이렇게, 여러 종류의 혼합 용매로 이루어지는 VOC를 용매별로 분류하여 배출 시 각 용매별로 분류하여 각 용매 저장장치(330)에 저장하고, 상기 각 용매별로 분류되어 분류별로 용매 저장장치(330)에 저장된 용매는 다시 방사용액에 용매로 첨가하여 재사용 및 재활용한다.In this way, the VOCs composed of various kinds of mixed solvents are classified according to the respective solvents at the time of discharge and classified into the respective
그리고, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 후단에 위치하는 두께 측정장치(70)를 통과하고, 상기 두께 측정장치(70)를 통과 시 두께 측정장치(70)에서 초음파 종파와 횡파를 함께 투사하여 종파와 횡파의 각 초음파 신호가 기재(15) 상에서 왕복 이동하는 시간, 즉 종파와 횡파의 각 전파 시간을 측정한다.The
그 다음, 측정된 종파와 횡파의 전파 시간, 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)의 기준 온도에서 종파와 횡파의 전파속도 및 종파와 횡파 전파속도의 온도 상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 피검사체의 두께를 계산하여 나노섬유 웹의 두께를 산출함으로써 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 측정한다.Then, from the predetermined calculation formula using the measured propagation time of the longitudinal wave and the transverse wave, the propagation speed of the longitudinal wave and the transverse wave at the reference temperature of the
여기서, 상기 두께 측정장치(70)를 통하여 각 유닛(10a, 10b, 10c)을 통과하는 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께 측정 시 상기 나노섬유 웹의 두께가 기준값보다 얇게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 감속시키거나, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)에서 방사되는 고분자 방사용액의 단위면적당 토출량을 증대시켜 나노섬유 웹의 두께를 두껍게 형성한다.When the thickness of the nanofiber web laminated on the
또한, 상기 두께 측정장치(70)를 통하여 각 유닛(10a, 10b, 10c)을 통과하는 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께 측정 시 상기 나노섬유 웹의 두께가 기준값보다 두껍게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 증가시키거나, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)에서 분사되는 고분자 방사용액의 단위면적당 토출량을 감소시켜 나노섬유 웹의 두께를 얇게 형성한다.The thickness of the nanofiber web laminated on the
여기서, 상기 두께 측정장치(70)를 통과하는 기재(15)의 이송속도가 빠르거나, 느릴 경우, 상기 기재 이송속도 조절장치(30)가 보조 이송장치(16)를 통하여 이송되는 기재(15)의 속도를 조절한다.Here, when the conveying speed of the
즉, 상기 전기방사장치(1) 내에 설치되는 감지센서가 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 도 8 내지 도 9에서 도시하고 있는 바와 같이, 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내에서 이송되는 기재(15a)가 처지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 기재(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 하측으로 이동하면서 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d)으로 이송되는 기재(15) 중 선단에서 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 외부로 이송되어 각 유닛(10, 10') 사이에 위치하는 완충구간(31)으로 과다하게 이송되는 기재(15a)를 당겨 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 기재(15a)의 처짐 및 구겨짐을 방지한다.That is, the detection sensor provided in the
한편, 상기 감지센서가 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 도 10 내지 도 11에서 도시하고 있는 바와 같이, 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내에서 이송되는 기재(15b)가 찢어지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 기재(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 상측으로 이동하면서 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d)으로 이송되는 기재(15) 중 선단에서 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 외부로 이송되어 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 사이에 위치하는 완충구간(31)에 조절롤러(35)에 의해 권취되어 있는 기재(15a)를 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d)에 빠르게 공급하여 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 기재(15b)의 끊어짐을 방지한다.On the other hand, when the detection sensor detects that the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내로 이송되는 기재(15b)의 이송속도를 조절함으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내의 기재(15b) 이송속도가 그 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내의 기재(15a) 이송속도와 동일해지는 효과를 얻을 수 있다.By controlling the feeding speed of the
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 전기방사장치(1)의 중심부측 유닛(10b, 10c) 사이에 구비되는 플립장치(110)에 의해 공급롤러(3)를 통하여 인입 및 공급된 후 유닛(10a, 10b)을 통과한 기재(15)가 회전되면서 그 상부면이 하부로 회동되어 위치되고, 그 하부면이 상부로 회동되어 위치되는 등 기재(15)가 180° 회전되어 상, 하부면이 역전된다.On the other hand, by the
즉, 도 12 내지 도 16에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)을 통과하여 그 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)가 상기 유닛(10b)의 후단에 위치하는 플립장치(110)의 수평방향 양 측 내주연에 내향돌출되게 각각 형성되되, 기재(15)의 양 단부가 삽입되어 가이드되기 위한 가이드홈(112, 112')을 갖는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')를 따라 이송되면서 180° 회전되어 그 상, 하부면이 하, 상부의 위치로 역전된다.That is, as shown in Figs. 12 to 16, the polymer spinning solution is electrospun through the
이때, 상기 기재(15)는 양 단부 중 어느 한 단부는 플립장치(110)의 내주연에 내향돌출되는 가이드부재(111, 111') 중 좌측 가이드부재(111)를 따라 상방향으로 이송된 후 다시 하방향으로 이송되어 등 플립장치(110) 내주연에서 나선상으로 회전되어 최초 위치와 대향되는 위치 및 방향에 위치되고, 상기 기재(15)의 다른 한 단부는 우측 가이드부재(111')를 따라 하방향으로 이송된 후 다시 상방향으로 이송되는 등 플립장치(110) 내주연에서 나선상으로 회전되어 최초 위치와 대향되는 위치 및 방향에 위치됨으로써 좌, 우측 가이드부재(111, 111')의 각 가이드홈(112, 112')으로 삽입되는 기재(15)가 좌, 우측 가이드부재(111, 111')에 가이드되면서 180°로 회전하게 된다.At this time, the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단측에 위치하는 각 유닛(10a, 10b)을 통과하면서 그 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)가 180° 회전됨으로써 후단측에 위치하는 각 유닛(10c, 10d)의 통과 시 고분자 방사용액이 전기방사되지 않은 기재(15) 그 상부면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있다. By the above-described structure, the polymer solution is passed through the
즉, 상기 플립장치(110)에 의하여 기재(15)를 180°로 회전킴으로써 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단측에 위치하는 유닛(10a, 10b)을 통하여 기재(15)의 일측면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시키고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단측에 위치하는 유닛(10c, 10d)을 통하여 기재(15)의 타측면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킴으로써 기재(15)의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있다. That is, by rotating the
이때, 상기 플립장치(110)가 "U"자 형태로 형성됨으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중심부측에 구비되는 유닛(10b)에서 180°로 회전된 기재(15)는 측면을 기준으로 상기 유닛(10b)에 중첩되게 위치하는 유닛(10c)으로 이송된 후 다시 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 측면을 기준으로 선단에 위치하는 유닛(10a)에 중첩되게 위치하는 유닛(10d)으로 이송된다.At this time, since the
상기한 바와 같이, 상기 플립장치(110)가 "U"자 형태로 형성됨으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)들과 후단부에 위치하는 유닛(10c, 10d)들이 측면을 기준으로 중첩되게 위치되어 상기 전기방사장치(1)의 설치 시 설치공간에 여유가 있으며, 공간활용이 용이하고, 협소한 공간에 설치하여 나노섬유 제조가 가능하다.As described above, since the
본 발명의 일 실시예서는 상기 플립장치(110)가 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중간에 위치하는 유닛(10b)과 유닛(10c) 사이에 구비되어 기재(15)를 회전시키도록 이루어져 있으나, 상기 플립장치(110)가 모든 유닛(10a, 10b, 10c)과 유닛(10b, 10c, 10d) 사이에 각각 구비되어 기재(15)를 반복적으로 회전시키면서 기재(15)의 양면에 고분자 방사용액을 전기방사하도록 이루어지는 것도 가능하다.An embodiment of the present invention is characterized in that the
한편, 상기 플립장치(110)를 통과하는 기재(15)는 플립장치(110) 내에서 180° 회전됨과 동시에 플립장치(110)에 연설되는 건조장치(120)에 의해 건조된다. 즉, 상기 플립장치(110)에 연설되는 건조장치(120)에 의해 플립장치(110)로 공급되어 가이드부재(111, 111')의 가이드홈(112, 112')에 그 양단부가 결합된 후 180°로 회전되는 기재(15)에 열풍, 온풍 또는 스팀 등을 공급하여 기재(15)에 적층형성되는 나노섬유 웹에 잔류된 용매를 기화 및 증발시킨다.The
상기한 바와 같이, 상기 플립장치(110)에 건조장치(120)가 연설됨으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)을 통과하면서 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)에 잔류된 용매를 제거할 수 있으며, 용매가 제거된 기재(15)에 또 다른 유닛(10c, 10d)을 통하여 다시 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있는 등 하나의 제조공정으로 전기방사, 회전 및 건조 등의 공정 수행이 가능하다.As described above, the
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통과하면서 고분자 방사용액이 전기방사되어 그 상, 하부면에 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)는 라미네이팅 장치(Laminating : 90)을 통하여 라미네이팅되는 등 후공정을 수행하고, 최종 제품으로 제작된다.As described above, the base material 15 (15a, 10b, 10c, 10d) of the
한편, 상기 라미네이팅 장치(90)를 통하여 라미네이팅된 기재(15)는 상기 통기도 계측장치(80)에 의해 통기도기 계측되고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 기재(15) 상에 고분자 방사용액이 전기방사되어 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도가 계측된 후 계측값에 따라 기재(15)의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)을 제어하여 나노섬유 웹의 통기도를 조절한다.On the other hand, the
즉, 상기 전기방사장치의 각 유닛(10a, 10b, 10c)을 통하여 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도가 크게 계측될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 감속하거나, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)의 단위면적당 토출량을 증가시켜 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 증가시킴으로써 통기도를 작게 형성하고, 각 유닛(10a, 10b, 10c)을 통하여 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도가 작게 계측될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 증가시키거나, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)의 단위면적당 토출량을 감소시켜 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 감소시킴으로써 통기도를 크게 형성한다.That is, when the air permeability of the nanofiber web laminated on the
이렇게 상기 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도를 계측한 후 계측된 통기도에 따라 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 이송속도 및 노즐블록(11)을 제어함으로써 균일한 통기도를 갖는 나노섬유 웹을 제조할 수 있다.After the air permeability of the nanofiber web laminated on the
본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)가 하향식 전기방사장치로 이루어지고, 4개의 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 순차적으로 구비되고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 후단부에 두께 측정장치(70) 및 기재 이송속도 조절장치(30)가 각각 구비되며, 중심부측에 위치하는 유닛(10b, 10c) 사이에 플립장치(110)가 구비되고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 후단부에 라미네이팅 장치(90) 및 통기도 계측장치(80)가 구비되어 있으나, 상기 전기방사장치(1)가 상향식 전기방사장치로 이루어지는 것도 가능하고, 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 갯수는 4개 이상 또는 이하의 갯수로 이루어지는 것도 가능하며, 상기 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 사이 및 그 후단부에 두께 측정장치(70), 기재 이송속도 조절장치(30), 플립장치(110), 라미네이팅 장치(90) 및 통기도 계측장치(80) 중 어느 하나 이상 구비되는 것이 바람직하다.In the present invention, the
더불어, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 오버플로우 장치(200) 및 VOC 재활용 장치(300)가 전기방사장치(1)에 동시에 구비되어 있으나, 상기 오버플로우 장치(200) 및 VOC 재활용 장치(300)가 개별적으로 구비되는 것도 가능하다.
In addition, although the
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, 10c, 10d : 유닛,
11 : 노즐블록, 12 : 노즐,
13 : 컬렉터,
14, 14a, 14b, 14c, 14d : 전압 발생장치,
15, 15a, 15b : 기재, 16 : 보조 이송장치,
16a : 보조벨트, 16b : 보조벨트 롤러,
18 : 케이스, 19 : 절연부재,
30 : 기재 이송속도 조절장치, 31 : 완충구간,
33, 33' : 지지롤러, 35 : 조절롤러,
40 : 관체, 41 : 열선,
60 : 온도조절 제어장치, 70 : 두께 측정장치,
80 : 통기도 계측장치, 90 : 라미네이팅 장치,
110 : 플립장치, 111 : 좌측 가이드부재,
111' : 우측 가이드부재, 112, 112' : 가이드홈
120 : 건조장치,
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 회수경로,
251 : 제1 이송배관, 300 : VOC 재활용 장치,
310 : 응축장치, 311, 321, 331, 332 : 배관,
320 : 증류장치, 330 : 용매 저장장치.1: electrospinning device, 3: feed roller,
5: take-up roller, 7: main control device,
8: spinning liquid main tank, 10a, 10b, 10c, 10d: unit,
11: nozzle block, 12: nozzle,
13: Collector,
14, 14a, 14b, 14c and 14d: voltage generating device,
15, 15a, 15b: substrate, 16: auxiliary transfer device,
16a: auxiliary belt, 16b: auxiliary belt roller,
18: case, 19: insulating member,
30: substrate conveyance speed regulating device, 31: buffer section,
33, 33 ': support roller, 35: regulating roller,
40: tube body, 41: hot wire,
60: Temperature control device, 70: Thickness measuring device,
80: air permeability measuring apparatus, 90: laminating apparatus,
110: flip device, 111: left guide member,
111 ': right guide member, 112, 112': guide groove
120: drying device,
200: overflow device, 211, 231: stirring device,
212, 213, 214, 233: valve, 216: second transfer pipe,
218: second conveyance control device, 220: intermediate tank,
222: second sensor, 230: regeneration tank,
232: first sensor, 240: supply pipe,
242: supply control valve, 250: circulating fluid recovery path,
251: first transfer pipe, 300: VOC recycling apparatus,
310: condenser, 311, 321, 331, 332: piping,
320: distillation device, 330: solvent storage device.
Claims (11)
적어도 하나 이상으로 다수개로 구비되어 순차적으로 설치되되, 고분자 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크와, 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액을 분사하기 위하여 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급되는 기재 상에 나노섬유 웹을 적층형성하기 위한 핀 형태의 노즐이 다수개 배열설치되는 노즐블록과, 상기 노즐블록의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐에서 일정간격 이격되는 컬렉터와, 상기 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치 및 상기 기재를 이송시키기 위한 보조 이송장치를 포함하는 복수의 유닛; 및 상기 복수의 유닛의 중간부에 위치하여 선단부에서 후단부로 이송되는 기재를 회전시키고, “U"자 형태로 형성되는 플립장치;
상기 유닛 내에서 발생되는 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치와, 상기 응축장치를 통하여 응축되어 액화된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치 및 상기 증류장치에서 액화된 용매를 저장하기 위한 저장장치를 포함하되, 상기 증류장치에서 증류되어 액화되는 VOC가 분류되어 저장되는 저장탱크 내의 용매를 고분자 방사용액으로 재사용 및 재활용하는 VOC 재활용 장치;
를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
An electrospinning device for producing nanofibers,
And the polymer solution is injected into the main tank for spraying the polymer solution for filling the polymer solution in the main tank, A nozzle block having a plurality of fin-shaped nozzles for forming a nanofiber web laminate on a substrate; a collector spaced apart from the nozzle by a predetermined distance in order to accumulate the polymer spinning solution injected from the nozzle of the nozzle block; A plurality of units including a voltage generating device for generating a voltage to the collector and an auxiliary transfer device for transferring the substrate; And a flip device formed in a " U "shape to rotate a substrate positioned in the middle portion of the plurality of units and transferred from the leading end to the trailing end;
A condensing device for condensing and liquefying the VOC generated in the unit, a distillation device for distilling and liquefying the condensed and liquefied VOC through the condensing device, and a storage device for storing the liquefied solvent in the distillation device A VOC recycling apparatus for reusing and recycling a solvent in a storage tank into which a VOC distilled and liquefied in the distillation apparatus is classified and stored as a polymer spinning solution;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 각 유닛의 노즐블록에서 오버플로우된 고분자 방사용액을 회수하기 위한 방사용액 회수경로와, 상기 방사용액 회수경로에 연결되어 회수된 고분자 방사용액을 저장하는 재생탱크와, 상기 재생탱크 및 방사용액 주탱크에 이송배관으로 연결되는 고분자 방사용액이 이송되는 중간탱크를 포함하되, 상기 중간탱크에서 노즐블록으로 공급배관을 통하여 고분자 방사용액이 공급되는 오버플로우 장치;
를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
A recovery tank for storing the polymer spinning solution recovered in connection with the spinning solution recovery path, a recovery tank for storing the polymer spinning solution recovered in the nozzle block of each unit, An overflow device including an intermediate tank through which a polymer solution is transferred to a tank through a transfer pipe, the polymer solution is supplied to the nozzle block from the intermediate tank through a supply pipe;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 케이스는 상부가 절연체로 이루어지고, 하부가 도전체로 이루어지며, 상기 케이스의 상, 하부가 상호 결합되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
Wherein the upper part of the case is made of an insulator and the lower part is made of a conductor, and the upper and lower parts of the case are mutually coupled to each other.
상기 각 유닛의 후단부에 설치되되, 초음파에 의해 이송되는 기재 상에 분사되는 나노섬유 웹의 두께를 측정하고, 측정된 나노섬유 웹의 두께에 따라 기재의 이송속도 및 전압 발생장치의 전압 세기를 조절하여 나노섬유 웹의 두께를 조절하는 두께 측정장치;
를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
The thickness of the nanofiber web that is provided on the back end of each unit and is ejected onto the substrate transferred by the ultrasonic waves is measured and the transfer speed of the substrate and the voltage intensity of the voltage generator are determined according to the thickness of the nanofiber web measured A thickness measuring device for regulating the thickness of the nanofiber web;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 각 유닛 중 최후단에 구비되되, 초음파에 의해 기재 상에 분사되는 나노섬유 웹의 통기도를 계측하고, 계측된 나노섬유 웹의 통기도에 따라 기재의 이송속도 및 전압 발생장치의 전압 세기를 조절하여 나노섬유 웹의 통기도를 조절하는 통기도 계측장치;
를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
Measuring the air permeability of the nanofiber web sprayed on the substrate by ultrasonic waves and controlling the feeding speed of the substrate and the voltage intensity of the voltage generator according to the measured air permeability of the nanofiber web, An air permeability measuring device for controlling the air permeability of the nanofiber web;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 각 유닛 사이에 형성되는 완충구간과, 상기 완충구간 상에 기재를 지지하는 한 쌍의 지지롤러와, 상기 한 쌍의 지지롤러 사이에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 기재가 권취되는 적어도 하나 이상의 조절롤러를 포함하여 구비되되, 상기 각 조절롤러의 수직이동에 의해 기재의 이송속도를 조절하는 기재 이송속도 조절장치;
를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
A pair of support rollers for supporting the base material on the buffer zone, and at least one or more rollers provided movably upward and downward between the pair of support rollers for winding the base material A substrate conveyance speed regulating device including a regulating roller for regulating a conveyance speed of the substrate by vertical movement of the regulating rollers;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 노즐블록의 각 관체 내주연에 나선상으로 형성되되, 열선 형태로 형성되어 관체 내로 공급되는 고분자 방사용액의 온도를 조절하는 온도조절 제어장치;
를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
A thermostat control device formed in a spiral shape on the periphery of each of the tubular bodies of the nozzle block and formed in a hot line shape to regulate the temperature of the polymeric spinning solution supplied into the tubular body;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 플립장치는 내부에 중공을 갖는 원통형상체로서, 그 내주연 양 측에 내향돌출되되, 기재의 양 단부가 삽입되어 나선상으로 가이드되기 위한 가이드홈을 갖는 좌, 우측 가이드부재를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
Wherein the flip device comprises a left and a right guide member having a hollow inside and having a guide groove protruding inwardly on both sides of the inner periphery of the base, Wherein said electrospinning apparatus is fabricated by the method of claim 1.
상기 좌, 우측 가이드 부재 중 좌측 가이드부재는 내주연을 따라 상방향으로 연장형성된 후 다시 하방향으로 연장형성되어 우측 가이드부재의 최초 방향까지 나선상으로 연장형성되고, 상기 우측 가이드부재는 내주연을 따라 하방향으로 연장형성된 후 다시 상방향으로 연장형성되어 좌측 가이드부재의 최초 방향까지 나선상으로 연장형성되며, 상기 좌, 우측 각 가이드홈에 삽입된 기재가 좌, 우측 가이드부재에 가이드되면서 180° 회전되어 그 하부면이 상부에 위치하고, 그 상부면이 하부에 위치하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method of claim 9,
Wherein the left guide member is formed to extend upwardly along the inner circumference of the left and right guide members and then extend downward again to extend in a spiral direction to a first direction of the right guide member, The base member inserted in the left and right guide grooves is rotated 180 degrees while being guided by the left and right guide members, Wherein the lower surface is located at the upper portion and the upper surface is located at the lower portion.
상기 플립장치에 열풍, 온풍 또는 스팀을 공급하기 위한 건조장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
Further comprising a drying device for supplying hot flue, hot air or steam to the flip device.
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