KR102076344B1 - 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치 - Google Patents

방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기방사에 의해 방사용액을 분사하여 나노웹을 성형하기 위한 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치에 관한 것이다. 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치는 상하로 공급되는 베이스시트의 일측에 위치되어 음극의 극성을 갖는 콜렉터 전극판, 상기 베이스시트의 타측에 위치되어 상기 콜렉터 전극판을 향해 방사용액을 방사하는 양극의 극성을 갖는 복수 개의 방사노즐이 설치되며, 상하로 복수 개가 이격 설치되는 노즐헤더, 상기 노즐헤더를 상기 베이스시트의 폭방향으로 편심캠에 의해 왕복 운동시키는 왕복운동기구, 상기 각 노즐헤더의 하부에 결합되어 상기 방사노즐에서 방사되는 방사용액을 받아 상기 방사노즐로부터 방사되는 방사용액이 하부로 떨어져 하부에 위치된 방사노즐로부터 방사되는 방사용액의 진로를 방해하는 것을 방지하는 용액받침대, 및 상기 방사노즐에서 상기 방사용액의 방사를 종료 시 상기 노즐헤더에 잔류된 방사용액이 상기 방사노즐을 통해 유출되어 하부로 떨어지는 것을 방지하도록 상기 방사노즐의 방사방향을 상향 또는 하향 회전시키는 흘림방지구동부를 포함한다. 따라서, 잔류된 방사용액이 흘러내리는 것을 방지할 수 있다.

Description

방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치{Nano Web Forming Apparatus Preventing Flowing of Spinning Solution}
본 발명은 전기방사에 의해 방사용액을 분사하여 나노웹을 성형하기 위한 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치에 관한 것이다.
일반적으로 나노웹(Nano web)은 나노미터 단위의 섬유를 부직포 형태로 제작하는데, 나노웹의 섬유두께가 미세하기 때문에 전기방사에 의해 제작된다.
전기방사는 의해 전기가 모세관 끝에 매달려있는 물방울에 가해지면서 최상위 가는 섬유가 방출되는 현상으로서, 콜렉터 전극과 분사노즐의 사이에 서로 다른 전극을 연결하여 고압의 전압을 공급하면 얇은 섬유를 적층하는 형태로 나노웹을 형성할 수 있다.
한편, 전기방사는 나노웹을 형성하기 위한 기초시트의 공급방향에 따라 수평형과 수직형으로 구분될 수 있다.
수직형의 일례로는 한국등록특허공보 제10-1943850호(2019.1.31.공고)의 "분할헤더를 갖는 광폭 대면적 전기방사장치"가 개시된 바가 있다.
종래의 광폭 대면적 전기방사장치는 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 포함하여 구성하였다.
이러한 구성의 종래의 광폭 대면적 전기방사장치는 콜렉터와 분사노즐의 사이에 기초시가 상부에서 하부 또는 하부에서 상부로 공급되어 지나면서 상대적으로 넓은 면적의 나노웹을 형성할 수 있었다.
하지만, 종래의 광폭 대면적 전기방사장치는 분사노즐을 통해 성형액이 콜렉터로 방사되면서, 일부 성형액이 기초시트에 부착되지 못하고 낙하하면서, 하부에서 분사되는 성형액의 방사를 방해하여 성형불량이 발생하거나, 낙하되는 성형액이 바닥에서 공급되는 기초시트에 묻어 성형불량이 발생할 뿐만 아니라, 주변에 떨어지며 성형하는 주변을 오염시키는 문제점이 있었다.
또한, 성형을 종류 후에 분사노즐에 잔류된 성형액이 계속적으로 분사노즐을 통해 흘러나오면서 주변을 오염시키며, 상대적으로 길이가 긴 노즐헤더의 중앙부분이 성형액과 자중에 의해 쳐져 정밀한 성형을 수행하기 어려운 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 문제점들을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명이 해결하고자 하는 과제는 성형액을 방사할 때, 성형액이 하부로 떨어짐에 따른 오염 또는 성형불량이 발생하는 것을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 방사가 종료된 후 잔류된 성형액이 바닥에 흘러 성형불량 및 오염이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 노즐헤더의 상하작동과 수평 왕복운동을 동시에 수행할 수 있도록 노즐헤더를 지지하고, 상대적으로 길이가 긴 노즐헤더의 처짐을 방지할 수 있는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 과제를 달성하기 위한 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치는 상하로 공급되는 베이스시트의 일측에 위치되어 음극의 극성을 갖는 콜렉터 전극판, 상기 베이스시트의 타측에 위치되어 상기 콜렉터 전극판을 향해 방사용액을 방사하는 양극의 극성을 갖는 복수 개의 방사노즐이 설치되며, 상하로 복수 개가 이격 설치되는 노즐헤더, 상기 노즐헤더를 상기 베이스시트의 폭방향으로 편심캠에 의해 왕복 운동시키는 왕복운동기구, 상기 각 노즐헤더의 하부에 결합되어 상기 방사노즐에서 방사되는 방사용액을 받아 상기 방사노즐로부터 방사되는 방사용액이 하부로 떨어져 하부에 위치된 방사노즐로부터 방사되는 방사용액의 진로를 방해하는 것을 방지하는 용액받침대, 및 상기 방사노즐에서 상기 방사용액의 방사를 종료 시 상기 노즐헤더에 잔류된 방사용액이 상기 방사노즐을 통해 유출되어 하부로 떨어지는 것을 방지하도록 상기 방사노즐의 방사방향을 상향 또는 하향 회전시키는 흘림방지구동부를 포함한다.
상기 노즐헤더는 상기 흘림방지구동부에 의해 상기 방사노즐을 상향 또는 하향 회전하도록 상기 노즐헤더를 회전시킬 때, 상기 용액받침대가 자중에 의해 수평한 상태를 유지하도록 상기 노즐헤더에서 상기 용액받침대를 회전 가능하게 결합하는 회전유지브래킷을 포함할 수 있다.
상기 회전유지브래킷은 상기 노즐헤더에서 상기 베이스시트가 위치된 방향으로 대각선의 방향으로 연장되는 브래킷연장부, 및 상기 브래킷연장부의 끝단에 상기 용액받침대를 회전 가능하게 결합하는 받침대힌지를 포함할 수 있다.
상기 회전유지브래킷은 상기 노즐헤더의 양측에 설치되며, 상기 회전유지브래킷은 상기 노즐헤더의 하부로 돌출되는 와이어지지부, 및 상기 노즐헤더의 양측에 위치된 상기 와이어지지부에 걸쳐져 상기 노즐헤더에 상부로 휨응력을 제공하는 형태로 상기 노즐헤더의 하부로 처짐을 방지하는 응력제공와이어를 포함할 수 있다.
상기 흘림방지구동부는 상기 노즐헤더의 양측단 중 어느 한 측단을 지지하는 헤더브래킷, 상기 헤더브래킷의 내주에 삽입되어 상기 노즐헤더가 상기 왕복운동기구에 의해 수평방향으로 왕복운동하도록 끼워지는 슬라이딩공이 형성되며, 상기 슬라이딩공에 끼워진 상기 노즐헤더에서 방사용액을 방사하는 방향을 변경하도록 상기 헤더브래킷에서 상하로 회전 가능하게 결합되는 헤더슬리브, 및 상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브를 용이하게 회전시키도록 상기 헤더슬리브에서 돌출되는 돌출캠부를 포함할 수 있다.
상기 복수 개의 노즐헤더가 동시에 상기 방사노즐의 방사방향을 변경하도록 각 상기 돌출캠부를 연결하는 연동막대, 및 상기 연동막대를 상하로 운동시켜 상기 복수 개의 노즐헤더의 방사방향을 변경하도록 상기 연동막대를 상하로 운동시키는 상하운동기구를 포함할 수 있다.
상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브가 용이하게 상하로 회전하도록 상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브의 사이에 설치되는 브래킷 베어링, 및 상기 슬라이딩공에서 상기 노즐헤더가 용이하게 왕복운동하도록 상기 헤더슬리브의 내주에 설치되는 헤더롤러를 포함할 수 있다.
상기 노즐헤더는 상기 슬라이딩공에 삽입되는 다각형태의 헤더돌출부를 포함하고, 상기 슬라이딩공은 상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브가 상하로 회전함에 따라 상기 노즐헤더가 함께 용이하게 회전하도록 상기 헤더돌출부의 형상과 대응되는 다각형태의 형상으로 형성될 수 있다.
상기 헤더슬리브는 상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브가 분리되는 것을 방지하도록 상기 헤더슬리브의 양단에서 각각 돌출되어 상기 헤더브래킷의 양단에 각각 걸쳐지는 슬리브플랜지를 포함할 수 있다.
본 발명에 따르면, 노즐헤더의 하부에 방사용액을 받치는 용액받침대가 설치되어 방사노즐에서 방사되는 방사용액이 하부로 떨어져 나노웹의 성형불량이 발생하거나, 주변을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 방사가 종료된 후 흘림방지구동부에 의해 노즐헤더를 회전시켜 노즐헤더에 잔류된 방사용액이 흘러내림을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 방사용액의 흘러내려 버려짐에 따른 낭비를 방지할 수 있다.
또한, 용액받침대가 노즐헤더에서 회전유지브래킷에 의해 회전 가능하게 결합되어 노즐헤더가 회전하더라도 수평한 상태를 유지하여 용액받침대에 받혀있는 방사용액이 노즐헤더의 회전에 따라 쏟아지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 회전유지브래킷의 와이어지지부에 응력제공와이어가 설치되어 노즐헤더에 상부로 휘어지는 휨응력을 제공하여 상대적으로 길이가 긴 노즐헤더의 하부로 처짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 노즐헤더가 헤더브래킷 및 헤더슬리브에 의해 회전가능하면서도 왕복운동 가능하게 지지할 수 있으며, 연동막대에 의해 모든 노즐헤더를 동시에 방사방향을 수행할 수 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치를 개략적으로 도시한 측면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치의 노즐헤더가 설치된 부분을 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치의 용액받침대를 도시한 측면도로서, 방사할 때의 용액받침대의 위치를 나타낸다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치의 용액받침대를 도시한 측면도로서, 방사 후의 용액받침대의 위치를 나타낸다.
도 5는 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치의 응력제공와이어에 작용상태를 도시한 정면도이다.
도 6는 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치의 헤더브래킷의 부분을 도시한 사시도이다.
도 7은 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치의 헤더브래킷의 부분을 도시한 측단면도이다.
도 8은 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치의 흘림방지구동부를 개략적으로 도시한 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 설명하도록 한다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치(100)는 콜렉터 전극판(170)을 포함할 수 있다.
이 콜렉터 전극판(170)은 하기에 설명할 방사노즐(111)에서 방사용액의 방사를 유도할 수 있으며, 콜렉터 전극판(170)은 음극의 극성을 가질 수 있다.
콜렉터 전극판(170)은 판의 형상으로 형성되어 방사노즐(111)과 대응되는 부분에 전극이 배치되는 형태로 구성될 수 있으며, 콜렉터 전극판(170)은 세워져 베이스시트(200)가 지나면서 베이스시트(200)에 방사용액이 방사되어 경화되는 형태로 베이스시트(200)에 나노웹(210)을 적층하여 형성할 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치(100)는 노즐헤더(110)를 포함할 수 있다.
노즐헤더(110)는 길이가 긴 막대형상으로 복수 개의 방사노즐(111)이 이격되어 설치될 수 있으며, 노즐헤더(110)는 내부가 빈 파이프의 형태로 형성되어 내부에 방사용액이 공급되고, 공급되는 방사용액은 방사노즐(111)을 통해 콜렉터 전극판(170)을 향해 방사하여 콜레트 전극판과 노즐헤더(110)의 사이를 지나는 베이스시트(200)에 나노웹(210)을 성형할 수 있다.
노즐헤더(110)는 콜렉터 전극판(170)에 대해 상하 방향으로 복수 개가 이격되어 설치될 수 있으며, 각 노즐헤더(110)는 노즐헤더(110)의 길이방향으로 수평 왕복운동하며 방사용액을 베이스시트(200)에 방사하는 형태로 나노웹(210)을 성형할 수 있다.
한편, 노즐헤더(110)의 양측에는 노즐헤더(110)를 장치프레임(160)에 지지하여 설치하기 위한 헤더돌출부(115)가 노즐헤더(110)의 길이방향으로 돌출되어 형성될 수 있다.
노즐헤더(110)의 내부에는 수평 왕목운동하는 노즐헤더(110)에 충전된 방사용액의 출렁임에 따라 노즐헤더(110)의 불균일한 운전 및 각 방사노즐(111)로부터 방사용액의 불균일한 방사를 방지하기 위해 미리 설정된 간격으로 격벽이 설치될 수 있다.
이때, 격벽에는 방사용액의 큰 흐름만 방지하고 노즐헤더(110)로 공급되는 방사용액이 격벽으로 구획된 각 공간으로 이동할 수 있는 용액 이동공이 형성될 수 있다.
그리고, 각 노즐헤더(110)는 방사용액이 충전되는 용액통에서 호스를 통해 방사용액이 노즐헤더(110)의 내부로 고급될 수 있다.
방사용액은 나노웹(210)을 형성할 수 있는 다양한 형태 공지된 화합물로 구현될 수 있다.
도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치(100)는 용액받침대(120)를 포함할 수 있다.
이 용액받침대(120)는 방사노즐(111)에서 방사된 방사용액이 하부에 위치되는 노즐헤더(110)에서 방사용액의 방사를 방해하거나, 방사용액이 흘러, 하부에서 공급되는 베이스시트(200) 또는 공급롤러에 묻어 나노웹(210)의 성형불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
용액받침대(120)는 각 노즐헤더(110)에 결합될수 있으며, 용액받침대(120)는 방사노즐(111)의 하부부터 베이스시트(200)에 근접한 위치까지 연장되어 방사노즐(111)에서 흘러내리는 방사용액이 하부에 위치되는 노즐헤더(110)의 방사를 방해하지 않을 수 있다.
용액받침대(120)에는 용액받침대(120)에 모인 방사용액을 배출하는 배출구가 형성될 수 있으며, 배출구에는 용액받침대(120)에 모인 방사용액을 정화처리하여 재사용할 수 있도록 처리탱크와 호스에 의해 연결될 수 있다.
용액받침대(120)는 방사용액의 방사 시 전기장의 흐름을 방해하지 않도록 절연성의 재료로 형성될 수 있다.
노즐헤더(110)는 회전유지브래킷(130)을 포함할 수 있다.
회전유지브래킷(130)은 하기에 설명할 흘림방지기구에 의해 노즐헤더(110)가 방사노즐(111)의 방사용액을 방사하는 방사방향을 상향 또는 하향 회전시킬 때, 용액받침대(120)가 함께 회전하여 뒤집히지 않고 수평한 상태를 유지하도록 용액받침대(120)를 노즐헤더(110)에 연결할 수 있다.
회전유지브래킷(130)은 노즐헤더(110)의 양단에 돌출되는 헤더돌출부(115)에 끼워져 헤더돌출부(115)에 결합되며 회전유지브래킷(130)에는 용액받침대(120)가 방사노즐(111)의 전방 하부에 위치하여 방사용액을 받도록 대각선의 방향으로 연장되는 브래킷연장부(131)가 형성될 수 있다.
브래킷연장부(131)의 끝단에는 용액받침대(120)가 회전유지브래킷(130)에서 자중에 의해 수평을 유지하도록 용액받침대(120)를 회전 가능하게 결합하는 받침대힌지(133)가 설치될 수 있다.
여기서, 회전유지브래킷(130)은 노즐헤더(110)에 결합되어 노즐헤더(110)가 수평 왕복운동할 때 함께 수평 운동하기 때문에 노즐헤더(110)에 결합되는 용액받침대(120)도 함께 수평 왕복운동할 수 있다.
회전유지브래킷(130)도 방사용액의 분사할 때, 전기장의 변화를 최소화하기 위해 절연성 재료로 형성될 수 있다.
도 5에 도시된 바와 같이, 회전유지브래킷(130)은 와이어지지부(135), 및 응력제공와이어(137)를 포함할 수 있다.
와이어지지부(135)는 회전유지브래킷(130)에서 하향 돌출될 수 있으며, 응력제공와이어(137)는 노즐헤더(110)의 양측에 위치되는 회전유지브래킷(130)에 형성된 와이어지지부(135)를 연결하는 형태로 노즐헤더(110)에 설치되어 노즐헤더(110)에 상향되는 휨응력을 발생함으로써, 노즐헤더(110)의 처짐을 방지할 수 있다.
여기서, 노즐헤더(110)는 상대적으로 긴 길이를 가지도록 형성되며, 내부에는 방사용액이 충전되며 노즐헤더(110)의 양단만 장치프레임(160)에 지지되기 때문에 자중에 의해 중간부분이 처짐이 발생한다.
이에 따라 응력제공와이어(137)는 회전유지브래킷(130)의 하부로 연장되는 와이어지지부(135)에 응력제공와이어(137)가 걸쳐져 노즐헤더(110)의 양측에 위치되는 회전유지브래킷(130)의 하부를 서로 모이도록 당김으로써, 노즐헤더(110)의 중앙 부분이 상향되는 휨응력을 가지게 됨으로써, 노즐헤더(110)의 중앙부분이 처지는 것을 방지할 수 있다.
또한, 응력제공와이어(137)도 방사용액을 방사할 때, 전기장에 방해되지 않도록 절연성 재료로 형성될 수 있다.
도 2에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치(100)는 왕복운동기구(140)를 포함할 수 있다.
이 왕복운동기구(140)는 방사노즐(111)이 수평 왕복운동하며 베이스시트(200)에 방사용액을 방사하도록 노즐헤더(110)를 길이방향으로 수평 왕복시킬 수 있다.
왕복운동기구(140)는 편심회전하는 편심캠(143)의 회전에 의해 노즐헤더(110)를 수평 왕복운동시킬 수 있으며, 왕복운동기구(140)는 회전축(141), 구동모터, 및 연결링크(147)를 포함할 수 있다.
회전축(141)은 노즐헤더(110)의 끝단이 위치되는 부분에 세워지는 형태로 설치되며, 구동모터는 회전축(141)을 회전시킬 수 있다.
그리고, 복수 개의 노즐헤더(110)와 대응되는 회전축(141)의 부분에는 편심캠(143)이 설치되어 회전축(141)의 회전에 따라 함께 회전하며, 편심캠(143)은 노즐헤더(110)의 끝단에 형성된 헤더돌출부(115)에 링크(147)로 연결된다.
그리고, 편심캠(143)의 둘레에는 회전베어링이 끼워지고, 편심캠(143)의 둘레에는 링크(147)에 연결되는 클램프(145)가 설치된다.
이렇게 구성된 왕복운동기구(140)는 구동모터가 회전축(141)을 회전시키면, 회전축(141)과 함께 편심캠(143)이 회전하고, 편심캠(143)의 외주에 결합되는 클램프(145)가 링크(147)에 의해 연결되기 때문에 편심캠(143)에 의한 회전운동이 링크(147)를 거치면서 왕복운동으로 변환되어 노즐헤더(110)를 수평 왕복운동시킬 수 있다.
한편, 회전축(141)에는 복수 개의 편심캠(143)이 설치되고, 각 편심캠(143)에는 노즐헤더(110)가 연결되기 때문에 회전축(141)의 회전에 따라 복수 개의 노즐헤더(110)를 모두 수평 왕복운동시킬 수 있다.
여기서, 회전축(141)에 결합되는 편심캠(143)의 상사점은 모두 다르게 위치되도록 회전축(141)에 결합되어 회전축(141)의 회전 시 모든 노즐헤더(110)가 서로 다른 거동을 하며 수평 왕복하도록 구성될 수 있다.
왕복운동기구(140)에 연결되지 않는 노즐헤더(110)의 반대방향에 끝단은 장치프레임(160)에서 돌출되는 헤더안착부(161)에 단순히 헤더돌출부(115)가 안착되는 형태로 장치프레임(160)에 설치될 수 있다.
도 6 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치(100)는 흘림방지구동부(150)를 포함할 수 있다.
이 흘림방지구동부(150)는 방사용액의 방사를 종료시 즉, 나노웹 성형장치(100)의 작동이 정지되는 경우, 노즐헤더(110)에 공급된 방사용액이 방사노즐(111)을 통해 유출되어 흘러내리는 것을 방지하도록 노즐헤더(110)의 방사노즐(111)이 상향되도록 노즐헤더(110)를 상향 회전시키거나, 상향된 상태에서 다시 하향 회전시킬 수 있다.
여기서, 흘림방지구동부(150)는 방사노즐(111)이 상향되도록 노즐헤더(110)를 회전시켜 방사용액이 흘러내림을 방지하는 것으로 설명하지만, 방사노즐(111)이 하향되도록 노즐헤더(110)를 회전시켜 노즐헤더(110)에 충전된 모든 방사용액이 방사노즐(111)을 통해 모두 배출되어 흘러내림을 방지하도록 노즐헤더(110)를 회전시킬 수도 있다.
도 6 및 도 7에 도시된 바와 같이, 흘림방지구동부(150)는 헤더브래킷(151), 헤더슬리브(153), 및 돌출캠부(153c)를 포함할 수 있다.
헤더브래킷(151)은 노즐헤더(110)에서 왕복운동기구(140)가 위치되는 끝단에 위치되는 헤더돌출부(115)를 회전시켜 노즐헤더(110)의 방사노즐(111)이 방사용액을 방사하는 방향을 상향 이동시킬 수 있다.
헤더브래킷(151)은 장치프레임(160)에 고정설치될 수 있으며, 헤더브래킷(151)에는 노즐헤더(110)의 일단에 위치되는 헤더돌출부(115)가 지지되고, 타단에 위치되는 헤더돌출부(115)는 장치프레임(160)의 헤더안착부(161)에 안착되는 형태로 장치프레임(160)에 노즐헤더(110)가 설치될 수 있다.
헤더브래킷(151)은 노즐헤더(110)가 수평 왕복운동과 방사노즐(111)의 방사방향을 변경하도록 회전가능하게 노즐헤더(110)를 지지할 수 있다.
그리고, 헤더브래킷(151)은 헤더슬리브(153)를 포함할 수 있다.
헤더슬리브(153)는 헤더브래킷(151)의 중앙에 삽입되어 헤더브래킷(151)에서 헤더슬리브(153)가 회전 가능하게 결합될 수 있으며, 헤더슬리브(153)에는 노즐헤더(110)가 수평 왕복운동이 가능하도록 슬라이딩 가능하도록 헤더돌출부(115)가 삽입되어 지지되는 슬라이딩공(153a)이 형성될 수 있다.
한편, 헤더슬리브(153)와 헤더브래킷(151)의 사이에는 헤더브래킷(151)에서 헤더슬리브(153)가 용이하게 회전할 수 있도록 브래킷 베어링(155)이 삽입되어 설치될 수 있으며, 헤더슬리브(153)의 슬라이딩공(153a)에는 노즐헤더(110)의 수평 왕복운동에 따라 헤더돌출부(115)가 용이하게 슬라이딩 이동할 수 있도록 헤더돌출부(115)를 지지하는 헤더롤러(157)가 설치될 수 있다.
그리고, 헤더슬리브(153)에는 헤더슬리브(153)의 양측 둘레에서 각각 돌출되어 헤더브래킷(151)에서 헤더슬리브(153)의 이탈을 방지하도록 헤더브래킷(151)의 양측에 각각 걸쳐지는 슬리브플랜지(153b)가 형성될 수 있다.
또한, 헤더슬리브(153)에는 헤더브래킷(151)에서 헤더슬리브(153)를 용이하게 회전시켜 방사노즐(111)의 방향을 변경하기 위한 헤더슬리브(153)의 외측으로 돌출되는 돌출캠부(153c)가 형성될 수 있다.
도 8에 도시된 바와 같이, 흘림방지구동부(150)는 연동막대 및 상하운동기구를 포함할 수 있다.
연동막대는 상하로 복수 개가 배치된 노즐헤더(110)를 함께 회전시켜 방사노즐(111)의 방사방향을 함께 변경할 수 있다.
한편, 연동막대는 헤더슬리브(153)에 결합된 돌출캠부(153c)가 결합되어 연동막대를 상하로 움직임에 따라 헤더브래킷(151)에서 헤더슬리브(153)를 회전시키는 형태로 헤더슬리브(153)에 결합된 노즐헤더(110)를 상향 또는 하향되도록 회전시킬 수 있다.
상하운동기구는 편심된 부분에 연동막대가 결합되는 편심부재를 구동모터가 회전시키도록 구성되거나, 공압, 유압 또는 모터로 작동하는 실린더에 의해 연동막대를 상하로 이동시키는 형태로 연동막대를 이동시켜 노즐헤더(110)를 상향 또는 하향 이동시켜 전체적인 방사노즐(111)의 방사방향을 변경할 수 있다.
이상에서 설명한 각 구성 간의 작용과 효과를 설명하도록 한다.
본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치(100)는 콜렉터 전극판(170)이 베이스시트(200)의 일면측에 위치되며, 방사노즐(111)이 설치된 노즐헤더(110)는 베이스시트(200)의 타측면에 위치한다.
한편, 노즐헤더(110)는 상하로 복수 개가 이격되어 설치되며, 노즐헤더(110)의 양측에는 장치프레임(160)에 노즐헤더(110)를 지지하기 위한 헤더돌출부(115)가 길이방향으로 돌출되어 형성된다.
노즐헤더(110)는 일측에형성된 헤더돌출부(115)가 장치프레임(160)에 형성된 헤더안착부(161)에 안착되고, 헤더돌출부(115)의 타단은 헤더브래킷(151)을 통해 장치프레임(160)에서 지지되며, 헤더돌출부(115)의 타단에는 노즐헤더(110)를 수평 왕복운동하는 왕복운동기구(140)에 의해 연결된다.
왕복운동기구(140)는 회전축(141)에 편심캠(143)이 설치되어 편심캠(143)의 회전에 따라 편심캠(143)에 결합된 링크(147)가 노즐헤더(110)를 당기거나 미는 형태로 회전운동을 왕복운동으로 변환하여 노즐헤더(110)를 수평 왕복시킨다.
그리고, 장치프레임(160)에서 헤더돌출부(115)를 지지하기 위한 헤더브래킷(151)의 내주에는 헤더슬리브(153)가 끼워지며, 헤더슬리브(153)에는 슬라이딩공(153a)이 형성되어 노즐헤더(110)가 왕복운동기구(140)에 의해 왕복운동을 보장한다.
이때, 헤더브래킷(151)과 헤더슬리브(153)의 사이에는 브래킷 베어링(155)이 설치되어 헤더브래킷(151)에서 헤더슬리브(153)가 회전 가능하게 지지하며, 헤더슬리브(153)의 슬라이딩공(153a)에는 헤더롤러(157)가 설치되어 슬리브공에 끼워진 헤더돌출부(115)의 슬라이딩 이동을 보장함으로써, 노즐헤더(110)의 수평 왕복운동을 보장할 수 있다.
한편, 헤더브래킷(151)의 양단에는 회전유지브래킷(130)이 설치되며, 회전유지브래킷(130)에는 방사노즐(111)에서 방사되는 방사용액이 하부로 떨어지는 것을 방지하는 용액받침대(120)가 설치된다.
용액받침대(120)는 회전유지브래킷(130)에서 회전 가능하게 결합되어 노즐헤더(110)가 상향 또는 하향 회전하더라도 용액받침대(120)는 수평을 유지하여 용액받침대(120)에 모인 방사용액이 용액받침대(120)에서 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 회전유지브래킷(130)에는 하부로 돌출되는 와이어지지부(135)가 형성되며 노즐헤더(110)의 양측에 위치하는 와이어지지부(135)에 응력제공와이어(137)를 설치하여 응력와이어의 당김력에 의해 노즐헤더(110)에 상향되는 휨응력을 발생시켜 노즐헤더(110)의 처짐을 방지한다.
그리고, 헤더슬리브(153)에는 돌출캠부(153c)가 돌출형성되며, 상하로 배치되는 노즐헤더(110)가 결합된 헤더슬리브(153)의 돌출캠부(153c)는 모두 연동막대에 연결되며 연동막대는 상하이동기구에 의해 상하로 이동하여 모든 헤더슬리브(153)를 헤더브래킷(151)에서 회전시키는 형태로 노즐헤더(110)의 방사방향을 변경할 수 있다.
이렇게 구성된 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치(100)는 콜렉터 전극판(170)과 방사노즐(111)에 전기가 공급되면, 노즐헤더(110)에 공급된 방사용액이 방사노즐(111)에서 콜렉터 전극판(170)을 향해 방사된다.
방사되는 방사용액은 콜렉터 전극판(170)과 방사노즐(111)의 사이에서 지나는 베이스시트(200)에 나노미터 또는 마이크로미터 단위의 얇은 섬유의 형태로 방사되어 부착되며 나노웹(210)을 성형한다.
한편, 방사노즐(111)에서 방사용액이 방사될 때에는 왕복운동기구(140)에 의해 노즐헤더(110)가 길이방향으로 왕복운동하는데, 왕복운동기구(140)는 구동모터가 회전축(141)을 회전시키면, 회전축(141)에 결합된 편심캠(143)이 회전하고, 편심캠(143)에 연결된 링크(147)가 노즐헤더(110)를 편심에 의해 밀거나 당기는 형태로 노즐헤더(110)를 수평 왕복운동시킨다.
이때, 방사노즐(111)에서 방사되는 방사용액이 하부로 떨어지는 경우, 노즐헤더(110)에 회전유지브래킷(130)에 결합된 용액받침대(120)로 떨어지기 때문에 방사용액이 하부로 떨어짐에 따른 오염 및 방사시트의 오염, 하부에 위치되는 방사용액의 방사에 방해되는 것을 방지함으로써, 나노웹(210)의 성형불량이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
그리고, 노즐헤더(110)가 수평 왕복운동할 때, 노즐헤더(110)를 지지하는 헤더브래킷(151)에 설치된 헤더슬리브(153)의 슬라이딩공(153a)에는 헤더롤러(157)가 설치되어 노즐헤더(110)가 원활하게 수평 왕복운동할 수 있다.
방사노즐(111)에서 방사용액의 방사가 종료되면, 상하이동기구가 연동막대를 상부로 이동시키고, 상부로 이동하는 연동막대는 돌출캠부(153c)를 상향 회전시키고 상향 회전하는 돌출캠부(153c)에 의해 헤더슬리브(153)가 함께 회전하면서 방사노즐(111)의 방사방향을 상부를 바라보도록 회전시킴으로써, 노즐헤더(110)에 잔류된 방사용액이 방사노즐(111)을 통해 흘러내리는 것을 방지할 수 있다.
다시 나노웹 성형장치(100)를 작동시키면, 상하이동기구가 연동막대를 하향 이동시키고, 돌출캠부(153c)에 의해 헤더브래킷(151)에서 헤더슬리브(153)가 하향 회전하면서, 노즐헤더(110)를 하향 회전시켜 상향되었던 방사노즐(111)의 방향을 다시 수평하게 위치시킴으로써, 방사를 수행할 수 있다.
따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치(100)는 노즐헤더(110)마다 용액받침대(120)가 설치되어 방사용액을 방사할 때, 방사용액이 하부로 떨어지며 베이스시트(200)의 오염을 방지하여 성형 불량의 발생을 방지할 수 있을 뿐만 아니라, 방사용액이 하부로 떨어지면서 하부에서 방사되는 방사용액과 충돌하면서 성형불량이 발생하는 것을 방지할 수 있으며, 방사용액이 주변을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 흘림방지구동부(150)에 의해 방사가 종료시 방사노즐(111)의 방사방향을 상향 회전시켜 노즐헤더(110)에 잔류된 방사용액이 흘러 주변을 오염시키는 것을 방지할 수 있다.
또한, 용액받침대(120)가 노즐헤더(110)에서 회전유지브래킷(130)에 의해 회전 가능하게 결합되어 노즐헤더(110)가 회전하더라도 용액받침대(120)가 수평을 유지하여 용액받침대(120)에 모인 방사용액이 외부로 유출되는 것을 방지할 수 있다.
또한, 회전유지브래킷(130)에 응력제공와이어(137)가 설치되어 노즐헤더(110)의 처짐이 발생하는 것을 방지할 수 있다.
또한, 헤더브래킷(151)과 헤더슬리브(153)에 의해 노즐헤더(110)를 장치프레임(160)에 고정하여 노즐헤더(110)의 수평 왕복운동과 상하 회전운동을 보장할 수 있다.
이상에서는 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: 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치
110: 노즐헤더 111: 방사노즐
115: 헤더돌출부 120: 용액받침대
130: 회전유지브래킷 131: 브래킷연장부
133: 받침대힌지 135: 와이어지지부
137: 응력제공와이어 140: 왕복운동기구
141: 회전축 143: 편심캠
145: 클램프 147: 링크
150: 흘림방지구동부 151: 헤더브래킷
153: 헤더슬리브 153a: 슬라이딩공
153b: 슬리브플랜지 153c: 돌출캠부
155: 브래킷 베어링 157: 헤더롤러
160: 장치프레임 161: 헤더안착부
170: 콜렉터 전극판 200: 베이스시트
210: 나노웹

Claims (9)

  1. 상하로 공급되는 베이스시트의 일측에 위치되어 음극의 극성을 갖는 콜렉터 전극판,
    상기 베이스시트의 타측에 위치되어 상기 콜렉터 전극판을 향해 방사용액을 방사하는 양극의 극성을 갖는 복수 개의 방사노즐이 설치되며, 상하로 복수 개가 이격 설치되는 노즐헤더,
    상기 노즐헤더를 상기 베이스시트의 폭방향으로 편심캠에 의해 왕복 운동시키는 왕복운동기구,
    상기 각 노즐헤더의 하부에 결합되어 상기 방사노즐에서 방사되는 방사용액을 받아 상기 방사노즐로부터 방사되는 방사용액이 하부로 떨어져 하부에 위치된 방사노즐로부터 방사되는 방사용액의 진로를 방해하는 것을 방지하는 용액받침대, 및
    상기 방사노즐에서 상기 방사용액의 방사를 종료 시 상기 노즐헤더에 잔류된 방사용액이 상기 방사노즐을 통해 유출되어 하부로 떨어지는 것을 방지하도록 상기 방사노즐의 방사방향을 상향 또는 하향 회전시키는 흘림방지구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 노즐헤더는
    상기 흘림방지구동부에 의해 상기 방사노즐을 상향 또는 하향 회전하도록 상기 노즐헤더를 회전시킬 때, 상기 용액받침대가 자중에 의해 수평한 상태를 유지하도록 상기 노즐헤더에서 상기 용액받침대를 회전 가능하게 결합하는 회전유지브래킷을 포함하는 것을 특징으로 하는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 회전유지브래킷은
    상기 노즐헤더에서 상기 베이스시트가 위치된 방향으로 대각선의 방향으로 연장되는 브래킷연장부, 및
    상기 브래킷연장부의 끝단에 상기 용액받침대를 회전 가능하게 결합하는 받침대힌지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 회전유지브래킷은
    상기 노즐헤더의 양측에 설치되며,
    상기 회전유지브래킷은
    상기 노즐헤더의 하부로 돌출되는 와이어지지부, 및
    상기 노즐헤더의 양측에 위치된 상기 와이어지지부에 걸쳐져 상기 노즐헤더에 상부로 휨응력을 제공하는 형태로 상기 노즐헤더의 하부로 처짐을 방지하는 응력제공와이어를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 흘림방지구동부는
    상기 노즐헤더의 양측단 중 어느 한 측단을 지지하는 헤더브래킷,
    상기 헤더브래킷의 내주에 삽입되어 상기 노즐헤더가 상기 왕복운동기구에 의해 수평방향으로 왕복운동하도록 끼워지는 슬라이딩공이 형성되며, 상기 슬라이딩공에 끼워진 상기 노즐헤더에서 방사용액을 방사하는 방향을 변경하도록 상기 헤더브래킷에서 상하로 회전 가능하게 결합되는 헤더슬리브, 및
    상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브를 용이하게 회전시키도록 상기 헤더슬리브에서 돌출되는 돌출캠부를 포함하는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 복수 개의 노즐헤더가 동시에 상기 방사노즐의 방사방향을 변경하도록 각 상기 돌출캠부를 연결하는 연동막대, 및
    상기 연동막대를 상하로 운동시켜 상기 복수 개의 노즐헤더의 방사방향을 변경하도록 상기 연동막대를 상하로 운동시키는 상하운동기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브가 용이하게 상하로 회전하도록 상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브의 사이에 설치되는 브래킷 베어링, 및
    상기 슬라이딩공에서 상기 노즐헤더가 용이하게 왕복운동하도록 상기 헤더슬리브의 내주에 설치되는 헤더롤러를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 노즐헤더는
    상기 슬라이딩공에 삽입되는 다각형태의 헤더돌출부를 포함하고,
    상기 슬라이딩공은
    상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브가 상하로 회전함에 따라 상기 노즐헤더가 함께 용이하게 회전하도록 상기 헤더돌출부의 형상과 대응되는 다각형태의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치.
  9. 제5항에 있어서,
    상기 헤더슬리브는
    상기 헤더브래킷에서 상기 헤더슬리브가 분리되는 것을 방지하도록 상기 헤더슬리브의 양단에서 각각 돌출되어 상기 헤더브래킷의 양단에 각각 걸쳐지는 슬리브플랜지를 포함하는 것을 특징으로 하는 방사용액의 흘러내림을 방지한 나노웹 성형장치.
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