KR102106268B1 - 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치 및 이를 이용한 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 제조방법 - Google Patents

사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치 및 이를 이용한 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 방사튜브 본체(Ta), 상기 방사튜브 본체(Ta)의 내부에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 형성되어 있는 다각형 튜브상 중공부(Tb) 및 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리부분과 한쌍을 이루어 마주보는 위치에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 일정한 거리만큼 떨어진 지점부터 서로 다른 방사액을 공급하는 방사액 분배튜브(1,2,3)들 중에서 선택된 1개의 방사액 분배튜브까지 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 연속적으로 설치되어 있는 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)로 구성되며, 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분들이 방사튜브 본체(Ta)의 외주면과 맞닿아 있는 구조를 구비하는 방사튜브(T)내 설치된 노즐(Ha, Hb, Hc)들을 통해 서로 상이한 방사용액들을 전기방사하여 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유를 제조한다.
본 발명은 고품질 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유를 높은 생산수율로 제조할 수 있다.
본 발명으로 제조된 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유는 상기 3성분 각각의 소재 선택에 따라 전지용 전극 및 분리막 소재, 필터소재, 센서용 소재 등으로 유용하다.

Description

사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치 및 이를 이용한 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 제조방법{Spinning device for side by side type three-component composite nanofibers and method of manufacturing side by side type three-component composite nanofibers thereby}
본 발명은 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치 및 이를 이용한 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 높은 단위시간당 생산성과 공정성으로 고품질의 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 웹을 제조할 수 있는 방사장치 및 상기 방사장치를 이용하여 고품질의 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 웹을 제조하는 방법에 관한 것이다.
사이드 바이 사이드형 복합 나노섬유를 제조하는 종래기술로서, 나노레터(Nano Letters), 2007, Vol7(4) 1081에는 2개의 노즐이 사이드 바이 사이드 형태로 배열된 복합노즐 중 내부직경이 0.4㎜인 하나의 노즐에 SnO2인 프리커서 용액을 공급하고, 내부 직경이 0.7㎜인 나머지 노즐에 TiO2 프리커서 용액을 공급한 후 전기방사하여 사이드-바이-사이드 형태인 TiO2/SnO2 복합 무기나노섬유를 제조하는 방법을 게재하고 있으나, 상기 종래방법은 정전기력만 의존하기 때문에 단위시간당 노즐 1개당 토출량이 매우 낮아 생산성이 떨어지고, 노즐교체 및 청소가 어려운 문제점이 있었다.
상기 종래방법은 정전기력에만 의존하여 전기방사를 하기 때문에 단위시간당 노즐 단위홀당 토출량이 0.01g 수준으로 매우 낮아 생산성이 떨어져 결국 양산화가 곤란하였고, 노즐 교체 및 청소도 매우 번거로운 문제점이 있었다.
일반적으로 전기방사를 통한 나노섬유의 생산량은 시간당 0.1~1 g 수준이고 용액 토출량은 시간당 1.0~5.0 mL 수준으로 매우 낮다[D. H. H. Renecker 등, Nanotechnology 2006, VOl 17, 1123]
또 다른 종래기술로서 폴리머(Polymer), 2003, Vol.44, 6353에서는 내부 직경이 0.7mm 이고 두께가 0.2mm인 테프론 니들을 사용하고 여기에 두 종류의 용액이 니들 부분에서 합쳐지도록 실린더 펌프로 동시에 두 종류의 용액을 공급하고 백금 전극을 용액 내에 설치하여 전기방사를 행하여 사이드 바이 사이드 형태의 복합 나노섬유를 제조하는 방법을 게재하고 있으나, 상기 종래방법 역시 정전기력에만 의존하기 때문에 단위시간당 노즐 1개당 토출량이 매우 낮아 생산성이 떨어지고, 노즐 교체 및 청소가 어려운 문제점이 있었다.
또한, 상기 종래방법들은 방사용액이 섬유상이 아닌 용액상태로 컬렉터 상에 떨어지는 현상(이하 "드롭렛 현상"이라고 한다)이 심하게 발생되어 2성분 복합 나노섬유 웹의 품질이 저하되는 문제도 있었다.
본 발명의 과제는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유를 제조할 때 고전압 인가로 인한 작업 위험성을 최소화할 수 있고, 생산성을 크게 향상시킬 수 있고, 전기방사시 드롭렛 현상을 방지하여 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 웹의 품질을 향상시킬 수 있는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치를 제공하는 것이다.
본 발명의 또 다른 과제는 상기 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사튜브를 사용해서 높은 생산성으로 고품질의 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유를 제조하는 방법을 제공하는 것이다.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서 본 발명에서는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치를 (ⅰ) 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 방사튜브 본체(Ta), 상기 방사튜브 본체(Ta)의 내부에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 형성되어 있는 다각형 튜브상 중공부(Tb) 및 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리부분과 한쌍을 이루어 마주보는 위치에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 일정한 거리만큼 떨어진 지점부터 서로 다른 방사액을 공급하는 방사액 분배튜브(1,2,3)들 중에서 선택된 1개의 방사액 분배튜브까지 연속적으로 설치되어 있는 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)로 구성되며, 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분들이 방사튜브 본체(Ta)의 외주면과 맞닿아 있는 구조를 구비하는 방사튜브(T)와 (ⅱ) 상기 방사튜브(T)와 연결되어 있으며, 3중관 구조의 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 3개의 방사액 분배튜브(1,2,3)로 구성하며, 1개의 원형기둥 형태의 노즐(Ha)에서 방사되는 제1방사용액과 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc) 각각에서 방사되는 제2방사용액 및 제3방사용액들이 방사공정중에 서로 사이드 바이 사이드형 단면 형태로 접합될 수 있도록 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)들의 단면을 이루는 3개변중 1개변이 서로 접합되어 있고, 상기 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)은 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 꼭지점 사이에 위치시켜준다.
또한, 본 발명은 (ⅰ) 상기 방사튜브(T)와 방사액 분배튜브(1,2,3)를 회전시켜 주면서 전압발생장치(8)로 상기 방사튜브(T) 및 컬렉터(9)에 고전압을 걸어준 다음, (ⅱ) 상기 3중관 구조의 방사액 분배튜브(1,2,3) 각각에 서로 상이한 성분의 방사용액들을 공급한 다음, (ⅲ) 방사액 분배튜브(1,2,3) 각각에 공급된 서로 상이한 성분의 방사용액을 서로 다른 노즐(Ha, Hb, Hc) 내로 공급한 다음, (ⅳ) 서로 다른 노즐(Ha, Hb, Hc) 내로 공급된 서로 상이한 성분의 방사용액들을 원심력과 전기력을 이용하여 상기 노즐(Ha, Hb, Hc) 들을 통해 전압발생장치(8)에 의해 고전압이 걸려 있는 컬렉터(9) 방향으로 방사하여 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유를 제조한다.
본 발명은 정전기력과 원심력을 동시에 이용하기 때문에 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유를 높은 생산성(토출량)으로 제조할 수 있고, 용매 휘발 및 회수가 용이하고, 방사액이 섬유상이 아닌 용액상태로 컬렉터 상에 떨어지는 현상(드롭 현상)도 효과적으로 방지하여 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 웹의 품질을 향상시키는 효과가 있다.
도 1은 본 발명에 따른 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유를 제조하는 공정 개략도.
도 2는 도 1 중 방사튜브(T)의 확대 모식도.
도 3은 본 발명의 방사튜브(T)에 형성된 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분(Tb')에 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)이 배열된 평면 상태를 나타내는 모식도.
도 4는 도 3의 방사튜브(T) 구조로 방사된 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 단면 모식도.
도 5는 실시예 1로 제조한 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 주사전자현미경 사진.
이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.
본 발명에 따른 2성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치는 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 방사튜브 본체(Ta), 상기 방사튜브 본체(Ta)의 내부에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 형성되어 있는 다각형 튜브상 중공부(Tb) 및 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리부분과 한쌍을 이루어 마주보는 위치에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 일정한 거리만큼 떨어진 지점부터 서로 다른 방사액을 공급하는 방사액 분배튜브(1,2,3)들 중에서 선택된 1개의 방사액 분배튜브까지 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 연속적으로 설치되어 있는 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)로 구성되며, 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분들이 방사튜브 본체(Ta)의 외주면과 맞닿아 있는 구조를 구비하는 방사튜브(T); 및 (ⅱ) 상기 방사튜브(T)와 연결되어 있으며, 3중관 구조의 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 3개의 방사액 분배튜브(1,2,3);를 포함하고, 1개의 원형기둥 형태의 노즐(Ha)에서 방사되는 제1방사용액과 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc) 각각에서 방사되는 제2방사용액 및 제3방사용액들이 방사공정중에 서로 사이드 바이 사이드형 단면 형태로 접합될 수 있도록 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)들의 단면을 이루는 3개변중 1개변이 서로 접합되어 있고, 상기 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)은 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 꼭지점 사이에 위치한다.
상기 노즐(Ha, Hb, Hc)의 상부면은 방사튜브(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 6~8㎜ 떨어져 위치하는 것이 방사성 개선에 바람직하다.
본원 발명에서는 방사튜브(T) 내에 설치되어 있는 3개의 노즐(Ha, Hb, Hc)들 중에서 2개의 노즐(Hb, Hc)은 삼각형 단면을 구비하는 삼각기둥 형태로 설계하여 삼각기둥 형태의 노즐(H)의 모서리 부분과 이와 마주보는 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리간의 이격거리와 삼각기둥 형태의 노즐(H)의 변과 이와 마주보는 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 변 사이 이격거리를 일정하게 조절할 수 있도록 함으로써, 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 단면 상에서 각각의 섬유성분을 원하는 장소에 배열해 줄 수 있도록 하고, 나머지 1개의 노즐(Ha)은 원형 단면을 구비하는 원통기둥 형태로 설계하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에서는 방사되는 3성분이 분리되지 않고 복합되어 있는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 형태를 유지하기 위해서 (ⅰ) 상기 방사튜브(T) 내에 설치되는 노즐(H)의 최상부면은 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 일정한 거리 만큼 떨어져 위치하면서 서로 다른 방사액을 공급하는 1개의 방사액 분배튜브(1,2,3)들 중에서 선택된 1개의 방사액 분배튜브까지 방사튜브 본체(Ta)의 길이 방향을 따라 연속적으로 설치된 것과 (ⅱ) 방사튜브(T)가 회전하는 것들에 의해서 다각형 튜브상 중공부(Ta)의 최상단부(방사지점)에서 방사용액의 안정성이 크게 떨어져 드롭렛 현상이 발생되는 문제점을 3개 노즐(Ha, Hb, Hc) 중에서 2개의 노즐(Hb, Hc)을 1개변이 서로 접합된 삼각기둥 형태로 설계함으로서 해결할 수 있다.
상기 방사튜브(T)와 방사액 분배튜브(1,2,3)는 처음부터 일체로 제작, 형성될 수도 있고, 각각 별도로 제조된 후 조립에 의해 서로 연결될 수도 있다.
다음으로는, 본 발명에 따른 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 제조방법을 살펴보면, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 방사튜브 본체(Ta), 상기 방사튜브 본체(Ta)의 내부에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 형성되어 있는 다각형 튜브상 중공부(Tb) 및 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리부분과 한쌍을 이루어 마주보는 위치에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 일정한 거리만큼 떨어진 지점부터 서로 다른 방사액을 공급하는 방사액 분배튜브(1,2,3)들 중에서 선택된 1개의 방사액 분배튜브까지 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 연속적으로 설치되어 있는 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)로 구성되며, 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분들이 방사튜브 본체(Ta)의 외주면과 맞닿아 있는 구조를 구비하며, 1개의 원형기둥 형태의 노즐(Ha)에서 방사되는 제1방사용액과 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc) 각각에서 방사되는 제2방사용액 및 제3방사용액들이 방사공정중에 서로 사이드 바이 사이드형 단면 형태로 접합될 수 있도록 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)들의 단면을 이루는 3개변중 1개변이 서로 접합되어 있고, 상기 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)은 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 꼭지점 사이에 위치하는 방사튜브(T)와 상기 방사튜브(T)와 연결되어 있으며, 3중관 구조의 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 3개의 방사액 분배튜브(1,2,3)들을 회전시켜 주면서 전압발생장치(8)로 방사튜브(T)와 컬렉터(9)에 고전압을 걸어준 다음, (ⅱ) 상기 3중관 구조의 방사액 분배튜브(1,2,3) 각각에 서로 상이한 성분의 방사용액을 공급한 다음, (ⅲ) 방사액 분배튜브(1,2,3) 각각에 공급된 서로 상이한 성분의 방사용액들을 서로 다른 노즐(Ha, Hb, Hc) 내로 공급한 다음 (ⅳ) 서로 다른 노즐(Ha, Hb, Hc) 내로 공급된 서로 상이한 성분의 방사용액들을 원심력과 전기력을 이용하여 상기 노즐(Ha, Hb, Hc)들을 통해 전압발생장치(8)에 의해 고전압이 걸려 있는 컬렉터(9) 방향으로 방사하여 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유를 제조한다.
이때, 제1방사용액 공급관(4a)을 사용하여 방사액 분배튜브(1) 내로 제1방사용액을 공급하고, 제2방사용액 공급관(4b)을 사용하여 방사액 분배튜브(2) 내로 제2방사용액을 공급한 하고, 제3방사용액 공급관(4c)을 사용하여 방사액 분배튜브(3) 내로 제3방사용액을 공급한 다음, 방사액 분배튜브(1) 내로 공급된 제1방사용액을 원통기둥 형태의 노즐(Ha)로 공급하고, 방사액 분배튜브(2) 내로 공급된 제2방사용액을 삼각기둥 형태의 노즐(Hb)로 공급하고, 방사액 분배튜브(3)의 내로 공급된 제3방사용액을 삼각기둥 형태의 노즐(Hc)로 각각 공급한다.
상기 노즐(Ha, Hb, Hc)의 상부면은 방사튜브(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 6~8㎜ 떨어져 위치하는 것이 방사성 개선에 바람직하다.
본 발명에서는 서로 상이한 성분의 방사용액들로는 고분자 종류가 서로 상이한 고분자 방사용액들을 사용할 수도 있고, 고분자 방사용액과 무기물이 포함된 프리커서 용액을 같이 사용할 수도 있다.
다시 말해, 서로 상이한 성분의 방사용액들 중 하나 이상이 무기물이 포함된 프리커서 용액이 될 수도 있다.
본 발명으로 제조된 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유는 이를 구성하는 폴리머 종류의 조합에 따라서 필터소재, 2차전지 멤브레인 소재, 전극재료, 고기능성 의류 소재, 약물전달 소재 등으로 유용하다.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해 보호범위가 한정되는 것은 아니다.
실시예 1
폴리아크릴로니트릴을 용매인 디메틸포름아미드에 용해하여 고형분이 13중량%인 폴리아크릴로니트릴 용액(제1방사용액)을 제조하였다.
폴리메틸메타아크릴레이트를 용매인 디메틸포름아미드에 용해하여 고형분이 10중량%인 폴리메틸메타아크릴레이트 용액(제2방사용액)을 제조하였다.
폴리아크릴로니트릴을 용매인 디메틸포름아미드에 용해하여 고형분이 13중량%인 폴리아크릴로니트릴 용액(제3방사용액)을 제조하였다.
다음으로는, 도 1에 도시된 바와 같이 (ⅰ) 외경이 40㎜이고, 길이가 20㎜인 원통형의 방사튜브 본체(Ta), 상기 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 형성되어 있는 6각형 튜브상 중공부(Tb), 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc) 및 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)로 구성되며, 상기 6각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리부분들이 방사튜브 본체(Ta)의 외주면과 맞닿아 있고, 상기 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)들은 도 3과 같이 상기 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 6㎜ 떨어진 지점부터 방사액 분배튜브(1 또는 2)까지 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 상기 6각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분과 한쌍을 이루어 마주보는 위치에 설치되어 있으며 밑변의 길이가 1.2㎜이고 높이가 1.4㎜인 직삼각형을 반분하여 1변이 접합된 형태의 단면을 갖고, 상기 원통기둥 형태의 노즐(Ha)은 직경이 0.8㎜이고 상기 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 6㎜ 떨어진 지점부터 방사액 분배튜브(3)까지 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 상기 6각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분과 한쌍을 이루어 마주보는 위치에 설치되어 있으며, 직경이 1.2㎜인 단면을 갖는 방사튜브(T)와 (ⅱ) 상기 방사튜브(T)와 연결되어 있으며, 3중관 구조의 원통형 및 형태를 구비하는 방사액 분배튜브(1,2,3)를 350rpm으로 회전시켜주면서 전압발생장치(8)로 상기 방사튜브(T) 및 컬렉터(9)에 35kV의 전압을 걸어준 다음, 상기 원통기둥 형태의 상기 노즐(Ha)내로 폴리메틸메타아크릴레이트 용액(제1방사용액)을 공급함과 동시에 직삼각형 기둥 형태의 상기 노즐(Hb) 내로 폴리아크릴로니트릴 용액(제2방사용액)을 공급함과 동시에 직삼각형 기둥 형태의 상기 노즐(Hc) 내로 폴리메틸메타아크릴레이트 용액(제3방사용액)을 공급한 다음, 원심력과 전기력을 이용하여 상기 노즐(Ha, Hb, Hc)들을 통해 상기와 같이 공급된 상기 방사용액들을 35kV의 전압이 걸려 있는 컬렉터(9) 방향으로 전기방사하여 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유를 제조하였다. 고분자 용액인 폴리메틸메타아크릴레이트 용액(제2방사용액)은 분당 0.12cc로 공급하였고 폴리아크릴로니트릴 용액(제1방사용액 및 제3방사용액)은 분당 0.15cc로 공급하였다. 이때 컬렉터(9)와 방사튜브(T) 간의 거리는 30㎝로 하였다.
상기와 같이 제조된 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 단면 형태는 도 4와 같았다.
T : 방사튜브 Ta : 방사튜브의 본체
Tb : 방사튜브의 다각형 튜브상 중공부
Ha : 제1방사용액을 방사하는 노즐 Hb : 제2방사용액을 방사하는 노즐
Hc : 제3방사용액을 방사하는 노즐
1,2,3 : 방사액 분배튜브
4a : 제1방사용액 공급관 4b : 제2방사용액 공급관
4c : 제3방사용액 공급관
5 : 제1방사용액 공급용 펌프 6 : 제2방사용액 공급용 펌프
7 : 제3방사용액 공급용 펌프
8 : 전압발생장치 9 : 컬렉터
F : 다성분 복합 나노섬유
Tb' : 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분
A : 제1방사용액 성분
B : 제2방사용액 성분
C : 제3방사용액 성분
X : 폴리아크릴로니트릴
Y : 폴리메틸메타아크릴레이트

Claims (8)

  1. (ⅰ) 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 방사튜브 본체(Ta), 상기 방사튜브 본체(Ta)의 내부에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 형성되어 있는 다각형 튜브상 중공부(Tb) 및 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리부분과 한쌍을 이루어 마주보는 위치에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 일정한 거리만큼 떨어진 지점부터 서로 다른 방사액을 공급하는 방사액 분배튜브(1,2,3)들 중에서 선택된 1개의 방사액 분배튜브까지 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 연속적으로 설치되어 있는 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)로 구성되며, 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분들이 방사튜브 본체(Ta)의 외주면과 맞닿아 있는 구조를 구비하는 방사튜브(T); 및
    (ⅱ) 상기 방사튜브(T)와 연결되어 있으며, 3중관 구조의 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 3개의 방사액 분배튜브(1,2,3);를 포함하고,
    1개의 원형기둥 형태의 노즐(Ha)에서 방사되는 제1방사용액과 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc) 각각에서 방사되는 제2방사용액 및 제3방사용액들이 방사공정중에 서로 사이드 바이 사이드형 단면 형태로 접합될 수 있도록 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)들의 단면을 이루는 3개변중 1개변이 서로 접합되어 있고, 상기 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)은 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 꼭지점 사이에 위치하는 것을 특징으로 하는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치.
  2. 제1항에 있어서, 방사튜브(T)와 방사액 분배튜브(1,2,3)가 일체로 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치.
  3. 제1항에 있어서, 방사튜브(T)와 방사액 분배튜브(1,2,3)는 각각 제조된 후 조립에 의해 서로 연결되어 있는 것을 특징으로 하는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치.
  4. 제1항에 있어서, 상기 노즐(Ha, Hb, Hc)의 상부면은 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 6~8㎜ 떨어져 위치하는 것을 특징으로 하는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유 제조용 방사장치.
  5. (ⅰ) 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 방사튜브 본체(Ta), 상기 방사튜브 본체(Ta)의 내부에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 형성되어 있는 다각형 튜브상 중공부(Tb) 및 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리부분과 한쌍을 이루어 마주보는 위치에 상기 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 일정한 거리만큼 떨어진 지점부터 서로 다른 방사액을 공급하는 방사액 분배튜브(1,2,3)들 중에서 선택된 1개의 방사액 분배튜브까지 방사튜브 본체(Ta)의 길이방향을 따라 연속적으로 설치되어 있는 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)로 구성되며, 상기 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 부분들이 방사튜브 본체(Ta)의 외주면과 맞닿아 있는 구조를 구비하고, 1개의 원형기둥 형태의 노즐(Ha)에서 방사되는 제1방사용액과 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc) 각각에서 방사되는 제2방사용액 및 제3방사용액들이 방사공정중에 서로 사이드 바이 사이드형 단면 형태로 접합될 수 있도록 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)들의 단면을 이루는 3개변중 1개변이 서로 접합되어 있고, 상기 1개의 원통기둥 형태의 노즐(Ha)은 상기 2개의 삼각기둥 형태의 노즐(Hb, Hc)과 다각형 튜브상 중공부(Tb)의 모서리 꼭지점 사이에 위치하는 방사튜브(T)와 상기 방사튜브(T)와 연결되어 있으며, 3중관 구조의 원통형 및 원추형 중에서 선택된 하나의 형태를 구비하는 3개의 방사액 분배튜브(1,2,3)들을 회전시켜 주면서 전압발생장치(8)로 상기 방사튜브(T)와 컬렉터(9)에 고전압을 걸어준 다음, (ⅱ) 상기 3중관 구조의 방사액 분배튜브(1,2,3) 각각에 서로 상이한 성분의 방사용액을 공급한 다음, (ⅲ) 방사액 분배튜브(1,2,3) 각각에 공급된 서로 상이한 성분의 방사용액들을 서로 다른 노즐(Ha, Hb, Hc) 내로 공급한 다음 (ⅳ) 서로 다른 노즐(Ha, Hb, Hc) 내로 공급된 서로 상이한 성분의 방사용액들을 원심력과 전기력을 이용하여 상기 노즐(Ha, Hb, Hc)들을 통해 전압발생장치(8)에 의해 고전압이 걸려 있는 컬렉터(9) 방향으로 방사하는 것을 특징으로 하는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 제조방법.
  6. 제5항에 있어서, 서로 상이한 성분의 방사용액들은 서로 상이한 고분자 방사용액들인 것을 특징으로 하는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 제조방법.
  7. 제5항에 있어서, 서로 상이한 성분의 방사용액들 중에는 무기물이 포함된 프리커서 용액이 포함되는 것을 특징으로 하는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 제조방법.
  8. 제5항에 있어서, 상기 노즐(Ha, Hb, Hc)의 상부면은 방사튜브 본체(Ta)의 상부면에서 하부방향으로 6~8㎜ 떨어져 위치하는 것을 특징으로 하는 사이드 바이 사이드형 3성분 복합 나노섬유의 제조방법.

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