KR101943850B1 - 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치 - Google Patents

분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치 Download PDF

Info

Publication number
KR101943850B1
KR101943850B1 KR1020180129203A KR20180129203A KR101943850B1 KR 101943850 B1 KR101943850 B1 KR 101943850B1 KR 1020180129203 A KR1020180129203 A KR 1020180129203A KR 20180129203 A KR20180129203 A KR 20180129203A KR 101943850 B1 KR101943850 B1 KR 101943850B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
nozzle
header
molding liquid
inertia
headers
Prior art date
Application number
KR1020180129203A
Other languages
English (en)
Inventor
태경응
서종근
명노훈
김철규
이성한
이경순
Original Assignee
은성화학(주)
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 은성화학(주) filed Critical 은성화학(주)
Priority to KR1020180129203A priority Critical patent/KR101943850B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR101943850B1 publication Critical patent/KR101943850B1/ko

Links

Images

Classifications

    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0069—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the spinning section, e.g. capillary tube, protrusion or pin
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D01D5/0076—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus characterised by the collecting device, e.g. drum, wheel, endless belt, plate or grid
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D04—BRAIDING; LACE-MAKING; KNITTING; TRIMMINGS; NON-WOVEN FABRICS
    • D04H—MAKING TEXTILE FABRICS, e.g. FROM FIBRES OR FILAMENTARY MATERIAL; FABRICS MADE BY SUCH PROCESSES OR APPARATUS, e.g. FELTS, NON-WOVEN FABRICS; COTTON-WOOL; WADDING ; NON-WOVEN FABRICS FROM STAPLE FIBRES, FILAMENTS OR YARNS, BONDED WITH AT LEAST ONE WEB-LIKE MATERIAL DURING THEIR CONSOLIDATION
    • D04H1/00—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres
    • D04H1/70—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres
    • D04H1/72—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged
    • D04H1/728—Non-woven fabrics formed wholly or mainly of staple fibres or like relatively short fibres characterised by the method of forming fleeces or layers, e.g. reorientation of fibres the fibres being randomly arranged by electro-spinning

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Textile Engineering (AREA)
  • Mechanical Engineering (AREA)
  • Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)

Abstract

본 발명은 전기방사에 의해 넓은 면적의 나노웹을 제작하기 위한 광폭 대면적 전기방사기에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 상기 노즐헤더는 나노웹이 집적되는 콜렉터, 상기 콜렉터와 마주하는 방향으로 상기 성형액을 분사하는 분사노즐, 상기 분사노즐이 일정간격 이격되어 설치되며 성형액이 공급되는 내부공간이 형성된 막대형태의 노즐헤더, 상기 노즐헤더를 직선왕복 운동시키는 왕복운동기구를 포함하는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사기에 있어서, 상기 노즐헤더는 상기 왕복운동기구의 직선왕복 운동에 의해 발생되는 관성에 의해 상기 노즐헤더의 중앙부분에 상기 성형액이 비는 공동현상을 방지하도록 상기 성형액이 공급되는 내부공간을 복수 개로 구획하는 관성방지부를 포함한다. 따라서, 노즐헤더로 공급되는 성형액의 관성의 발생에 따라 중앙부분에서 성형액이 미분사되어 발생되는 성형불량을 방지할 수 있다.

Description

분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치{A Electrospinning apparatus with Split header}
본 발명은 전기방사에 의해 넓은 면적의 나노웹을 제작하기 위한 광폭 대면적 전기방사기에 관한 것이다.
일반적으로 섬유는 위사와 경사를 직조하는 형태로 제작되지만, 전기방사법이 개발되면서, 섬유를 얽혀 다공성의 웹의 형상을 띠는 부직포 형태로 제작할 수 있었다.
전기방사법은 전압차를 이용하여 방사원액을 인발시켜 수 나노미터부터 수 마이크로미터의 직경을 갖는 나노웹을 제작할 수 있다.
전기방사법은 성형액을 분사하는 형태에 따라 스퍼터링법, 롤투롤법 등이 존재하는 데, 광폭 대면적의 나노웹을 성형하기 위해서는 롤투롤법이 사용된다.
롤투롤법은 나노웹을 성형할 성형시트를 연속적으로 공급하고, 성형시트의 상면에 나노웹을 성형하여 연속적인 나노웹의 생산이 가능하다.
한편, 종래의 롤투롤법에서 나노웹을 성형하기 위한 전기방사장치는 한국등록특허공보 제10-0595485호(2006.7.3.공고)의 "복합 전기방사장치"로 개시된 바가 있다.
상기한 종래의 복합 전기방사장치는 방사용액 주탱크, 계량펌프, 노즐블록, 상기 노즐블록에 설치된 노즐, 상기 노즐블록으로 부터 방사되는 섬유들을 집적하는 컬렉터 및 노즐블록과 컬렉터로 전압을 걸어주기 위한 전압발생장치로 구성된 전기방사장치에 있어서, 노즐블록에 서로 다른 2종 이상의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 서로 동일한 비율 또는 상이한 비율로 일정한 반복단위에 따라 규칙적으로 배열되어 있거나 무질서하게 배열되어 있고, 방사액 주탱크가 2개 이상이고, 방사액 주탱크와 노즐블록사이에 방사액 드롭장치가 설치되어 구성되었다.
이러한 구성의 종래의 복합 전기방사장치는 서로 다른 2종 이상의 방사용액을 복합하여 동시에 전기방사 할 수 있어서 부직포 및 필라멘트의 물성(특성)을 간단한 공정으로 용이하게 관리가능하며, 섬유형성효과가 극대화되어 나노섬유 및 그의 부직포를 대량 생산할 수 있었다.
또한, 노즐블록 좌우 왕복운동 장치가 설치되어 섬유를 분사시 노즐블록을 좌우로 왕복운동시킴으로써, 섬유의 척력에 의해 노즐 사이에 섬유가 집적되지 않아 줄이 발생하는 현상을 방지할 수 있었다.
하지만, 종래의 고온 전기방사장치는 성형할 나노웹의 폭이 클 경우, 노즐블록으로 공급되는 성형액이 관성에 따라 노즐블록의 끝단으로 몰려 중앙부분에서 성형액이 분사되지 못해 성형불량이 발생하는 문제점이 있었다.
본 발명은 전술한 바와 같은 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 노즐블록이 왕복운동에 따라 성형액이 끝단으로 몰려 중앙부분에서 성형액이 분사되지 않아 성형불량이 발생하는 것을 방지할 수 있는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 상기 노즐헤더는 나노웹이 집적되는 콜렉터, 상기 콜렉터와 마주하는 방향으로 상기 성형액을 분사하는 분사노즐, 상기 분사노즐이 일정간격 이격되어 설치되며 성형액이 공급되는 내부공간이 형성된 막대형태의 노즐헤더, 상기 노즐헤더를 직선왕복 운동시키는 왕복운동기구를 포함하는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사기에 있어서, 상기 노즐헤더는 상기 왕복운동기구의 직선왕복 운동에 의해 발생되는 관성에 의해 상기 노즐헤더의 중앙부분에 상기 성형액이 비는 공동현상을 방지하도록 상기 성형액이 공급되는 내부공간을 복수 개로 구획하는 관성방지부를 포함한다.
상기 노즐헤더는 상기 왕복운동기구와 연결되는 제1 분할헤더, 상기 제1 분할헤더의 반대방향에 위치되어 상기 노즐헤더를 지지하는 프레임에 지지되는 지지부를 포함하는 제2 분할헤더, 및 상기 제1 분할헤더와 상기 제2 분할헤더를 연결하고, 상기 제1 분할헤더와 상기 제2 분할헤더에 각각 끼워져 상기 제1 분할헤더와 상기 제2 분할헤더의 내부공간을 구획하는 상기 관성방지부가 양측으로 돌출형성되는 연결헤더를 포함할 수 있다.
상기 성형액이 상기 내부공간으로 원활히 공급되도록 상기 노즐헤더는 내부공간으로 유입된 공기를 외부로 배출하여 상기 내부공간의 압력을 감소시키는 압력감소공을 포함할 수 있다.
상기 압력감소공에 설치되어 상기 압력감소공으로 넘쳐 흐르는 상기 성형액을 가늠하여 상기 내부공간에 성형액의 공급량을 측정하는 오버플로우관, 및 상기 오버플로우관에 설치되어 상기 내부공간에서 배출되는 공기량을 조절하여 상기 내부공간에 채워지는 상기 성형액의 량을 조절하는 공급량조절밸브를 포함할 수 있다.
상기 왕복운동기구는 상기 노즐헤더가 결합되어 회전에 따라 상기 노즐헤더를 좌우로 왕복운동시키는 회전캠, 상기 회전캠이 연결되는 캠축, 및 상기 캠축을 회전시키는 구동모터를 포함할 수 있다.
상기 캠축에는 복수 개의 상기 노즐헤더가 결합되며, 상기 노즐헤더에 결합되는 각각의 상기 회전캠은 서로 인접한 상기 노즐헤더의 운동방향이 서로 다르도록 상기 회전캠의 상사점이 서로 다르게 상기 캠축에 설치될 수 있다.
상기 왕복운동기구와 연결되는 상기 노즐헤더의 기구연결부를 상기 노즐헤더에서 회전 가능하게 결합하는 노즐힌지핀, 상기 노즐헤더의 반대방향에 위치되는 지지부, 및 상기 지지부를 가이드하여 상기 노즐헤더의 끝단을 상기 노즐힌지핀을 중심으로 회전시키는 형태로 상기 노즐헤더의 높낮이의 변경에 따라 상기 성형액의 관성의 이동을 감소시키는 관성감소부를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 노즐헤더의 내부공간을 관성감소부에 의해 복수 개로 구획하여 관성의 발생을 최소화함으로써, 성형액의 관성에 의한 중앙부분에서 성형액의 미분사되는 것을 방지함으로써, 성형불량의 발생을 방지할 수 있다.
또한, 노즐헤더를 제1 분할헤더와 제2 분할헤더, 그리고, 연결헤더로 연결하는 형태로 제작하기 때문에 관성방지부의 형성이 용이하고, 제작이 용이할 뿐만 아니라, 상대적으로 길이가 긴 노즐헤더의 강성을 증대시킬 수 있다.
또한, 노즐헤더가 왕복이동기구에 의해 왕복운동하여 성형액의 분사 시 척력에 의한 성형불량을 방지할 수 있다.
또한, 회전캠의 상사점을 서로 다르게 캠축에 연결하여 복수 개의 노즐헤더가 서로 다르게 왕복이동함으로써, 균일한 두께의 나노웹을 형성할 수 있다.
또한, 노즐헤더에 압력감소공이 형성되어 내부공간의 공기를 외부로 배출하여 노즐헤더로 신속하게 성형액을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 압력감소공에 오버플로우관이 설치되어 성형액의 충전상태를 용이하게 확인할 수 있으며, 공급량조절밸브가 설치되어 노즐헤더로 공급되는 성형액의 량을 조절할 수 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치를 개략적으로 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치의 노즐헤더를 분리한 상태를 도시한 사시도이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치의 노즐헤더를 도시한 측단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치의 노즐헤더를 도시한 작동상태도이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)는 콜렉터(150)를 포함할 수 있다.
이 콜렉터(150)는 판의 형상으로 형성되어 성형액이 분사되면서 집적되어 나노웹을 형성할 수 있다.
그리고, 콜렉터(150)는 전극이 설치될 수 있으며, 콜렉터(150)에 설치된 전극에는 전원공급장치로부터 -극의 전류가 인가될 수 있으며, 콜렉터(150)는 바닥에서 세워진 상태로 설치될 수 있다.
도 2 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)는 노즐헤더(110)를 포함할 수 있다.
이 노즐헤더(110)는 콜렉터(150)와 마주하도록 배치되고, 나노웹을 형성하기 위한 성형액이 공급되어 전기의 흐름에 따라 콜렉터(150)로 성형액을 분사하여 나노웹을 형성할 수 있다.
한편, 노즐헤더(110)는 막대형상으로 형성되어 내부에 성형액이 공급되는 내부공간(117)이 형성될 수 있으며, 노즐헤더(110)에는 내부공간(117)으로 공급된 성형액을 분사하는 분사노즐(120)이 노즐헤더(110)의 길이방향을 따라 복수 개가 이격되어 설치될 수 있다.
그리고, 분사노즐(120)에는 전원공급장치로부터 +극의 전류가 제공되어 콜렉터(150)와 분사노즐(120)의 사이의 전하이동에 따라 노즐헤더(110)로 공급된 성형액을 콜렉터(150)를 향해 분사할 수 있다.
분사노즐(120)은 주사바늘의 형상으로 형성되어 나노크기의 직경으로 성형액을 분사하여 나노웹을 형성할 수 있다.
노즐헤더(110)는 가로방향으로 배치될 수 있으며, 노즐헤더(110)는 상하로 복수 개가 나란하게 배치될 수 있다.
그리고, 노즐헤더(110)에는 용액공급통에 저장된 성형액을 플랙시블한 호스에 의해 연결되어 용액공급통으로부터 노즐헤더(110)로 성형액이 공급될 수 있다.
노즐헤더(110)의 일측에는 하기에 설명될 왕복운동기구(130)에 연결되는 기구연결부(112)가 형성될 수 있으며, 노즐헤더(110)의 타측에는 노즐헤더(110)를 지지하는 지지프레임(140)에 지지되는 지지부(114)가 돌출되어 형성될 수 있으며, 지지부(114)는 지지프레임(140)에서 돌출된 헤더안착부(141)에 안착되는 형태로 노즐헤더(110)가 지지프레임(140)에 지지될 수 있다.
노즐헤더(110)는 하기에 설명될 왕복운동기구(130)를 통해 콜렉터(150)의 폭 방향 예컨대, 가로방향으로 직선 왕복운동하며 성형액을 콜렉터(150)를 향해 분사하며 나노웹을 형성할 수 있다.
여기서, 넓은 폭을 가지는 나노웹을 형성하기 위해서는 노즐헤더(110)의 길이를 나노웹을 형성할 폭의 길이만큼 길이게 형성한다.
그러나, 노즐헤더(110)의 길이가 길어지면, 노즐헤더(110)의 왕복운동 시 내부공간(117)에 공급되는 성형액이 관성에 의해 왕복운동하는 방향의 끝단으로 몰려 노즐헤더(110)의 중앙부분에서 성형액이 공급되지 않는 공동이 발생하기 때문에, 노즐헤더(110)의 중앙 부분에 위치되는 분사노즐(120)에서는 성형액이 분사되지 않는다.
이를 해결하기 위해 본원발명의 노즐헤더(110)에는 내부를 구획하는 관성방지부(116)이 형성될 수 있다.
관성방지부(116)는 내부공간(117)을 복수 개로 구획하도록 노즐헤더(110)의 내부공간(117)에 복수 개가 설치될 수 있으며, 노즐헤더(110)의 왕복운동 시 성형액이 움직일 수 있는 거리를 단축시켜 관성에 의해 노즐헤더(110)의 끝단으로 성형액이 몰림으로 발생하는 공동현상을 최소화함으로써, 노즐헤더(110)의 중앙부분에 위치된 분사노즐(120)에서 성형액이 분사되지 않는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 노즐헤더(110)가 관성방지부(116)에 의해 복수 개의 내부공간(117)으로 구획되는 경우, 각 내부공간(117)마다 성형액이 별도로 공급될 수 있도록 각 내부공간(117)과 대응되는 부분에는 성형액을 공급하는 용액공급공(119)이 형성될 수 있다.
한편, 노즐헤더(110)에는 관성방지부(116)에 의해 분할된 각 내부공간(117) 마다 내부공간(117)에 채워진 공기를 배출하는 압력감소공(118)이 형성될 수 있다.
압력감소공(118)은 노즐헤더(110)의 내부공간(117)에 채워진 공기를 외부로 배출시켜 내부공간(117)의 충전된 공기의 압력으로 인해 성형액의 충전지연과 미충전되는 것을 방지함과 동시에 분사노즐(120)을 통해 성형액에 공기가 혼입되어 분사되는 것을 방지할 수 있다.
여기서, 공기가 성형액에 혼입되어 분사될 경우, 성형될 나노웹의 두께가 불균일해 질 수 있으며, 성형액이 끊어지며 분사될 수 있다.
압력감소공(118)에는 내부공간(117)으로 충진된 성형액을 측정하기 위한 오버플로우관(118a)이 세워져 설치될 수 있으며, 오버플로우관(118a)은 압력감소공(118)을 통해 배출되는 성형액을 외부에서 볼수 있도록 투명체로 형성될 수 있다.
그리고, 오버플로우관(118a)에는 압력감소공(118)을 통해 배출하도록 개방하거나, 배출되지 못하도록 차단하는 공급량조절밸브(118b)가 설치될 수 있다.
예컨대, 내부공간(117)에 성형액이 충전되면서, 내부공간(117)에 충전된 공기가 압력감소공(118)을 통해 모두 배출되어 성형액이 압력감소공(118)을 통해 오버플로우관(118a)으로 넘치면, 내부공간(117)에 공기가 모두 배출된 것으로 판단하여 공급량조절밸브(118b)를 차단한다.
여기서, 공급량조절밸브(118b)는 배출되는 공기량을 조절하는 형태로 내부공간(117)에 성형액이 충전되는 량을 조절하는 기능을 수행할 수도 있다.
한편, 노즐헤더(110)는 제1 분할헤더(111), 제2 분할헤더(113), 및 연결헤더(115)를 포함하여 제1 분할헤더(111)와 제2 분할헤더(113) 및 연결헤더(115)를 모두 끼워 결합하는 형태로 노즐헤더(110)를 구성할 수 있다(도 3 및 도 4 참고).
제1 분할헤더(111)는 하기에 설명될 왕복운동기구(130)가 연결될 수 있으며, 제1 분할헤더(111)는 왕복운동기구(130)가 연결되는 기구연결부(112)가 일측으로 돌출되어 형성될 수 있으며, 제1 분할헤더(111)의 기구연결부(112)가 형성된 방향과 반대방향은 내부공간(117)이 개방된 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 제1 분할헤더(111)는 복수 개의 분사노즐(120)이 설치되는 노즐공이 복수 개가 형성될 수 있으며, 제1 분할헤더(111)의 상면에는 압력감소공(118)이 형성되고, 노즐공의 반대방향에는 성형액을 내부공간(117)으로 공급하는 용액공급공(119)이 형성될 수 있다.
그리고, 제2 분할헤더(113)는 제1 분할헤더(111)와 반대방향에 위치될 수 있으며, 제2 분할헤더(113)에는 노즐헤더(110)를 지지하는 지지프레임(140)에 지지되는 지지부(114)가 돌출되어 형성될 수 있으며, 지지부(114)가 형성된 방향의 반대방향에는 내부공간(117)이 개방된 형상으로 형성될 수 있다.
또한, 제2 분할헤더(113)에도 제1 분할헤더(111)와 마찬가지로 복수 개의 분사노즐(120)이 설치되는 노즐공이 복수 개가 형성될 수 있으며, 제2 분할헤더(113)의 상면에 압력감소공(118)이 형성되고, 노즐공의 반대방향에는 성형액을 내부공간(117)으로 공급하는 용액공급공(119)이 형성될 수 있다.
한편, 연결헤더(115)는 내부공간(117)의 양측이 막히도록 관성방지부(116)가 양측으로 돌출되어 형성될 수 있으며, 연결헤더(115)에는 복수 개의 분사노즐(120)이 설치되는 노즐공이 형성될 수 있다.
또한, 연결헤더(115)에도 제1 분할헤더(111)와 제2 분할헤더(113)와 마찬가지로 상면에는 압력감소공(118)이 형성되고, 노즐공의 반대방향에는 성형액을 내부공간(117)으로 공급하는 용액공급공(119)이 형성될 수 있다.
이와 같이 연결된 제1 분할헤더(111)와 제2 분할헤더(113) 및 연결헤더(115)는 제1 분할헤더(111)의 개방된 내부공간(117)으로 연결헤더(115)의 일측에 위치된 관성방지부(116)가 끼워지고, 제2 분할헤더(113)의 개방된 내부공간(117)으로 연결헤더(115)의 타측에 위치된 관성방지부(116)가 끼워져 노즐헤더(110)를 구성할 수 있다.
이렇게 노즐헤더(110)를 제1 분할헤더(111)와 제2 분할헤더(113) 및 연결헤더(115)를 연결하는 형태로 구성하면, 상대적으로 길이가 긴 노즐헤더(110)를 용이하게 제작할 수 있을 뿐만 아니라, 노즐헤더(110)의 내부공간(117)을 구획하는 관성방지부(116)를 용이하게 형성할 수 있다.
한편, 노즐헤더(110)는 성형액에 혼합되는 산성을 갖는 용매에 의해 부식을 방지하도록 테프론으로 형성될 수 있다.
일 실시예에서는 연결헤더(115)가 하나인 것으로 설명하였지만, 연결헤더(115)는 성형할 나노웹의 길이에 따라 복수 개가 결합되어 노즐헤더(110)를 구성할 수도 있다.
도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)는 왕복운동기구(130)를 포함할 수 있다.
이 왕복운동기구(130)는 노즐헤더(110)를 왕복직선 운동시킬 수 있다.
한편, 왕복운동기구(130)는 노즐헤더(110)의 기구연결부(112)에 연결되어 기구연결부(112)를 당기거나 미는 형태로 노즐헤더(110)를 형성할 나노웹의 폭방향으로 왕복직선 운동시킬 수 있다.
여기서, 노즐헤더(110)를 왕복운동시키지 않으면, 분사노즐(120)에 의해 분사되는 성형액이 상호 간섭에 의해 고르게 분포되지 않고, 척력에 의해 상호 벌어져 나노웹에 간섭에 따른 줄이 발생한다.
이에 따라 왕복운동기구(130)는 노즐헤더(110)를 좌우 왕복직선 운동시킴으로써, 줄이 발생하지 않는 균일한 두께를 갖는 나노웹을 성형할 수 있다.
한편, 왕복운동기구(130)는 회전캠(131), 캠축(133) 및 구동모터(137)를 포함할 수 있다.
회전캠(131)은 편심된 원판 형상으로 형성될 수 있으며, 회전캠(131)에는 노즐헤더(110)의 기구연결부(112)가 연결될 수 있으며, 복수 개의 노즐헤더(110)의 회전캠(131)은 하나의 캠축(133)에 연결되고, 캠축(133)은 구동모터(137)에 의해 회전하여 복수 개의 노즐헤더(110)가 함께 왕복직선 운동하도록 구성될 수 있다.
여기서, 원형의 회전캠(131)에는 베어링이 설치되고, 베어링의 외주에는 노즐헤더(110)와 연결하는 연결구(137)가 결합되어 회전캠(131)의 회전 시 편심에 의해 노즐헤더(110)의 기구연결부(112)를 밀거나 당기는 형태로 노즐헤더(110)를 직선왕복 운동시킬 수 있다.
한편, 복수 개의 노즐헤더(110)에 각각 연결되는 회전캠(131)은 캠축(133)이 끼워지는 축공과 가장 멀리 떨어진 상사점가 캠축(133)에 서로 다르게 배치되어 연결됨으로써, 어느 하나의 노즐헤더(110)가 우측으로 이동할 경우, 인접한 노즐헤더(110)는 좌측으로 이동하여 상하로 인접한 분사노즐(120)에서 분사되는 성형액이 척력에 의해 불균일하게 분사되는 것을 방지할 수 있다.
예컨대, 어느 하나의 노즐헤더(110)에 결합되는 회전캠(131)의 상사점과 상하로 인접한 노즐헤더(110)에 결합되는 회전캠(131)의 상사점이 서로 반대되는 방향으로 캠축(133)에 결합되면, 어느 하나의 노즐헤더(110)가 좌방향으로 이동할 경우, 인접한 노즐헤더(110)는 우방향으로 이동하도록 구성될 수 있다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)는 성형시트공급기(160)를 포함할 수 있다.
이 성형시트공급기(160)는 콜렉터(150)로 유도되는 성형액이 성형시트(161)에 집적되어 성형시트(161)의 외면에 나노웹이 직접되도록 콜렉터(150)와 노즐헤더(110)의 사이로 성형시트(161)를 공급할 수 있다.
한편, 성형시트공급기(160)는 성형시트(161)가 지나는 부분에 롤러를 설치하여 성형시트(161)의 진행방향이 변경되도록 구성될 수 있으며, 성형시트공급기(160)는 콜렉터(150)의 하부에서 콜렉터(150)의 상부로 성형시트(161)를 공급할 수 있다.
이와 같이 성형시트(161)를 세워 공급할 경우에는 나노웹을 성형하기 위한 공간을 최소화할 수 있다.
그리고, 성형시트공급기(160)는 콜렉터(150)와 노즐헤더(110)의 사이로 성형시트(161)를 연속적으로 공급하여 연속적인 나노웹을 성형할 수 있으며, 성형시트(161)에 나노웹이 성형된 성형시트(161)는 성형시트(161)를 공급하는 반대방향에서 다시 롤형태로 권취할 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명한다.
본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)는 용액공급통에서 노즐헤더(110)의 내부공간(117)으로 성형액이 공급된다.
이때, 오버플로우관(118a)에 설치된 공급량조절밸브(118b)는 공기를 배출시킬 수 있도록 개방된 상태이고, 성형액이 내부공간(117)에 공기를 밀어 내어 가득차서 오버플로우관(118a)으로 넘치면 공급량조절밸브(118b)를 차단하여 공기의 배출을 차단과 동시에 성형액이 넘쳐흐르는 것을 방지한다.
한편, 성형액이 노즐헤더(110)로 공급되면 왕복운동기구(130)를 작동시켜 노즐헤더(110)를 좌,우방향으로 왕복직선운동을 시켜 성형액이 척력에 의한 간섭을 최소화한다.
여기서, 왕복운동기구(130)는 구동모터(137)가 캠축(133)을 회전시키면, 캠축(133)에 연결된 회전캠(131)이 회전하고, 회전캠(131)에 연결된 노즐헤더(110)가 회전캠(131)에 의해 당겨지거나, 밀리는 형태로 왕복이동을 수행한다.
이때, 노즐헤더(110)가 왕복이동할 때, 관성에 의해 노즐헤더(110)의 양끝단으로 성형액이 쏠림이 발생하는 데, 노즐헤더(110)의 내부공간(117)에는 관성방지부(116)가 설치되어 성형액의 유동을 최소화하여 노즐헤더(110)의 중앙부분에 발생하는 공동현상을 방지할 수 있다.
그리고, 상하로 인접한 노즐헤더(110)는 회전캠(131)의 상사점이 서로 반대되도록 위치되어 상하로 인접한 노즐헤더(110)가 왕복운동 시 서로 다른 방향으로 왕복이동하도록 함으로써, 성형액의 척력에 의한 간섭을 방지할 수 있다.
한편, 왕복운동기구(130)에 의해 노즐헤더(110)가 왕복운동하면, 콜렉터(150)와 분사노즐(120)에 전원공급장치로부터 전원을 인가하고, 전원이 인가되면, 전기유도에 의해 분사노즐(120)에서 성형액이 분사되어 콜렉터(150)에 집적된다.
이와 동시에 성형시트공급기(160)가 콜렉터(150)와 노즐헤더(110)의 사이로 성형시트(161)를 공급하여 나노웹이 콜렉터(150)에 직접 집적되는 것이 아니라, 성형시트(161)에 집적되어 나노웹을 형성하고, 나노웹이 형성된 성형시트(161)는 콜렉터(150)의 상부를 통해 다시 권취되는 형태로 나노웹을 제작한다.
따라서, 본 발명의 일 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)는 노즐헤더(110)의 내부에 관성방지부(116)가 형성되어 성형액의 관성에 의한 공동현상을 최소화함으로써, 노즐헤더(110)의 중앙부분에 위치된 분사노즐(120)에서 성형액이 미분사되어 성형불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 상하에 위치된 노즐헤더(110)가 왕복운동기구(130)에 의해 서로 반대되는 방향으로 왕복운동함으로써, 척력의 간섭에 의한 나노웹의 성형불량을 방지할 수 있다.
또한, 제1 분할헤더(111)와 제2 분할헤더(113) 및 연결헤더(115)를 서로 끼우는 형태로 결합하여 노즐헤더(110)를 형성하여 내부공간(117)에 성형이 어려운 관성방지부(116)를 용이하게 형성할 수 있으며, 상대적으로 길이가 긴 노즐헤더(110)의 강성을 증대시킬 수 있다.
또한, 노즐헤더(110)에 압력감소공(118)이 형성되어 내부공간(117)에 유입된 공기로 인한 성형액의 충전지연, 및 미충전을 방지할 수 있다.
또한, 압력감소공(118)에 오버플로우관(118a)이 설치되어 내부공간(117)의 공기 배출을 용이하게 확인할 수 있을 뿐만 아니라, 오버플로우관(118a)에 공급량조절밸브(118b)가 설치되어 노즐헤더(110)로 공급되는 성형액 량을 조절할 수 있다.
이하, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)를 설명하도록한다. 다른 실시예에서는 일 실시예와 동일한 구성은 동일한 부호를 병기하고, 동일한 구성은 작용과 효과가 동일하므로 상세한 설명은 생략한다.
다른 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)는 직선왕복 운동에 따라 발생하는 성형액의 관성의 발생을 최소화시켜 공동현상의 발생을 방지할 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 다른 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)는 노즐힌지핀(H)과 관성감소부(143)를 더 포함할 수 있다.
이 노즐힌지핀(H)은 노즐헤더(110)에서 왕복운동기구(130)와 연결되는 기구연결부(112)를 노즐헤더(110)에서 상하로 회전 가능하게 결합할 수 있다.
관성감소부(143)는 왕복운동하는 노즐헤더(110)를 노즐힌지핀(H)을 중심으로 상하로 이동시켜 관성에 의해 성형액이 몰리는 방향과 반대방향의 높이를 낮추거나, 높이를 높이는 형태로 노즐헤더(110)를 회전시켜 성형액에 작용되는 관성을 감소시킬 수 있다.
예컨대, 왕복운동기구(130)에 의해 노즐헤더(110)가 좌측으로 이동할 경우에는 점성을 갖는 성형액이 관성에 의해 노즐헤더(110)의 우측 끝단으로 몰리는데, 이때, 노즐헤더(110)의 좌측 부분의 높이를 낮춤으로써, 성형액이 우측 끝단으로 몰리는 것을 감소시킬 수 있다.
반대로, 노즐헤더(110)가 우측으로 이동할 경우에 성형액이 관성에 의해 노즐헤더(110)의 좌측 끝단으로 몰리는데, 이때, 노즐헤더(110)의 좌측 부분의 높이를 높임으로써, 성형액이 좌측 끝단으로 몰리는 것을 감소시킬 수 있다.
한편, 관성감소부(143)는 노즐헤더(110)의 지지부(114)가 지지되는 지지프레임(140)의 부분에 대각선 방향의 상하로 긴 장공을 형성하고, 지지부(114)가 장공에 끼워지도록 구성하여 노즐헤더(110)가 우측으로 이동할 경우, 장공에 의해 노즐헤더(110)의 좌측단이 노즐힌지핀(H)을 중심으로 상부로 회전하여 들리고, 노즐헤더(110)가 좌측으로 이동할 경우, 장공에 의해 노즐헤더(110)의 좌측단이 노즐힌지핀(H)을 중심으로 하부로 회전하여 내려가도록 구성될 수 있다.
다른 실시예에서 관성감소부(143)는 지지프레임(140)의 장공을 형성하는 형태로 구현하였지만, 장공 대신 경사진 돌출부를 형성하고, 지지부(114)가 돌출부를 따라 이동하여 노즐헤더(110)가 상하로 이동하도록 구성될 수도 있다.
따라서, 본 발명의 다른 실시예에 따른 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치(100)는 왕복운동기구(130)에 의해 노즐헤더(110)가 직선왕복 운동 시 관성에 의해 성형액이 노즐헤더(110)의 끝단으로 몰릴 때, 노즐헤더(110)의 끝단 높낮이를 변경하여 관성에 따른 성형액이 몰림을 방지함으로써, 공동현상에 따른 성형액이 미분사되는 최소화할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 권리범위는 이에 한정되지 아니하며 본 발명의 실시예로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 용이하게 변경되어 균등한 것으로 인정되는 범위의 모든 변경 및 수정을 포함한다.
100: 전기방사장치 110; 노즐헤더
111: 제1 분할헤더 112: 기구연결부
113: 제2 분할헤더 114: 지지부
115: 연결헤더 116: 관성방지부
117: 내부공간 118: 압력감소공
118a: 오버플로우관 118b: 공급량조절밸브
119: 용액공급공 120: 분사노즐
130: 왕복운동기구 131: 회전캠
133: 캠축 135: 연결구
137: 구동모터 140: 지지프레임
141: 헤더안착부 143: 관성감소부
150: 콜렉터 160: 성형시트공급기
161: 성형시트 H: 노즐힌지핀

Claims (7)

  1. 나노웹이 집적되는 콜렉터, 상기 콜렉터와 마주하는 방향으로 상기 성형액을 분사하는 분사노즐, 상기 분사노즐이 일정간격 이격되어 설치되며 성형액이 공급되는 내부공간이 형성된 막대형태의 노즐헤더, 상기 노즐헤더를 직선왕복 운동시키는 왕복운동기구를 포함하는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사기에 있어서,
    상기 노즐헤더는
    상기 왕복운동기구의 직선왕복 운동에 의해 발생되는 관성에 의해 상기 노즐헤더의 중앙부분에 상기 성형액이 비는 공동현상을 방지하도록 상기 성형액이 공급되는 내부공간을 복수 개로 구획하는 관성방지부를 포함하고,
    상기 성형액이 상기 내부공간으로 원활히 공급되도록 상기 노즐헤더는 내부공간으로 유입된 공기를 외부로 배출하여 상기 내부공간의 압력을 감소시키는 압력감소공을 포함하는 것을 특징으로 하는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐헤더는
    상기 왕복운동기구와 연결되는 제1 분할헤더,
    상기 제1 분할헤더의 반대방향에 위치되어 상기 노즐헤더를 지지하는 프레임에 지지되는 지지부를 포함하는 제2 분할헤더, 및
    상기 제1 분할헤더와 상기 제2 분할헤더를 연결하고, 상기 제1 분할헤더와 상기 제2 분할헤더에 각각 끼워져 상기 제1 분할헤더와 상기 제2 분할헤더의 내부공간을 구획하는 상기 관성방지부가 양측으로 돌출형성되는 연결헤더를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치.
  3. 삭제
  4. 제1항에 있어서,
    상기 압력감소공에 설치되어 상기 압력감소공으로 넘쳐 흐르는 상기 성형액을 가늠하여 상기 내부공간에 성형액의 공급량을 측정하는 오버플로우관, 및
    상기 오버플로우관에 설치되어 상기 내부공간에서 배출되는 공기량을 조절하여 상기 내부공간에 채워지는 상기 성형액의 량을 조절하는 공급량조절밸브를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 왕복운동기구는
    상기 노즐헤더가 결합되어 회전에 따라 상기 노즐헤더를 좌우로 왕복운동시키는 회전캠,
    상기 회전캠이 연결되는 캠축, 및
    상기 캠축을 회전시키는 구동모터를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 캠축에는 복수 개의 상기 노즐헤더가 결합되며,
    상기 노즐헤더에 결합되는 각각의 상기 회전캠은 서로 인접한 상기 노즐헤더의 운동방향이 서로 다르도록 상기 회전캠의 상사점이 서로 다르게 상기 캠축에 설치되는 것을 특징으로 하는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 왕복운동기구와 연결되는 상기 노즐헤더의 기구연결부를 상기 노즐헤더에서 회전 가능하게 결합하는 노즐힌지핀,
    상기 노즐헤더의 반대방향에 위치되는 지지부, 및
    상기 지지부를 가이드하여 상기 노즐헤더의 끝단을 상기 노즐힌지핀을 중심으로 회전시키는 형태로 상기 노즐헤더의 높낮이의 변경에 따라 상기 성형액의 관성의 이동을 감소시키는 관성감소부를 포함하는 것을 특징으로 하는 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치.
KR1020180129203A 2018-10-26 2018-10-26 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치 KR101943850B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180129203A KR101943850B1 (ko) 2018-10-26 2018-10-26 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020180129203A KR101943850B1 (ko) 2018-10-26 2018-10-26 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR101943850B1 true KR101943850B1 (ko) 2019-01-31

Family

ID=65323410

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020180129203A KR101943850B1 (ko) 2018-10-26 2018-10-26 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR101943850B1 (ko)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102076344B1 (ko) * 2019-09-30 2020-02-11 은성화학(주) 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치
KR20200095803A (ko) 2019-02-01 2020-08-11 충남대학교산학협력단 전기 방사건
KR20240054169A (ko) 2022-10-18 2024-04-25 박종수 모듈형 전기방사 노즐블록 및 이를 구비한 전기방사 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050041201A (ko) * 2003-10-30 2005-05-04 크린에어테크놀로지 주식회사 광폭 나노섬유 제조방법
JP2007518891A (ja) * 2004-02-02 2007-07-12 キム，ハグ−ヨン ナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法
KR20080111849A (ko) * 2007-06-20 2008-12-24 주식회사 에이엠오 전기 방사용 분사 노즐
KR20120002491A (ko) * 2010-06-30 2012-01-05 주식회사 아모그린텍 전기방사된 나노 섬유 웹을 이용한 액체 필터용 필터여재와 그 제조방법 및 이를 이용한 액체 필터

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20050041201A (ko) * 2003-10-30 2005-05-04 크린에어테크놀로지 주식회사 광폭 나노섬유 제조방법
JP2007518891A (ja) * 2004-02-02 2007-07-12 キム，ハグ−ヨン ナノ繊維からなる連続状フィラメントの製造方法
KR20080111849A (ko) * 2007-06-20 2008-12-24 주식회사 에이엠오 전기 방사용 분사 노즐
KR20120002491A (ko) * 2010-06-30 2012-01-05 주식회사 아모그린텍 전기방사된 나노 섬유 웹을 이용한 액체 필터용 필터여재와 그 제조방법 및 이를 이용한 액체 필터

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20200095803A (ko) 2019-02-01 2020-08-11 충남대학교산학협력단 전기 방사건
KR102076344B1 (ko) * 2019-09-30 2020-02-11 은성화학(주) 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치
KR20240054169A (ko) 2022-10-18 2024-04-25 박종수 모듈형 전기방사 노즐블록 및 이를 구비한 전기방사 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101943850B1 (ko) 분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치
CN102137962B (zh) 用于制造精细纤维的方法及装置
CN104032383B (zh) 一种双向螺旋静电纺丝装置
CN106119995B (zh) 一种实心针头静电纺丝装置
CN101210352B (zh) Taylor锥多喷头静电纺丝机
CN105970314B (zh) 一种气流辅助线性齿电极静电纺丝装置
US3089442A (en) Tufting method and apparatus
CN205347635U (zh) 一种辅助诱导型螺纹导杆往复式静电纺丝装置
CN103952780B (zh) 一种静电纺微纳米纤维的负压气流收集方法和装置
CN115305640A (zh) 一种高速大幅宽经编机
KR101601169B1 (ko) 전기 방사장치
CN102191573B (zh) 一种量产纳米纤维电纺装置
CA3111499A1 (en) A method for in-line treatment of a thread and a system therefore comprising a treatment unit and a control unit configured to determine if a maintenance sequence is needed
CN105937056A (zh) 一种可控气量的气泡静电纺丝装置及方法
CN104018237B (zh) 静电纺丝膜厚度调节装置和静电纺丝机
CN105543985B (zh) 间隙可调的静电纺丝喷头及阵列式纺丝系统
KR102076344B1 (ko) 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치
KR100411836B1 (ko) 환편기의 린트슬러브 제거 방법 및 장치
CN109972213B (zh) 一种纳米纤维静电纺丝机专用喷射装置
CN208414653U (zh) 一种喷料模块及包括该喷料模块的静电纺丝装置
CN220887978U (zh) 一种用于放丝设备的雾化装置
CN206127488U (zh) 一种用于静电纺丝的分层式接收器
CN215517762U (zh) 一种用于静电纺丝的装置
CN112430859B (zh) 一种静电喷射装置及方法
CN214142626U (zh) 一种静电纺丝设备

Legal Events

Date Code Title Description
E902 Notification of reason for refusal
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant