KR101834399B1 - Nanofiber web with excellent adhesion, a separator using it and its method - Google Patents

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Abstract

본 발명은 제1 열가소성 폴리우레탄 기재; 상기 제1 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 고분자 방사용액을 전기방사하여 적층형성되고, 평량이 0.1~2g/m2인 나노섬유; 및 상기 나노섬유 상에 적층형성되는 제2 열가소성 폴리우레탄 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 나노섬유 필터를 제공한다.
본 발명에 따른 나노섬유 필터는 열가소성 폴리우레탄 부직포를 기재로 사용함으로써, 열가소성의 특징을 통해 고온의 라미네이팅 환경에서 부분적으로 용융될 수 있어서 별도의 접착제 없이 접착 역할을 하는 것이 가능한 이점이 있다. 또한, 기재 상에 나노섬유를 적층형성함으로써, 내열성이 더욱 향상되고 필터의 여과효율이 우수한 효과가 있다. 아울러, 나노섬유를 방사하는 전기방사장치는 다 수개의 블록을 구비하고 있어 나노섬유의 대량생산이 가능하다.
The present invention relates to a first thermoplastic polyurethane base; Nanofibers having a basis weight of 0.1 to 2 g / m < 2 > formed by electrospinning a polymeric spinning solution on the first thermoplastic polyurethane base; And a second thermoplastic polyurethane substrate laminated on the nanofibers, wherein the nanofiber filter has improved adhesion.
The nanofiber filter according to the present invention is advantageous in that it can be partially melted in a high-temperature laminating environment due to its thermoplastic property and can be used as an adhesive without a separate adhesive by using a thermoplastic polyurethane nonwoven fabric as a base material. Further, by forming the nanofibers on the substrate in a laminated form, the heat resistance is further improved and the filtering efficiency of the filter is excellent. In addition, an electrospinning device for spinning nanofibers is provided with several blocks, so that mass production of nanofibers is possible.

Description

접착력이 향상된 나노섬유 웹, 이를 이용한 분리막 및 이의 제조방법{Nanofiber web with excellent adhesion, a separator using it and its method}[0001] The present invention relates to a nanofiber web having improved adhesion, a separator using the same, and a method for manufacturing the same,

본 발명은 접착력이 향상된 나노섬유 웹, 이를 이용한 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 열가소성 폴리우레탄 기재 사이에 나노섬유를 형성하여 접착력을 향상시킨 나노섬유 웹 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a nanofiber web having improved adhesion, a separation membrane using the same, and a method of manufacturing the same. More particularly, the present invention relates to a nanofiber web in which nanofibers are formed between thermoplastic polyurethane substrates to improve the adhesion.

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

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

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

또한, 통상적으로 제조되고 있는 대부분의 마이크로 섬유는 용융방사, 건식방사, 습식방사 등과 같은 방사방식, 요컨대 그 고분자 용액을 기계적인 힘으로 미세구멍으로 강제압출 방사시킴으로써 제조되어진다. 하지만, 이러한 방식으로 제조되는 부직포의 직경은 대략 5~500㎛범위를 가지며, 1㎛ 이하의 나노급 섬유를 제조하는 것에는 곤란함이 있다. 그러므로 이러한 직경이 큰섬유로 구성된 필터로는 직경이 큰 오염입자를 필터링할 수 있지만, 나노사이즈의 미세 오염입자를 필터링하는것은 사실상 불가능하다.In addition, most of the microfibers usually produced are manufactured by a spinning process such as melt spinning, dry spinning, wet spinning, or the like, in which the polymer solution is forced extruded and spun into fine holes by a mechanical force. However, the diameter of the nonwoven fabric produced in this manner is in the range of about 5 to 500 mu m, and it is difficult to produce nanofiber fibers of 1 mu m or less. Therefore, a filter composed of such a large-diameter fiber can filter contaminant particles having a large diameter, but it is practically impossible to filter nano-sized contaminant particles.

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

이와 같이 제조되는 나노 부직포를 이용하여 나노 부직포 필터를 구현할 경우, 직경이 큰 나노 부직포 필터에 비해서 그 비표적이 매우 크고, 표면 작용기에 대한 유연성도 좋으며, 나노급 기공사이즈를 갖으므로 유해한 입자나 가스 등을 효율적으로 제거할 수 있다.When the nanofiber nonwoven fabric filter is fabricated using the thus produced nanofiber nonwoven fabric, the non-woven fabric filter has a larger specific surface area than the nanofiber nonwoven filter having a larger diameter, has flexibility for surface functional groups, and has nano pore size. Can be efficiently removed.

하지만, 나노 부직포를 이용한 필터 구현은 생산비용이 매우 높으며, 생산을 위한 여러가지 조건 등을 조절하기가 쉽지 않으므로 나노 부직포를 이용한 필터를 상대적으로 낮은 단가로 생산보급하지 못하는 실정이다.However, since the production cost of the filter using the nano-nonwoven fabric is very high and it is not easy to control the various conditions for production, the filter using the nano-nonwoven fabric can not be produced at a relatively low unit price.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열가소성 폴리우레탄 기재 사이에 나노섬유를 형성함으로써, 접착력이 향상된 나노섬유 웹을 제조하는데 목적이 있다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a nanofiber web having improved adhesion by forming nanofibers between thermoplastic polyurethane bases.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 제1 열가소성 폴리우레탄 기재; 상기 제1 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 고분자 방사용액을 전기방사하여 적층형성되고, 평량이 0.1~2g/m2인 나노섬유; 및 상기 나노섬유 상에 적층형성되는 제2 열가소성 폴리우레탄 기재를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 나노섬유 웹을 제공한다.To achieve these and other advantages and in accordance with the purpose of the present invention, as embodied and broadly described herein, there is provided a thermoplastic polyurethane foam comprising: a first thermoplastic polyurethane base; Nanofibers having a basis weight of 0.1 to 2 g / m < 2 > formed by electrospinning a polymeric spinning solution on the first thermoplastic polyurethane base; And a second thermoplastic polyurethane substrate laminated on the nanofibers, wherein the nanofibrous web has improved adhesion.

이때, 상기 고분자 방사용액은 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 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 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택되는 군에서 선택된 1종을 포함하는 것이 바람직하며, 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것이 보다 바람직하다.The polymer spinning solution may be at least one selected from the group consisting of polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinylacetate, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile (PAN) ), Polybutylene terephthalate (PBT), polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyethylene imine, polyolefin, polylactic acid (PLA), polyvinyl acetate (PVAc), polyethylene naphthalate (PEN) , Polyvinyl alcohol (PVA), polyethyleneimide (PEI), polycaprolactone (PCL), polylactic acid glycolate (PLGA), silk, cellulose and chitosan And it is more preferable to include one selected from the group consisting of polyurethane, polyvinylidene fluoride and polyamide.

또한, 상기 나노섬유는 섬유굵기가 굵은 나노섬유 층과 섬유굵기가 가는 나노섬유 층을 포함하는 것이 바람직하다.In addition, the nanofiber preferably includes a nanofiber layer having a large fiber diameter and a nanofiber layer having a small fiber diameter.

또한, 상기 나노섬유는 횡방향 또는 종방향으로 평량이 상이하게 형성되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the nanofibers are formed to have different basis weights in the transverse or longitudinal direction.

여기서, 상기 나노섬유 웹은 필터용인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 액체 필터용일 수 있다.Here, the nanofiber web may be used for a filter, and more preferably for a liquid filter.

아울러, 본 발명은 제1 열가소성 폴리우레탄 기재를 준비하는 단계; 상기 제1 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 고분자 방사용액을 전기방사장치를 이용하여 전기방사하여 평량이 0.1~2g/m2인 나노섬유를 적층형성하는 단계; 및 상기 나노섬유 상에 제2 열가소성 폴리우레탄 기재를 적층형성하는 단계를 포함하는 접착력이 향상된 나노섬유 웹의 제조방법도 제공한다.In addition, the present invention provides a method for preparing a thermoplastic polyurethane foam, comprising: preparing a first thermoplastic polyurethane base; Electrospinning the polymeric spinning solution on the first thermoplastic polyurethane substrate using an electrospinning device to form nanofibers having a basis weight of 0.1 to 2 g / m < 2 > And laminating a second thermoplastic polyurethane base material on the nanofibers. The present invention also provides a method for producing a nanofiber web having improved adhesion.

여기서, 상기 나노섬유를 적층형성하는 단계에서 전기방사장치의 전단부 블록에서는 섬유굵기가 굵은 나노섬유 층이 상기 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전기방사되어 적층형성되고, 연속적으로 후단부 블록에서는 섬유굵기가 가는 나노섬유 층이 상기 섬유굵기가 굵은 나노섬유 층 상에 전기방사되어 적층형성하는 단계를 포함하는 것이 바람직하다.In the step of forming the nanofibers, a nanofiber layer having a large fiber thickness is electrospun on the thermoplastic polyurethane substrate to form a laminate, and the thickness of the fiber in the back end block is continuously increased And a step of electroluminating a thin nanofiber layer on the nanofiber layer having a large fiber thickness to form a laminate.

또한, 상기 나노섬유를 적층형성하는 단계에서 전기방사는 상향식 전기방사법을 사용하며, 상기 전기방사장치는 온도조절장치를 이용하여 고분자 방사용액이 노즐을 통해 45 내지 120 ℃인 고온에서 전기방사되는 것이 바람직하며, 상기 고분자 방사용액은 전술한 바와 동일하다.In addition, in the step of laminating the nanofibers, the electrospinning uses a bottom-up electrospinning method, and the electrospinning device uses a temperature control device to electrospray the polymer spinning solution through the nozzle at a high temperature of 45 to 120 ° C And the polymer spinning solution is the same as described above.

본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 달성 할 수 있는데, 본 발명의 구성에 따른 구체적인 효과는 다음과 같다.According to the configuration of the present invention, the objects of the present invention described above can be achieved. Specific effects according to the configuration of the present invention are as follows.

본 발명에 따른 필터는 열가소성 폴리우레탄 부직포를 기재로 사용함으로써, 열가소성의 특징을 통해 고온의 라미네이팅 환경에서 부분적으로 용융될 수 있어서 별도의 접착제 없이 접착 역할을 하는 것이 가능한 이점이 있다. 또한, 기재 사이에 나노섬유를 적층형성함으로써, 내열성이 더욱 향상되고 필터의 여과효율이 우수한 효과가 있다. 아울러, 나노섬유를 방사하는 전기방사장치는 다 수개의 블록을 구비하고 있어 나노섬유의 대량생산이 가능하다.The filter according to the present invention is advantageous in that the thermoplastic polyurethane nonwoven fabric is used as a base material, and can be partially melted in a high temperature laminating environment through its thermoplastic property, so that it can serve as an adhesive without a separate adhesive. In addition, by forming the nanofibers in layers between the substrates, the heat resistance is further improved and the filtering efficiency of the filter is excellent. In addition, an electrospinning device for spinning nanofibers is provided with several blocks, so that mass production of nanofibers is possible.

또한 본 발명의 나노섬유 및 필터는 분리막으로 활용이 가능하며 바람직하다. 이는 전기방사를 통해 제조된 나노섬유로 이루어짐에 따라 다공성을 지니므로 이로부터 제조된 분리막은 전지 성능이 우수한 효과가 있는 점에서 분리막으로 활용하는 것이 바람직하며, 기재와 나노섬유 사이에 탈리가 발생하지 않으므로 안정적인 분리막 이용이 가능한 효과가 있다. Also, the nanofibers and filters of the present invention can be used as separators and are preferable. Since the separator made of the nanofibers produced through electrospinning has porosity, the separator prepared from the separator is preferably used as a separator because of its excellent cell performance, and desorption occurs between the substrate and the nanofibers Therefore, it is possible to use a stable separation membrane.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 필터의 모식도이다.
도 2는 본 발명에 이용되는 전기방사장치를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명에 이용되는 전기방사장치의 블록에 관한 도면이다.
도 4는 본 발명에 이용되는 전기방사장치의 노즐블럭 및 노즐에 관한 도면이다.
도 5는 본 발명에 사용되는 오버플로우 시스템과 점도조절 시스템을 구비한 전기방사장치에 관한 도면이다.
도 6은 본 발명에 사용되는 온도조절장치를 구비한 전기방사장치에 있어서, 코일 형태의 열선을 장착한 관체를 도시한 정단면도이다.
도 7은 상기 도 6의 A-A'선 측단면도이다.
도 8은 본 발명에 따른 온도조절장치를 구비한 전기방사장치에 있어서, 선형 형태의 열선을 장착한 관체를 도시한 정단면도이다.
도 9는 상기 도 8의 B-B'선 측단면도이다.
도 10은 본 발명에 사용되는 온도조절장치를 구비한 전기방사장치에 있어서, U자 형태의 파이프를 장착한 관체를 도시한 정단면도이다.
도 11은 상기 도 10의 C-C'선 측단면도이다.
도 12는 본 발명의 방사용액 유닛내의 노즐이 CD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도이다.
도 13은 도 12와 같은 방사용액 유닛내의 노즐의 작동에 따른 CD방향으로 고분자의 평량이 상이하게 전기방사되는 작업과정을 나타내는 평면도이다.
도 14는 본 발명의 방사용액 유닛내의 노즐이 MD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도이다.
1 is a schematic view of a filter manufactured by the present invention.
2 is a view showing an electrospinning apparatus used in the present invention.
3 is a block diagram of an electrospinning device used in the present invention.
4 is a view showing a nozzle block and a nozzle of an electrospinning apparatus used in the present invention.
5 is a diagram of an electrospinning apparatus having an overflow system and a viscosity control system used in the present invention.
Fig. 6 is a front sectional view showing a tubular body equipped with a coil-shaped heating wire in an electrospinning apparatus having a temperature control device used in the present invention.
7 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG.
FIG. 8 is a front sectional view showing a tubular body equipped with a linear heating wire in an electrospinning apparatus equipped with a temperature control device according to the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'in FIG.
10 is a front sectional view showing a tubular body equipped with a U-shaped pipe in an electrospinning apparatus having a temperature control device used in the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along line C-C 'of FIG.
12 is a plan view showing a state in which the nozzle in the spinning solution unit of the present invention is turned on and off in the CD direction.
FIG. 13 is a plan view showing a process of electrospinning the polymer in the CD direction in accordance with the operation of the nozzle in the spinning solution unit shown in FIG. 12; FIG.
14 is a plan view showing a state in which the nozzle in the spinning solution unit of the present invention is turned on and off in the MD 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 gist of the present invention.

먼저, 본 발명에 이용되는 전기방사장치를 도면과 함께 설명한다.First, an electrospinning device used in the present invention will be described with reference to the drawings.

이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 제조하는 방법에 대해 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a method of manufacturing a filter according to an embodiment of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.

도 1은 본 발명에 의해 제조된 필터의 모식도이고, 도 2는 본 발명에 이용되는 전기방사장치를 나타내는 도면이며, 도 3은 본 발명에 이용되는 전기방사장치의 블록에 관한 도면이고, 도 4는 본 발명에 이용되는 전기방사장치의 노즐블럭 및 노즐에 관한 도면이다.Fig. 1 is a schematic view of a filter manufactured by the present invention, Fig. 2 is a view showing an electrospinning device used in the present invention, Fig. 3 is a block diagram of an electrospinning device used in the present invention, Are drawings of a nozzle block and a nozzle of an electrospinning apparatus used in the present invention.

도 2에서 도시하고 있는 바와 같이 본 발명의 전기방사장치(10)는 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(도번 미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(2)이 다수 개 배열되는 노즐블록(3)과 상기 노즐의 하단에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(2)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(4) 및 상기 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(1)를 그 내부에 수용하는 블록(20) 및 블록(20) 내의 전도체 또는 부전도체로 이루어져 있는 케이스(8)를 포함하여 구성된다.2, the electrospinning apparatus 10 of the present invention includes a spinning liquid main tank (not shown) in which a spinning solution is filled and a polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank (3) in which a plurality of nozzles (2) in the form of a pin are arranged and a polymer spraying liquid in the spinning liquid main tank (1) is discharged from a metering pump (not shown) A block 20 for accommodating therein a collector 4 spaced apart from the nozzle 2 in order to integrate the spinning solution and a voltage generating device 1 for generating a voltage to the collector, And a case 8 made of a negative conductor.

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

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

한편, 본 발명의 일 실시예에서는 전기방사장치로 방사용액을 상방향으로 분사하는 상향식 전기방사장치를 사용하나, 방사용액을 하방향으로 분사하는 하향식 전기방사장치도 사용될 수 있으며, 상향식과 하향식 전기방사장치가 함께 사용되는 복합식 전기방사장치도 사용될 수 있다.Meanwhile, in one embodiment of the present invention, a bottom-up electrospinning device for spraying the spinning solution upward by the electrospinning device may be used, but a top-down electrospinning device for spraying the spinning solution in the downward direction may be used. A composite electrospinning device in which a spinning device is used together may also be used.

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

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

상기 장척시트는 나노섬유의 처짐 방지 및 이송을 위하여 구비된다. 상기 장척시트는 전기방사장치(10)의 선단에 구비되는 공급롤러(11) 및 후단에 구비되는 권취롤러(12)에 그 일측과 타측이 권취된다.The elongated sheet is provided for preventing and transporting the nanofibers. One end and the other end of the elongated sheet are wound around a feeding roller 11 provided at the front end of the electrospinning device 10 and a winding roller 12 provided at the rear end.

한편, 각 블록(20)의 전기방사장치(10)는 컬렉터(4)를 기준으로 장척시트의 진행방향(a)으로 설치된다. 또한, 상기 컬렉터(4)와 장척시트 사이에 보조벨트(6)가 각각 구비되고, 각 보조벨트(6)를 통하여 각 컬렉터(4)에 집적되어 나노섬유가 적층형성되는 장척시트가 수평방향으로 이송된다. 즉, 상기 보조벨트(6)는 장척시트의 이송속도에 동기하여 회전하고, 보조벨트(6)를 구동하기 위한 보조벨트용 롤러(7)를 갖는다. 상기 보조벨트용 롤러(7)는 2개 이상의 마찰력이 극히 적은 자동 롤러이다. 상기 컬렉터(4)와 장척시트의 사이에 보조벨트(6)가 구비되기 때문에, 장척시트는 고전압이 인가되어 있는 컬렉터(4)에 끌어 당겨지는 일이 없이 부드럽게 이송되도록 이루어진다.On the other hand, the electrospinning device 10 of each block 20 is installed in the advancing direction (a) of the long sheet with respect to the collector 4. An auxiliary belt 6 is provided between the collector 4 and the long sheet and a long sheet in which nanofibers are stacked and formed on the respective collectors 4 through the auxiliary belts 6 is formed in a horizontal direction Lt; / RTI > That is, the auxiliary belt 6 rotates in synchronization with the conveyance speed of the long sheet, and has the auxiliary belt roller 7 for driving the auxiliary belt 6. The auxiliary belt roller 7 is an automatic roller having at least two frictional forces. Since the auxiliary belt 6 is provided between the collector 4 and the long sheet, the long sheet is smoothly conveyed without being attracted to the collector 4 to which the high voltage is applied.

상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(10)의 블록(20) 내의 방사용액 주탱크 내에 충진된 방사용액이 노즐(2)을 통하여 컬렉터(4) 상에 위치한 장척시트상에 분사되고, 상기 장척시트 상에 분사된 방사용액이 집적되면서 나노섬유를 적층형성한다. 그리고 상기 컬렉터(4)의 양측에 구비되는 보조벨트용 롤러(7)의 회전에 의해 보조벨트(6)가 구동되어 장척시트가 이송되면서 전기방사장치(10) 후단에 있는 블록(20) 내에 위치되어 상기한 공정을 반복적으로 수행한다.With the structure as described above, the spinning solution filled in the spinning liquid main tank in the block 20 of the electrospinning device 10 is sprayed onto the elongate sheet placed on the collector 4 through the nozzle 2 , The spinning solution sprayed on the elongate sheet is accumulated, and the nanofibers are laminated. The auxiliary belt 6 is driven by the rotation of the auxiliary belt roller 7 provided on both sides of the collector 4 so that the elongated sheet is conveyed and positioned within the block 20 at the rear end of the electrospinning device 10 And the above-described process is repeatedly performed.

한편, 노즐블록(3)은 도 4에서 나타내는 바와 같이 방사용액을 토출구로부터 상향 배치되는 복수의 노즐(2), 노즐(2)이 일렬로 구성되는 관체(43), 방사용액 저장탱크(44) 및 방사용액 유통 파이프(45)로 구성된다. 4, the nozzle block 3 includes a plurality of nozzles 2 arranged upward from the discharge port, a tube 43 formed by a row of nozzles 2, a spinning solution storage tank 44, And a spinning liquid circulating pipe (45).

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

상기 복수의 노즐(2)의 토출구로부터 방사될 때, 방사되지 못하고 오버플로우된 용액은 오버플로우 용액 저장탱크(41)에 이동된다. 상기 오버플로우 용액 저장탱크(41)는 방사용액 주탱크에 연결되어 있어 오버플로우 용액은 방사에 재이용될 수 있다.When radiated from the discharge port of the plurality of nozzles 2, the overflowed solution is moved to the overflow solution storage tank 41. The overflow solution storage tank 41 is connected to the spinning solution main tank so that the overflow solution can be reused for spinning.

한편, 도 2에 도시된 바와 같이 본 발명의 주제어장치(30)는 방사 전반의 과정에서 방사조건을 조절하는 장치로서, 노즐블록(3)에 공급되는 방사용액의 양을 제어하고, 각 블록(20)마다 전압발생장치(1)의 전압을 조절하며, 두께측정장치(9)에 의해 측정된 나노섬유 및 장척시트 기재의 두께에 따라서 각 블록(20)의 이송속도를 제어한다. As shown in FIG. 2, the main controller 30 of the present invention controls the amount of spinning solution supplied to the nozzle block 3, 20 controls the voltage of the voltage generating device 1 and controls the feeding speed of each block 20 according to the thickness of the nanofiber and the long sheet base material measured by the thickness measuring device 9. [

그리고, 상기 두께측정장치(9)는 블록(20)의 전단부 및 후단부에 위치하고 나노섬유가 적층형성된 장척시트를 사이에 두고 마주보게 설치되어 있다. 상기 두께측정장치(9)는 전기방사장치(10)의 방사조건을 조절하는 주제어장치(30)에 연결되어있어, 상기 두께측정장치(9)가 나노섬유 및 장척시트의 두께를 측정한 값을 기초로 하여 주제어장치(30)에서는 각 블록(20)의 이송속도를 제어하도록 한다. 예를 들면, 전기방사에 있어서, 전단부에 위치한 블록(20)에 토출된 나노섬유의 두께가 편차량이 얇게 측정이 되면, 후단부에 위치한 블록(20)의 이송속도를 감소시켜 나노섬유의 두께를 일정하게 조절한다. 또한 상기 주제어장치(30)가 노즐블록(3)의 토출양을 증가시키고 전압발생장치(1)의 전압의 세기를 조절하여 단위 면적당의 나노섬유의 토출량을 증대시켜 나노섬유의 두께를 균일하게 조절하는 것이 가능하다. The thickness measuring device 9 is provided so as to be opposed to each other with a long sheet stacked with nanofibers positioned at the front end and the rear end of the block 20. The thickness measuring device 9 is connected to the main controller 30 for adjusting the radiation conditions of the electrospinning device 10 so that the thickness measuring device 9 measures the thickness of the nanofiber and the long sheet On the basis of this, the main controller 30 controls the conveying speed of each block 20. For example, in the case of electrospinning, when the thickness of the nanofibers discharged to the block 20 located at the front end portion is measured thinly, the conveying speed of the block 20 located at the rear end portion is reduced, Adjust the thickness uniformly. Also, the main controller 30 increases the discharge amount of the nozzle block 3 and adjusts the voltage intensity of the voltage generator 1 to increase the discharge amount of the nanofibers per unit area, thereby uniformly controlling the thickness of the nanofibers It is possible to do.

상기 두께측정장치(9)는 초음파 측정방식에 의해 상기 나노섬유가 적층 형성된 나노섬유 및 장척시트까지의 거리를 측정하는 한 쌍의 초음파 종파와 횡파의 측정방식으로 이루어지는 두께측정부를 구비하고, 상기 한 쌍의 초음파 측정장치에 의해 측정된 거리를 기초로 하여 상기 나노섬유 및 장척시트의 두께를 산출하는 것이다. 보다 상세하게는, 나노섬유가 적층된 장척시트에 초음파 종파와 횡파를 함께 투사하여 종파와 횡파의 각 초음파 신호가 상기 나노섬유가 적층된 장척시트에서 왕복 이동하는 시간, 즉 종파와 횡파의 각 전파시간을 측정한 뒤, 상기 측정된 종파와 횡파의 전파시간과 나노섬유가 적층된 장척시트의 기준온도에서 종파와 횡파의 전파속도 및 전파속도의 온도상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 피검사체의 두께를 계산하는 두께측정장치이다. The thickness measuring device 9 includes a thickness measuring unit configured to measure a distance between the nanofibers in which the nanofibers are laminated and a long sheet and a pair of ultrasonic longitudinal waves and transverse waves by an ultrasonic measuring method. And the thickness of the nanofiber and the long sheet is calculated on the basis of the distance measured by the pair of ultrasonic measuring apparatuses. More particularly, the present invention relates to a method and a device for measuring the propagation time of longitudinal waves and transverse waves of longitudinal waves and transverse waves, respectively, by projecting ultrasound waves and transverse waves to longitudinal sheets laminated with nanofibers, Measuring the time, measuring a propagation time of the longitudinal wave and the transverse wave and a temperature coefficient of propagation velocity and propagation velocity of the longitudinal wave and the transverse wave at a reference temperature of the long sheet in which the nanofibers are stacked, Is a thickness measuring apparatus for calculating a thickness

본 발명에 이용되는 전기방사장치(10)는 나노섬유의 두께 편차량이 소정의 값 미만인 경우에는 이송속도를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량이 소정값 이상인 경우에는 이송속도를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어하는 것도 가능하기 때문에, 이송속도 제어장치에 의한 이송속도의 제어를 단순화하는 것이 가능해진다. 또한, 이송속도의 제어 외에도 노즐블록(3)의 토출양과 전압의 세기도 조절할 수 있어서, 두께 편차량이 소정의 값 미만인 경우에는 노즐블록(3) 토출양과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량이 소정의 값 이상인 경우에는 노즐블록(3)의 토출양과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어하는 것이 가능하기 때문에, 노즐블록(3) 토출양과 전압의 세기의 제어를 단순화하는 것이 가능해진다.The electrospinning device 10 used in the present invention does not change the feed rate from the initial value when the thickness deviation amount of the nanofibers is less than the predetermined value and changes the feed rate from the initial value It is possible to simplify the control of the conveyance speed by the conveyance speed control apparatus. Further, in addition to the control of the conveying speed, the discharge amount and the voltage intensity of the nozzle block 3 can be adjusted. When the thickness deviation amount is less than the predetermined value, the discharge amount of the nozzle block 3 and the voltage intensity are not changed from the initial value , It is possible to control the amount of discharge of the nozzle block 3 and the intensity of the voltage to be changed from the initial value when the amount of deviation of the nozzle block 3 is equal to or larger than the predetermined value. .

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

또한, 본 발명에서는 각 블록(20)에서 종류가 같은 고분자 방사용액을 방사하고 있으나, 어느 한 블록 내에서 2가지 이상의 다른 고분자 방사용액이 방사되는 것도 가능하며, 각 블록(20)마다 동일한 종류의 고분자 방사용액을 각각 방사하는 경우도 가능하다. In addition, in the present invention, the polymer solution for the same kind is radiated in each block 20, but it is also possible that two or more different polymer solutions are radiated in any one block. In each block 20, It is also possible to emit the polymer spinning solution separately.

그리고, 상기 전기방사장치(10)에서는 종류가 같은 동일한 고분자를 각 블록(20)에서 전기방사할 때, 전단부에 위치한 블록(20)에서 토출된 나노섬유와 후단부에 위치한 블록(20)에서 토출된 나노섬유의 섬유굵기를 다르게 하여 방사하는 것이 가능하다. 예를 들면, 섬유굵기의 차이를 두기위하여 각 블록(20)마다 부여하는 전압의 세기를 달리하거나, 노즐(2)과 컬렉터(4) 사이의 간격을 조절하여도 굵기가 다른 나노섬유를 형성할 수 있는데, 방사용액이 동일하고 공급전압이 동일한 경우, 방사거리가 가까울수록 섬유직경은 굵어지고, 방사거리가 멀수록 섬유직경이 가늘어지는 원리에 따라 섬유직경이 다른 나노섬유가 형성되는 것도 가능하다. 그리고, 방사용액의 농도를 조절하거나, 장척시트의 이송속도를 조절함으로써 섬유굵기의 차이를 둘 수 있다.In the electrospinning apparatus 10, when the same polymer of the same type is electrospun in each block 20, the nanofibers discharged from the block 20 located at the front end and the nanofibers discharged from the block 20 located at the rear end It is possible to radiate the discharged nanofibers with different fiber thicknesses. For example, in order to make a difference in fiber thickness, it is possible to form nanofibers having different thicknesses by varying the intensity of voltage applied to each block 20 or adjusting the distance between the nozzle 2 and the collector 4 If the spinning liquid is the same and the supply voltage is the same, it is also possible that the diameter of the fiber becomes thicker as the spinning distance becomes closer and the nanofibers of different fiber diameters are formed according to the principle that the fiber diameter becomes narrower as the spinning distance becomes longer . The difference in fiber thickness can be determined by adjusting the concentration of the spinning liquid or by adjusting the feeding speed of the long sheet.

한편, 본 발명의 전기방사장치(10)의 후단부에서는 라미네이팅 장치(19)가 설치되어 있다. 상기 나노섬유가 퇴적된 열가소성 폴리우레탄 기재(5)는 가열장치(19)를 통해 나노섬유의 제조가 마무리되며, 가열온도는 열가소성 폴리우레탄 기재가 나노섬유의 종류에 따라 각각 다르게 설정될 수 있으며, 또한, 본 발명에서 폴리이미드를 제조할 시 이미드화(Imidization)를 위하여 150 내지 350℃로 가열한다. 이와 같이 상기 라미네이팅 장치(19)는 열과 압력을 부여하며 이를 통하여 나노섬유가 적층형성된 필터 기재, 즉 나노섬유 필터는 권취롤러(12)에 권취되어 나노섬유 필터가 형성된다.On the other hand, a laminating device 19 is provided at the rear end of the electrospinning device 10 of the present invention. The thermoplastic polyurethane base 5 on which the nanofibers are deposited is finished with the production of the nanofibers through the heating device 19. The heating temperature may be set differently depending on the kind of the thermoplastic polyurethane base material, In the present invention, the polyimide is heated to 150 to 350 DEG C for imidization. Thus, the laminating device 19 applies heat and pressure, and the filter base material on which the nanofibers are laminated, that is, the nanofiber filter is wound on the winding roller 12 to form a nanofiber filter.

상기 전기방사장치(10)는 포집면적을 넓혀 나노섬유의 집적 밀도를 균일하게 할 수 있으며, 드롭렛(Droplet) 현상을 효과적으로 방지하여 나노섬유의 품질을 향상시킬 수 있고, 전기력에 의한 섬유형성 효과가 높아져 나노섬유 및 그의 나노섬유를 대량 생산할 수 있다. 아울러 다수개의 핀으로 구성되는 노즐(2)이 구비된 블록(20)에서 전기방사함에 있어서 소재 및 전기방사 조건을 다르게 조절할 수 있으므로 부직포 및 필라멘트의 폭 및 두께를 자유롭게 변경 및 조절할 수 있다.The electrospinning device 10 can increase the collecting area to uniform the density of the nanofibers and effectively prevent the droplet phenomenon, thereby improving the quality of the nanofibers, The nanofibers and nanofibers thereof can be mass-produced. In addition, since the material and the electrospinning condition can be controlled in the electrospinning in the block 20 having the nozzle 2 having a plurality of pins, the width and thickness of the nonwoven fabric and the filament can be freely changed and adjusted.

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

본 발명에서 나노섬유의 직경은 30 내지 1000nm인 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 50 내지 500nm이다.In the present invention, the diameter of the nanofiber is preferably 30 to 1000 nm, more preferably 50 to 500 nm.

한편, 도 4에 도시된 바와 같이 본 발명의 전기방사장치는 전기방사에 적합한 섬유점도를 유지하기 위하여 점도를 조절하기 위한 온도조절 제어장치(60)를 포함할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 4, the electrospinning device of the present invention may include a temperature control device 60 for controlling viscosity to maintain fiber viscosity suitable for electrospinning.

상기 온도조절 제어장치(60)로는 오버플로우를 통해 재사용되는 높은 점도의 폴리머 용액의 점도를 낮게 유지할 수 있는 가열장치와 상대적으로 낮은 점도의 폴리머 용액의 점도를 높게 유지할 수 있는 냉각장치 모두 또는 어느 하나를 구비할 수 있다.As the temperature control device 60, it is possible to use a heating device capable of keeping the viscosity of the high-viscosity polymer solution reused through the overflow low and a cooling device capable of keeping the viscosity of the polymer solution having a relatively low viscosity high, .

전기방사 영역에서의 온도에 있어서, 전기방사가 일어나는 영역(이하, '방사영역'이라 한다)의 온도는 방사용액의 점도를 변화시킴으로써 방사 용액의 표면장력을 변화시키므로, 결국 방사된 나노섬유의 직경에 영향을 미치게 된다.In the temperature in the electrospinning region, the temperature of the region where the electrospinning occurs (hereinafter, referred to as the 'radiating region') changes the surface tension of the spinning solution by changing the viscosity of the spinning solution, . ≪ / RTI >

즉, 방사영역의 온도가 상대적으로 높아서 용액의 점도가 낮으면 섬유직경이 상대적으로 가는 나노섬유가 만들어지고, 온도가 상대적으로 낮아서 용액의 점도가 높으면 섬유직경이 상대적으로 굵은 나노섬유가 만들어진다.That is, when the temperature of the radiation region is relatively high, the nanofiber having a relatively small fiber diameter is produced when the viscosity of the solution is low, and the nanofiber having relatively large fiber diameter is produced when the viscosity of the solution is relatively high because the temperature is relatively low.

농도를 측정하기 위한 농도측정장치는 용액에 직접 접촉하는 접촉식과 비접촉식이 있으며, 접촉식으로는 캐필리러식 농도측정장치, 디스크(DISC)식 농도측정장치 등이 사용될 수 있으며, 비접촉식으로는 자외선을 이용한 농도측정장치 또는 적외선을 이용한 농도측정장치 등을 사용할 수 있다.The concentration measuring device for measuring the concentration has a contact type and a non-contact type in direct contact with a solution, and a capillary type concentration measuring device and a disk (DISC) type concentration measuring device can be used as a contact type. A concentration measuring device using the infrared or a concentration measuring device using infrared can be used.

본 발명의 가열장치는 전열히터, 온수순환장치 또는 온풍 순환 장치 등으로 이루어 질 수 있으며, 이외에 상기 장치들과 균등한 범위에서 온도를 높일 수 있는 장치들을 차용할 수 있다. The heating device of the present invention may be an electric heater, a hot water circulating device, a hot air circulating device, or the like. In addition, devices capable of raising the temperature in the same range as the above devices may be borrowed.

가열장치의 일예로 전열히터는 열선형태로 사용될 수 있으며, 노즐블록(110)의 관체(43)내부에 코일형태의 열선(62a, 62b)을 장착할 수 있으며, 이는 자킷형태로도 변형가능하다(도 5 내지 도 11 참고).As an example of the heating device, the electro-thermal heater may be used in the form of a hot wire, and coil-shaped hot wires 62a and 62b may be mounted inside the tube 43 of the nozzle block 110, (See Figs. 5 to 11).

또한, 선형형태의 열선(62a, 62b) 및 U자 형태의 파이프(63)의 구성을 지닌 것도 가능하다.It is also possible to have the configuration of the linear heat lines 62a and 62b and the U-shaped pipe 63.

상기와 같은 가열장치는 도 5에 도시된 바와 같이 폴리머 용액이 방사되는 노즐블록(110), 폴리머 용액이 저장되는 탱크(주저장 탱크, 중간탱크 또는 재생탱크) 및 오버플로우 시스템(200 : 특히 회수부로부터 재생탱크로 이송되는 이송배관)중 어느 하나 이상에 구비될 수 있다.As shown in FIG. 5, the heating apparatus includes a nozzle block 110 through which a polymer solution is radiated, a tank (main storage tank, intermediate tank or regeneration tank) and an overflow system 200 (E.g., a transfer pipe that is transferred to the regeneration tank).

본 발명의 냉각장치는 칠링장치를 포함한 냉각수단등이 사용될 수 있으며, 폴리머 용액의 일정점도를 유지하기 위한 수단은 통상적으로 적용이 가능하다. 냉각장치는 가열장치와 동일하게 노즐블록(110), 탱크 및 오버플로우 시스템(200) 중 어느 하나 이상에 구비될 수 있으며, 폴리머 용액의 일정점도를 유지하기 위해 사용된다.The cooling device of the present invention may be a cooling device including a chilling device, and the means for maintaining a constant viscosity of the polymer solution is usually applicable. The cooling device may be provided in at least one of the nozzle block 110, the tank, and the overflow system 200 in the same manner as the heating device, and is used to maintain a certain viscosity of the polymer solution.

또한, 본 발명의 온도조절 제어장치(60)는 농도를 측정하는 센서와 이에 따라 온도를 제어하는 온도조절 제어부(미도시)를 포함한다.In addition, the temperature control device 60 of the present invention includes a sensor for measuring the concentration and a temperature control unit (not shown) for controlling the temperature accordingly.

상기 센서는 주저장 탱크(210), 중간탱크(220), 재생탱크(230), 노즐블록(110) 또는 오버플로우 시스템(200) 등에 설치되어 방사용액의 농도를 실시간으로 측정하여 이를 온도조절 제어장치(60)에서 점도가 일정하게 유지되도록 가열장치 및/또는 냉각장치를 작동한다.The sensor is installed in the main storage tank 210, the intermediate tank 220, the regeneration tank 230, the nozzle block 110 or the overflow system 200 to measure the concentration of the flushing liquid in real time, The heating device and / or the cooling device is operated so that the viscosity is kept constant in the device 60. [

본 발명의 오버플로우 시스템(200)을 통해 재공급 되는 폴리머 용액의 농도는 20 내지 40%이며, 이는 통상적인 전기방사에서 사용되는 폴리머 용액의 농도인 10 내지 18%에 비해 고농도의 용액이다.The concentration of the polymer solution re-supplied through the overflow system 200 of the present invention is 20 to 40%, which is a high concentration solution compared to the concentration of the polymer solution used in conventional electrospinning of 10 to 18%.

또한, 본 발명의 재공급 되는 폴리머 용액의 점도를 일정하게 하기 위해, 폴리머 용액의 농도에 따른 폴리머 용액의 온도는 상온이 아닌, 45 내지 120 ℃로 조절되는 것을 특징으로 한다.In addition, the temperature of the polymer solution according to the concentration of the polymer solution is adjusted to 45 to 120 캜, rather than the room temperature, in order to maintain the viscosity of the polymer solution to be supplied again.

한편, 본 발명의 폴리머 용액은 점도는 1,000 내지 5,000 cps가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1,000 내지 3,000 cps 의 점도가 좋다. 점도가 1,000 cps 이하일 경우 전기방사되어 적층되는 나노섬유의 품질이 불량하며, 점도가 3,000 cps 이상일 경우 전기방사시 노즐(42)로부터 폴리머 용액의 토출이 용이하게 되지 않아 생산속도가 느려진다. Meanwhile, the viscosity of the polymer solution of the present invention is preferably 1,000 to 5,000 cps, more preferably 1,000 to 3,000 cps. If the viscosity is 1,000 cps or less, the quality of the nanofibers to be electrospun is poor, and if the viscosity is 3,000 cps or more, the polymer solution can not be easily discharged from the nozzle 42 during the electrospinning, resulting in a slow production rate.

또한, 본 발명은 전기방사를 진행할수록 폴리머용액의 점도는 일정하여 전기방사시의 방사용이성이 우수함과 동시에 폴리머용액의 농도가 증가하여 콜렉터에 집적되는 나노섬유 중 용매를 제외한 고형분 양의 증가로 생산성이 증대되는 효과가 있다.In addition, the present invention is characterized in that as the electrospinning progresses, the viscosity of the polymer solution is constant and the ease of spinning during electrospinning is excellent, and the concentration of the polymer solution is increased. As a result, the amount of solids in the nanofiber, There is an increasing effect.

이에 더해, 전기방사를 이용한 나노섬유의 잔존 용매량이 기존의 전기방사를 이용한 경우 보다 적어 우수한 품질의 나노섬유를 제조할 수 있다.In addition, the amount of the residual solvent of the nanofibers using electrospinning is lower than that of the conventional electrospinning, and thus it is possible to produce nanofibers of excellent quality.

또한, 본 발명의 온도조절 제어장치(60)는 오프라인 상으로 작업자가 중간탱크(220)의 농도를 측정하여 노즐블록(110)이나 주저장탱크(210)의 온도조절을 통해 폴리머 용액의 점도를 제어할 수 있는 수동식이 가능함과 동시에, 온라인상으로 자동제어 시스템을 통해 농도측정에 따라 해당 용액의 온도를 조절할 수 있는 자동식인 것을 포함한다.The temperature control device 60 of the present invention measures the viscosity of the polymer solution through the temperature control of the nozzle block 110 or the main storage tank 210 by measuring the concentration of the intermediate tank 220 in an off- Which can be controlled manually, and which can automatically control the temperature of the solution according to the concentration measurement through an automatic control system on-line.

이하, 본 발명에 사용되는 열가소성 폴리우레탄 기재에 대하여 설명한다.Hereinafter, the thermoplastic polyurethane base used in the present invention will be described.

먼저 폴리우레탄은 폴리이소시아네이트(Polyisocyanate)와 폴리알콜(Polyalcohol)의 반응에 의해 만들어지는 우레탄 결합의 폴리머이다. 폴리우레탄은 탄성, 내마모성, 가공성이 우수하여 산업 및 소비재, 부품 등에 다양하게 사용되는데, 폴리우레탄의 종류에 따라 그 물성의 차이가 있으므로 용도에 맞는 제품의 선택이 중요하다. First, the polyurethane is a polymer of a urethane bond formed by the reaction of a polyisocyanate and a polyalcohol. Polyurethane is excellent in elasticity, abrasion resistance, and processability, and is widely used in industrial, consumer products, and parts. Since the properties of polyurethane vary depending on the type of polyurethane, selection of a product suitable for the application is important.

폴리우레탄은 크게 2가지로 구분되는데, 열가소성 폴리우레탄과 열경화성 폴리우레탄으로 나뉘는데, 여기서 열가소성 폴리우레탄의 경우 강도, 성형성, 내화학성, 내유성, 내마모도 등이 우수한 특징이 있다. 열가소성 폴리우레탄(이하 "TPU"라 칭함)로 이루어진 신축성 부직포는, 그들의 높은 탄성, 낮은 잔류왜곡 및 우수한 통기성에 의해 의류, 위생재료 및 스포츠용품용 재료를 포함한 용도에 이용되어 왔다. 이른바 멜트 블로우 방사 방법(melt-blow spinning method)으로 제조되는 열가소성 폴리우레탄 부직포는 뛰어난 신축성과 유연성 및 통기성을 가지고 있어서, 종래부터 종이 기저귀의 사이드 밴드, 구급 반창고의 기포(base fabric), 1회용 장갑 등과 같은 비교적 인체의 움직임에 대한 순응이 요망되는 분야, 혹은 스포츠 의류·신축성 면 패드(cotton pad) 등의 겉옷 분야 등 비교적 소프트한 신축성이 요망되는 분야에 사용되고 있다.The polyurethane is classified into two types, thermoplastic polyurethane and thermosetting polyurethane. The thermoplastic polyurethane has excellent characteristics such as strength, formability, chemical resistance, oil resistance and wear resistance. BACKGROUND ART [0002] Flexible nonwoven fabrics made of thermoplastic polyurethane (hereinafter referred to as "TPU") have been used for applications including clothing, sanitary materials, and sporting goods materials due to their high elasticity, low residual strain and excellent air permeability. The thermoplastic polyurethane nonwoven fabric produced by the so-called melt-blow spinning method has excellent stretchability, flexibility and air permeability, and has been conventionally used as a side band of paper diapers, a base fabric of first-aid bandages, And the like, which are relatively soft and stretchable, such as sports apparel, stretch cotton pads, and the like.

상기 열가소성 폴리우레탄의 제조방법은 잘 알려져 있다. 즉, 폴리에스테르폴리올 또는 폴리에테르폴리올과 같은 하이드록시 말단기를 함유하는 선형 폴리올과, 양 말단에 이소시아네이트기를 함유하는 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 제조되며, 필요에 따라 사슬연장제, 모노아민 화합물 등의 말단정지제, 기타 첨가제를 첨가하여 제조된다. The process for producing the thermoplastic polyurethane is well known. That is, it is prepared by reacting a linear polyol containing a hydroxy end group such as a polyester polyol or a polyether polyol with a diisocyanate compound containing an isocyanate group at both terminals, and optionally, a chain extender, a monoamine compound Terminal stopping agents, and other additives.

폴리올로는 선형상의 호모 또는 공중합체로 이루어지는 각종 디올, 예를 들어 폴리에스테르디올, 폴리에테르디올, 폴리에스테르아미드디올, 폴리아크릴디올, 폴리티오에스테르디올, 폴리티오에테르디올, 폴리카보네이트디올, 또는 이들의 혼합물 또는 공중합체가 사용될 수 있다. 보다 구체적인 예로는 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 테트라메틸렌기와 3-메틸테트라케틸렌기로 이루어진 공중합 폴리에테르글리콜 등의 폴리알킬렌에테르글리콜을 예시할 수 있다. Examples of the polyol include various diols comprising a linear homo or copolymer such as a polyester diol, a polyether diol, a polyester amide diol, a polyacryl diol, a polythioester diol, a polythioether diol, a polycarbonate diol, ≪ / RTI > may be used. More specific examples include polyalkylene ether glycols such as polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, copolymer polyether glycol composed of tetramethylene group and 3-methyl tetra ketylene group.

하드 세그먼트 역할을 하는 디이소시아네이트 화합물로는 방향족, 지방족 또는 지환족 디이소시아네이트가 사용되는데, 예를 들러 4,4'디페닐케탄디이소시아네이트, 1,3- 및 1,4-시클로헥실렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As the diisocyanate compound serving as a hard segment, an aromatic, aliphatic or alicyclic diisocyanate is used, for example, 4,4'-diphenyl ketadiisocyanate, 1,3- and 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and the like, but are not limited thereto.

사슬연장제로는 디아민 화합물 또는 디올 화합물을 들 수 있으며, 예를 들어 메틸렌디아민, 에탄올디아민, 1,2-프로필렌디아민 등의 디아민 화합물과, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜 등의 디올 화합물이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the chain extender include a diamine compound or a diol compound. Examples of the chain extender include a diamine compound such as methylene diamine, ethanol diamine, 1,2-propylene diamine and the like, and a diamine compound such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, , Neopentyl glycol, and the like, but are not limited thereto.

말단정지제로는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디이소프로필아민과 같은 모노아민계 화합물을 들 수 있다.Examples of the terminal terminating agent include monoamine compounds such as monoethanolamine, diethanolamine and diisopropylamine.

한편, 열가소성 폴리우레탄의 수평균 분자량은 1,000∼100,000인 것이 바람직하다.On the other hand, the number average molecular weight of the thermoplastic polyurethane is preferably 1,000 to 100,000.

본 발명에서는 기재로서 이러한 열가소성 폴리우레탄을 부직포 기재로 사용하는 것에 특징이 있는데, 먼저, 부직포는 웹(섬유를 거듭해 맞춘 상태)를 제작하여 섬유끼리 물리적화학적으로 포장에 얽히게 할 수 있어 제조한다. In the present invention, such a thermoplastic polyurethane is used as a base material. The nonwoven fabric is produced by preparing a web (a state in which fibers are repeatedly laminated) and entangling the fibers physically and chemically together.

일반적인 부직포의 제조공정은 웹 형성과 웹 결합공정을 거치게 된다. 일반적인 공정은 단섬유 부직포에만 사용되며, 장섬유 부직포는 방사에 의한 필라멘트를 사용하므로 이 공정은 필요치 않다. 부직포의 경우 압축된 베일(Bale) 상태로 입고되므로 부직포를 만들기 위해서는 압축된 섬유들의 과정을 거쳐야한다. 웹의 형성공정은 부직포를 만들기 위해서 반드시 필요한 공정으로, 건식 부직포는 웹의 형성을 대기 중에서 행하는데 반하여 습식 부직포는, 섬유를 분산시켜 이것을 떠올림으로써 웹을 얻는다. 따라서 건식부직포는 섬유의 배열이 방향성을 갖는 것이 대부분이나, 습식부직포는 섬유가 랜덤한 불규칙 배열을 이룬다. 그러나 건식부직포에도 랜덤 카드기의 개발로 용도에 따라 방향성이 없는 웹을 얻을 수 있다.Typical nonwoven fabrication processes involve web formation and web bonding processes. The general process is used only for single-fiber nonwovens, and this process is not necessary because longwoven nonwovens use filaments by spinning. In the case of non-woven fabric, it is put in a compressed bale state, so that the nonwoven fabric must undergo the process of compressed fibers. The formation process of the web is a necessary process for forming the nonwoven fabric. The dry nonwoven fabric forms the web in the air, whereas the wet nonwoven fabric disperses the fibers to obtain the web. Therefore, in the dry nonwoven fabric, the arrangement of the fibers is mostly directional, but the wet nonwoven fabric has a random irregular arrangement of the fibers. However, the development of a random card machine for dry nonwovens also makes it possible to obtain a web having no directionality depending on its application.

웹을 형성하는 방법으로서 원료 펠렛(pellet)으로부터 용해 방사를 제작한 장섬유를 사용하는 스펀본드법, 단섬유를 카드기 등에서 일정 방향으로 늘어놓아 웹을 형성하는 건식법, 분산제등을 사용 해 수중에 균일 분산해, 망상에 흘려 탈수해 웹을 형성하는 습식법등이 있다. As a method of forming the web, a spun bond method using long fibers produced by dissolving radiation from raw pellets, a dry method of forming a web by arranging short fibers in a predetermined direction in a card machine or the like, And a wet method in which the water is homogeneously dispersed and drained to form a web.

또한 섬유끼리를 얽히게 할 수 있는 방법에는, 웹에 열용해성 섬유를 혼합해 , 열롤로 압착하는 서멀 본드법, 바인더(접착수지방)으로 결합시키는 케미컬 본드법, 니들(바늘)의 바브(미소한 돌기)로 섬유끼리를 얽히게 할 수 있는 니들펀치법, 섬유를 제조할 때 고압의 공기로 필라멘트에 충격을 주어 랜덤하게 웹을 형성시키며 0.5 내지 30미크론 직경의 웹을 제조할 수 있는 멜트블로운법 등이 있다. Methods for entangling the fibers include a thermal bond method in which a thermally soluble fiber is mixed with a web and a thermal roll is used, a chemical bond method in which a binder is bonded (adhered fat), a barb of a needle A needle punch method in which fibers can be entangled with each other, and a meltblown method capable of randomly forming a web by impacting filaments with high-pressure air at the time of producing the fibers and capable of producing a web having a diameter of 0.5 to 30 microns .

이 중 본 발명에 사용되는 열가소성 폴리우레탄 기재는 상기 방법 중 멜트블로운법, 스펀본드 법 및 니들펀치법에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 멜트블로운(Meltblown)법의 원리는 열가소성 수지에 의한 용융방사법으로서 방사 노즐의 출구에 고온 및 고압의 공기류를 유입하여 섬유를 연신 및 개섬한 다음 포집 콘베이어 상에 집적시키는 방식이다. 이 방법에 의한 부직포는 유연성, 비투과성, 절연성이 우수한 이점이 있다. 일반적으로 열가소성 폴리우레탄 부직포는 멜트 블로운 방사방법에 의해서 제조되는데 멜트블로운 방사의 일반적인 방법을 후술하면 이하와 같다. 즉 용융한 열가소성 중합체를 1열로 배치한 노즐구멍에 공급하고, 그 노즐구멍에서 연속적으로 용융 중합체를 압출하고, 그 노즐구멍군의 양측에 배치한 슬릿으로부터 고온 기체를 고속으로 분사하여, 그 기체 에너지로 노즐구멍에서 압출한 중합체를 세선화, 냉각하여 연속 필라멘트를 형성시킨 다음, 그 연속 필라멘트 군을 이동하는 컨베이어 네트 위 등에 집적, 적층하여 필라멘트 자체가 갖는 자기 접착성에 의해서 필라멘트를 서로 접착시키는 것이다. Among them, the thermoplastic polyurethane base used in the present invention is preferably produced by the meltblown method, the spunbond method and the needle punch method among the above methods. The principle of the meltblown method is a melt spinning method using a thermoplastic resin, in which a high-temperature and high-pressure airflow is introduced into the outlet of the spinning nozzle to stretch and open the fibers, and then the fibers are accumulated on a collecting conveyor. The nonwoven fabric by this method has an advantage of being excellent in flexibility, impermeability and insulation. Generally, a thermoplastic polyurethane nonwoven fabric is produced by a meltblown spinning method. A general method of meltblown spinning will be described below. That is, the molten thermoplastic polymer is fed to nozzle holes arranged in a row, the molten polymer is continuously extruded from the nozzle holes, the hot gas is jetted at high speed from the slits arranged on both sides of the nozzle hole group, The polymer extruded from the nozzle holes is thinned and cooled to form continuous filaments and then the continuous filament group is accumulated on a moving conveyor net or the like to adhere the filaments to each other by the self-adhesiveness of the filaments themselves.

한편 스판본드(Spunbond)법은 원료를 방사하여 열에 의해 자체 접착하여 부직포를 형성하는 방식이다. 주로 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 방사하여 열에 의하여 자체 접착하여 웹을 형성하는 기술로서, 원단 설계가 용이한 이점이 있다.On the other hand, the spunbond method is a method in which a raw material is spun and self-bonded by heat to form a nonwoven fabric. It is a technology for forming a web by spun polypropylene or polyethylene terephthalate mainly by self-adherence by heat, and there is an advantage that the fabric design is easy.

또한 니들펀치법의 경우는 섬유를 특수바늘을 이용하여 물리적으로 웹을 결합시켜 제조하며 바늘의 펀칭 회수나 바늘의 밀도에 의하여 제품의 두께 등을 다양화하는 것이 가능한 이점이 있다.In addition, in the case of the needle punching method, fibers are physically manufactured by combining webs using special needles, and it is possible to diversify the thickness of the product by the number of punching of needles and the density of needles.

이와 같은 부직포 제조방법에 의해 제조된 열가소성 폴리우레탄 부직포는 본 발명에 사용되는 기재로 사용하는 것이 바람직하다. 열가소성 폴리우레탄 부직포 기재는 기본적인 신축 특성이 우수한 것은 물론이고 그 면밀도가 매우 낮고 매우 얇고 부드럽고 소프트하고 또한 통기성이 있음에도 불구하고 기공이 작고 균일하게 분산하여 분포하고 있는 구조를 취하고 있다. 또한 얇은 부직포로 구성될 수 있는 점에서 다른 부재와 복합할 때도 더욱 얇은, 부드럽고 소프트한 복합소재를 부착하는 것이 가능하다. 상기 열가소성 폴리우레탄은 융점이 80 내지 200℃인 것이 특징이다. 따라서 열 접착성이 양호하고 열처리 이후 열 접착 용도로 사용하는 것이 가능한 이점이 있다. 한편, 기재의 평량으로는 10 내지 150g/m2인 것이 바람직한데, 평량이 10g/m2 미만이면 기재로서의 물성이 떨어지며, 평량이 150g/m2를 초과하면 강성도(stiffness)가 높아 가공성이 떨어지는 문제점이 있었다.The thermoplastic polyurethane nonwoven fabric produced by such a nonwoven fabric manufacturing method is preferably used as the base material used in the present invention. The thermoplastic polyurethane nonwoven fabric substrate has a structure in which the pores are small and uniformly dispersed and distributed in spite of the fact that the surface area is very low, very thin, soft and soft, and has air permeability as well as excellent elongation and expansion characteristics. It is also possible to attach a thinner, soft and soft composite material when combined with other members in that it can be composed of a thin nonwoven fabric. The thermoplastic polyurethane has a melting point of 80 to 200 ° C. Therefore, there is an advantage that the thermal adhesiveness is good and can be used for thermal bonding after the heat treatment. On the other hand, the basis weight of the base material is preferably 10 to 150 g / m < 2 >. If the basis weight is less than 10 g / m < 2 >, the physical properties of the base material are deteriorated. If the basis weight exceeds 150 g / m & .

또한, 열가소성 폴리우레탄 부직포는 소수성 또는 친수성의 성질을 띠는 것이 가능하고, 색 도입도 가능하며, 열가소성의 특징을 통해 고온의 라미네이팅 환경에서 부분적으로 용융될 수 있어서 별도의 접착제 없이 접착 역할을 하는 것이 가능한 이점이 있다.The thermoplastic polyurethane nonwoven fabric can be hydrophobic or hydrophilic, can be introduced in color, and can be partially melted in a high-temperature laminating environment due to its thermoplastic characteristics, so that the thermoplastic polyurethane non- There is a possible advantage.

이하, 본 발명에 사용되는 방사용액의 고분자에 대해 설명한다.Hereinafter, the polymer of the spinning solution used in the present invention will be described.

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. 더욱 바람직하게는 폴리우레탄, 폴리비닐리덴 플루오라이드 및 폴리아미드로 구성된 군에서 선택된 1종 또는 2종 이상을 이용하는 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. More preferably, one or more selected from the group consisting of polyurethane, polyvinylidene fluoride and polyamide is preferably used.

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.

또한, 본 발명에서 사용되는 고분자 중 하나인 폴리우레탄은 공지된 폴리우레탄 반응기술을 사용하여 제조할 수 있다. 예컨대, 폴리알킬렌에테르글리콜에 과잉 몰의 유기디이소시아네이트를 아미드계 극성용매 중에서 반응시켜 말단에 이소시아네이트기를 갖는 중간중합체를 조제하고, 이어서, 이러한 중간중합체를 아미드계 극성용매에 용해하고 사슬연장제와 말단정지제를 반응시킴으로써 폴리우레탄 중합체를 얻을 수 있다.The polyurethane, which is one of the polymers used in the present invention, can be produced by using a known polyurethane reaction technique. For example, it is possible to prepare an intermediate polymer having an isocyanate group at its terminal by reacting a polyalkylene ether glycol with an excess molar of an organic diisocyanate in an amide polar solvent, then dissolving the intermediate polymer in an amide polar solvent, The polyurethane polymer can be obtained by reacting an end terminator.

친수성 폴리우레탄 프레폴리머의 제조에 있어서는 바람직하게는 이소시아네이트 1~3몰에 대해 폴리에테르폴리올류 0.15~0.95 몰비로 합성하여 제조한다.In the production of the hydrophilic polyurethane prepolymer, polyether polyols are preferably synthesized in a molar ratio of 0.15 to 0.95 based on 1 to 3 moles of isocyanate.

이소시아네이트로는 이소포론 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 라이신디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 비스(2-이소시아네이트에텔)-퓨마레이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,6-헥산디이소시아네이트, 4,4'-바이페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-디메틸페닐렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, p-페닐렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네디트를 사용하는 편이 좋다.Examples of the isocyanate include isophorone diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate and its isomers, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, bis (2-isocyanate ether) , 3,3'-dimethyl-4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,6-hexane diisocyanate, 4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dimethylphenylene diisocyanate, 1,3-xylene diisocyanate, and the like. Of these, diphenylmethane diisocyanate, 2,4-xylene diisocyanate, 1,4-xylene diisocyanate, - toluene diisocyanate and its isomers, p-phenylenediisocyanate, isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate It is better to use it.

폴리에트레폴리올류는 분자내에 3개 이상의 수산기를 갖고 분자량이 3,000~6,000이며 에틸렌옥사이드 함량이 50~80%인 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 랜덤공중합체와 분자내에 2개 이상의 수산기를 갖고 분자량이 1,000~4,000인 폴리프로필렌글리콜 중량 대비 30:70으로 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 분자내에 3개의 수산기를 갖고 분자량이 3,000~6,000이며 에틸렌옥사이드 함량이 50~80%인 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체를 단독으로 사용하는 편이 좋다. 그러나 물성조절을 위하여 상기에서 언급하지 않은 타 이소시아네이트화합물과 폴리올류를 혼합 사용할 수 있다.The polytetrahypolyol includes an ethylene oxide / propylene oxide random copolymer having three or more hydroxyl groups in the molecule and having a molecular weight of 3,000 to 6,000 and an ethylene oxide content of 50 to 80%, a polyoxyethylene / propylene oxide random copolymer having two or more hydroxyl groups in the molecule, Propylene oxide random copolymer having 3 hydroxyl groups in the molecule and a molecular weight of 3,000 to 6,000 and an ethylene oxide content of 50 to 80% by weight, based on the weight of polypropylene glycol having a molecular weight of 3,000 to 4,000, Should be used alone. However, in order to control the physical properties, a mixture of a polyisocyanate compound and a polyisocyanate compound not mentioned above may be used.

한편, 본 발명에서 사용되는 소수성 폴리우레탄은 소성기가 분지된 구조를 갖는데, 이들은 폴리알킬렌 옥시드를 다관능성 물질, 디이소시아네이트 및 물과 반응시키고, 얻어진 생성물을 소수성 일관능 활성 수소 함유 화합물 또는 모노 이소시아네이트로 말단 캡핑시킴으로써 제조될 수 있다. 소수성기는 독립적으로 알킬, 아릴, 아릴알킬, 알케닐, 아릴알케닐, 지환족, 퍼플루오로알킬, 카르보실릴, 폴리시클릴 및 복합 수지상기로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 알킬, 알케닐, 퍼플루오로알킬 및 카르보실릴 소수성 기는 1 내지 40개의 탄소원자를 포함하고 아릴, 아릴알킬, 아릴알케닐, 지환족 및 폴리시클릴 소수성 기는 3 내지 40개의 탄소원자를 포함한다.On the other hand, the hydrophobic polyurethane used in the present invention has a structure in which a firing group is branched, which is obtained by reacting a polyalkylene oxide with a polyfunctional substance, a diisocyanate and water, and reacting the obtained product with a hydrophobic monofunctional active hydrogen- Lt; RTI ID = 0.0 > isocyanate. ≪ / RTI > The hydrophobic group may be independently selected from the group consisting of alkyl, aryl, arylalkyl, alkenyl, arylalkenyl, cycloaliphatic, perfluoroalkyl, carbocylic, polysycyl and composite resin, The aryl, arylalkyl, arylalkenyl, alicyclic, and polycyclyl hydrophobic groups include from 3 to 40 carbon atoms. The term " alkyl "

한편, 본 발명에서 사용되는 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF; 이하 PVDF라 칭한다)는 플루오로계열의 고분자 중 하나로, 플루오로 수지는 플루오린을 함유하여 열적, 화학적 성질이 뛰어나다.On the other hand, polyvinylidene fluoride (PVDF) (hereinafter referred to as PVDF) used in the present invention is one of fluorine-based polymers, and the fluororesin contains fluorine, which is excellent in thermal and chemical properties.

[반응식 1][Reaction Scheme 1]

Figure 112016038769420-pat00001
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PVDF는 상기 반응식 1과 같은 과정으로 제조되며, 다른 플루오로 수지에 비해 녹는점(177)과 밀도(1.78)가 낮고, 단가가 싸며, 화학적으로 매우 안정하여, 전기줄의 절연에 이용되며, 건물의 외벽을 바르는 고급 페인트로도 쓰인다.PVDF is prepared by the same process as in the above reaction formula 1, and has a melting point (177) and a density (1.78) lower than those of other fluororesin, and is cheap in chemical cost and low in unit cost. It is also used as an advanced paint for exterior walls.

또한, PVDF는 압전성을 나타내는 대표적인 유기물질로 1960년대부터 많은 연구가 진행되어 왔다. PVDF 고분자 내에는 4가지 종류의 결정이 혼재하는데, 이것은 결정형태에 따라 α,β,γ 그리고 δ형의 최소 4가지의 형태로 구분 할 수 있다. 그 중 PVDF의 β형 결정은 트랜스형 분자쇄가 평행으로 충진된 것으로 모노머가 갖는 영구쌍극자가 모두 한 방향으로 배열되어 큰 자발 분극을 나타낸다. 이는 연신을 통하여 PVDF 분자를 규칙적으로 배열하여 집합상태에 이방성을 부여함으로써 압전성을 가질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 압전 특성을 향상시키기 위하여, PVDF 섬유 내 β형 결정을 증가시키는 다양한 방법들이 연구되고 있다.In addition, PVDF is a representative organic material exhibiting piezoelectricity, and many studies have been conducted since the 1960s. In PVDF polymer, four kinds of crystals are mixed, and it can be divided into at least four types of α, β, γ and δ type depending on crystal form. Among them, β-type crystals of PVDF are filled with trans-type molecular chains in parallel, and all of the permanent dipoles of the monomers are aligned in one direction and exhibit large spontaneous polarization. This means that PVDF molecules are arranged regularly through stretching to impart piezoelectricity by giving anisotropy to the aggregated state. In order to improve such piezoelectric properties, various methods for increasing the? -Form crystal in the PVDF fiber have been studied.

또한, 본 발명에서 사용되는 고분자 중 하나인 폴리아미드는(Polyamide)는 아미드 결합(-CONH-)으로 연결된 중합체의 총칭을 의미하며, 디아민과 2가 산의 축합 중합으로 얻을 수 있다. 폴리아미드는 분자 구조 내의 아미드 결합에 의하여 특징이 달라지며, 아미드기의 비율에 따라 물성이 다르게 변한다. 예를 들면, 분자 내의 아미드기의 비율이 높아지면 비중, 융점, 흡수성, 강성 등이 올라가는 특성이 있다.The polyamide as one of the polymers used in the present invention means a general term of a polymer linked by an amide bond (-CONH-) and can be obtained by condensation polymerization of a diamine and a dicarboxylic acid. Polyamides are characterized by amide bonds in the molecular structure, and their physical properties vary depending on the ratio of amide groups. For example, when the ratio of amide groups in the molecule is increased, specific gravity, melting point, absorbency, rigidity and the like are increased.

또한, 폴리아미드는 내부식성, 내마모성, 내화학성 및 절연성이 우수한 특성으로 인해 의류용, 타이어코드, 카핏, 로프, 컴퓨터 리본, 낙하산, 플라스틱, 접착제 등의 광범위한 분야에서 응용되고 있는 소재이다.In addition, polyamide is a material used in a wide range of fields such as clothing, tire cord, carpet, rope, computer ribbon, parachute, plastic and adhesive due to its excellent resistance to corrosion, abrasion resistance, chemical resistance and insulation.

일반적으로 폴리아미드는 방향족 폴리아미드와 지방족 폴리아미드로 구분이 되는데, 대표적인 지방족 폴리아미드로는 나일론(Nylon)이 있다. 나일론은 본래 미국 듀폰 사의 상표명이지만 현재는 일반명으로 사용되고 있다. Generally, polyamides are classified into aromatic polyamides and aliphatic polyamides. Representative aliphatic polyamides include nylon. Nylon is originally a trademark of DuPont, Inc., but is now used as a generic name.

나일론은 흡습성 고분자이며, 온도에 민감하게 반응한다. 대표적인 나일론으로는 나일론 6, 나일론 66 및 나일론 46 등이 있다.Nylon is a hygroscopic polymer and is sensitive to temperature. Representative nylons include nylon 6, nylon 66, and nylon 46.

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

[반응식 2][Reaction Scheme 2]

Figure 112016038769420-pat00002
Figure 112016038769420-pat00002

한편, 나일론 66은 나일론 6과 전반적으로 그 특성이 비슷하지만, 나일론 6에 비하여 내열성이 매우 우수하고 자기소화성 및 내마모성이 우수한 고분자이다. 나일론 66은 헥사메틸렌디아민과 아디프산의 탈수축합 중합반응으로 제조된다.On the other hand, nylon 66 is generally similar in properties to nylon 6, but is superior in heat resistance to nylon 6 and superior in self-extinguishing and abrasion resistance. Nylon 66 is prepared by dehydration condensation polymerization of hexamethylenediamine and adipic acid.

[반응식 3][Reaction Scheme 3]

Figure 112016038769420-pat00003
Figure 112016038769420-pat00003

또한, 나일론 46은 내열성, 기계적 특성 및 내충격성이 우수하며, 가공온도가 높은 장점이 있다. 나일론 46은 테트라메틸렌디아민과 아디프산의 중축합으로 제조된다. 원료인 디아미노부탄(Diaminobutane, DAB)을 아크릴로니트릴과 시안화수소와의 반응으로부터 제조하고, 중합조작에서는 첫 단계로 디아미노부탄과 아디프산으로부터 염을 만든 다음, 적당한 압력 하에서 중합반응을 거쳐 프리폴리머(Prepolymer)로 전환하고, 상기 프리폴리머(Prepolymer)의 고체는 질소와 수증기의 존재 하에서 약 250℃로 처리하면 고상에서 고분자화가 되어 제조된다.Nylon 46 is also excellent in heat resistance, mechanical properties and impact resistance, and has a high processing temperature. Nylon 46 is prepared by polycondensation of tetramethylenediamine and adipic acid. Diaminobutane (DAB), a raw material, is prepared from the reaction of acrylonitrile with hydrogen cyanide. In the first stage of the polymerization operation, a salt is formed from diaminobutane and adipic acid, and the mixture is polymerized under appropriate pressure The prepolymer is converted into a prepolymer and the solid of the prepolymer is polymerized at a solid state by treatment at about 250 ° C in the presence of nitrogen and water vapor.

특히 나일론 46은 높은 아미드 농도와, 메틸렌기와 아미드기 사이의 규칙 정연한 배열로 우수한 특징을 나타낸다. 나일론 46의 녹는점은 약 295℃로서, 다른 종류의 나일론보다 높으며, 상기와 같은 특성으로 인해 내열성이 우수한 수지로서 주목받고 있다.Nylon 46, in particular, is characterized by a high amide concentration and a regular arrangement between the methylene and amide groups. The melting point of nylon 46 is about 295 ° C, which is higher than that of other types of nylon, and has attracted attention as a resin having excellent heat resistance due to the above characteristics.

이하, 도 1의 상기 전기방사장치(10)를 이용하여 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 고분자 방사용액을 전기방사하여 제조한 접착력이 향상된 나노섬유 필터의 제조방법을 설명한다.Hereinafter, a method for manufacturing a nanofiber filter having improved adhesion produced by electrospinning a polymer spinning solution on a thermoplastic polyurethane substrate using the electrospinning apparatus 10 of FIG. 1 will be described.

먼저, 본 발명에서는 방사용액의 고분자로는 전술한 바와 같은 고분자를 사용하고, 장척시트로 열가소성 폴리우레탄 기재(100)를 사용한다.First, in the present invention, the above-mentioned polymer is used as a polymer of the spinning solution, and a thermoplastic polyurethane base 100 is used as a long sheet.

도 1을 참고하면, 고분자를 유기 용매에 녹인 고분자 방사용액을 전기방사장치(10)의 방사용액 주탱크에 공급하고 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 노즐블럭(3)의 노즐(2) 내에 연속적으로 정량 공급된다. 상기 각 노즐(2)로부터 공급되는 고분자 방사용액은 노즐(2)을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(4) 상에 방사 및 집속되면서 열가소성 폴리우레탄 기재(100)에 분사되어 나노섬유(300)를 형성한다.1, a polymer spinning solution in which a polymer is dissolved in an organic solvent is supplied to a spinning liquid main tank of an electrospinning device 10, and a solution is injected into a nozzle 2 of a nozzle block 3 to which a high voltage is applied through a metering pump And is continuously supplied in a constant amount. The polymer spinning solution supplied from each of the nozzles 2 is radiated and focused on a collector 4 with a high voltage applied thereto through a nozzle 2 and is sprayed onto the thermoplastic polyurethane base 100 to form the nanofibers 300 .

여기서, 상기 전기방사장치(10)의 전단부에 위치한 블록(20) 내에서 나노섬유가 적층되는 열가소성 폴리우레탄 기재는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작하는 공급롤러(11) 및 상기 공급롤러(11)의 회전에 의해 구동하는 보조벨트(6)의 회전에 의해 전단부에 위치한 블록에서 후단부에 위치한 블록 내로 이송되어 상기한 공정을 반복하면서 열가소성 폴리우레탄 기재(100) 상에 나노섬유(300)가 형성된다.The thermoplastic polyurethane base material in which the nanofibers are laminated in the block 20 located at the front end of the electrospinning device 10 includes a feed roller 11 operated by driving of a motor (not shown) Is transferred to the block located at the rear end in the block located at the front end portion by rotation of the auxiliary belt 6 driven by the rotation of the thermoplastic polyurethane base material 11, 300 are formed.

이때, 상기 나노섬유의 평량은 0.1 내지 10g/m2인 것이 바람직하며, 0.1 내지 2g/m2인 것이 보다 바람직하다. 상기 평량이 0.1g/m2 미만이면 필터의 물성이 저하되며, 평량이 10g/m2를 초과할 경우에는 가공성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.At this time, the basis weight of the nanofibers is preferably 0.1 to 10 g / m 2, more preferably 0.1 to 2 g / m 2. If the basis weight is less than 0.1 g / m < 2 >, the physical properties of the filter are deteriorated. If the basis weight exceeds 10 g / m &

본 발명의 일 실시예에서는 장척시트를 대신하여 열가소성 폴리우레탄 기재(100)를 사용하나, 이에 한정하지 아니한다.In one embodiment of the present invention, the thermoplastic polyurethane base 100 is used instead of the long sheet, but the present invention is not limited thereto.

한편, 방사용액으로 폴리아믹산을 사용할 경우, 형성된 폴리아믹산 나노섬유는 라미네이팅 장치(19)를 통과하면서 열적 이미드화(Imidization)가 되어 폴리이미드 나노섬유로 제조된다. 상기 라미네이팅 장치(19)에서 이미드화는 150 내지 350℃에서 수행되며, 폴리아믹산 나노섬유 필터를 탈수시켜 폴리이미드 나노섬유 필터로 제조한다.On the other hand, when polyamic acid is used as the spinning solution, the formed polyamic acid nanofiber is thermally imidized while being passed through the laminating device 19, and is made of polyimide nanofiber. Imidization in the laminating apparatus 19 is carried out at 150 to 350 ° C, and the polyamic acid nanofiber filter is dewatered to produce a polyimide nanofiber filter.

또한, 상기 전기방사장치(10)의 전단부 블록 및 후단부 블록의 방사전압을 다르게 하여, 이에 따른 나노섬유의 섬유직경이 달라지는 것이 가능하다. 즉, 동일한 나노섬유이지만, 전단부 블록의 방사전압을 낮게 부여하고 후단부 블록의 방사전압을 높게 부여하면, 섬유직경이 큰 나노섬유와 섬유직경이 작은 나노섬유가 연속적으로 기재(100) 상에 적층될 수 있다. 예를 들면, 상기 전단부 블록의 전압을 낮게 부여하여 전단부에서는 섬유굵기가 굵은 나노섬유가 형성되고, 후단부 블록에서는 전압을 높게 부여하여 섬유굵기가 가는 나노섬유가 형성될 수 있다.In addition, it is possible to make the radial voltages of the front end block and the rear end block of the electrospinning device 10 different from each other, and thus the fiber diameter of the nanofibers can be varied. Namely, the nanofibers having a large fiber diameter and nanofibers having a small fiber diameter are successively formed on the substrate 100 by applying the radiation voltage of the front end block to the lower end and the radiation voltage of the rear end block higher, Can be stacked. For example, the voltage of the front end block may be lowered to form nanofibers having a larger fiber diameter at the front end, and the nanofibers having a smaller fiber thickness may be formed at a higher voltage at the rear end block.

여기서, 상기 나노섬유(300)의 섬유굵기의 차이를 두게 방사하기 위해서는 전기방사장치(10)의 각 블록(20)마다 부여하는 전압의 세기를 달리 부여하는 방식이 이용되었지만, 방사용액의 농도를 다르게 하거나, 노즐(2)과 컬렉터(4) 사이의 간격을 조절하거나, 장척시트의 이송속도를 조절하는 방식도 이용될 수 있다. In order to radiate the difference in fiber thickness of the nanofibers 300, a method of imparting a different voltage intensity to each block 20 of the electrospinning device 10 is used. However, A method of adjusting the distance between the nozzles 2 and the collector 4, or a method of controlling the conveying speed of the long sheet may be used.

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

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

상기, 제조된 기재 상의 나노섬유는 라미네이팅 장치(19)에서 기존의 기재와 다른 재질의 기재가 커버로 덮어져 기재와 기재사이의 나노섬유층이 형성된다. In the laminating apparatus 19, the nanofibers on the substrate thus prepared are covered with a cover made of a material different from that of the conventional substrate to form a nanofiber layer between the substrate and the substrate.

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

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

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

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

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

전술한 바와 같이 제조된 나노섬유 필터는 액체 필터용으로 적용하기는 것이 바람직하나, 이에 한정되는 것은 아니다.The nanofiber filter manufactured as described above is preferably applied to a liquid filter, but is not limited thereto.

한편, 본 발명에 제조되는 나노섬유는 폭방향 즉 CD방향 또는 횡방향으로 평량이 상이하거나 길이방향 즉 MD방향으로 평량이 상이하게 전기방사되어 적층될 수 있다. 이때, CD방향은 Cross Direction로서 MD방향(Machine Direction)의 직각 방향을 의미하는데, MD방향은 길이방향/종방향을, CD방향은 폭방향/횡방향을 지칭하기도 한다. 또한, 평량(Basis Weight or Grammage)은 단위 면적당 질량, 즉 바람직한 단위로서 제곱미터당 그램(g/㎡)으로 정의된다. On the other hand, the nanofibers produced according to the present invention may be laminated by electrospinning in different widths in the width direction, i.e., in the CD direction or in the transverse direction, or different in basis weight in the longitudinal direction, i.e., the MD direction. In this case, the CD direction is the cross direction, which means the direction perpendicular to the MD direction (Machine Direction), the MD direction is referred to as the longitudinal direction / longitudinal direction, and the CD direction is referred to as the width direction / transverse direction. Basis Weight or Grammage is also defined as mass per unit area, i.e., grams per square meter (g / m 2) as a preferred unit.

도 12는 본 발명의 방사용액 유닛내의 노즐이 CD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도이고 도 13은 도 12와 같은 방사용액 유닛내의 노즐의 작동에 따른 CD방향으로 고분자의 평량이 상이하게 전기방사되는 작업과정을 나타내는 평면도인데, 전술한 바와 같이 방사용액 유닛내의 노즐의 작동을 전기적으로 ON-OFF 조절하여 CD방향으로 평량이 상이한 나노섬유를 형성할 수 있다. 도 14는 본 발명의 방사용액 유닛내의 노즐이 MD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도인데, 전술한 바와 같이 방사용액 유닛내의 노즐의 작동을 전기적으로 ON-OFF 조절하여 MD방향으로 평량이 상이한 나노섬유를 형성할 수 있다.12 is a plan view showing a state in which the nozzles in the spinning liquid unit of the present invention are turned on and off in the CD direction and Fig. 13 is a plan view showing a state in which the basis weight of the polymer in the CD direction, As described above, the operation of the nozzles in the spinning solution unit can be electrically turned on and off to form nanofibers having different basis weights in the CD direction. Fig. 14 is a plan view showing a state in which the nozzle in the spinning solution unit of the present invention is turned on and off in the MD direction. As described above, the operation of the nozzle in the spinning solution unit is electrically turned on and off, Nanofibers can be formed.

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

실시예Example 1 One

폴리우레탄(DOW 사(USA)의 Pellethane 2363-80AE) 13중량%를 N-N-디메틸아세트아마이드(DMAc) 용매 87중량%를 사용하여 용해시켜 농도가 13%인 고분자 방사용액을 제조하고, 상기 방사용액을 평량이 30gsm인 제1 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가전압 20kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%의 조건에서 전기방사하여 평량이 0.5g/m2인 폴리우레탄 나노섬유를 적층형성한 후, 폴리우레탄 나노섬유 상에 평량이 30gsm인 제2 열가소성 폴리우레탄 기재를 올려 라미네이팅을 하여 기재와 기재 사이에 나노섬유가 형성된 필터를 형성하였다.13% by weight of polyurethane (Pellethane 2363-80AE by DOW, USA) was dissolved in 87% by weight of NN-dimethylacetamide (DMAc) solvent to prepare a polymer spinning solution having a concentration of 13% Was electrospun on a first thermoplastic polyurethane base material having a basis weight of 30 gsm under the conditions of a distance between the electrode and the collector of 40 cm, an applied voltage of 20 kV, a spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 캜 and a humidity of 20% / m < 2 > was laminated on the polyurethane nanofiber, and then a second thermoplastic polyurethane base material having a basis weight of 30 gsm was laminated on the polyurethane nanofiber to form a filter having nanofibers formed between the base material and the substrate.

실시예Example 2 2

나일론6를 포름산에 용해시켜 농도가 15중량%인 방사용액을 제조하고, 상기 방사용액을 평량이 30gsm인 제1 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가전압 20kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%의 조건에서 전기방사하여 평량이 0.5g/m2인 나일론 나노섬유를 적층형성한 후, 나일론 나노섬유 상에 평량이 30gsm인 제2 열가소성 폴리우레탄 기재를 올려 라미네이팅을 하여 기재와 기재 사이에 나노섬유가 형성된 필터를 형성하였다.Nylon 6 was dissolved in formic acid to prepare a spinning solution having a concentration of 15% by weight. The spinning solution was applied on a first thermoplastic polyurethane base material having a basis weight of 30 gsm, a distance between the electrode and the collector was 40 cm, an applied voltage was 20 kV, M < 2 > at a temperature of 22 DEG C and a humidity of 20% to form a nylon nanofiber having a basis weight of 0.5 g / m < 2 >, and a second thermoplastic polyurethane base having a basis weight of 30 gsm was placed on the nylon nanofiber And laminated to form a filter in which nanofibers were formed between the substrate and the substrate.

실시예Example 3 3

중량평균 분자량(Mw)이 50,000인 폴리비닐리덴 플루오라이드를 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, DMAc)에 용해시켜 농도가 15중량%인 방사용액을 제조하고, 상기 방사용액을 평량이 30gsm인 제1 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가전압 20kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%의 조건에서 전기방사하여 평량이 0.5g/m2인 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유를 적층형성한 후, 폴리비닐리덴 플루오라이드 나노섬유 상에 평량이 30gsm인 제2 열가소성 폴리우레탄 기재를 올려 라미네이팅을 하여 기재와 기재 사이에 나노섬유가 형성된 필터를 형성하였다.Polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 was dissolved in dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide, DMAc) to prepare a spinning solution having a concentration of 15% by weight. The spinning solution had a basis weight of 30 gsm The first thermoplastic polyurethane base material was subjected to electrospinning at a distance of 40 cm from the electrode and the collector under the conditions of an applied voltage of 20 kV, a spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 캜 and a humidity of 20% A second thermoplastic polyurethane base material having a basis weight of 30 gsm was laminated on the polyvinylidene fluoride nanofiber and laminated to form a filter in which nanofibers were formed between the base material and the base material.

비교예Comparative Example 1 One

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

- 기재와 나노섬유 사이의 접착력 평가- Evaluation of adhesion between substrate and nanofiber

실시예 1 내지 3, 비교예 1에서 각각 제조한 필터를 5회 세탁 후, 기재와 나노섬유의 탈리 여부를 확인하였다.After washing each of the filters prepared in Examples 1 to 3 and Comparative Example 1 five times, it was confirmed whether or not the substrate and the nanofibers were desorbed.

- 열 수축율 평가- Evaluation of heat shrinkage

5cm X 2.5cm 의 크기의 나노섬유 필터를 두 장의 슬라이드 글라스 사이에 넣고 클립으로 조인 후, 150℃에서 30분 간 방치한 후 수축율을 측정하였다.A 5 cm x 2.5 cm nanofiber filter was placed between two slide glasses, clamped with a clip, allowed to stand at 150 < 0 > C for 30 minutes and then measured for shrinkage.

- 여과효율 측정- Filtration efficiency measurement

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

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

DOP % 효율은 다음과 같이 정의된다:The DOP% efficiency is defined as:

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

여기에서는 0.35㎛ 입자 크기의 DOP를 이용하여 실시예 및 비교예의 여과효율을 측정하였다.Here, the filtration efficiencies of Examples and Comparative Examples were measured using DOP having a particle size of 0.35 mu m.

실시예1Example 1 실시예2Example 2 실시예3Example 3 실시예4Example 4 접착력 평가Adhesion evaluation XX XX XX OO 열수축율(%)Heat shrinkage (%) 22 22 2.42.4 55 0.35㎛ DOP 여과효율(%)0.35 mu m DOP filtration efficiency (%) 8585 8989 9090 8484

표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 열가소성 폴리우레탄 기재를 사용한 실시예의 경우 비해 접착력, 열 수축율 및 여과 효율이 향상된 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, it can be seen that the adhesion, heat shrinkage and filtration efficiency are improved as compared with the case of the embodiment using the thermoplastic polyurethane base.

따라서, 본 발명의 실시예를 통해 제조된 나노섬유 필터는 내열성 및 여과효율이 우수함을 알 수 있다.Therefore, it can be seen that the nanofiber filter manufactured through the embodiment of the present invention has excellent heat resistance and filtration efficiency.

이와 같이, 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Thus, those skilled in the art will appreciate that the present invention may be embodied in other specific forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. It is therefore to be understood that the embodiments described above are to be considered in all respects only as illustrative and not restrictive. The scope of the present invention is defined by the appended claims rather than the detailed description and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents are to be construed as being included within the scope of the present invention do.

1: 전압발생장치, 2: 노즐,
3: 노즐블록, 4: 컬렉터,
5: 기재, 6 보조벨트,
7: 보조벨트용 롤러,
8: 케이스, 9: 두께측정장치,
10: 전기방사장치, 11: 공급롤러,
12: 권취롤러, 19: 라미네이팅 장치,
20: 블록, 30: 주제어장치,
41: 오버플로우 용액 저장탱크, 43: 관체,
44: 방사용액 저장탱크, 45: 방사용액 유통 파이프,
300: 나노섬유.
1: voltage generating device, 2: nozzle,
3: nozzle block, 4: collector,
5: base material, 6 auxiliary belt,
7: roller for auxiliary belt,
8: case, 9: thickness measuring device,
10: electrospinning device, 11: feed roller,
12: take-up roller, 19: laminating apparatus,
20: block, 30: main controller,
41: Overflow solution storage tank, 43: Tubular body,
44: spinning liquid storage tank, 45: spinning liquid circulation pipe,
300: nanofiber.

Claims (13)

제1 열가소성 폴리우레탄 기재;
상기 제1 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 고분자 방사용액을 전기방사하여 적층형성되고, 평량이 0.1~2g/m2인 나노섬유; 및
상기 나노섬유 상에 적층형성되는 제2 열가소성 폴리우레탄 기재를 포함하고,
상기 나노섬유는 횡방향 또는 종방향으로 평량이 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 나노섬유 웹.

A first thermoplastic polyurethane base;
The first thermoplastic polyurethane is formed by electrospinning a polymer spinning solution stacked on the substrate, a basis weight of 0.1 ~ 2g / m 2 of nano-fibers; And
And a second thermoplastic polyurethane substrate laminated on the nanofibers,
Wherein the nanofibers have different weights in the transverse or longitudinal direction.

제 1항에 있어서,
상기 고분자 방사용액은 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리콜산(PLGA), 실크, 셀룰로오스 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택되는 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 나노섬유 웹.
The method according to claim 1,
The polymeric spinning solution may be selected from the group consisting of polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride, polyvinyl acetate, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile (PAN), polyurethane (PUR), polybutylene terephthalate (PBT) (PAI), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene imide (PEI), polycaprolactone (PEI), polyvinyl butyral, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyethyleneimine, polyolefin, polylactic acid (PLA), polyethylene naphthalate Wherein the nanofibrous web comprises one selected from the group consisting of lactone (PCL), poly (lactic acid) glycolic acid (PLGA), silk, cellulose and chitosan.
제 1항에 있어서,
상기 고분자 방사용액은 폴리우레탄, 폴리비닐리덴플루오라이드 및 폴리아미드로 이루어진 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 나노섬유 웹.
The method according to claim 1,
Wherein the polymer spinning solution comprises one selected from the group consisting of polyurethane, polyvinylidene fluoride, and polyamide.
제 1항에 있어서,
상기 나노섬유는 섬유굵기가 굵은 나노섬유 층과 섬유굵기가 가는 나노섬유 층을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 나노섬유 웹.
The method according to claim 1,
Wherein the nanofibers include a nanofiber layer having a large fiber thickness and a nanofiber layer having a small fiber diameter.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 나노섬유 웹은 필터용인 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 나노섬유 웹.
The method according to claim 1,
Wherein the nanofiber web is for a filter.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete
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