KR102108037B1 - 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산방법 및 그 나노필터 연속 생산장치 - Google Patents

Abstract

나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 높은 강도를 가질 수 있도록 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송시켜 권취되도록 함에 따라 나노필터를 연속적으로 생산할 수 있도록 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 이송 드럼 상에서 그 이송 드럼의 표면으로 달라붙지 않으면서 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송하는 단계; 상기 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 상기 이송 드럼을 벗어난 위치에서 압착시켜 나노필터로 형성하는 압착 단계; 및 상기 압착된 나노필터를 권취 롤에 권하는 단계;를 포함하는 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산방법 및 그 나노필터 연속 생산장치를 제공한다.
그에 따라 간단한 기술적 구성에 의해 높은 강도를 가지면서 통기성과 필터링 기능이 우수한 나노필터를 제공하는 효과를 가진다.

Description

나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산방법 및 그 나노필터 연속 생산장치{Continuous production method of nanofilter using nanofiber spinning device and continuous production device of nanofilter}

본 발명은 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터를 연속으로 생산하는 것에 관한 것으로, 더 상세하게는 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 높은 강도를 가질 수 있도록 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송시켜 권취되도록 함에 따라 나노필터를 연속적으로 생산할 수 있도록 한 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산방법 및 그 나노필터 연속 생산장치에 관한 것이다.

일반적으로 나노섬유는 마이크로섬유보다 가는 굵기인 1㎛ 이하의 극세사 섬유를 말한다.

이러한 나노섬유는 재래 산업은 물론 첨단 산업에 이르기까지 광범위한 분야에서 동시다발적인 수요의 증대가 예상된다.

최근에는 나노섬유가 공기를 정화하는 필터, 액체 여과 필터, 이온만을 통과시키는 전지 분리막, 공기는 투과하고 물은 통과하지 못하게 하는 투습 방수 기능 등 여러 가지 용도가 확인됨에 따라 대량으로 나노섬유를 생산하기 위한 기술이 다양하게 개발되고 있다.

상기와 같이 나노섬유를 생산하는 선행기술에는 대한민국 등록특허공보 제10-0788933호, 대한민국 등록특허공보 제10-1058913호, 대한민국 등록특허공보 제10-1589513호, 대한민국 등록특허공보 제10-1806317호, 대한민국 등록특허공보 제10-1816733호, 대한민국 등록특허공보 제10-1823995호에 게시된 바 있다(이하 '선행기술문헌들'이라 한다).

상기한 선행기술문헌들은 방사기 또는 방사장치에서 방사되는 나노섬유를 적어도 한 겹 이상의 복수 겹으로 불규칙한 형태로 적층시켜 시트 형태로 성형하면서 이송한 후, 다시 경화과정과 제단 과정을 거쳐 필요로 하는 크기로 제작하여 사용한다.

대한민국 등록특허공보 제10-0788933호 대한민국 등록특허공보 제10-1058913호 대한민국 등록특허공보 제10-1589513호 대한민국 등록특허공보 제10-1806317호 대한민국 등록특허공보 제10-1816733호 대한민국 등록특허공보 제10-1823995호

그러나 선행기술문헌들은 제작된 나노섬유가 불규칙하게 배열되어 제작됨에 따라 통기성이 현저하게 떨어지는 단점을 가짐은 물론 연신율도 떨어짐과 아울러 인장력도 약해 강도에 취약한 단점을 가진다.

또한, 생산설비의 구조가 복잡함은 물론 그 복잡한 구조로 인한 잦은 고장발생과 함께 유지보수에 많은 애로점을 가진다.

상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결과제는 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 높은 강도를 가질 수 있도록 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송시켜 권취되도록 함에 따라 나노필터를 연속적으로 생산할 수 있도록 한 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산방법 및 그 나노필터 연속 생산장치를 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 구체적인 기술적 해결과제는 나노필터의 강도를 더욱더 높일 수 있도록 하는 데 있다.

상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결과제는 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 나노필터로 연속 생산하는 방법으로서, 상기 방사원단을 이송 드럼 상에서 그 이송 드럼의 표면으로 달라붙지 않으면서 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송하는 단계; 상기 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 상기 이송 드럼을 벗어난 위치에서 압착시켜 나노필터로 형성하는 압착 단계; 및 상기 압착된 나노필터를 권취 롤에 권취하는 단계;를 포함한다.

상기 이송 드럼은 외주면 상에 형성되는 복수 개의 에어 홀에서 분사되는 에어에 의해 상기 방사원단이 이송 드럼의 표면으로 달라붙지 않도록 하는 것을 더 포함한다.

상기 나노필터로 압착시 열을 가하면서 압착하는 것을 더 포함한다.

나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 나노필터로 연속 생산하는 장치로서, 상기 방사원단을 표면으로 달라붙지 않게 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송하는 이송 드럼; 상기 이송 드럼을 벗어난 위치에 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 압착시켜 나노필터로 형성하는 압착부; 및 상기 압착된 나노필터를 당기면서 권취하는 권취 롤;을 포함한다.

상기 이송 드럼의 외주면에는 내부에서 분사되는 에어가 분사되도록 복수 개의 에어 홀이 형성되는 것을 더 포함한다.

상기 압착부는 나선형 형태로 겹쳐진 방사원단이 통과하는 과정에서 압착하는 한 쌍의 압착 롤로 구성된다.

상기 압착 롤은 히팅 롤인 것을 더 포함한다.

본 발명은 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 높은 강도를 가질 수 있도록 나선형 형태로 이송시켜 권취되도록 함에 따라 나노필터를 연속적으로 생산할 수 있도록 함으로써, 간단한 기술적 구성에 의해 높은 강도를 가지면서 통기성과 필터링 기능이 우수한 나노필터를 제공하는 효과를 가진다.

또한, 나노필터의 강도를 더욱더 높일 수 있도록 함으로써, 오랜 사용기간을 확보함은 물론 그로 인해 경제성도 우수한 효과를 가진다.

도 1은 본 발명의 나노필터 연속 생산방법을 설명을 하기 위한 블록도,
도 2는 본 발명의 나노필터 연속 생산장치를 설명하기 위한 사시도,
도 3은 도 2에 따른 평면도,
도 4는 도 2에 따른 측면도,
도 5는 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 도시한 이미지이다.

이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다.

도 1은 본 발명의 나노필터 연속 생산방법을 설명을 하기 위한 블록도이다.

도시된 바와 같이 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 제공한다.

여기서, 상기 나노섬유 방사장치는 발명의 배경이 되는 기술에서 선행기술문헌 중 본 출원의 등록권리인 대한민국 등록특허 제10-1823995호에 게시된 것으로, 본 발명에서 동일한 기술적 구성을 가지는 것이므로 상세한 설명은 생략한다.

아울러, 상기 방사원단은 나노섬유 방사장치에서의 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 것은 도 5를 참고한다.

본 발명은 상기 본 출원의 선 등록권리인 대한민국 등록특허 제10-1823995호를 이용한 것으로, 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 높은 강도를 갖도록 나선형 형태로 이송되면서 권취되도록 함에 따라 나노필터를 연속적으로 생산할 수 있도록 한 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산방법을 제공하는 데 있다.

본 발명에 따른 나노필터로 연속 생산하는 방법은 상기 방사원단을 통상적인 구동원과 동력전달수단에 의해 회전되는 이송 드럼 상에서 그 이송 드럼의 표면으로 달라붙지 않으면서 나선형 형태로 겹쳐져 이송하는 단계(S1)를 포함한다.

다시 말해서, 나노섬유 방사장치에서 떨어지는 방사원단은 회전되는 이송 드럼 상에서 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송되되, 상기 방사원단은 이송 드럼의 표면에 달라붙지 않은 상태로 이송된다. 이때, 상기 방사원단은 최초 작업자가 이송 드럼의 외측면에 나선 형태로 감아 놓음으로써, 이송 드럼의 회전에 따라 나선형 형태로 겹쳐진 상태를 유지하면서 이송된다.

여기서, 상기 이송 드럼은 외주면 상에 형성되는 복수 개의 에어 홀에서 분사되는 에어에 의해 상기 이송 드럼의 표면으로 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단이 달라붙지 않는 것이다.

이때, 상기 방사원단이 나노섬유 방사장치로부터 떨어지는 속도와 이송 드럼의 회전 속도를 조절함에 따라 방사원단은 인장은 물론 연신 됨과 아울러 높은 밀도로 인한 높은 강도를 가질 수 있다.

다시 말해서, 방사원단이 떨어지는 속도에 비하여 이송 드럼의 회전속도를 빠르게 회전시킴에 따라 방사원단에 인장과 함께 연신 되면서 조밀한 밀도를 가지게 됨으로써, 높은 강도를 가진다.

특히, 나노섬유 방사장치에서 떨어지는 방사원단은 정방향의 격자 형태로 방사된 상태에서, 즉 그물망 형태로 겹쳐짐에 따라 일정한 방향성을 가진다. 더욱이 나선형 형태로 여러 겹으로 겹쳐짐에 따라, 즉 적어도 8겹 정도의 복수 겹으로 겹쳐지게 된다.

그로 인해 종래와 같이 불규칙하게 제조되는 나노섬유와 달리, 우수한 통기성은 물론 이물질 제거 성능도 향상되는 조건을 가질 수 있다.

이렇게, 상기 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 상기 이송 드럼을 벗어난 위치에서 통상적인 한 쌍의 압착 롤에 의해 압착시켜 생산하고자 하는 나노필터로 형성하는 압착 단계(S2)를 포함한다.

다시 말해서, 상기한 이송 드럼에서 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 이송 드럼으로부터 벗어난 위치에서 그 나선형 형태로 겹쳐진 방사원단을 통상적인 한 쌍의 압착 롤에 의해 압착하여 나노필터로 형성하는 것이다. 상기 압착된 나노필터는 적어도 방사원단이 적어도 8겹 정도가 겹쳐져, 상당히 긴밀하고 조밀한 공극을 가지게 된다.

그로 인해 공기를 정화하는 필터, 액체 여과 필터, 이온만을 통과시키는 전지 분리막, 공기는 투과하고 물은 통과하지 못하게 하는 투습 방수 기능 등 여러 가지 용도로 활용도가 높은 조건을 가진다.

아울러, 상기 나노필터로 압착시 한 쌍의 압착 롤은 공지된 히팅 롤을 적용하여 열을 가하면서 압착하는 것이 바람직하다. 즉, 압착 시 압착 롤에 열을 가함에 따라 여러 겹으로 겹쳐진 방사원단이 나노필터로 더욱더 긴밀하게 압착될 수 있는 것이다. 특히, 열을 가하여 압착함에 따라 그 겹쳐진 부분은 융착됨에 따라 분리나 떨어지지 않고 긴밀하게 압착된다. 이때, 상기 압착 강도를 조절함에 따라 나노필터의 두께 또한 조절할 수 있도록 하는 것이 바람직하다.

그런 다음 상기 압착된 나노필터를 통상적인 권취 롤에 권취하는 단계(S3);를 포함한다. 상기 나노필터는 최초 작업자가 권취 롤에 선단을 권취시킨 상태로, 상기 권취 롤의 회전으로 인해 나노필터를 당기면서 권취한다. 상기 권취 롤에 나노필터가 소정 직경으로 권취되면 다른 권취 롤로 교체한다.

그에 따라 복잡한 기술적 구성을 가지는 것이 아니라 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 떨어지는 방사원단을 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송시킴과 아울러 압착에 의해 나노필터를 형성함으로써, 생산 공정 또한 상당히 간단한 구조를 가진다.

아울러, 제조된 나노필터는 구조적인 특성상, 즉 정방향의 격자 형태로 방사된 상태에서 그물망 형태로 여러 겹으로 겹쳐짐에 따라 일정한 방향성을 가져 우수한 통기성을 가지면서 방사원단은 인장은 물론 연신 됨과 아울러 높은 밀도로 인한 높은 강도를 가짐으로써, 오랜 사용기간을 확보할 수 있음은 물론 제품에 대한 높은 신뢰성을 확보할 수 있다.

도 2는 본 발명의 나노필터 연속 생산장치를 설명하기 위한 사시도이고, 도 3은 도 2에 따른 평면도이며, 도 4는 도 2에 따른 측면도이다.

도시된 바와 같이 상기한 본 발명의 나노필터 연속 생산방법을 달성하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 구성인 연속 생산장치는 다음과 같다.

전술한 나노섬유 방사장치(100)에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단(110)을 나노필터로 연속 생산하는 장치를 제공한다.

나노필터 연속 생산장치(1)는 상기 방사원단을 표면으로 달라붙지 않게 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송하는 통상적인 모터와 동력전달수단 등에 의해 일반적인 프레임 상에 설치되어 이송 드럼(10)과; 상기 이송 드럼(10)을 벗어난 위치에 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 압착시켜 나노필터로 형성하는 압착부(20); 및 상기 압착된 나노필터(F)를 당기면서 권취하도록 통상적인 모터와 동력전달수단 등에 의해 일반적인 프레임 상에 설치되어 회전되는 권취 롤(30);을 포함한다.

다시 말해서, 본 발명은 복잡한 기술적 구성을 가지는 것이 아니라 나노섬유 방사장치에서 떨어지는 방사원단을 이송 드럼에서 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송시킴에 따라 방사원단은 인장은 물론 연신 됨과 아울러 높은 밀도로 인한 높은 강도를 가질 수 있는 것이다. 이때, 이송 드럼의 회전 속도는 나소 섬유 방사장치에서 떨어지는 방사원단의 속도 보다 빠르게 회전된다.

그런 다음 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 압착부에서 압착시켜 나노필터로 형성한 후 권취 롤에 권취되도록 함으로써, 생산하고자 하는 나노필터의 생산이 간단하고 편리하게 이루어질 수 있는 것이다. 이때, 압착된 나노필터는 적어도 8겹 정도로 겹쳐짐에 따라 상당히 긴밀하고 조밀한 공극을 가지게 된다.

그로 인해 공기를 정화하는 필터, 액체 여과 필터, 이온만을 통과시키는 전지 분리막, 공기는 투과하고 물은 통과하지 못하게 하는 투습 방수 기능 등 여러 가지 용도로 활용도가 높은 조건을 가진다.

이로써, 본 발명은 복잡한 기술적 구성을 가지는 것이 아니라, 간단한 구조에 의해 필요로 하는 나노필터를 단시간 내에 간단하고 편리하게 생산할 수 있어, 높은 효율성과 함께 생산성도 우수한 조건을 가진다.

아울러, 상기 이송 드럼(10)에는 외주면에 내부에서 분사되는 에어가 분사되도록 복수 개의 에어 홀(12)이 형성되는 것을 더 포함한다. 상기 이송 드럼의 내부에는 통상적인 컴프레셔 등에서 공급되는 에어 라인이 마련된다.

그에 따라 에어 홀을 통하여 분사되는 에어에 의해 이송 드럼의 외주면으로 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단이 달라붙지 않고 원활하게 이송된다.

압착부(20)는 나선형 형태로 겹쳐진 방사원단이 통과하는 과정에서 압착하는 통상적인 한 쌍의 압착 롤(22)로 구성된다.

다시 말해서, 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단이 이송 드럼을 벗어난 위치에 그 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 한 쌍의 압착 롤에 의해 압착시킴에 따라 필요로 하는 나노필터로 형성되는 것이다. 이때, 압착 강조를 조절함에 따라 나노필터의 두께 또한 조절할 수 있다.

아울러, 상기 압착 롤은 통상적인 히팅 롤을 적용하는 것이 바람직하다. 즉, 여려 겹으로 겹쳐진 방사원단을 압착시 열을 가한 상태로 압착함에 따라 압착 효율성을 더욱더 높일 수 잇따. 또, 그 겹쳐져 압착되는 부분은 가해진 열에 의해 서로 융착되어 이격되거나 떨어지지 않게 된다.

그로 인해 나노필터 자체가 긴밀하게 압착되어 하나로 일체화된 형태를 갖게 됨으로써, 나노필터로서의 기능을 더욱더 향상시키는 조건은 물론 물품성도 뛰어난 조건을 가진다.

1 : 나노필터 연속 생산장치
10 : 이송 드럼 12 : 에어 홀
20 : 압착부 22 : 압착 롤
30 : 권취 롤
100 : 나노섬유 방사장치
110 : 방사원단

Claims (7)

1. 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 나노필터로 연속 생산하는 방법으로서,
   상기 방사원단을 이송 드럼 상에서 그 이송 드럼의 표면으로 달라붙지 않으면서 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송하는 단계;
   상기 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 상기 이송 드럼을 벗어난 위치에서 압착시켜 나노필터로 형성하는 압착 단계; 및
   상기 압착된 나노필터를 권취 롤에 권취하는 단계;를 포함하되,
   상기 이송 드럼은 외주면 상에 형성되는 복수 개의 에어 홀에서 분사되는 에어에 의해 상기 방사원단이 이송 드럼의 표면으로 달라붙지 않도록 하는 것을 더 포함하는 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서,
   상기 나노필터로 압착시 열을 가하면서 압착하는 것을 더 포함하는 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산방법.
4. 나노섬유 방사장치에서 정방향의 격자 형태로 방사되어 원추 형태로 떨어지는 방사원단을 나노필터로 연속 생산하는 장치로서,
   상기 방사원단을 표면으로 달라붙지 않게 나선형 형태로 겹쳐진 상태로 이송하는 이송 드럼;
   상기 이송 드럼을 벗어난 위치에 나선형 형태로 겹쳐져 이송되는 방사원단을 압착시켜 나노필터로 형성하는 압착부; 및
   상기 압착된 나노필터를 당기면서 권취하는 권취 롤;을 포함하되,
   상기 이송 드럼의 외주면에는 내부에서 분사되는 에어가 분사되도록 복수 개의 에어 홀이 형성되는 것을 더 포함하는 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산장치.
5. 삭제
6. 제4항에 있어서,
   상기 압착부는 나선형 형태로 겹쳐진 방사원단이 통과하는 과정에서 압착하는 한 쌍의 압착 롤로 구성되는 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산장치.
7. 제6항에 있어서,
   상기 압착 롤은 히팅 롤인 것을 더 포함하는 나노섬유 방사장치를 이용한 나노필터 연속 생산장치.
   

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