KR102116122B1 - Method for producing a filter for blocking fine dust based aligned nanofibers - Google Patents

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Abstract

본 발명은 미세먼지 제거용 필터의 소재로 활용되는 나노섬유의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 강유전체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(S1); 상기 고분자 용액을 실린지에 넣어 전기방사를 준비하는 단계(S2); 상기 실린지에 전압을 인가하여, 고분자 용액을 회전되는 롤러 방향으로 전기방사하는 단계(S3); 및 상기 롤러에 증착된 나노섬유를 수득하는 단계를 포함하는 나노섬유의 제조방법을 제공한다. 상기 제조방법에 의해 제조된 나노섬유는 정렬된 형태를 가져 강도가 증가되었으며, 섬유 내부에서 분극이 일어나, 상기 나노섬유를 이용하여 필터를 제조할 때 필터의 효율이 우수한 것을 특징으로 한다.The present invention relates to a method for manufacturing nanofibers used as a material for a filter for removing fine dust, and more specifically, preparing a polymer solution containing a ferroelectric material (S1); Preparing the electrospinning by putting the polymer solution in a syringe (S2); Electrospinning the polymer solution in a rotating roller direction by applying a voltage to the syringe (S3); And obtaining nanofibers deposited on the rollers. The nanofibers produced by the above-described manufacturing method have an aligned shape, thereby increasing strength, and polarization occurs inside the fibers, so that the efficiency of the filter is excellent when manufacturing the filter using the nanofibers.

Description

정렬된 나노섬유 기반의 미세먼지 차단용 필터 제조방법 {METHOD FOR PRODUCING A FILTER FOR BLOCKING FINE DUST BASED ALIGNED NANOFIBERS}Aligned nanofiber-based filter for blocking fine dust {METHOD FOR PRODUCING A FILTER FOR BLOCKING FINE DUST BASED ALIGNED NANOFIBERS}

본 발명은 나노섬유 기반의 미세먼지 차단용 필터 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for manufacturing a filter for blocking fine dust based on nanofibers.

대기 중에 존재하는 여러 미세먼지는 인체 및 자연 생태계 등에 직ㆍ간접적으로 영향을 미치는 것으로 알려져 있다. 이러한 대기 중 미세먼지는 인위적인 오염원(공장 굴뚝, 자동차 등)에 의해 직·간접적으로 배출된 1차성 먼지와 배출된 가스상 물질이 대기 중 화학적 반응을 통해 생성된 2차성 먼지로 구성되어 있다.It is known that various fine dusts present in the atmosphere directly or indirectly affect the human body and natural ecosystems. The fine dust in the air consists of primary dust directly and indirectly discharged by artificial sources of pollution (factory chimneys, automobiles, etc.) and secondary dust generated by chemical reactions of the gaseous substances emitted.

특히 입자의 직경이 10㎛ 이하인 호흡성 먼지 또는 미세먼지인 PM10(Particulate Matter with a diameter less than 10㎛)은 비교적 대기 중 체류기간이 길고 인간의 폐 속까지 침착됨으로써 심장질환이나 폐암과 관련된 질병 등을 유발하는 것으로 알려져 있고, 빛의 시정장애 유발과 산성비 등의 2차적인 영향을 가져올 수 있다. 우리나라의 경우 미세먼지는 인위적인 오염원 이외에도 중국, 몽골 등에서 발생하는 황사에 의해서도 발생되며 그 피해 정도 또한 심각하다.Particularly, PM10 (Particulate Matter with a diameter less than 10㎛), which is a respirable dust or fine dust having a particle diameter of 10㎛ or less, has a relatively long residence time in the atmosphere and is deposited in the human lung, resulting in diseases related to heart disease or lung cancer. It is known to induce and can cause secondary effects such as causing light impairment and acid rain. In Korea, fine dust is caused not only by artificial pollutants, but also by yellow dust from China and Mongolia, and its damage is also serious.

특히 경제 활동에 따른 에너지 사용량과 자동차의 급격한 증가로 인해 황산염 입자와 매연과 같은 미세입자에 대한 관리의 필요성이 대두 됨에 따라 국내의 입자상 대기오염물질에 대해 1995년부터 대기 중에 존재하는 미세 먼지 중 입자의 직경이 10㎛ 이하인 미세입자(PM10)를 대기환경 기준항목으로 설정하여 관리해 오고 있다.Particularly, since the need for management of fine particles such as sulfate particles and soot has emerged due to the rapid increase in energy consumption and automobiles due to economic activities, particles in the fine dust existing in the atmosphere for particulate air pollutants in Korea since 1995 Microparticles (PM10) with a diameter of 10 µm or less have been set and managed as standard items for atmospheric environment.

현재 국내에서는 미세먼지 농도를 실시간으로 자동 측정할 수 있는 측정장비를 사용하여 전국 주요 대도시의 대기자동측정망에서 미세먼지의 오염정도를 24시간 모니터링하고 있다.Currently, domestic air pollution monitoring network in major metropolitan cities nationwide monitors the pollution level of particulate matter for 24 hours using measuring equipment that can automatically measure the concentration of fine dust in real time.

최근 미세먼지에 대한 환경부의 측정자료에 의하면 미세먼지 농도는 감소추세에 있으나, 심폐질환을 일으키고 하늘을 부옇게 흐리는 주범인 미세먼지 오염도가 갈수록 심해지고 있다.Recently, according to the Ministry of Environment's measurement data for fine dust, the concentration of fine dust is on a decreasing trend, but the pollution level of fine dust, which is the main culprit causing cardiopulmonary disease and clouding the sky, is getting worse.

이에, 미세먼지 입자를 제거하기 위한 필터를 개발하고자 하는 연구가 진행 중에 있다(국내 공개특허 제2009-0103351호). 필터의 효율을 증가시키기 위한 방법으로 특정 나노입자를 첨가하여 효율을 증가시키거나 필터의 여재두께를 두껍게 제조하는 방식이 제시되었다. 그러나 필터의 여재 두께가 두꺼워지면 압력차가 증가하여 필터의 성능지표인 QF가 떨어질 우려가 있다.Accordingly, research is underway to develop a filter for removing fine dust particles (Domestic Publication No. 2009-0103351). As a method for increasing the efficiency of the filter, a method of increasing the efficiency by adding specific nanoparticles or thickening the filter media thickness has been proposed. However, when the filter media thickness becomes thick, the pressure difference increases and there is a concern that the filter performance index QF may drop.

본 발명자들은 미세 먼지 제거 효율이 증가된 정전 필터를 개발하고자 예의 연구한 결과, 강유전체가 포함된 고분자 용액을 이용하여 정렬된 형태의 나노섬유를 제조할 경우, 강도가 증가할 뿐만 아니라, 섬유 내부에서 분극이 일어나, 필터의 효율이 증가할 수 있다는 것을 확인하여, 본 발명을 완성하였다.As a result of earnest research to develop an electrostatic filter having an increased efficiency for removing fine dust, the present inventors not only increase the strength but also increase the strength when the nanofibers are aligned using a polymer solution containing ferroelectric material. Polarization occurs, confirming that the efficiency of the filter can be increased, thereby completing the present invention.

그러나 본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 과제에 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.However, the technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned problems, and other problems that are not mentioned will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.

상기와 같은 본 발명의 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 하기 단계를 포함하는 정렬된 나노섬유의 제조방법을 제공한다:In order to achieve the object of the present invention as described above, the present invention provides a method of manufacturing an aligned nanofiber comprising the following steps:

강유전체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(S1);Preparing a polymer solution containing a ferroelectric (S1);

상기 고분자 용액을 실린지에 넣어 전기방사를 준비하는 단계(S2);Preparing the electrospinning by putting the polymer solution in a syringe (S2);

상기 실린지에 전압을 인가하여, 고분자 용액을 회전되는 롤러 방향으로 전기방사하는 단계(S3); 및Electrospinning the polymer solution in a rotating roller direction by applying a voltage to the syringe (S3); And

상기 롤러에 증착된 나노섬유를 수득하는 단계.Obtaining nanofibers deposited on the roller.

본 발명의 일구현예로서, 상기 강유전체는 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌(poly(vinylidene-co-trifluoroethylene))인 것을 특징으로 한다.As one embodiment of the present invention, the ferroelectric material is characterized in that it is poly (vinylidene-co-trifluoroethylene).

본 발명의 다른 구현예로서, 상기 고분자 용액은 용매로 아세톤(Acetone) 및 디메틸포름아미드(Dimethylformamide)를 사용하는 것을 특징으로 한다.As another embodiment of the present invention, the polymer solution is characterized by using acetone and dimethylformamide as a solvent.

본 발명의 또다른 구현예로서, 상기 용매는 아세톤 및 디메틸포름아미드를 2:1의 부피비로 혼합한 것을 특징으로 한다.In another embodiment of the present invention, the solvent is characterized in that acetone and dimethylformamide are mixed in a volume ratio of 2: 1.

본 발명의 또다른 구현예로서, 상기 롤러는 4000rpm 이상으로 회전되는 것을 특징으로 한다.As another embodiment of the present invention, the roller is characterized in that it is rotated at 4000rpm or more.

본 발명의 또다른 구현예로서, 상기 S3 단계에서 인가되는 전압은 25 kV 이상인 것을 특징으로 한다.As another embodiment of the present invention, the voltage applied in step S3 is 25 kV or more.

또한 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 나노섬유를 제공하고, 상기 나노섬유를 포함하는 필터를 제공한다.In addition, the present invention provides a nanofiber produced by the above manufacturing method, and provides a filter comprising the nanofiber.

아울러, 본 발명은 정렬된 나노섬유 제조장치에 있어서,In addition, the present invention in the aligned nanofiber manufacturing apparatus,

고분자 용액을 전기방사(electrospinning)하는 실린지부;A syringe unit for electrospinning the polymer solution;

상기 실린지부에 전압을 인가하도록 연결된 전압 공급부; 및A voltage supply unit connected to apply a voltage to the syringe unit; And

상기 전압 공급부와 연결되고, 상기 실린지부와 직교하는 방향으로 설치된 롤러;를 포함하는, 정렬된 나노섬유 제조장치를 제공한다.It is connected to the voltage supply unit, a roller installed in a direction orthogonal to the syringe unit; including, provides an aligned nanofiber manufacturing apparatus.

본 발명에 따른 제조방법으로 제조되는 나노섬유는 정렬된 형태를 가져 강도가 증가한 것을 특징으로 하고, 강유전체를 포함하여 분극 효과를 통해 섬유 내부에 전기 쌍극자가 정렬되고 상기 정렬된 전기 쌍극자가 그대로 유지됨으로써, 상기 나노섬유를 이용하여 필터로 제조할 경우 압력차나 물질 특성과 같은 기존 성능을 유지하면서도 필터의 효율을 증가시킬 수 있는 장점이 있다.The nanofibers produced by the manufacturing method according to the present invention have an aligned shape and are characterized by an increased strength, and the electrical dipoles are aligned inside the fibers through a polarization effect including a ferroelectric material, and the aligned electrical dipoles are maintained as they are. , When manufactured as a filter using the nanofiber, there is an advantage that can increase the efficiency of the filter while maintaining the existing performance such as pressure difference or material properties.

도 1은 본 발명의 나노섬유 제조 장치를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에서 분극 효과를 이용하여 나노섬유 내부의 전기 쌍극자를 정렬하는 방법을 도식화하여 나타낸 도면이다.
도 3은 비정렬 나노섬유와 본 발명에서 제조한 정렬된 나노섬유를 비교하여 나타낸 도면이다.
도 4는 비정렬 나노섬유와 본 발명에서 제조한 정렬된 나노섬유를 이용하여 제조된 필터의 미세먼지 제거 효율을 확인한 결과를 나타낸 도면이다.
1 shows an apparatus for manufacturing nanofibers of the present invention.
FIG. 2 is a diagram schematically showing a method of aligning electric dipoles inside nanofibers using a polarization effect in the present invention.
3 is a view showing a comparison of the unsorted nanofibers and the aligned nanofibers prepared in the present invention.
4 is a view showing the results of confirming the fine dust removal efficiency of the filter prepared using the unsorted nanofibers and the aligned nanofibers prepared in the present invention.

본 발명자들은 미세 먼지 제거 효율이 증가한 필터를 제조하기 위한 소재를 개발하고자 연구한 결과, 강유전체를 포함하는 고분자 용액을 전기방사하여 정렬된 형태의 나노섬유를 제조하여 필터에 이용할 경우, 필터의 성능이 향상될 수 있다는 것을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.The present inventors have researched to develop a material for manufacturing a filter having an increased efficiency for removing fine dust, and as a result, when the polymer solution containing ferroelectric is electrospinned to produce nanofibers in an aligned form and used in the filter, the performance of the filter By confirming that it can be improved, the present invention was completed.

이에, 본 발명은, 하기 단계를 포함하는 정렬된 나노섬유의 제조방법을 제공한다:Accordingly, the present invention provides a method of manufacturing aligned nanofibers comprising the following steps:

강유전체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(S1);Preparing a polymer solution containing a ferroelectric (S1);

상기 고분자 용액을 실린지에 넣어 전기방사를 준비하는 단계(S2);Preparing the electrospinning by putting the polymer solution in a syringe (S2);

상기 실린지에 전압을 인가하여, 고분자 용액을 회전되는 롤러 방향으로 전기방사하는 단계(S3); 및Electrospinning the polymer solution in a rotating roller direction by applying a voltage to the syringe (S3); And

상기 롤러에 증착된 나노섬유를 수득하는 단계.Obtaining nanofibers deposited on the roller.

이하, 본 발명의 제조방법을 보다 상세하게 설명한다.Hereinafter, the manufacturing method of the present invention will be described in more detail.

[S1 단계][Step S1]

본 발명에서 S1 단계는 방사에 사용될 고분자 용액을 준비하는 단계이다. 상기 고분자 용액은 강유전체를 포함하는 것이며, 상기 강유전체는 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌(poly(vinylidene co-trifluoroethylene))일 수 있고, 고분자 용액 안에서 분극효과를 통해 정렬될 수 있는 강유전체라면 이에 제한되는 것은 아니나, 본 발명의 실시예와 같이 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌을 사용하는 것이 바람직하다. 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌은 트리플루오로에틸렌 및 비닐리덴 플루오라이드가 공중합된 공중합체로, 상기 트리플루오로에틸렌과 비닐리덴 플루오라이드가 10~40 : 60~90의 몰비로 혼합된 것일 수 있고, 바람직하게는 30:70의 몰비로 혼합된 것일 수 있다. 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌은 중량평균분자량이 300,000 내지 600,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, step S1 is a step of preparing a polymer solution to be used for spinning. The polymer solution includes a ferroelectric material, and the ferroelectric material may be poly (vinylidene co-trifluoroethylene), which may be aligned through a polarization effect in the polymer solution. If the ferroelectric is not limited thereto, it is preferable to use the poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) as in the embodiment of the present invention. The poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) Silver trifluoroethylene and vinylidene fluoride are copolymerized copolymers, and the trifluoroethylene and vinylidene fluoride may be mixed in a molar ratio of 10 to 40:60 to 90, preferably 30:70 The poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) preferably has a weight average molecular weight of 300,000 to 600,000.

상기 강유전체를 용매에 용해한 고분자 용액을 사용하는데, 상기 용매는 아세톤 및 디메틸포름아미드를 포함하는 것일 수 있다. 상기 용매는 아세톤 및 디메틸포름아미드를 2:1의 부피비로 혼합한 것이 바람직하다.A polymer solution in which the ferroelectric material is dissolved in a solvent is used, and the solvent may include acetone and dimethylformamide. The solvent is preferably acetone and dimethylformamide mixed in a volume ratio of 2: 1.

[S2 단계][Step S2]

본 발명에서 S2 단계는 고분자 용액을 실린지에 넣고 전기방사를 준비하는 단계이다. 상기 실린지의 형태에는 제한이 없으나, 노즐의 직경이 20 내지 30 게이지인 것을 사용하는 것이 바람직하다.In the present invention, step S2 is a step in which a polymer solution is placed in a syringe to prepare electrospinning. The shape of the syringe is not limited, but it is preferable to use a nozzle having a diameter of 20 to 30 gauge.

[S3 단계][Step S3]

본 발명에서 S3 단계는 고분자 용액을 롤러 방향으로 전기방사하는 단계이다. 상기 전기방사 전에 롤러를 구동시켜 회전하는 상태에서 전기방사를 수행하는 것으로, 상기 롤러는 4000rpm 내지 100,000rpm으로 회전되는 것이 바람직하다. 상기 회전 속도가 4000rpm 미만일 경우 나노섬유의 정렬이 제대로 되지 않을 수 있다. 상기 실린지에 연결된 전압 공급부에 25 kV 내지 100 kV의 전압을 공급하여 전기방사를 수행하는 것으로 상기 전압이 25 kV 미만일 경우 정렬된 형태가 형성되지 않는다. 상기 고분자 용액의 토출 속도는 1 ㎖/시간 내지 5 ㎖/시간의 속도로 수행되는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 2.5 ㎖/시간 내지 3.5 ㎖/시간의 속도로 수행될 수 있다.In the present invention, step S3 is a step of electrospinning the polymer solution in the roller direction. The electrospinning is performed in a rotating state by driving the roller before the electrospinning, and the roller is preferably rotated at 4000 rpm to 100,000 rpm. If the rotation speed is less than 4000rpm, the nanofibers may not be properly aligned. Electrospinning is performed by supplying a voltage of 25 kV to 100 kV to a voltage supply unit connected to the syringe. When the voltage is less than 25 kV, an aligned shape is not formed. The discharge rate of the polymer solution is preferably performed at a rate of 1 ml / hour to 5 ml / hour, and more preferably 2.5 ml / hour to 3.5 ml / hour.

상기 롤러는 실린지와 직교하는 방향에 설치되는 것이며, 전기방사를 시작하면 상기 롤러에 고분자 용액이 방사되어, 나노섬유가 증착되게 되는 것이다. 상기 롤러는 금속 재질인 것을 사용하며, 나노섬유의 증착이 가능한 소재라면 상기 소재에 제한되는 것은 아니다.The roller is installed in a direction orthogonal to the syringe, and when electrospinning is started, a polymer solution is spun on the roller to deposit nanofibers. The roller is made of a metal material, and is not limited to the material as long as it is a material capable of depositing nanofibers.

[S4 단계][Step S4]

본 발명에서 S5 단계는 롤러에 증착된 나노섬유를 수득하는 단계이다. 상기 나노섬유는 도 2에 도시된 것과 같이 정렬된 형태를 가질 수 있는 것이다.In the present invention, step S5 is a step of obtaining nanofibers deposited on a roller. The nanofibers may have an aligned shape as shown in FIG. 2.

또한, 본 발명은 상기 제조방법으로 제조된 나노섬유와 상기 나노섬유를 포함하는 필터를 제공할 수 있다. 상기 나노섬유를 이용한 필터의 제조방법은 통상적인 필터의 제조방법을 이용하여 제조되는 것이다.In addition, the present invention can provide a filter comprising the nanofibers and the nanofibers produced by the above manufacturing method. The method of manufacturing a filter using the nanofibers is manufactured using a conventional filter manufacturing method.

아울러, 본 발명은 도 1에 도시된 것과 같이, 정렬된 나노섬유 제조장치를 제공할 수 있다. 상기 나노섬유 제조장치는 하기와 같은 구성 요소를 포함한다.In addition, the present invention can provide an aligned nanofiber manufacturing apparatus, as shown in FIG. 1. The nanofiber manufacturing apparatus includes the following components.

고분자 용액을 전기방사(electrospinning)하는 실린지부;A syringe unit for electrospinning the polymer solution;

상기 실린지부에 전압을 인가하도록 연결된 전압 공급부; 및A voltage supply unit connected to apply a voltage to the syringe unit; And

상기 전압 공급부와 연결되고, 상기 실린지부와 직교하는 방향으로 설치된 롤러.A roller connected to the voltage supply part and installed in a direction orthogonal to the syringe part.

상기 나노섬유 제조장치는 실린지부; 전압 공급부; 및 롤러 외에도 나노섬유 제조에 필요한 요소를 더 포함할 수 있다.The nanofiber manufacturing apparatus includes a syringe unit; Voltage supply; And in addition to the roller, it may further include an element necessary for the production of nanofibers.

이하, 본 발명의 이해를 돕기 위하여 바람직한 실시예를 제시한다. 그러나 하기의 실시예는 본 발명을 보다 쉽게 이해하기 위하여 제공되는 것일 뿐, 실시예에 의해 본 발명의 내용이 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, preferred embodiments are provided to help understanding of the present invention. However, the following examples are only provided to more easily understand the present invention, and the contents of the present invention are not limited by the examples.

실시예 1. 정렬된 나노섬유의 제조Example 1. Preparation of aligned nanofibers

나노 섬유를 도 1에 도시된 방법에 따라 제조하였다. 도 1에 나타낸 것과 같이, 나노섬유가 방사되는 실린지 펌프와 롤러가 장착된 전기방사장비를 준비하였다. Nanofibers were prepared according to the method shown in FIG. 1. As shown in FIG. 1, an electrospinning apparatus equipped with a syringe pump and a roller through which nanofibers are radiated was prepared.

상기 실린지 펌프에서 방사되는 나노섬유를 위한 토출용액으로는, 고분자로 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌)(PIEZOTECH, FC 30, 50g, 중량평균분자량:500,000g/mol)을, 아세톤 및 디메틸포름아미드를 2:1의 부피비로 혼합된 용매를 사용하여 제조된 고분자 용액을 토출용액으로 사용하였다. 이때 사용된 노즐의 크기는 직경이 23 게이지로써 내경은 0.33 mm이고 외경은 0.63 mm인 것을 사용하고 고분자 용액의 토출속도는 3.0 ㎖/시간으로 고정하여 25 kV의 전압으로 전기방사를 진행하였다. 또한, 집적판은 알루미늄 박막을 사용하였다. 상기 고분자 용액을 토출하면서 롤러를 4000 RPM으로 회전시켜 나노섬유를 제조하였다.As a discharge solution for nanofibers spun from the syringe pump, poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) (PIEZOTECH, FC 30, 50 g, weight average molecular weight: 500,000 g / mol) is used as a polymer. , Acetone and dimethylformamide were used as a discharge solution using a polymer solution prepared using a solvent mixed in a volume ratio of 2: 1. At this time, the size of the nozzle used was a 23 gauge diameter with an inner diameter of 0.33 mm and an outer diameter of 0.63 mm. The discharge rate of the polymer solution was fixed at 3.0 ml / hour, and electrospinning was performed at a voltage of 25 kV. In addition, an aluminum thin film was used as the integrated plate. The nanofiber was manufactured by rotating the roller at 4000 RPM while discharging the polymer solution.

상기와 같은 제조 과정에서 강유전체가 고분자 용액 내에 포함됨으로써, 전기방사 후의 제조된 강유전 나노섬유를 강한 전기장하에서 6시간 이상 두어 도 2에서와 같이 분극 효과를 통해 물질 내부의 전기 쌍극자가 정렬되게 된다.In the manufacturing process as described above, the ferroelectric is included in the polymer solution, so that the prepared ferroelectric nanofibers after electrospinning are placed under a strong electric field for at least 6 hours to align the electrical dipoles inside the material through the polarization effect as shown in FIG. 2.

비교예 1. 일반적인 형태의 나노섬유의 제조Comparative Example 1. Preparation of nanofibers in general form

실시예 1과 동일한 방식으로 나노섬유를 제조하되, 회전되는 롤러가 아닌 평면형의 수직형 집적판에 고분자 용액을 토출하여 나노섬유를 제조하였다. 위의 동일한 방식이나 조건에 있어서 수직형 제조에서는 토출속도를 0.4 ㎖/시간으로 하고 12 kV에서 전기방사를 진행하였다.The nanofibers were prepared in the same manner as in Example 1, but the nanofibers were prepared by discharging the polymer solution into a flat vertical integrated plate instead of a rotating roller. Under the same method or condition as above, in the vertical production, the discharge rate was 0.4 ml / hour and electrospinning was performed at 12 kV.

실험예 1. 나노섬유의 형태 확인Experimental Example 1. Confirmation of nanofiber morphology

실시예 1 및 비교예 1에서 제작한 나노섬유의 형태를 장방출 주사현미경(Ultra-high Resolution Scanning Electron Microscope (S-4800, Hitachi))을 이용하여 확인하였다.The morphology of nanofibers prepared in Example 1 and Comparative Example 1 was confirmed using a long-high resolution scanning electron microscope (S-4800, Hitachi).

도 3에 나타낸 것과 같이, 비교예 1에서 제작한 나노섬유는 정렬되지 않는 형태의 나노섬유로 제조되었으나, 실시예 1에서 제조된 나노섬유는 정렬된 형태를 가진다는 것이 확인되었다. 상기 결과로부터 본 발명의 방법으로 나노섬유를 제조할 때 정렬된 형태를 가져, 섬유의 강도가 강한 장점이 있다는 것을 확인하였다.As shown in FIG. 3, the nanofibers produced in Comparative Example 1 were made of non-aligned nanofibers, but it was confirmed that the nanofibers prepared in Example 1 had an aligned shape. From the above results, when the nanofibers were prepared by the method of the present invention, it had an aligned shape, confirming that the strength of the fibers was strong.

실험예 2. 필터의 효율 확인Experimental Example 2. Filter efficiency check

실시예 1 및 비교예 1에서 제조된 나노섬유의 제거 효율을 측정하기 위해, 입자를 생성시키는 용액으로 DI water를 용매로 사용하여 100 mL 기준으로 1wt%의 농도를 가진 염화칼륨 용액을 제작하였다. 제작된 용액으로 atomizer로 입자를 생성시켜 입자가 잘 생성되는지 파티클 카운터로 확인하였고, 나노섬유를 삽입하여 효율 측정을 진행하였다. 나노섬유의 사이즈는 4 cm * 4 cm으로 고정하여 측정하였다. In order to measure the removal efficiency of the nanofibers prepared in Example 1 and Comparative Example 1, a potassium chloride solution having a concentration of 1 wt% based on 100 mL was prepared using DI water as a solvent to generate particles. The particles were created with an atomizer in the prepared solution to confirm that the particles were well formed, and the particle counter was inserted to measure the efficiency by inserting nanofibers. The size of the nanofibers was measured by fixing them at 4 cm * 4 cm.

효율측정은 최대 3분까지 측정한 후의 앞단과 뒷단의 입자농도 및 개수차이로 효율을 계산하였다. 풍속 조건은 유량 2m3/h 로 고정하였고 면속도로 환산하면 0.35 m/s 가 되게 고정하여 측정하였다. 유량을 맞춘 뒤 앞/뒷단의 압력차도 추적하여 기록하였다.For efficiency measurement, the efficiency was calculated from the particle concentration and number difference between the front and rear ends after measuring up to 3 minutes. The wind speed condition was fixed at a flow rate of 2 m 3 / h, and was measured to be fixed at 0.35 m / s in terms of plane speed. After adjusting the flow rate, the pressure difference between the front and rear ends was also tracked and recorded.

그 결과를 도 4에 나타내었으며, 도 4에 나타낸 것과 같이 실시예 1에서 분극 효과를 이용하여 제조한 나노섬유에 90% 이상의 제거 효율이 있는 것이 확인되어, 비교예 1의 나노섬유와 비교하여 더 우수한 제거 효과가 있다는 것을 확인하였다. The results are shown in FIG. 4, and as shown in FIG. 4, it was confirmed that the nanofibers prepared by using the polarization effect in Example 1 had a removal efficiency of 90% or more, compared with the nanofibers of Comparative Example 1 It was confirmed that there is an excellent removal effect.

이로부터 본 발명의 방법으로 제조되는 나노섬유를 필터의 소재로 사용할 수 있다는 것을 확인하였다. 또한 상기 결과로부터 본 발명의 방법으로 제조되는 나노섬유를 사용한 필터는 1.0 μm 이하의 미세먼지도 제거할 수 있는 것이 확인되어, PM 2.5보다 작은 PM 1.0에서도 큰 효과를 볼 수 있다는 것을 알 수 있었다.From this, it was confirmed that the nanofibers produced by the method of the present invention can be used as a material for a filter. In addition, from the above results, it was confirmed that the filter using nanofibers produced by the method of the present invention can also remove fine dust of 1.0 μm or less, and it was found that a great effect can be seen even at PM 1.0 smaller than PM 2.5.

전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.The above description of the present invention is for illustration only, and those skilled in the art to which the present invention pertains can understand that the present invention can be easily modified into other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. will be. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.

Claims (9)

하기 단계를 포함하는 정렬된 나노섬유의 제조방법으로서,
강유전체를 포함하는 고분자 용액을 준비하는 단계(S1);
상기 고분자 용액을 실린지에 넣어 전기방사를 준비하는 단계(S2);
상기 실린지에 전압을 인가하여, 고분자 용액을 회전되는 롤러 방향으로 전기방사하는 단계(S3); 및
상기 롤러에 증착된 나노섬유를 수득하는 단계(S4)를 포함하고,
상기 강유전체는 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌)을 포함하며, 상기 폴리(비닐리덴 플루오라이드-코-트리플루오로에틸렌)은 트리플루오로에틸렌과 비닐리덴 플루오라이드가 10 내지 40 : 60 내지 90의 몰비로 혼합된 것이고, 상기 고분자 용액의 용매는 아세톤 및 디메틸포름아미드가 2:1의 부피비로 혼합된 것이며,
상기 롤러는 4000rpm 내지 100,000rpm의 속도로 회전되는 것이고,
상기 고분자 용액은 1 ㎖/시간 이상 3 ㎖/시간 미만의 속도로 토출되는 것인, 정렬된 나노섬유의 제조방법.
A method of manufacturing an aligned nanofiber comprising the following steps:
Preparing a polymer solution containing a ferroelectric (S1);
Preparing the electrospinning by putting the polymer solution in a syringe (S2);
Electrospinning the polymer solution in a rotating roller direction by applying a voltage to the syringe (S3); And
And obtaining the nanofibers deposited on the roller (S4),
The ferroelectric includes poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene), and the poly (vinylidene fluoride-co-trifluoroethylene) has 10 to 40 trifluoroethylene and vinylidene fluoride. : It is mixed at a molar ratio of 60 to 90, and the solvent of the polymer solution is acetone and dimethylformamide mixed at a volume ratio of 2: 1,
The roller is rotated at a speed of 4000rpm to 100,000rpm,
The polymer solution is to be discharged at a rate of 1 ml / hour or more and less than 3 ml / hour, the method of manufacturing aligned nanofibers.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 제1항의 제조방법으로 제조된 나노섬유.
Nanofibers prepared by the method of claim 1.
제7항의 나노섬유를 포함하는 필터.
A filter comprising the nanofiber of claim 7.
삭제delete
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