KR101811660B1 - Nanofiber manufacturing apparatus and nanofiber manufacturing method using the same - Google Patents

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Abstract

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 노즐이 상부에서 하부로 향하고, 고분자 방사용액을 지지체 상에 전기방사하여 제1 나노섬유 웹을 제조하는 하향식 전기방사장치 및 노즐이 하부에서 상부로 향하고, 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층하는 상향식 전기방사장치;를 포함하는 나노섬유 제조장치에 있어서, 상기 나노섬유 제조장치는 하향식 전기방사장치를 시작으로 하향식 전기방사장치와 상향식 전기방사장치가 교호적으로 3개 이상 구비되고, 상기 각 전기방사장치에 사용되는 고분자 방사용액의 종류는 상이하며, 상기 각 전기방사장치 사이에는 지지체의 상부면이 하부면으로 180도 회전되도록 하는 회전장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조장치 및 나노섬유의 제조방법을 제공한다. 본 발명은, 나노섬유 웹이 적층형성되는 지지체를 회전시키어 동일한 면에 연속적으로 하향식 및 상향식 전기방사장치에 의해 나노섬유 웹을 제조하여 나노섬유 분리막의 제조공정이 간소화됨과 동시에 제조 시간을 절감할 수 있다는 효과를 거둘 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, a top-down electrospinning device for producing a first nanofiber web by electrospinning a polymer spinning solution onto a support, the nozzle being directed from the top to the bottom, And a bottom-up electrospinning device for electrospinning the use solution to laminate the nanofiber webs, wherein the nanofiber manufacturing device comprises a top-down electrospinning device and a bottom-up electrospinning device, And a rotating device for rotating the upper surface of the support body by 180 degrees between the respective electrospinning apparatuses and between the respective electrospinning apparatuses The present invention also provides a nanofiber manufacturing apparatus and a method of manufacturing nanofibers. The present invention relates to a method for manufacturing a nanofiber separation membrane by spinning a support on which a nanofiber web is laminated and continuously producing a nanofiber web by using a top-down and bottom-up electrospinning device on the same surface to simplify the manufacturing process of the nanofiber separation membrane, It is possible to achieve the effect.

Description

나노섬유 제조장치 및 나노섬유의 제조방법{Nanofiber manufacturing apparatus and nanofiber manufacturing method using the same}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a nanofiber manufacturing apparatus and a nanofiber manufacturing method,

본 발명은 나노섬유 제조장치 및 나노섬유의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanofiber manufacturing apparatus and a method of manufacturing nanofibers.

최근 들어, 전자기기의 소형화, 박형화 및 경량화 등 경박 단소화가 급속도로 이루어지고 있으며, 이러한 경향에 맞추어 전력을 공급하는 전지에 대해서도 고성능화가 요구되고 있다.In recent years, miniaturization, thinning, light weight, and the like of electronic devices have been made rapidly and rapidly, and batteries that supply electric power in accordance with this tendency are also required to have high performance.

이러한 요구에 가장 잘 부합하는 전지가 리튬 이차전지이며, 리튬 이차전지는 양극, 음극, 전해액 및 분리막을 포함하여 구성된다.A lithium secondary battery is the battery best suited to such a demand, and the lithium secondary battery comprises an anode, a cathode, an electrolyte, and a separator.

여기서, 양극에서 양극활물질은 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 물질로서, 리튬 코발트 산화물, 리튬 망간 산화물, 리튬 니켈 코발트산화물, 리튬 철 인산 옥사이드 등의 복합 금속 산화물이 주로 사용된다.Here, in the anode, the cathode active material is a material capable of occluding and releasing lithium, and a composite metal oxide such as lithium cobalt oxide, lithium manganese oxide, lithium nickel cobalt oxide, and lithium iron phosphate oxide is mainly used.

그리고, 음극에서 음극활물질은 리튬을 흡장 및 방출할 수 있는 리튬합금, 카본(carbon), 코크스(cokes), 활성화 카본(activated carbon), 그래파이트(graphite), 실리콘(Si), 주석(Sn) 등 금속 및/또는 합금 등이 주로 사용된다.In the negative electrode, the negative electrode active material is a lithium alloy, carbon, cokes, activated carbon, graphite, silicon (Si), tin (Sn), or the like capable of intercalating and deintercalating lithium Metals and / or alloys are mainly used.

또한, 전해액으로는 리튬염과 유기용매를 포함하는 비수 전해액으로서, 리튬염으로는 LiClO4, LiCF3SO3, LiAsF6, LiBF4, LiPF6, LiSCN, LiC(CF3SO2)3, LiBOB 등이 사용되고, 유기용매로는 에틸렌카보네이트(EC), 프로필렌카보네이트(PC), 디메틸카보네이트(DMC), 디메톡시에탄(DME), 디에톡시에탄(DEE), 2-메틸테트라하이드로퓨란(2-MeTHF), 디메틸설폭사이드(DMSO) 등이 각각 또는 혼합되어 사용된다.LiCF4, LiCF3SO3, LiAsF6, LiBF4, LiPF6, LiSCN, LiC (CF3SO2) 3, LiBOB and the like are used as the lithium salt. Examples of the organic solvent include ethylene carbonate (EC), propylene carbonate (PC), dimethyl carbonate (DMC), dimethoxyethane (DME), diethoxyethane (DEE), 2- Respectively.

그리고, 분리막은 리튬 이차전지의 양극과 음극의 접촉에 의한 내부 단락을 방지하고 이온을 투과시키는 역할을 하는 것으로서, 현재 일반적으로 사용되고 있는 분리막은 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP), 또는 폴리에틸렌과 폴리프로필렌 복합막이 사용되고 있으나 이는 열적 불안정성으로 인해 이차전지에 안정성에 문제를 야기할 수 있다.The separation membrane prevents internal short-circuiting caused by the contact between the anode and the cathode of the lithium secondary battery and transmits ions. The separation membrane that is currently used is polyethylene (PE), polypropylene (PP), or polyethylene Polypropylene composite membranes are used, but this can cause stability problems in secondary batteries due to thermal instability.

이에 따라 최근에는 이를 보완하기 위해 이차전지에 사용되는 분리막을 다층구조로 제조하여 열안정성을 향상시키기 위한 시도가 있었고, 그 중 하나로 다공성 나노섬유 웹 및 그 제조방법에서 제 1 나노섬유 웹과 제 2 나노섬유 웹을 각각 형성하여 결합시킨 방법이 제안되었다. 그러나, 상기와 같은 방법은 2층 나노섬유 웹을 만드는 과정에서 전기방사 공정을 2번 거치므로 제조공정이 복잡해지고 소모되는 시간도 길어져 이에 따라 경제성이 저하되는 문제가 있었다.In recent years, attempts have been made to improve the thermal stability by preparing a separator used for a secondary battery in a multilayer structure. One of them is a porous nanofiber web and a method for manufacturing the same, And a nanofiber web were respectively formed and combined. However, the above-mentioned method has a problem in that the manufacturing process is complicated and the time consumed is long since the electrospinning process is carried out twice in the process of making the two-layered nanofiber web.

또한, 기존의 상향식 전기방사 장치에 의한 나노섬유를 제조하는 경우 상향식에 따른 생산 속도 및 생산량이 낮아지는 문제가 있었다.In addition, when the nanofibers are manufactured by the conventional bottom-up electrospinning device, there is a problem that the production speed and production amount are lowered according to the bottom-up type.

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.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 하향식 전기방사장치와 상향식 전기방사장치를 교대로 설치하여 방사용액을 분사하고, 전기방사장치 사이에 회전장치를 구비함으로서 지지체, 기재 또는 원단의 일면에 연속적으로 나노섬유 웹이 적층되는 것이 가능함과 동시에 상향식 전기방사장치의 이점인 고품질의 나노섬유 웹 생산과 하향식 전기방사장치의 이점인 대량생산이 가능한 나노섬유 제조장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived in order to solve the above-mentioned problems, and it is an object of the present invention to provide an apparatus and a method for disposing a downward electrospinning device and a bottom-up electrospinning device alternately, spraying a spinning solution, To provide a nanofiber web manufacturing apparatus capable of continuously stacking nanofiber webs on one side of a bottom-up electrospinning apparatus and capable of mass production of a high-quality nanofiber web production and a bottom- do.

본 발명의 바람직한 실시예에 따르면, 노즐이 상부에서 하부로 향하고, 고분자 방사용액을 지지체 상에 전기방사하여 제1 나노섬유 웹을 제조하는 하향식 전기방사장치 및 노즐이 하부에서 상부로 향하고, 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층하는 상향식 전기방사장치;를 포함하는 나노섬유 제조장치에 있어서, 상기 나노섬유 제조장치는 하향식 전기방사장치를 시작으로 하향식 전기방사장치와 상향식 전기방사장치가 교호적으로 3개 이상 구비되고, 상기 각 전기방사장치에 사용되는 고분자 방사용액의 종류는 상이하며, 상기 각 전기방사장치 사이에는 지지체의 상부면이 하부면으로 180도 회전되도록 하는 회전장치를 구비하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조장치를 제공한다. 여기서 상기 나노섬유 제조장치는 하향식 전기방사장치 및 상향식 전기방사장치가 수평방향, 수직방향 또는 수평방향에 대해 U자 방향으로 연속되게 배치되는 것을 특징으로 하고, 상기 나노섬유 제조장치는 상기 상향식 전기방사장치의 후단부에 제1 나노섬유 웹 및 제2 나노섬유 웹이 적층된 지지체를 라미네이팅하기 위한 라미네이팅 장치를 추가로 더 구비하는 것을 특징으로 한다.According to a preferred embodiment of the present invention, a top-down electrospinning device for producing a first nanofiber web by electrospinning a polymer spinning solution onto a support, the nozzle being directed from the top to the bottom, And a bottom-up electrospinning device for electrospinning the use solution to laminate the nanofiber webs, wherein the nanofiber manufacturing device comprises a top-down electrospinning device and a bottom-up electrospinning device, And a rotating device for rotating the upper surface of the support body by 180 degrees between the respective electrospinning apparatuses and between the respective electrospinning apparatuses Wherein the nanofibers are fabricated using the nanofibers. The nanofiber manufacturing apparatus is characterized in that the top-down electrospinning apparatus and the bottom-up electrospinning apparatus are continuously arranged in the U-direction with respect to the horizontal direction, the vertical direction, or the horizontal direction, The apparatus further comprises a laminating device for laminating a support on which the first nanofiber web and the second nanofiber web are laminated at the rear end of the device.

한편, 상기 하향식 전기방사장치 및 상향식 전기방사장치는 각각 고분자 방사용액의 온도를 조절하기 위한 온도조절 장치를 더 포함하는 것이 가능하며, 상기 각 전기방사장치는 지지체의 길이방향 또는 폭방향으로 동일 평면 상에 평량이 상이한 것을 특징으로 한다.The top-down type electrospinning device and the bottom-up type electrospinning device may further include a temperature control device for controlling the temperature of the polymer spinning solution, and each of the electrospinning devices may have the same plane And the basis weight is different.

본 발명의 다른 바람직한 실시예에 따르면 지지체를 준비하는 단계, 상기 지지체의 상부면에 하향식 전기방사장치로 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하는 단계 및 상기 지지체 상에 적층된 나노섬유 웹 상에 상향식 전기방사장치로 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 연속적으로 적층형성하는 단계;를 포함하는 분리막 제조방법에 있어서, 여기서 상기 하향식 전기방사장치로 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하는 단계와 상향식 전기방사장치로 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하는 단계가 교호적으로 3단계 이상으로 구성되며, 상기 각 전기방사장치에 의해 나노섬유 웹을 적층형성하는 단계 사이에 지지체가 회전장치를 지나면서 상부면이 하부면으로 180도 회전되는 단계가 포함되며, 상기 하향식 전기방사장치에 이용되는 고분자 방사용액과 상향식 전기방사장치에 이용되는 고분자 방사용액은 상이한 종류인 것을 특징으로 하는 나노섬유의 제조방법을 제공한다. 여기서 상기 지지체는 기재 또는 원단인 것을 특징으로 하고, 상기 각 나노섬유 웹은 지지체의 길이방향 또는 폭방향으로 동일 평면 상에 평량이 상이한 것을 특징으로 한다. 또한 상기 각 고분자 방사용액은 온도조절 장치를 통하여 50 내지 100℃의 온도에서 전기방사되는 것을 특징으로 한다.According to another preferred embodiment of the present invention, there is provided a method for producing a nanofiber web, comprising the steps of preparing a support, electrospinning a polymer spinning solution with a top-down electrospinning device on a top surface of the support, A method of manufacturing a separation membrane including continuously forming a laminate of nanofiber webs by electrospinning a polymer spinning solution with a bottom-up electrospinning device on a web, the method comprising: electrospinning a polymer spinning solution with the top- A step of laminating a fibrous web, and a step of laminating a nanofiber web by electrospunning a polymer spinning solution with a bottom-up electrospinning device, are alternately constituted by three or more steps, and the nanofiber web During the step of forming the laminate, the supporting body passes the rotating device, and the upper face is rotated 180 degrees to the lower face And including the step, the polymer spinning solution to be used in the polymer spinning solution and the bottom-up electrospinning devices which is used in the top-down electrospinning device provides a method for producing nanofibers, characterized in that different types. The support is characterized by being a substrate or a fabric, wherein each of the nanofiber webs has a different basis weight on the same plane in the longitudinal direction or the width direction of the support. The polymer spinning solution is electrospun through a temperature controller at a temperature of 50 to 100 ° C.

이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 나노섬유 웹이 적층형성되는 지지체를 회전시키어 동일한 면에 연속적으로 하향식 및 상향식 전기방사장치에 의해 나노섬유 웹을 제조하여 나노섬유 분리막의 제조공정이 간소화됨과 동시에 제조 시간을 절감할 수 있다는 효과를 거둘 수 있다.As described above, according to the present invention having the above-described structure, the support on which the nanofiber web is laminated is rotated, and the nanofiber web is continuously formed on the same surface by the downward and downward electrospinning apparatus, The process can be simplified and the manufacturing time can be reduced.

그리고, 본 발명은 지지체를 회전시키는 회전장치를 각 전기방사장치 사이에 설치시킴으로서 전기방사 장치의 설치시 공간활용을 평면상에 수평방향으로 또는 수직으로 배치되는 층층으로 설치가 가능함에 따라 공간활용이 용이함과 동시에 설치공간에 여유가 있는 효과가 있다. 다시 말해, 협소한 공간에서도 전기방사장치의 설치 및 가동이 가능하고 나노섬유 웹의 대량생산이 가능한 효과를 거둘 수 있다.In addition, since the rotating device for rotating the support is installed between the electrospinning devices, the space utilization of the electrospinning device can be installed in a horizontally or vertically arranged layered structure on the plane, It is easy and at the same time, there is a margin in the installation space. In other words, it is possible to install and operate an electrospinning device in a narrow space, and it is possible to mass-produce nanofiber webs.

도 1은 본 발명에 의한 나노섬유 제조장치를 개략적으로 나타내는 측면도,
도 2는 본 발명의 나노섬유 제조장치의 각 전기방사장치 내에 설치되는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 3은 본 발명의 나노섬유 제조장치의 각 전기방사장치 내에 설치되는 노즐블록 내에 온도조절을 위한 열선이 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도,
도 4는 도 3의 A-A’선 단면도,
도 5 및 도 6은 본 발명의 나노섬유 제조장치의 회전장치의 일 실시예로 사용되는 플립장치를 개략적으로 나타낸 단면도,
도 7은 본 발명의 노즐블록의 관체가 CD 방향으로 On-Off되는 상태를 나타내는 평면도,
도 8은 도 7과 같은 노즐블록 내 노즐에 작동에 따른 CD 방향으로 고분자 방사용액의 종류 또는 평량이 상이한 전기방사가 진행되는 작업과정을 나타내는 평면도,
도 9는 본 발명의 노즐블록 내 노즐블록 내 노즐에 작동에 따른 MD 방향으로 고분자 방사용액의 종류 또는 평량이 상이한 전기방사가 진행되는 작업과정을 나타내는 평면도,
도 10은 본 발명의 나노섬유 제조장치를 수직방향으로 배치한 경우의 배치도를 개략적으로 나타낸 측면도,
도 11은 본 발명의 나노섬유 제조장치를 수평방향에 대해 U자로 배치한 경우의 배치도를 개략적으로 나타낸 조감도이다.
1 is a side view schematically showing an apparatus for producing nanofibers according to the present invention,
2 is a plan view schematically showing a nozzle block installed in each electrospinning device of the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention,
3 is a front sectional view schematically showing a state in which a heating wire for temperature control is installed in a nozzle block installed in each electrospinning device of the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention,
4 is a sectional view taken along the line A-A 'in Fig. 3,
5 and 6 are cross-sectional views schematically showing a flip device used as an embodiment of a rotating device of a nanofiber manufacturing apparatus of the present invention,
7 is a plan view showing a state in which the tube body of the nozzle block of the present invention is turned on and off in the CD direction,
FIG. 8 is a plan view showing a process of electrospinning in which the type or basis weight of the polymer spinning solution is different in the CD direction in the nozzle in the nozzle block as shown in FIG. 7,
FIG. 9 is a plan view showing a process of electrospinning of a nozzle in a nozzle block in a nozzle block according to an embodiment of the present invention,
10 is a side view schematically showing the arrangement of the apparatus for producing nanofibers of the present invention in the vertical direction,
Fig. 11 is a bird's-eye view schematically showing the arrangement of a case where the apparatus for producing nanofibers of the present invention is arranged in a U-shape with respect to the horizontal direction.

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 나노섬유 제조장치를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 발명의 나노섬유 제조장치의 각 전기방사장치 내에 설치되는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 3은 본 발명의 나노섬유 제조장치의 각 전기방사장치 내에 설치되는 노즐블록 내에 온도조절을 위한 열선이 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도이고, 도 4는 도 3의 A-A’선 단면도이며, 도 5 및 도 6은 본 발명의 나노섬유 제조장치에서 사용되는 회전장치의 일실시예인 플립장치를 개략적으로 나타낸 단면도이고, 도 7은 본 발명의 노즐블록의 관체가 CD 방향으로 On-Off되는 상태를 나타내는 평면도이며, 도 8은 도 7과 같은 노즐블록 내 노즐에 작동에 따른 CD 방향으로 고분자 방사용액의 종류 또는 평량이 상이한 전기방사가 진행되는 작업과정을 나타내는 평면도이고, 도 9는 본 발명의 노즐블록 내 노즐블록 내 노즐에 작동에 따른 MD 방향으로 고분자 방사용액의 종류 또는 평량이 상이한 전기방사가 진행되는 작업과정을 나타내는 평면도이며, 도 10은 본 발명의 나노섬유 제조장치를 수직방향으로 배치한 경우의 배치도를 개략적으로 나타낸 측면도이고, 도 11은 본 발명의 나노섬유 제조장치를 수평방향에 대해 U자로 배치한 경우의 배치도를 개략적으로 나타낸 조감도이다.2 is a plan view schematically showing a nozzle block installed in each electrospinning apparatus of the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention. FIG. 3 is a cross- FIG. 4 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG. 3, and FIGS. 5 and 6 are schematic cross- 6 is a cross-sectional view schematically showing a flip device which is one embodiment of a rotating device used in the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention, and FIG. 7 is a plan view showing a state in which the tubular body of the nozzle block of the present invention is turned on and off in the CD direction And FIG. 8 is a flowchart illustrating a process of electrospinning in which the type or basis weight of the polymer spinning solution is different in the CD direction according to the operation on the nozzle in the nozzle block shown in FIG. 7 And FIG. 9 is a plan view showing a process of electrospinning in which the type or basis weight of the polymeric spinning solution is different in the MD direction according to the operation on the nozzle in the nozzle block in the nozzle block of the present invention. Fig. 11 is a bird's-eye view schematically showing the arrangement of a case in which the nanofiber manufacturing apparatus of the present invention is arranged in a U-shape with respect to the horizontal direction.

도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 나노섬유 제조장치(1)는 하향식 전기방사장치(10, 10‘) 및 상향식 전기방사장치(30)를 포함하여 구성되되, 상기 하향식 전기방사장치(10, 10’) 및 상향식 전기방사장치(30)가 일정간격 이격되어 배열설치된다. As shown in the figure, the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the present invention comprises a top-down electrospinning apparatus 10, 10 'and a bottom-up electrospinning apparatus 30, 10, 10 'and the bottom-up electrospinning device 30 are arranged at regular intervals.

여기서 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘)와 상향식 전기방사장치(30)는 고분자 방사용액(미도시)이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(11,11’,31) 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(15,15‘,35)이 다수개 배열설치되는 노즐블록(13,13’,33)과 상기 노즐(15,15‘,35)의 상단(상향식 전기방사장치의 경우) 및 하단(하향식 전기방사장치의 경우)에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(15,15’,35)로부터 일정간격 이격되는 컬렉터(17,17‘,37) 및 상기 컬렉터(17,17’,37)에 전압을 발생시키기는 전압 발생장치(14)를 포함하여 구성된다. The top-down electrospinning device 10 and 10 'and the bottom-up electrospinning device 30 are provided with a polymer spinning solution in the spinning solution main tanks 11, 11' and 31, in which a polymer spinning solution (not shown) The nozzles 15, 15 ', and 35 are provided with a plurality of nozzles 15, 15', and 35 in the form of pins, (17, 17 ', 37) spaced apart from the nozzles (15, 15', 35) in order to accumulate the polymer spinning solution to be injected located at the lower end (in the case of the downward type electrospinning device) And a voltage generating device 14 for generating a voltage to the collectors 17, 17 ', and 37. [

상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 나노섬유 제조장치(1)는 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘) 및 상향식 전기방사장치(30)의 방사용액 주탱크(11,11’,31) 내에 충진되는 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(15,15‘,35) 내의 연속적으로 정량 공급되고 노즐(15,15‘,35)로 공급되는 고분자 방사용액은 노즐(15,15‘,35)을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(17,17’,37) 상에 방사, 집속되어 나노섬유 웹을 형성하며, 형성된 나노섬유를 엠보싱 또는 니들펀칭하여 부직포로 제조한다.According to the structure as described above, the nanofiber manufacturing apparatus 1 according to the present invention is characterized in that the spinning liquid main tanks 11, 11 ', and 31' of the top-down type electrospinning device 10, 10 ' 15 ', and 35 supplied with a high voltage through the metering pump and supplied to the nozzles 15, 15', and 35 are supplied to the nozzles 15, 15 ', and 35 through the nozzles 15, 15', and 35, 17 ', and 37 on the collectors 17, 17', and 37 with high voltage applied thereto through the electrodes 15, 15 ', and 35 to form a nanofiber web, and the formed nanofiber is embossed or needle punched into a nonwoven fabric .

한편, 상기 각 전기방사장치에서 노즐(15,15‘,35)이 배치되어 있는 노즐블록(13,13’,33)은 각 관체(112) 내에 온도조절장치(60)가 구비된다. 즉, 상기 각 전기방사장치(10,10‘,30) 내에 설치되되, 다수개의 노즐(15,15‘,35)로 고분자 방사용액이 공급되는 노즐블록(13,13’,33)의 관체에 고분자 방사용액의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치가 구비된다. 여기서, 상기 노즐블록(13,13‘,33) 내의 고분자 방사용액의 흐름은 고분자 방사용액이 저장되는 방사용액 주탱크(11,11’,31)로부터 방사용액 유동파이프(미도시)를 통하여 각 관체(112)로 공급된다. 그리고 각 관체에 공급되는 고분자 방사용액은 다수의 노즐(15,15‘,35)을 통해 방사 및 토출되어 나노섬유 웹의 형태로 지지체(3)에 집적된다. 이때 각 관체 및 상기 관체의 상부에 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개로 장착되는 노즐(15,15‘,35)은 도전부재로 이루어져 전기적으로 접속된 상태로 관체(112)에 장착된다. 여기서 상기 온도조절장치(60)는 각 관체로 공급 및 유입되는 고분자 방사용액의 온도조절을 제어하기 위하여 상기 관체의 내주연에 열선 형태로 구비된다. 즉, 도 3 내지 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이 상기 노즐블록(13,13’,33)의 관체 내주연에 열선(113)으로 이루어지는 온도조절장치(60)가 노즐블록(13,13‘,33)의 관체 내주연에 나선상으로 형성되어 관체로 공급 및 유입되는 고분자 방사용액의 온도를 조절한다. 본 발명에서는 상온에서 방사하는 것이 일반적이나, 바람직하게 50 내지 100℃인 고온에서 방사하는 것도 가능하다..The nozzle blocks 13, 13 ', and 33, in which the nozzles 15, 15', and 35 are disposed in the respective electrospinning devices, are provided with a temperature control device 60 in each tube 112. That is, in the tubular body of the nozzle block 13, 13 ', 33, which is provided in each of the electrospinning devices 10, 10', 30 and to which the polymer solution is supplied by the plurality of nozzles 15, 15 ' And a temperature control device for controlling the temperature of the polymer spinning solution. Here, the flow of the polymer solution in the nozzle block 13, 13 ', 33 is transmitted from the spinning solution main tanks 11, 11', 31 in which the polymer solution is stored through the spinning solution flow pipe (not shown) And is supplied to the tubular body 112. The polymer spinning solution supplied to each tube is radiated and discharged through a plurality of nozzles 15, 15 ', and 35, and is accumulated on the support 3 in the form of a nanofiber web. At this time, the plurality of nozzles 15, 15 ', and 35, which are spaced apart from each other at a predetermined interval in the longitudinal direction, are mounted on the tubular body 112 in a state of being electrically connected and electrically connected. Here, the temperature controller 60 is provided in the shape of a hot line on the inner circumference of the tube to control the temperature control of the polymer solution used for supplying and flowing the tubes. 3 to 5, a temperature regulating device 60 including a heat ray 113 is disposed on the inner circumference of the tube body of the nozzle block 13, 13 ', and 33 in such a manner that the nozzle block 13, 13' 33 formed in a spiral shape on the inner periphery of the tubular body to control the temperature of the polymer spinning solution supplied to and introduced into the tubular body. In the present invention, it is common to emit at room temperature, but it is also possible to emit at a high temperature of preferably 50 to 100 ° C.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 노즐블록(13,13‘,33)의 관체 내주연에 열선으로 이루어지는 온도조절장치(60)가 나선상으로 구비되어 있으나, 상기 온도조절장치(60)가 열선 형태로 형성되되, 상기 관체의 내주연 방사상에 길이방향으로 다수개 구비되어 고분자 방사용액의 온도를 조절하도록 이루어지는 것도 가능하고, 상기 온도조절장치(60)가 대략 “C”형태의 판체형상으로 형성되되, 상기 관체의 내주연에 구비되어 고분자 방사용액의 온도를 조절하도록 이루어지는 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention, a temperature regulating device 60 consisting of hot wire is spirally provided on the inner circumference of the tubular body of the nozzle block 13, 13 ', 33. However, A plurality of thermoforming devices may be provided on the inner peripheral radial direction of the tube to longitudinally adjust the temperature of the polymer solution, and the temperature regulating device 60 may be formed in a substantially C-shaped plate shape , And the temperature of the polymer spinning solution may be adjusted at the inner periphery of the tube.

한편, 상기 나노섬유 제조장치(1)의 전단에는 하향식 전기방사장치(10) 이 위치하고 뒤이어 상향식 전기방사장치(30)와 또 다른 하나의 하향식 전기방사장치(10‘)가 배치되며, 각각의 전기방사장치에서 고분자 방사용액이 분사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 지지체(3)를 공급하는 공급롤러(5)가 구비되고, 나노섬유 제조장치(1)의 최후단에는 나노섬유가 적층형성되는 지지체(3)를 권취하기 위한 권취롤러(9)가 구비된다.In the meantime, a top-down type electrospinning device 10 and a bottom-up type electrospinning device 10 'are disposed at the front end of the nanofiber manufacturing apparatus 1, And a feed roller (5) for feeding a supporter (3) on which a nanofiber web is laminated by spraying a polymer spinning liquid from a spinning device, and a feed roller (5) Up rollers 9 for winding the rollers 3 are provided.

여기서, 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘) 및 상향식 전기방사장치(30)의 고분자 방사용액이 적층되는 지지체(3)는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나 이에 한정하지 아니하고, 지지체(3)를 기재 또는 원단으로 직접 이용하는 것도 가능하다.The support 3 on which the polymer spinning solution of the top-down electrospinning device 10, 10 'and the bottom-up electrospinning device 30 are laminated is preferably made of nonwoven fabric or fabric, but not limited thereto, ) Can be used directly as a substrate or fabric.

이때, 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘)와 상향식 전기방사장치(30)는 컬렉터(17,17’,37)를 기준으로 그 상, 하방향으로 상호 대칭되게 각각 배열설치된다. 즉, 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘)는 컬렉터(17,17’)가 노즐(15,15‘)의 상단에 위치하고, 상기 상향식 전기방사장치(30)는 컬렉터(37)가 노즐(35)의 하단에 위치한다.At this time, the top-down electrospinning apparatus 10, 10 'and the bottom-up electrospinning apparatus 30 are arranged symmetrically with respect to the collectors 17, 17', 37 in the upward and downward directions. That is, the top-down type electrospinning device 10 and 10 'are arranged such that the collectors 17 and 17' are located at the top of the nozzles 15 and 15 ' 35).

한편, 상기 각 컬렉터(17,17‘,37)의 양 단부에는 이송롤러(7)가 각각 구비되고, 상기 각 이송롤러(7)를 통하여 각 컬렉터(17,17’,37)에 집적되어 나노섬유가 적층형성되는 지지체(3)가 수평방향으로 이송된다. 즉, 상기 전단부에 위치한 하향식 전기방사장치(10)의 노즐(15)에서 분사되는 고분자 방사용액을 컬렉터(17)의 지지체(3)상에 적층형성시켜 제조된 나노섬유를 상향식 전기방사장치(30)의 컬렉터(37) 상으로 수평이동시키고, 이후 하향식 전기방사장치(10‘)에 상기한 공정을 반복적 및 연속적으로 진행하기 위한 이송롤러(7)가 상기 각 컬렉터(17,17’,37)의 양 단부에 각각 구비된다.On the other hand, conveying rollers 7 are provided at both ends of each of the collectors 17, 17 ', and 37, and are integrated in the collectors 17, 17', and 37 through the respective conveying rollers 7, The support 3 on which the fibers are laminated is transported in the horizontal direction. That is, the polymer spinning solution injected from the nozzle 15 of the top-down electrospinning device 10 located at the front end portion is laminated on the support 3 of the collector 17, The transfer rollers 7 for repeatedly and continuously advancing the above process to the top-down electrospinning apparatus 10 'are horizontally moved on the collectors 37 of the respective collectors 17, 17', and 37, Respectively.

한편, 본 발명에서는 하향식 전기방사장치(10)와 상향식 전기방사장치(30) 사이, 그리고 상향식 전기방사장치(30)와 하향식 전기방사장치(10‘) 사이에는 회전장치(20)가 구비되는 것을 특징으로 한다. 상기 회전장치(20)는 전기방사장치 사이에 위치되어 지지체(3)를 180도 회전시켜 지지체의 상부면은 하부면으로, 하부면은 상부면이 되도록 회전시키기 위한 장치이다. In the present invention, the rotating device 20 is provided between the top-down electrospinning device 10 and the bottom-up electrospinning device 30, and between the bottom-up electrospinning device 30 and the top- . The rotating device 20 is disposed between the electrospinning devices and rotates the supporting body 3 by 180 degrees so as to rotate the upper surface of the supporter to be the lower surface and the lower surface to be the upper surface.

도 5 및 6은 회전장치(20)의 일 실시예로 사용되는 플립장치(20-1)를 개략적으로 나타낸 단면도이다. 구체적으로 도 5는 플립장치(20-1)의 초기 동작과정을 나타내는 단면도이고, 도 6은 플립장치(20-1)의 후기 동작과정을 나타내는 단면도이다. 상기 플립장치(20-1)는 내부에 중공을 갖는 원통형상체로 형성되고 그 중심부에서 수평방향 양 측 내주연 상에 지지체(3)의 양 단부가 삽입되기 위한 가이드홈을 갖는 좌, 우측 가이드 부재(21,21‘)가 각각 내향돌출되게 형성된다. 이 때 상기 플립장치(20-1)의 내주연에 내향돌출되게 형성되는 좌,우측 가이드부재(21,21’) 중 좌측 가이드부재(21)는 내주연을 따라 상방향으로 연장형성된후 다시 하방향으로 연장형성되도록 나선상으로 회전되어 우측 가이드 부재(21‘)의 최초 위치 및 방향에 위치하고, 우측 가이드부재(21’)는 내주연을 따라 하방향으로 연장형성된 후 다시 상방향으로 연장형성되도록 나선상으로 회전되어 좌측 가이드부재(21)의 최초 위치 및 방향에 위치한다.5 and 6 are cross-sectional views schematically showing the flip device 20-1 used as one embodiment of the rotating device 20. As shown in Fig. 5 is a sectional view showing the initial operation of the flip device 20-1, and FIG. 6 is a cross-sectional view showing a process of the latter operation of the flip device 20-1. The flip device 20-1 is formed as a cylindrical body having a hollow inside and has a guide groove for inserting both ends of the support 3 on the inner periphery on both sides in the horizontal direction on both sides in the center thereof. (21, 21 ') are formed so as to protrude inwardly. At this time, the left guide member 21 of the left and right guide members 21 and 21 'formed to protrude inwardly from the inner periphery of the flip device 20-1 is formed to extend upward along the inner periphery, And the right guide member 21 'is formed to extend downward along the inner circumference and then to extend upwardly again so as to extend in the direction of the spiral, So as to be positioned at the initial position and direction of the left guide member 21.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 플립장치(20-1)의 내주연에 내향돌출되게 형성되는 좌, 우측 가이드부재의 각 가이드홈(22,22‘)으로 삽입된 지지체의 일측 단부 및 타측 단부가 좌, 우측 가이드부재(21,21’)를 가이드되면서 플립장치(20-1)의 내주연을 상호 대향되게 나선상으로 180도 회전됨으로써 지지체(3)의 상, 하부면이 역전된다.One end and the other end of the support inserted into the respective guide grooves 22 and 22 'of the left and right guide members protruding inwardly from the inner periphery of the flip device 20-1 by the above- The upper and lower surfaces of the support body 3 are reversed by rotating the inner circumference of the flip device 20-1 helically while facing the left and right guide members 21 and 21 '

본 발명에서는 전기방사장치 사이에 위치하고 전기방사된 나노섬유 웹을 180도 회전시키는 회전장치(20)로 플립장치(20-1)를 사용하고 있으나, 이에 한정하지 아니하고 변형적으로 비틀림 롤러를 구비한 장치나 비틀림 롤러에 의해 지지체의 진행방향으로 90도 굴곡하도록 회전시키는 장치가 사용되는 것도 가능하다.In the present invention, the flip device 20-1 is used as the rotating device 20 for rotating the electrospun nanofibrous web 180 degrees between the electrospinning devices. However, the present invention is not limited to this, It is also possible to use an apparatus which rotates by 90 degrees in the advancing direction of the support by a device or a torsion roller.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 하향식 전기장치(10)의 방사용액 주탱크(11) 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐(15)을 통하여 컬렉터(17)의 지지체(3) 상에 분사되고, 상기 컬렉터(17)의 지지체(3) 상에 분사된 고분자 방사용액이 집적되면서 나노섬유를 형성한 후 나노섬유가 적층형성된 지지체(3)는 회전장치(20)에 의하여 하향식 전기방사에 의해 나노섬유가 적층형성된 지지체(3)의 상부면이 하부면으로 180도 회전된다. 그 이후 이송롤러(7)를 통하여 상향식 전기방사장치(30)의 컬렉터(37) 상으로 이송되고, 상기 컬렉터(37) 상으로 이송된 나노섬유가 적층된 지지체(3)에 상기 상향식 전기방사장치(30)의 방사용액 주탱크(31) 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐(35)을 통하여 전기방사된다. 이후 회전장치(20)에 의하여 적층형성된 지지체의 하부면이 상부면으로 180도 회전한다. 그런 다음 이송롤러(7)를 통하여 하향식 전기방사장치(10‘)의 컬렉터(17’) 상으로 이송되어 상향식 전기방사장치(30)에 의해 제조된 나노섬유 웹 상에 다시 하향식 전기방사장치(10‘)에 의한 나노섬유 웹이 적층된다. 상기한 과정을 연속적 및 반복적으로 수행하면서 최종 제품이 제조된다.The polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank 11 of the top-down type electric device 10 is sprayed onto the support 3 of the collector 17 through the nozzle 15, The supporting body 3 on which nanofibers are laminated after the polymer spinning solution injected on the collector 3 of the collector 17 is integrated is rotated by the rotating device 20 by the top- The upper surface of the laminated support 3 is rotated 180 degrees to the lower surface. And then transferred to the collector 37 of the bottom-up electrospinning device 30 through the conveying roller 7 and to the support 3 on which the nanofibers transferred onto the collector 37 are laminated, The polymer spinning solution filled in the spinning liquid main tank 31 of the spinning solution tank 30 is electrospun through the nozzle 35. Thereafter, the lower surface of the support formed by the rotary device 20 rotates 180 degrees to the upper surface. Is then transferred onto the collector 17 'of the top-down electrospinning apparatus 10' through the transfer roller 7 and again onto the nanofiber web produced by the bottom-up electrospinning apparatus 30 again via the top-down electrospinning apparatus 10 &Quot;) is laminated. The final product is produced while performing the above-described process continuously and repeatedly.

상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 나노섬유 제조장치(1)의 하향식 전기방사장치(10,10‘), 회전장치(20) 및 상향식 전기방사장치(30)를 통과하면서 제조되는 나노섬유는 지지체(3)에 상기 하향식 전기방사장치(10,10’) 및 상향식 전기방사장치(30)의 각 노즐(15,15‘,35)을 통하여 고분자 방사용액이 분사되어 컬렉터(17,17’,37) 상의 지지체(3)의 일면에 나노섬유 웹이 연속적으로 적층형성되는 등 하향식 전기방사장치(10,10‘) 및 상향식 전기방사장치(30)의 노즐(15,15’,35)에서 분사되는 고분자 방사용액이 적층되어 나노섬유 웹이 다수 층으로 형성됨으로써 최종 나노섬유 제품이 제조된다.The nanofibers produced by passing through the top-down electrospinning apparatus 10, 10 ', the rotating apparatus 20 and the bottom-up electrospinning apparatus 30 of the nanofiber manufacturing apparatus 1 of the present invention by the above- The polymeric spinning solution is injected into the support 3 through the nozzles 15, 15 ', and 35 of the top-down electrospinning device 10 and 10' and the bottom-up electrospinning device 30 to form the collectors 17 and 17 ' 15 ', 35 of the bottom-up electrospinning device 30 and the top-down electrospinning device 10, 10' such that the nanofiber webs are continuously laminated on one side of the support 3 on the substrate The polymer spinning solution to be injected is laminated, and the nanofiber web is formed into a plurality of layers, whereby the final nanofiber product is manufactured.

본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치의 개수를 3개로 제한하고 있으나, 하향식 전기방사장치와 상향식 전기방사장치가 교대로 4개 이상 배치되는 것도 가능하다. 이 때 각 전기방사장치 사이에는 회전장치가 구비되어야 한다.In the embodiment of the present invention, the number of the electrospinning apparatuses is limited to three, but it is also possible that four or more top-down electrospinning apparatuses and bottom-up electrospinning apparatuses are alternately arranged. At this time, a rotating device must be provided between each electrospinning device.

한편 본 발명의 일 실시예에서는 상기 하향식 전기방사장치의 전압을 상향식 전기방사장치의 전압보다 높게 적용하여 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘)에 의해 제조된 나노섬유 웹의 직경이 상기 상향식 전기방사장치(30)에 의해 제조된 나노섬유 웹의 직경보다 가늘게 제조하는 것이 가능하다. In an embodiment of the present invention, the voltage of the top-down electrospinning device is higher than the voltage of the bottom-up electrospinning device so that the diameter of the nanofibrous web produced by the top-down electrospinning device 10, 10 ' It is possible to make the diameter smaller than the diameter of the nanofiber web produced by the spinning device 30. [

한편 여기서, 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘) 및 상향식 전기방사장치(30)의 각 방사용액 주탱크(11,11’,31)에 동일한 종류의 고분자 방사용액을 충진시키거나, 각기 다른 종류의 고분자 방사용액을 충진시킴으로써 상기 나노섬유 제조장치(1)를 통하여 제조되는 나노섬유를 특성에 따라 다양하게 제조할 수 있다.In the meantime, it is possible to fill the spinning liquid main tanks 11, 11 ', 31 of the top-down type electrospinning device 10, 10' and the bottom-up electrospinning device 30 with the same type of polymer spinning solution, The nanofibers produced through the nanofiber manufacturing apparatus 1 can be manufactured variously according to the characteristics.

그러나 본 발명에서는 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘)에서 분사되는 고분자 방사용액과 상향식 전기방사장치(30)에서 분사되는 고분자 용액이 상이한 종류인 것이 특징이다. 구체적으로 인접한 전기방사장치, 예를들면 하향식 전기방사장치(10)와 상향식 전기방사장치(30), 그리고 상향식 전기방사장치(30)와 하향식 전기방사장치(10’)에 사용되는 고분자 방사용액의 종류는 상이하며, 이 때 하향식 전기방사장치(10)와 하향식 전기방사장치(10‘)에 사용되는 고분자 방사용액의 종류는 동일하거나 상이한 것이 가능하다. 인접하게 위치한 전기방사장치끼리의 방사용액의 종류가 상이한 것이면 바람직하다.However, the present invention is characterized in that the polymer solution for spraying from the top-down electrospinning device 10, 10 'and the polymer solution for spraying from the bottom-up electrospinning device 30 are different. Specifically, an electrospinning device, for example, a top-down electrospinning device 10 and a bottom-up electrospinning device 30, and a polymeric spinning solution used in a bottom-up electrospinning device 30 and a top- The types of the polymer spinning solution used in the top-down electrospinning device 10 and the top-down electrospinning device 10 'may be the same or different. It is preferable that the kinds of the spinning solution for the adjacent electrospinning devices are different.

여기서, 상기 고분자 방사용액으로는 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.Here, the polymer spinning solution is not particularly limited, and examples thereof include polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinylacetate, polymethylmethacrylate, (PAN), polyurethane (PUR), polybutylene terephthalate (PBT), polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyethyleneimine, polyolefin, polylactic acid (PLA), polyvinyl acetate (PEN), polyamide (PA), polyvinyl alcohol (PVA), polyethyleneimide (PEI), polycaprolactone (PCL), polylactic acid glyceric acid (PLGA), silk, cellulose and chitosan. (PP) materials and heat-resistant polymer materials such as polyamide, polyimide, polyamideimide, poly (meta-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyether ketone, polyether Aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate, polyethylene terephthalate and polyethylene naphthalate, polytetrafluoroethylene, polydiphenoxaphospazene, polybis [2- (2-methoxyethoxy) phosphazene] , A polyurethane copolymer including polyurethane and polyether urethane, cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate, and the like, are preferably used in a commercial manner.

또한, 상기 고분자 방사용액은 전기방사가 가능한 합성수지 재질인 고분자를 적당한 용매에 용해시킨 용액으로서, 용매의 종류 또한 폴리머를 용해시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않는다. 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.The polymer spinning solution is a solution prepared by dissolving a polymer, which is a synthetic resin material capable of electrospinning, in a suitable solvent, and the type of solvent is not limited as long as it can dissolve the polymer. 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.

본 발명에서는 이때, 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘)의 방사용액 주탱크(11,11’)에 충진되는 고분자 방사용액과 상향식 전기방사장치(30)의 방사용액 주탱크(31)에 충진되는 고분자 방사용액의 종류를 상이한 종류로 하는 것이 특징이다. 이 때 하향식 전기방사장치(10)와 하향식 전기방사장치(10‘)에 사용되는 고분자 방사용액의 종류는 동일하거나 상이한 것이 가능하다. 인접하게 위치한 전기방사장치끼리의 방사용액의 종류가 상이한 것이면 바람직하다.In the present invention, the polymeric spinning solution filled in the spinning solution main tanks 11 and 11 'of the top-down type electrospinning device 10 and 10' and the spinning solution main tank 31 of the bottom-up electrospinning device 30 It is characterized in that the kinds of the polymer spinning solution to be filled are different. At this time, the types of the polymer solution for use in the top-down electrospinning device 10 and the top-down electrospinning device 10 'may be the same or different. It is preferable that the kinds of the spinning solution for the adjacent electrospinning devices are different.

한편, 본 발명의 각 노즐블록(13,13‘,33)은 다수개의 노즐(15,15’,35)이 선형으로 구비되는 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)가 노즐블록에 기재의 길이방향 또는 폭방향으로 다수개 배열설치되고, 상기 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)는 방사용액 주탱크(11,11‘,31)에 연결되어 상기 방사용액 주탱크(11,11’,31) 내에 충진된 고분자 방사용액이 공급된다.Each of the nozzle blocks 13, 13 ', 33 of the present invention includes a tubular body 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h having a plurality of nozzles 15, 15' 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i are arranged in the nozzle block in the lengthwise direction or the width direction of the substrate, and the tubes 112a, 112b, , 11 ', 31) to supply the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tanks (11, 11', 31).

여기서, 상기 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)는 방사용액 주탱크(11,11‘,31)에 공급배관(미도시)으로 연결되되, 상기 공급배관은 다수개의 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)와 방사용액 주탱크(11,11’,31)를 연결하기 위하여 다수개로 분기형성된다.The tubular bodies 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i are connected to the spinning liquid main tanks 11, 11 ', 31 by a supply pipe (not shown) The piping is branched into a plurality of pipes to connect the plurality of pipes 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i and the spinning liquid main tanks 11, 11 '

이때, 상기 방사용액 주탱크(11,11‘,31)에서 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)로 연설되는 공급배관에는 공급량 조절수단(도번 미도시)이 구비되되, 상기 공급량 조절수단은 밸브로 이루어진다. At this time, the supply piping which is communicated to the tubes 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i in the spinning liquid main tanks 11, 11 ' ), And the supply amount regulating means is constituted by a valve.

이렇게 상기 방사용액 주탱크(11,11‘,31)에서 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)로 연설되는 공급배관에 밸브가 각각 구비되고, 상기 각 밸브에 의하여 방사용액 주탱크(11,11’,31)에서 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)로 공급되는 고분자 방사용액의 공급이 조절 및 제어되는 on-off 시스템에 의해 제어된다.In this way, valves are provided in the supply piping which is communicated to the tubular bodies 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i in the spinning liquid main tanks 11, 11 ' The supply of the polymer solution to be supplied to each of the tubes 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i in the waste solution main tanks 11, 11 ' on-off system.

즉, 상기 공급배관을 통하여 방사용액 주탱크(11,11‘,31)에서 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)로 고분자 방사용액의 공급 시 상기 방사용액 주탱크(11,11’,31)와 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)를 연설하는 공급배관에 구비되는 밸브의 개, 폐에 의해 노즐블록(13,13‘,33)에 배열설치되는 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i) 중 특정위치의 관체(112b, 112d, 112f, 112g, 112h, 112i)에만 선택적으로 고분자 방사용액을 공급하는 등 상기 밸브(212, 213, 214, 233)의 개, 폐에 의해 방사용액 주탱크(11,11’,13)에서 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)로 공급되는 고분자 방사용액의 공급이 조절 및 제어된다.That is, when the polymer solution is supplied to the tubes 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i from the spinning liquid main tanks 11, 11 ' The opening and closing of the valve provided in the supply pipe leading to the use liquid main tanks 11, 11 ', 31 and the tubes 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, (112b, 112d, 112f, 112g, 112h, 112i) of the tubular body (112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i) 112b, 112c, 112d in the spinning liquid main tanks 11, 11 ', 13 by opening and closing of the valves 212, 213, 214, 233, , 112e, 112f, 112g, 112h, and 112i of the polymeric spinning solution is controlled and controlled.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 방사용액 주탱크(11,11‘,31)와 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)를 연설하되, 분기형성되는 공급배관에 밸브가 각각 구비되어 방사용액 주탱크(11,11’,31)에서 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)로 고분자 방사용액의 공급 시 다수개의 밸브 중 특정 밸브를 개방하여 노즐블록(13,13’,33)에 배열설치되는 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i) 중 특정위치의 관체(112b, 112d, 112f, 112g, 112h, 112i)에만 고분자 방사용액을 공급하거나, 특정 밸브를 폐쇄하여 노즐블록(13,33)에 배열설치되는 관체 중 특정위치의 관체(112a, 112c, 112e)에만 고분자 방사용액의 공급을 차단하는 등 상기 밸브의 개, 폐에 의해 방사용액 주탱크(11,11‘,31)에서 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)로 공급되는 고분자 방사용액의 공급이 조절 및 제어된다.By the above structure, the spinning liquid main tanks 11, 11 ', 31 and the tubes 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i are provided, A plurality of valves are provided in the supply piping to supply the polymer solution for each of the tubes 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i in the spinning liquid main tanks 11, 11 ' 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i arranged at the nozzle blocks 13, 13 ', 33, 112c and 112e at specific positions in the tubular body arranged in the nozzle blocks 13 and 33 by supplying the polymer solution for only the polymer block 112d, 112f, 112g, 112h and 112i, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i in the waste liquid main tanks 11, 11 ', 31 by the opening and closing of the valve, Supplied The supply of the polymer spinning solution is adjusted and controlled.

즉, 상기 공급배관과 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)에 구비되는 각 노즐(15,15‘,35)은 연설되되, 상기 공급배관은 노즐(15,15’,35)의 갯수와 대응되게 분기형성된다.That is, each of the nozzles 15, 15 ', and 35 provided in the supply pipe and the pipes 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, and 112i is addressed, , 15 ', and 35, respectively.

상기 방사량 조절수단은 밸브로 이루어진다. 이렇게, 상기 방사량 조절수단으로 밸브가 구비됨으로써 상기 밸브의 개, 폐에 의하여 공급배관에서 각 노즐(15,15‘,35)로 공급되는 고분자 방사용액의 공급이 개별적으로 제어되고, 상기 밸브는 제어부(미도시)에 제어가능하게 연결되되, 상기 밸브의 개, 폐가 제어부에 의해 자동으로 제어되는 것이 바람직하나, 현장상황 및 작업자의 요구에 따라 상기 밸브의 개, 폐가 수동으로 제어되도록 이루어지는 것도 가능하다.The radiation amount regulating means is constituted by a valve. The supply of the polymer spinning solution supplied to the nozzles 15, 15 ', and 35 from the supply pipe by the opening and closing of the valve is individually controlled by providing the valve as the spinning amount adjusting means, (Not shown). It is preferable that the opening and closing of the valve are automatically controlled by the control unit, but it is also possible that the opening and closing of the valve are manually controlled according to the situation of the field and the operator's request .

본 발명에서는 상기 방사량 조절수단이 밸브로 이루어져 있으나, 공급배관에서 노즐(15,15‘,35)로 공급된 후 방사되는 고분자 방사용액의 방사량의 조절 및 제어가 용이하다면 상기 방사량 조절수단은 기타 다양한 구조 및 수단으로 이루어지는 것도 가능하며, 이에 한정하지 아니한다.In the present invention, if the amount of the spinning solution of the polymer spinning solution is easily controlled and controlled after the supply of the spinning solution to the nozzles (15, 15 ', 35) Structure and means, but is not limited thereto.

본 발명에서는 상기 공급배관에 밸브가 구비되어 상기 방사용액 주탱크(11,11‘,31)에서 노즐블록(13,13’,33)의 각 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)로 공급되는 고분자 방사용액의 공급량을 조절 및 제어함과 동시에 상기 공급배관에 밸브가 구비되어 상기 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)에서 공급되어 각 노즐(15,15‘,35)을 통하여 전기방사되는 고분자 방사용액의 방사량을 조절 및 제어함으로써 상기 관체(112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i)의 각 노즐(15,15‘,35)에서 전기방사되는 고분자 방사용액에 의해 지지체(3)의 폭방향 또는 길이방향에 고분자 종류 또는 평량이 상이한 나노섬유 웹을 적층형성하도록 이루어져 있다.In the present invention, a valve is provided in the supply piping so that the tubes 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, and 112f of the nozzle blocks 13, 13 ', 33 in the spinning liquid main tanks 11, 11' 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i, 112g, 112h, 112i, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i) supplied to the tubular body (112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f) The nanofiber webs having different polymer types or basis weights are formed in the width direction or the longitudinal direction of the support 3 by the polymer spinning solution electrospunning from the respective nozzles 15, 15 ', and 35 of the support 3.

본 발명에 제조되는 나노섬유 웹은 폭방향 즉 CD방향 또는 횡방향으로 평량이 상이하거나 길이방향 즉 MD방향으로 평량이 상이하게 전기방사되어 적층되는 것을 특징으로 한다. CD방향은 Cross Direction로서 MD방향(Machine Direction)의 직각 방향을 의미하는데, MD방향은 길이방향/종방향을, CD방향은 폭방향/횡방향을 지칭하기도 한다.The nanofiber web produced according to the present invention is characterized in that it has a different basis weight in the width direction, that is, in the CD direction or in the transverse direction, or is electrospun and laminated in the longitudinal direction, that is, in the MD direction. The CD direction is the cross direction, which means the direction perpendicular to the MD direction (Machine Direction). The MD direction is the longitudinal direction / longitudinal direction, and the CD direction is the width direction / transverse direction.

한편, 평량(Basis Weight or Grammage)은 단위 면적당 질량, 즉 바람직한 단위로서 제곱미터당 그램(g/㎡)으로 정의된다. Basis Weight or Grammage, on the other hand, is defined as the mass per unit area, that is, the preferred unit, grams per square meter (g / m 2).

도 7은 본 발명의 각 전기방사장치 내의 노즐(15,15‘,35)이 CD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도이고 도 8은 도 7과 같은 전기방사 장치 내의 노즐의 작동에 따른 CD방향으로 고분자의 평량이 상이하게 전기방사되는 작업과정을 나타내는 평면도인데, 전술한 바와 같이 전기방사장치 내의 노즐의 작동을 전기적으로 ON-OFF 조절하여 CD방향으로 고분자 방사용액의 종류 또는 평량이 상이한 나노섬유 웹을 형성할 수 있다. 도 9는 본 발명의 각 전기방사 장치 내의 노즐이 MD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도인데, 전술한 바와 같이 전기방사장치 내의 노즐의 작동을 전기적으로 ON-OFF 조절하여 MD방향으로 고분자 방사용액의 종류 또는 평량이 상이한 나노섬유 웹을 형성할 수 있다.FIG. 7 is a plan view showing a state in which the nozzles 15, 15 ', and 35 in the electrospinning apparatus of the present invention are turned on and off in the CD direction, and FIG. As described above, the operation of the nozzle in the electrospinning device is electrically turned on and off so that the nano-sized nanomaterials having a different type or basis weight of the polymer spinning solution in the CD direction A fibrous web can be formed. 9 is a plan view showing a state in which the nozzles in each electrospinning apparatus of the present invention are turned on and off in the MD direction. As described above, the operation of the nozzles in the electrospinning apparatus is electrically turned on and off, It is possible to form a nanofiber web different in kind or basis weight.

한편, 본 발명의 나노섬유 제조장치를 이루는 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘) 및 상향식 전기방사장치(30)를 통하여 제작되는 나노섬유 웹과 지지체(3)를 라미네이팅(Laminating)하기 위한 라미네이팅 장치(50)가 더 구비되고, 상기 라미네이팅 장치(50)는 본 발명에 의한 나노섬유 제조장치(1)의 후단에 위치하여 후공정을 수행한다.Meanwhile, the nanofiber web produced through the top-down electrospinning device 10, 10 'and the bottom-up electrospinning device 30 forming the apparatus for producing nanofibers of the present invention and the laminate for laminating the support 3 The apparatus 50 is further provided and the laminating apparatus 50 is located at the rear end of the apparatus 1 for manufacturing nanofibers according to the present invention to perform a post-process.

또한 상기 나노섬유 제조장치(1)를 구성하는 하향식 전기방사장치(10)와 상향식 전기방사장치(30) 및 하향식 전기방사장치(10‘)는 수평방향에 대하여 일직선에 평행하게 배치되거나, 각 전기방사장치가 층별로 위치되는 수직방향으로 배치되거나, 동일한 층 내에 각 전기방사장치를 U자 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 층별로 수직방향으로 배치하거나 동일 층 내에서 U자 방향으로 배치할 수 있는 것은 한정된 면적에서 생산력을 높일 수 있는 이점이 있다.The top-down type electrospinning device 10 and the bottom-up type electrospinning device 30 and the top-down type electrospinning device 10 'constituting the nanofiber manufacturing apparatus 1 may be arranged in parallel to one another in the horizontal direction, The radiating devices are arranged in the vertical direction in which the radiating devices are arranged in layers, or the respective electrospinning devices are arranged in the U-direction in the same layer. The fact that they can be arranged in the vertical direction for each layer or in the U direction in the same layer has the advantage that the productivity can be increased in a limited area.

즉, 상기 회전장치는 플립장치에 의해 지지체가 180도 회전하거나, 수직으로 U턴 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.That is, the rotary device is characterized in that the support rotates 180 degrees or vertically rotates in the U-turn direction by the flip device.

한편 본 발명의 일 실시예에서는 상기 나노섬유 제조장치(1)의 최후단에 라미네이팅 장치(50)가 구비되어 하향식 전기방사장치(10,10‘) 및 상향식 전기방사장치(30)를 통하여 제작되되, 나노섬유 웹이 적층형성되는 지지체(3)를 라미네이팅하도록 이루어져있으나, 상기 라미네이팅 장치(50)의 하측에 기재(미도시)를 공급하는 공급롤러(미도시)가 구비되고, 상기 공급롤러를 통하여 공급되는 기재 상에 나노섬유 웹이 직접 전기방사되어 적층형성되면서 상기 라미네이팅 장치(50)를 통하여 다층으로 라미네이팅 하도록 이루어지는 것도 바람직하다.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the laminating device 50 is provided at the end of the nanofiber manufacturing apparatus 1 and is manufactured through the top-down type electrospinning device 10, 10 'and the bottom-up electrospinning device 30 (Not shown) for supplying a base material (not shown) to the lower side of the laminating device 50, and a feed roller (not shown) for feeding a base material It is preferable that the nanofiber web is directly electrified by being laminated on the substrate to be laminated, and laminated to the multilayered laminate through the laminating device 50.

또한 상기 라미네이팅 장치(50)의 상측에 또 다른 기재(미도시)를 공급하는 공급롤러가 구비되어 상기 나노섬유 웹이 적층형성되는 지지체(3)의 상부에 기재를 적층하면서 라미네이팅 장치(50)를 통하여 다층으로 라미네이팅하도록 이루어지는 것도 바람직하다.The laminating device 50 is provided with a supply roller for supplying another substrate (not shown) on the upper side of the laminating device 50 to laminate the base material on the support 3 on which the nano- Layer laminate.

이하, 본 발명에 의한 나노섬유 제조장치의 동작과정을 설명한다.Hereinafter, the operation of the apparatus for manufacturing nanofibers according to the present invention will be described.

먼저, 본 발명에 의한 나노섬유 제조장치(1)의 전단에 구비되는 공급롤러(5)를 통하여 지지체(3)가 하향식 전기방사장치(10)로 공급된다. 이때, 상기 지지체(3)는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니하고, 지지체(3)를 기재 또는 원단으로 사용하는 것이 가능하다. First, the support 3 is supplied to the top-down electrospinning device 10 through the feed roller 5 provided at the front end of the apparatus 1 for manufacturing nanofibers according to the present invention. At this time, it is preferable that the support 3 is made of a nonwoven fabric or a fabric, but it is not limited thereto, and it is possible to use the support 3 as a substrate or a fabric.

한편, 이렇게 상기 공급롤러(5)를 통하여 상향식 전기방사장치(10)로 공급되는 지지체(3)는 상기 컬렉터(17)의 하부면 상에 위치한다. 이때, 상기 전압 발생장치(미도시)의 고전압이 노즐(15)과 컬렉터(17) 상에 발생되고, 컬렉터(17)상에 방사용액 주탱크(11) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 노즐블록(13)의 노즐(15)을 통해 전기방사된다.On the other hand, the support 3 fed to the bottom-up electrospinning apparatus 10 through the feed roller 5 is positioned on the lower surface of the collector 17. At this time, a high voltage of the voltage generator (not shown) is generated on the nozzle 15 and the collector 17, and the polymer spinning solution filled in the spinning liquid main tank 11 on the collector 17 flows into the nozzle block 13 via a nozzle 15.

여기서, 상기 방사용액 주탱크(11) 내에 충진되는 방사용액이 계량 펌프(미도시)를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(15)내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 각 노즐(15)로 공급되는 방사용액은 노즐(15)을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(17) 상에 방사 및 집속되면서 지지체(3)의 상부면 상에 나노섬유 웹이 적층형성된다.Here, the spinning liquid to be filled in the spinning liquid main tank 11 is continuously supplied in a constant amount into a plurality of nozzles 15 to which a high voltage is applied through a metering pump (not shown) The spinning solution is radiated and focused on the collector 17 with a high voltage applied thereto through the nozzle 15, and the nanofiber web is laminated on the upper surface of the support 3.

상기한 바와 같이 상기 하향식 전기방사장치(10)를 통하여 그 상부면에 나노섬유가 적층되는 지지체(3)는 이후 회전장치(20)로 이동된다.As described above, the support 3, on which the nanofibers are stacked, is moved to the rotating device 20 through the top-down electrospinning device 10.

상부면에 나노섬유 웹이 적층형성된 지지체(3)는 회전장치(20)를 통과하면서 상부면이 하부면으로 180도 회전됨에 따라, 지지체(3)의 상부면에 위치한 나노섬유 웹은 하부면 방향으로 반전된다. The support 3 on which the nanofiber web is laminated on the upper surface is rotated 180 degrees to the lower surface while passing through the rotating device 20 so that the nanofiber web located on the upper surface of the support 3 is oriented in the lower surface direction .

상기한 바와 같이 상기 회전장치(20)를 통하여 상부면이 하부면으로 회전된 지지체(3)는 이후 이송롤러(7)에 의해 상향식 전기방사장치(30)로 공급되고, 상기 상향식 전기방사장치(30)로 공급되는 지지체(3)는 상기 컬렉터(37)의 상부면 상에 위치한다.As described above, the support 3, whose upper surface is rotated to the lower surface through the rotary device 20, is then fed to the bottom-up electrospinning device 30 by the conveying roller 7, 30 is positioned on the upper surface of the collector 37. The collector 3 is provided on the upper surface of the collector 37,

이때에도 상기 전압 발생장치의 고전압이 노즐(35)과 컬렉터(37)에 발생되고, 고전압이 발생되는 컬렉터(37) 상에 방사용액 주탱크(31) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 노즐블록(33)의 노즐(35)을 통해 분사된다.The high voltage of the voltage generator is generated in the nozzle 35 and the collector 37 and the polymer spinning solution filled in the spinning liquid main tank 31 on the collector 37 generating the high voltage is supplied to the nozzle block 33 Through the nozzle 35 of the spray nozzle.

상기한 바와 같이 상기 상향식 전기방사장치(30)를 통하여 그 상부면에 나노섬유가 적층되는 지지체(3)는 이후 회전장치(20)로 이동된다.As described above, the supporting body 3, on which the nanofibers are stacked, is moved to the rotating device 20 through the bottom-up electrospinning device 30.

상부면에 나노섬유 웹이 적층형성된 지지체(3)는 회전장치(20)를 통과하면서 하부면이 상부면으로 180도 회전됨에 따라, 지지체(3)의 하부면에 위치한 나노섬유 웹은 상부면 방향으로 반전된다. The support 3 on which the nanofiber web is laminated on the upper surface is rotated 180 degrees to the upper surface while passing through the rotating device 20 so that the nanofiber web located on the lower surface of the support 3 is oriented in the upper surface direction .

상기한 바와 같이 상기 회전장치(20)를 통하여 하부면이 상부면으로 회전된 지지체(3)는 이후 이송롤러(7)에 의해 하향식 전기방사장치(10‘)로 공급되고, 상기 하향식 전기방사장치(10’)로 공급되는 지지체(3)는 상기 컬렉터(17‘)의 상부면 상에 위치한다.As described above, the support 3 whose lower surface is rotated to the upper surface through the rotary device 20 is then supplied to the top-down type electrospinning device 10 'by the conveying roller 7, The support 3 fed to the collector 10 'is located on the upper surface of the collector 17'.

이때에도 상기 전압 발생장치의 고전압이 노즐(15‘)과 컬렉터(17’)에 발생되고, 고전압이 발생되는 컬렉터(17‘) 상에 방사용액 주탱크(11’) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 노즐블록(13‘)의 노즐(15’)을 통해 분사된다.The high voltage of the voltage generator is generated in the nozzle 15 'and the collector 17', and the polymer spinning solution filled in the spinning liquid main tank 11 'on the collector 17' And is injected through the nozzle 15 'of the nozzle block 13'.

여기서, 상기 각 전압 발생장치는 일반적인 전기방사장치와 동일한 구조로 노즐(15,15‘,35)을 통하여 컬렉터(17,17’,37)에 높은 전압을 발생시키고, 전기력에 의한 나노섬유의 생성을 촉진시키기 위하여 노즐(15,15‘,35)과 노즐블록(13,13’,33)의 하부 또는 상부에 위치한 컬렉터에서 1kV 이상의 전압을 걸어주는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20kV 이상의 전압을 걸어준다.Here, each of the voltage generating devices generates a high voltage in the collectors 17, 17 ', and 37 through the nozzles 15, 15', and 35 in the same structure as a general electrospinning device, It is preferable to apply a voltage of 1 kV or more to the collector located below or above the nozzles 15, 15 ', 35 and the nozzle blocks 13, 13', 33, more preferably, To walk.

한편, 상기 방사용액 주탱크(11‘) 내에 충진되는 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(15’) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 노즐(15‘)로부터 공급되는 방사용액은 노즐(15’)에 의해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(17‘) 상에 방사, 집속되면서 지지체(3)의 상부면에 상향식 전기방사에 의해 적층형성된 나노섬유 웹 상에 하향식 전기방사법에 의한 나노섬유 웹이 적층형성된다.On the other hand, the spinning liquid to be filled in the spinning liquid main tank 11 'is continuously and quantitatively supplied in a large number of nozzles 15' to which a high voltage is applied through the metering pump, and the spinning solution supplied from the nozzle 15 ' On a nanofiber web laminated by top-down electrospinning on the top surface of the support 3 while being radiated and focused on a collector 17 'with a high voltage applied by a nozzle 15' A fibrous web is laminated.

이때, 상기 지지체(3)가 하향식 전기방사장치(10)로의 이송, 회전장치(20)로의 이송, 상향식 전기방사장치(30)로의 이송 및 하향식 전기방사장치(10‘)로의 이송은 이송롤러(7)에 의해 수행된다.At this time, the conveyance of the support 3 to the downward-type electrospinning apparatus 10, the conveyance to the rotary apparatus 20, the conveyance to the bottom-up electrospinning apparatus 30 and the conveyance to the top-down electrospinning apparatus 10 ' 7).

본 발명에서는 하향식 전기방사장치(10,10‘)와 상향식 전기방사장치(30)가 수평방향을 향하여 일직선으로 배치되는 것이 바람직하나, 각 전기방사장치가 층별로 위치되는 수직방향으로 배치되거나, 동일한 층 내에 각 전기방사장치를 U자 방향으로 배치되어 있는 것을 특징으로 한다. 층별로 수직방향으로 배치하거나 동일 층 내에서 U자 방향으로 배치할 수 있는 것은 한정된 면적에서 생산력을 높일 수 있는 이점이 있다.In the present invention, it is preferable that the top-down type electrospinning device 10, 10 'and the bottom-up type electrospinning device 30 are arranged in a straight line in the horizontal direction, but they may be arranged in the vertical direction And each of the electrospinning devices is arranged in the U-direction in the layer. The fact that they can be arranged in the vertical direction for each layer or in the U direction in the same layer has the advantage that the productivity can be increased in a limited area.

즉, 상기 회전장치는 플립장치에 의해 지지체가 180도 회전하거나, 수직으로 U턴 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.That is, the rotary device is characterized in that the support rotates 180 degrees or vertically rotates in the U-turn direction by the flip device.

상기한 바와 같이, 상기 지지체(3)가 하향식 전기방사장치(10) 및 상향식 전기방사장치(30)로 이송되고 또 하향식 전기방사장치(10‘)로 이송되면서 지지체(3)의 일면에 나노섬유가 연속적으로 적층형성되는 공정을 반복함으로써 상기 지지체(3)에 나노섬유가 다수의 층으로 적층형성된다.As described above, the support 3 is transferred to the top-down electrospinning apparatus 10 and the bottom-up electrospinning apparatus 30, and transferred to the top-down electrospinning apparatus 10 ' The nanofibers are laminated on the support 3 in a plurality of layers.

본 발명에서는 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘)에서 분사되는 고분자 방사용액과 상향식 전기방사장치(30)에서 분사되는 고분자 용액이 상이한 종류인 것으로 충진시킨다. 구체적으로 인접한 전기방사장치, 예를들면 하향식 전기방사장치(10)와 상향식 전기방사장치(30), 그리고 상향식 전기방사장치(30)와 하향식 전기방사장치(10’)에 사용되는 고분자 방사용액의 종류는 상이하며, 이 때 하향식 전기방사장치(10)와 하향식 전기방사장치(10‘)에 사용되는 고분자 방사용액의 종류는 동일하거나 상이한 것이 가능하다. 인접하게 위치한 전기방사장치끼리의 방사용액의 종류가 상이한 것이면 바람직하다. In the present invention, the polymer spinning solution injected from the top-down electrospinning device 10, 10 'and the polymer solution injected from the bottom-up electrospinning device 30 are filled with different types. Specifically, an electrospinning device, for example, a top-down electrospinning device 10 and a bottom-up electrospinning device 30, and a polymeric spinning solution used in a bottom-up electrospinning device 30 and a top- The types of the polymer spinning solution used in the top-down electrospinning device 10 and the top-down electrospinning device 10 'may be the same or different. It is preferable that the kinds of the spinning solution for the adjacent electrospinning devices are different.

즉, 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘)에서 분사되는 고분자 방사용액과 상향식 전기방사장치(30)에서 분사되는 고분자 용액이 상이한 종류의 고분자 방사용액으로 이루어진다.That is, the polymer spinning solution injected from the top-down electrospinning device 10, 10 'and the polymer solution injected from the bottom-up electrospinning device 30 are made of different types of polymer spinning solution.

상기한 바와 같이, 교대로 연속되게 배열설치되는 하향식 전기방사장치(10,10‘) 및 상향식 전기방사장치(30)를 갖는 나노섬유 제조장치(1)를 통하여 나노섬유가 일면에 다층으로 형성되는 지지체(3)는 권취롤러(7)를 통하여 권취되고 제조된 나노섬유를 엠보싱 또는 니들펀칭하여 부직포로 제조한다.As described above, the nanofibers are formed in multiple layers on one surface through the nanofiber manufacturing apparatus 1 having the down-type electrospinning apparatus 10, 10 'and the bottom-up electrospinning apparatus 30, which are alternately arranged in succession The support 3 is wound up through a take-up roller 7, and the produced nanofibers are embossed or needle punched into a nonwoven fabric.

여기서, 상기 하향식 전기방사장치(10,10‘) 및 상향식 전기방사장치(30)를 통하여 제조되는 나노섬유 웹이 적층형성되는 지지체(3)를 라미네이팅 장치(50)로 라미네이팅(Laminating)하여 후공정을 수행한다.Here, the support 3, on which the nanofiber webs produced through the top-down electrospinning device 10, 10 'and the bottom-up electrospinning device 30 are laminated, is laminated with a laminating device 50, .

또한, 제조된 나노섬유 웹의 공기 투과도 등의 이상 유, 무를 측정하기 위한 공기 투과도 측정장치(70) 및 기타 후공정을 위한 별도의 공정장치들이 더 구비되는 것도 가능하다.Also, it is possible to further include an air permeability measuring device 70 for measuring an abnormality such as air permeability of the manufactured nanofiber web, and other process devices for other post-processes.

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: 나노섬유 제조장치, 3: 지지체,
5: 공급롤러, 7: 이송롤러,
9: 권취롤러, 10, 10‘: 하향식 전기방사장치,
11, 11‘: 방사용액 주탱크, 13, 13’: 노즐블록,
14: 전압발생장치, 15, 15‘: 노즐,
17, 17‘: 컬렉터, 20: 회전장치,
20-1: 플립장치,
21, 21‘: 좌, 우측 가이드 부재,
22, 22‘: 좌, 우측 가이드홈,
30: 상향식 전기방사장치, 31: 방사용액 주탱크,
33: 노즐블록, 35: 노즐
37: 컬렉터, 50: 라미네이팅 장치,
60: 온도조절장치,
70: 공기 투과도 측정장치,
112, 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i: 관체,
113: 열선.
1: a nanofiber manufacturing apparatus, 3: a support,
5: feed roller, 7: feed roller,
9: take-up roller, 10, 10 ': top-down electrospinning device,
11, 11 ': spinning liquid main tank, 13, 13': nozzle block,
14: voltage generating device, 15, 15 ': nozzle,
17, 17 ': collector, 20: rotating device,
20-1: Flip device,
21, 21 ': left and right guide members,
22, 22 ': left and right guide grooves,
30: bottom-up electrospinning device, 31: spinning liquid main tank,
33: nozzle block, 35: nozzle
37: collector, 50: laminating device,
60: Temperature control device,
70: air permeability measuring device,
112, 112a, 112b, 112c, 112d, 112e, 112f, 112g, 112h, 112i:
113: Heat line.

Claims (9)

노즐이 상부에서 하부로 향하고, 고분자 방사용액을 지지체 상에 전기방사하여 제1 나노섬유 웹을 제조하는 하향식 전기방사장치; 및
노즐이 하부에서 상부로 향하고, 고분자 방사용액을 전기방사하여 제 2나노섬유 웹을 적층하는 상향식 전기방사장치;를 포함하는 나노섬유 제조장치에 있어서,
상기 나노섬유 제조장치는 하향식 전기방사장치를 시작으로 하향식 전기방사장치와 상향식 전기방사장치가 교호적으로 3개 이상 구비되고,
상기 각 인접한 전기방사장치에 사용되는 고분자 방사용액의 종류는 상이하며,
상기 각 전기방사장치 사이에는 지지체의 하부면이 상부면으로 180도 회전되도록 하는 회전장치를 구비하고,
상기 각 전기방사장치는 지지체의 길이방향 또는 폭방향으로 동일 평면 상에 평량이 상이한 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조장치.
A top-down electrospinning device in which the nozzles are directed from the top to the bottom, and a polymeric spinning solution is electrospun on a support to produce a first nanofiber web; And
And a bottom-up electrospinning device for laminating the second nanofiber web by electrospinning the polymer spinning solution with the nozzle directed from the bottom to the top,
The apparatus for manufacturing nanofibers may include at least three down-type electrospinning apparatuses and at least three bottom-up electrospinning apparatuses,
The types of polymer spinning solution used in each adjacent electrospinning device are different,
And a rotating device between the electrospinning devices for rotating the lower surface of the support body 180 degrees to the upper surface,
Wherein each of the electrospinning devices has a basis weight different on the same plane in the longitudinal direction or the width direction of the support.
제 1항에 있어서,
상기 회전장치는 플립장치에 의해 지지체가 180도 회전하거나, 수직으로 U턴 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the rotating device rotates the supporting body 180 degrees or vertically rotates in the U-turn direction by the flip device.
제 1항에 있어서,
상기 나노섬유 제조장치의 최후단부에 제1 나노섬유 웹 및 제2 나노섬유 웹이 적층된 지지체를 라미네이팅하기 위한 라미네이팅 장치를 추가로 더 구비하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the apparatus further comprises a laminating device for laminating a support having a first nanofiber web and a second nanofiber web laminated on the rearmost end of the nanofiber manufacturing apparatus.
제 1항에 있어서,
상기 하향식 전기방사장치 및 상향식 전기방사장치는 각각 고분자 방사용액의 온도를 조절하기 위한 온도조절 장치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조장치.
The method according to claim 1,
Wherein the top-down electrospinning device and the bottom-up electrospinning device each further comprise a temperature regulating device for regulating the temperature of the polymer spinning solution.
삭제delete 지지체를 준비하는 단계;
상기 지지체의 상부면에 하향식 전기방사장치로 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하는 단계; 및
상기 지지체 상에 적층된 나노섬유 웹 상에 상향식 전기방사장치로 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 연속적으로 적층형성하는 단계;를 포함하고,
상기 하향식 전기방사장치로 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하는 단계와 상향식 전기방사장치로 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하는 단계가 교호적으로 3단계 이상으로 구성되며,
상기 각 전기방사장치에 의해 나노섬유 웹을 적층형성하는 단계 사이에 지지체가 회전장치를 지나면서 하부면이 상부면으로 180도 회전되는 단계가 포함되며,
상기 각 인접한 전기방사장치에서 이용되는 고분자 방사용액은 상이한 종류이고,
상기 각 나노섬유 웹은 지지체의 길이방향 또는 폭방향으로 동일 평면 상에 평량이 상이한 것을 특징으로 하는 나노섬유의 제조방법.
Preparing a support;
Forming a nanofiber web on the upper surface of the support by electrospinning a polymer spinning solution with a top-down electrospinning device; And
And a step of sequentially laminating a nanofiber web by electrospinning a polymer spinning solution with a bottom-up electrospinning device on the nanofiber web laminated on the support,
The step of electrospinning the polymer spinning solution with the top-down electrospinning device to form a laminate of the nanofiber web, and the step of electrospinning the polymer spinning solution with the bottom-up electrospinning device to laminate the nanofiber web, Respectively,
The step of rotating the lower surface of the support body through 180 degrees to the upper surface while the support body passes through the rotating device between the step of forming the nanofiber web by the respective electrospinning devices,
The polymer spinning solution used in each adjacent electrospinning device is of a different kind,
Wherein each of the nanofiber webs has a different basis weight on the same plane in the longitudinal direction or in the width direction of the support.
제 6항에 있어서,
상기 지지체는 기재 또는 원단인 것을 특징으로 하는 나노섬유의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the support is a substrate or a fabric.
삭제delete 제 6항에 있어서,
상기 각 고분자 방사용액은 온도조절 장치를 통하여 50 내지 100℃의 온도에서 전기방사되는 것을 특징으로 하는 나노섬유의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the polymer spinning solution is electrospun through a temperature controller at a temperature of 50 to 100 ° C.
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