KR102121936B1 - Method for manufacturing of polystyrene fiber using electrospinning - Google Patents

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KR102121936B1 KR1020180161245A KR20180161245A KR102121936B1 KR 102121936 B1 KR102121936 B1 KR 102121936B1 KR 1020180161245 A KR1020180161245 A KR 1020180161245A KR 20180161245 A KR20180161245 A KR 20180161245A KR 102121936 B1 KR102121936 B1 KR 102121936B1
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김성배
이승찬
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서울대학교산학협력단
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Abstract

The present invention relates to a polystyrene fiber manufacturing method using electrospinning, which is harmless to a human body and has excellent fiber productivity and, more specifically, to a polystyrene fiber manufacturing method comprising the steps of: dissolving polystyrene using a mixed solvent for electrospinning in which cyclohexanone and ethyl acetate are mixed; and generating polystyrene fibers by applying high voltage current in a process of spraying a polystyrene solution in which the polystyrene is dissolved in the mixed solvent for electrospinning through a spray nozzle.

Description

전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유 제조방법{Method for manufacturing of polystyrene fiber using electrospinning}Method for manufacturing of polystyrene fiber using electrospinning}

본 발명은 폴리스티렌 섬유의 제조 기술에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a technique for producing polystyrene fibers, and more particularly, to a method for producing polystyrene fibers using electrospinning.

일반적인 화학 나노 섬유사는 다수의 텍스타일 응용, 예를 들어, 편포(Knit Fabric) 및 직포(Woven Fabric)뿐만 아니라 부직포, 예를 들어, 스펀본딩된(Spunbonded) 포에서 광범위한 상업적 용도를 갖는다. 화학 나노 섬유사는 소위 용융 방사 공정에 의해 제조되며, 용융 방사는 중합체를 용융하여 분사 노즐을 통해 분사하되 분사 과정에서 전기를 인가하는 전기 방사 방식을 사용한다.Typical chemical nanofiber yarns have a wide range of commercial applications in a number of textile applications, such as knitted fabrics and woven fabrics, as well as nonwoven fabrics, such as spunbonded fabrics. Chemical nanofibers are manufactured by a so-called melt spinning process, and melt spinning uses an electrospinning method in which a polymer is melted and sprayed through a spray nozzle to apply electricity in the spray process.

전기 방사 방식은 고분자 용액 또는 용융 물질에 높은 전기장을 가하여 수 나노미터 내지 수 마이크로미터의 넓은 직경범위를 가지는 화학 나노 섬유사를 제조하기 위한 기술이다. 전기 방사는 전하 또는 쌍극자의 반발력을 이용한다. 구체적으로 특정 농도의 고분자 용액이 모세관 끝으로 이동이 되고 그리고 표면 장력에 의하여 형성된 고분자 방울이 정전기력을 부여받게 되어 방울 표면에 전해진 정전기력이 전하 또는 쌍극자의 반발로 표면 장력과 반대되는 힘을 발생시키게 된다. 이와 같은 반대되는 힘이 표면 장력보다 더 커지게 되면서 고분자 용액의 제트(jet)가 분사되어 섬유가 형성된다. 이때 분사되는 제트의 신장 및 위핑(whipping) 현상으로 집진 판으로 이동되어 포집이 되어 섬유 멤브레인이 제조된다. 이러한 전기 방사의 특징은 광범위한 소재에 대하여 적용할 수 있고 그리고 다른 방사법에 비하여 간단한 장치 및 설비로 나노 및 마이크로 섬유를 제조할 수 있다. 전기방사에 의해 제조된 섬유의 형태는 고분자용액 또는 용융 물질의 농도 및 점탄성뿐만 아니라 전기방사공정의 변수인 용액에 부여되는 전압과 용액의 흐름속도에 의존한다. 또한 고분자의 전기방사로부터 섬유형성에 특별히 중요한 변수로서 고려되는 것은 고분자를 용해시키는 용매의 끓는점, 전도도 그리고 표면장력과 같은 성질을 예시할 수 있다.The electrospinning method is a technique for manufacturing a chemical nanofiber yarn having a wide diameter range of several nanometers to several micrometers by applying a high electric field to a polymer solution or a molten material. Electrospinning uses the repulsive force of a charge or dipole. Specifically, the polymer solution of a specific concentration is moved to the end of the capillary tube, and the polymer droplet formed by the surface tension is given an electrostatic force, so that the electrostatic force transmitted to the surface of the droplet generates a force opposite to the surface tension due to charge or dipole repulsion. As the opposing force becomes larger than the surface tension, a jet of a polymer solution is sprayed to form fibers. At this time, due to the elongation and whipping phenomenon of the jet being jetted, it is moved to the dust collecting plate to be collected to produce a fiber membrane. This characteristic of electrospinning can be applied to a wide range of materials and nano and microfibers can be produced with simple devices and equipment compared to other spinning methods. The shape of the fiber produced by electrospinning depends on the concentration and viscoelasticity of the polymer solution or molten material, as well as the voltage applied to the solution, which is a variable in the electrospinning process, and the flow rate of the solution. In addition, what is considered as a particularly important variable for fiber formation from the electrospinning of the polymer may exemplify properties such as the boiling point, conductivity and surface tension of the solvent dissolving the polymer.

한편, 폴리스티렌 (Polystyrene)과 같은 소수성의 폴리머를 전기방사에 이용할 때에는 Dimethylformamide (DMF), Tetrahydrofuran (THF) 등의 유기용매를 용매로써 주로 이용하며, 그 중에서도 DMF를 주로 이용한다. 하지만 DMF와 THF는 각각 유전 독성, 기형 유발성을 가지고 있고 특정 동물에 발암성을 가지고 있는 등 사람에 대한 잠재적인 위험성을 가지고 있다. DMF와 THF는 NFPA 704 Health hazard 등급이 2로 다량을 한 번에 흡입하거나 적은 양이라도 꾸준히 흡입할 경우 사람에게 위해를 가할 수 있는 물질이다. 이에 따라, 공기 중 DMF의 경우 호흡기 독성과 피부 독성을 쉽게 일으키는 것으로 보고되며, 피부 내 침투하여 각종 질병을 유발시키는 요인으로 작용하고 있으며, 간 기능 장애를 일으킬수 있는 간독성 물질임이 최근에 밝혀지고 있다. 또한, THF의 경구독성 동물실험결과 LD50값은 1900-2900 mg/kg으로 확인되고 있고, 흡입기 독성의 경우 20000 mg/L이상에서는 1h이내에 치명적인 독성을 나타낼 수 있다. 또한, THF는 100-200 mg/L의 농도에서도 피부 및 점막 (눈, 코 등) 손상을 일으킬 수 있는 물질임이 밝혀지고 있다.On the other hand, when a hydrophobic polymer such as polystyrene is used for electrospinning, organic solvents such as Dimethylformamide (DMF) and Tetrahydrofuran (THF) are mainly used as a solvent, and among them, DMF is mainly used. However, DMF and THF each have a potential risk to humans, including genetic toxicity, teratogenicity and carcinogenicity to certain animals. DMF and THF have a NFPA 704 Health hazard class of 2, which is a substance that can harm a person if a large amount is inhaled at a time or a small amount is continuously inhaled. Accordingly, it is reported that DMF in the air easily causes respiratory toxicity and skin toxicity, and acts as a factor that infiltrates the skin and causes various diseases, and it has recently been revealed that it is a hepatotoxic substance that can cause liver dysfunction. . In addition, as a result of the oral toxicity animal test of THF, the LD50 value was confirmed to be 1900-2900 mg/kg, and in the case of inhaler toxicity, over 20000 mg/L, it could show fatal toxicity within 1 h. In addition, it has been found that THF is a substance capable of causing skin and mucous membrane (eye, nose, etc.) damage even at a concentration of 100-200 mg/L.

따라서, 전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유를 제조하기 위한 용매로서 DMF와 THF의 사용을 배제하고, 사람에게 무해하며 DMF 또는 THF 용매보다 우수하거나 최소한 동일한 성능 이상을 갖는 용매에 의한 폴리스티렌 섬유 제조방법이 요구되고 있다.Therefore, there is a need for a method for producing polystyrene fiber by a solvent that excludes the use of DMF and THF as a solvent for producing polystyrene fiber using electrospinning, is harmless to humans and has a superior or at least the same performance as DMF or THF solvent. have.

본 발명이 해결하고자 하는 과제는 폴리 스티렌 섬유 제조에 있어서 인체에 무해하면서도 섬유 생산성이 우수한 전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유 제조방법에 관한 것이다.The problem to be solved by the present invention relates to a method for producing polystyrene fibers using electrospinning, which is harmless to the human body and has excellent fiber productivity in the production of polystyrene fibers.

상기의 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유 제조방법은 사이클로헥사논(Cyclohexanone)과 에틸아세테이트(Ethyl acetate)가 혼합된 전기방사용 혼합용매를 이용하여 폴리스티렌(Polystyrene)을 용해시키는 단계; 및 상기 폴리스티렌이 상기 전기방사용 혼합용매에 용해된 폴리스티렌 용액을 분사 노즐을 통해 분사하는 과정에서 고전압 전류를 인가하여 폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The method for producing polystyrene fibers using electrospinning according to the present invention for solving the above problems is to dissolve polystyrene (Polystyrene) using a mixed solvent of cyclohexanone (Cyclohexanone) and ethyl acetate (Ethyl acetate). Letting; And generating a polystyrene fiber by applying a high voltage current in the process of spraying the polystyrene solution in which the polystyrene is dissolved in the mixed solvent for electrospinning through a spray nozzle.

상기 전기방사용 혼합용매와 상기 폴리스티렌의 조성비는, 상기 전기방사용 혼합용매 : 상기 폴리스티렌 = 70[%] 내지 80[%] : 20[%] 내지 30[%]인 것을 특징으로 한다.The composition ratio of the electrospinning mixed solvent and the polystyrene is characterized in that the electrospinning mixed solvent: the polystyrene = 70 [%] to 80 [%]: 20 [%] to 30 [%].

상기 전기방사용 혼합용매와 상기 폴리스티렌의 조성비는, 상기 전기방사용 혼합용매 : 상기 폴리스티렌 = 75[%] : 25[%]인 것을 특징으로 한다.The composition ratio of the electrospinning mixed solvent and the polystyrene is characterized in that the electrospinning mixed solvent: the polystyrene = 75 [%]: 25 [%].

상기 사이클로헥사논과 상기 에틸아세테이트의 조성비는, 상기 사이클로헥사논 : 상기 에틸아세테이트 = 40[%] 내지 60[%] : 40[%] 내지 60[%]인 것을 특징으로 한다.The composition ratio of the cyclohexanone and the ethyl acetate is characterized in that the cyclohexanone: the ethyl acetate = 40 [%] to 60 [%]: 40 [%] to 60 [%].

상기 사이클로헥사논과 상기 에틸아세테이트의 조성비는, 상기 사이클로헥사논 : 상기 에틸아세테이트 = 50[%] : 50[%]인 것을 특징으로 한다.The composition ratio of the cyclohexanone and the ethyl acetate is characterized in that the cyclohexanone: the ethyl acetate = 50 [%]: 50 [%].

상기 폴리스티렌을 상기 전기방사용 혼합용매에 용해시키는 단계는, 상기 폴리스티렌 용액의 점도가 1500[mPA-s] 내지 2500[mPA-s]이 되도록 상기 폴리스티렌과 상기 전기방사용 혼합용매의 조성비를 형성하는 것을 특징으로 한다.The step of dissolving the polystyrene in the electrospinning mixed solvent is to form a composition ratio of the polystyrene and the electrospinning mixed solvent such that the viscosity of the polystyrene solution is 1500 [mPA-s] to 2500 [mPA-s]. It is characterized by.

상기 폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계는, 상기 폴리스티렌 용액을 분사 노즐을 통해 분사하는 공간의 온도는 25[℃] 내지 30[℃]인 것을 특징으로 한다.In the step of generating the polystyrene fiber, the temperature of the space in which the polystyrene solution is injected through the injection nozzle is characterized in that it is 25 [°C] to 30 [°C].

상기 폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계는, 상기 폴리스티렌 용액을 분사 노즐을 통해 분사하는 공간의 습도는 45[%] 내지 55[%]인 것을 특징으로 한다.In the step of generating the polystyrene fiber, the humidity of the space in which the polystyrene solution is injected through the spray nozzle is 45[%] to 55[%].

상기 폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계는, 상기 폴리스티렌 용액이 분사되는 상기 분사 노즐의 직경이 0.25[mm]인 것을 특징으로 한다.The step of generating the polystyrene fiber is characterized in that the diameter of the injection nozzle to which the polystyrene solution is injected is 0.25 [mm].

본 발명에 따르면, 경구 독성, 아만성 독성 또는 신경독성 등이 매우 낮은 사이클로헥사논(Cyclohexanone)과 에틸아세테이트(Ethyl acetate)를 전기방사용 혼합용매로 사용하여 폴리스티렌 (Polystyrene) 섬유를 제조함으로써, 폴리스티렌 섬유 제조공정에 있어서 인체에 무해한 제조 환경을 형성할 수 있으며, 폴리스티렌 섬유의 제조 시간을 연장할 수 있어서 작업 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, by preparing polystyrene fibers using cyclohexanone and ethyl acetate as an electrospinning mixed solvent having very low oral toxicity, chronicity, or neurotoxicity, etc. In the fiber manufacturing process, it is possible to form a manufacturing environment that is harmless to the human body, and it is possible to extend the manufacturing time of the polystyrene fiber, thereby improving work efficiency.

또한, 사이클로헥사논과 에틸아세테이트를 전기방사용 혼합용매로 사용하여 폴리스티렌 섬유를 제조함으로써, 종래에 비해서 2배 내지 3배 이상의 폴리스티렌 생산성을 높일 수 있는 효과가 있다. In addition, by using cyclohexanone and ethyl acetate as a mixed solvent for electrospinning to produce polystyrene fibers, there is an effect of increasing the productivity of polystyrene by 2 to 3 times or more compared to the prior art.

도 1은 전기 방사 방식의 폴리스티렌 섬유 제조를 위한 디바이스 구성요소들을 예시하는 참조도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유 제조방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다.
도 3은 전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌 사이의 조성비에 따른 용액 점도 변화를 예시하는 그래프이다.
도 4는 사이클로헥사논과 에틸아세테이트의 전기방사용 혼합용매를 이용해 생성된 폴리스티렌 섬유를 예시하는 참조도이다.
도 5는 본 발명에 따른 전기방사용 혼합용매를 사용한 경우와 종래의 용매를 사용한 경우의 폴리스티렌 섬유 생산성을 비교한 그래프이다.
1 is a reference diagram illustrating device components for manufacturing an electrospun polystyrene fiber.
Figure 2 is a flow chart of an embodiment for explaining a method for producing polystyrene fiber using electrospinning according to the present invention.
3 is a graph illustrating the change in solution viscosity according to the composition ratio between the mixed solvent for electrospinning and polystyrene.
4 is a reference diagram illustrating a polystyrene fiber produced using a mixed solvent of cyclohexanone and ethyl acetate for electrospinning.
5 is a graph comparing the productivity of polystyrene fibers when using a mixed solvent for electrospinning according to the present invention and when using a conventional solvent.

본 발명의 실시예들은 당해 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명을 더욱 완전하게 설명하기 위하여 제공되는 것이며, 아래의 실시예들은 여러 가지 다른 형태로 변형될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래의 실시예들로 한정되는 것은 아니다. 오히려, 이들 실시예는 본 개시를 더욱 충실하고 완전하게 하며 당업자에게 본 발명의 사상을 완전하게 전달하기 위하여 제공되는 것이다.  The embodiments of the present invention are provided to more fully describe the present invention to those skilled in the art, and the following embodiments can be modified in various other forms, and the scope of the present invention is It is not limited to the following embodiments. Rather, these examples are provided to make the present disclosure more faithful and complete and to fully convey the spirit of the present invention to those skilled in the art.

본 명세서에서 사용된 용어는 특정 실시예를 설명하기 위하여 사용되며, 본 발명을 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서에서 사용된 바와 같이 단수 형태는 문맥상 다른 경우를 분명히 지적하는 것이 아니라면, 복수의 형태를 포함할 수 있다. 또한, 본 명세서에서 사용되는 용어로서, "및/또는"은 해당 열거된 항목 중 어느 하나 및 하나 이상의 모든 조합을 포함한다.  The terminology used herein is used to describe a specific embodiment and is not intended to limit the present invention. As used herein, singular forms may include plural forms unless the context clearly indicates otherwise. Also, as used herein, “and/or” includes any combination of any one or more of the listed items.

이하, 본 발명의 실시예들은 본 발명의 실시예들을 개략적으로 도시하는 도면들을 참조하여 설명한다. Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings schematically showing embodiments of the present invention.

도 1은 본 발명에 따른 전기 방사 방식의 폴리스티렌 섬유 제조를 위한 디바이스 구성요소들을 예시하는 참조도이다. 1 is a reference diagram illustrating device components for producing an electrospun polystyrene fiber according to the present invention.

도 1을 참조하면, 폴리스티렌 섬유 제조를 위한 디바이스 구성요소들은 전기방사용 혼합용매에 의해 용해된 폴리스티렌 용액을 분사하는 섬유용액 분사기(10), 섬유용액 분사기(10)에 연결된 분사 노즐(20), 분사 노즐(20)로부터 분사되어 형성되는 폴리스티렌 섬유(PF)를 수집하는 섬유 수집기(30), 및 분사 노즐(20)과 섬유 수집기(30) 사이에서 전압을 인가하는 전압 공급기(40)를 포함한다. Referring to Figure 1, the device components for the production of polystyrene fibers are a fiber solution sprayer 10 for spraying a polystyrene solution dissolved by an electrospinning mixed solvent, a spray nozzle 20 connected to the fiber solution sprayer 10, It includes a fiber collector 30 for collecting the polystyrene fibers (PF) formed by injection from the injection nozzle 20, and a voltage supply 40 for applying a voltage between the injection nozzle 20 and the fiber collector 30 .

전기방사방식은 섬유의 재료가 되는 물질의 용액을 전기적 힘으로 방사하여 수집장치에 섬유 형태로 수집함으로써 섬유를 제조하는 방법이다. 전기방사를 통해 작은 직경의 섬유를 비교적 저렴하고 쉽게 얻을 수 있다. 하지만. 전기방사방식의 편리함에도 불구하고, 온도, 습도, 전압 등의 다양한 전기방사 조건에 의해 결과물이 크게 영향을 받으며, 이는 균일한 질의 섬유를 제조하는 데에 있어 큰 걸림돌이 되고 있다. 전기방사에 영향을 주는 요인으로는 온도, 습도, 전압, 분사 노즐의 직경, 분사 노즐과 섬유 수집기 사이의 거리(TCD), 용액의 극성, 용액의 농도, 용액의 끓는점, 용액의 점도, 용액 주입 속도 등이 있다. 이 중에서도 전기방사에 이용될 전기방사용 혼합용매는 일정 정도 이상의 극성을 가지고 있어야 전기적 힘을 가해 방사가 가능하며, 이러한 전기방사용 혼합용매을 적절히 선정하는 것이 폴리스티렌 섬유의 생산성에 매우 중요한 요인으로 작용한다.The electrospinning method is a method of manufacturing fibers by spinning a solution of a substance, which is a material for fibers, by electrical force and collecting the fibers in a collection device. It is relatively inexpensive and easy to obtain small diameter fibers through electrospinning. However. Despite the convenience of the electrospinning method, the result is greatly affected by various electrospinning conditions such as temperature, humidity, and voltage, and this is a major obstacle in the production of uniform quality fibers. Factors affecting electrospinning include temperature, humidity, voltage, diameter of spray nozzle, distance between spray nozzle and fiber collector (TCD), solution polarity, solution concentration, boiling point of solution, viscosity of solution, solution injection Speed, etc. Among these, the electrospinning mixed solvent to be used for electrospinning must have a polarity of a certain level or higher to be able to spin by applying electrical force, and the proper selection of the electrospinning mixed solvent acts as a very important factor in the productivity of polystyrene fiber. .

도 2는 본 발명에 따른 전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유 제조방법을 설명하기 위한 일 실시예의 플로차트이다. Figure 2 is a flow chart of an embodiment for explaining a method for producing polystyrene fiber using electrospinning according to the present invention.

먼저, 사이클로헥사논(Cyclohexanone)과 에틸아세테이트(Ethyl acetate)가 혼합된 전기방사용 혼합용매를 이용하여 폴리스티렌(Polystyrene)을 용해시킨다(S100단계).First, polystyrene is dissolved using an electrospinning mixed solvent in which cyclohexanone and ethyl acetate are mixed (step S100).

폴리스티렌은 열가소성 수지의 비닐계 범용성 고분자로서 무색투명한 성질과 넓은 범위의 유기용매에 대한 용해도를 가지고 있어 산업 공업용 널리 사용되고 있다. 폴리스티렌은 종류가 다른 용매를 사용하여 전기방사를 하는 경우 제조된 섬유의 형태가 용매의 끓는점 및 쌍극자모멘트에 의존함을 확인할 수 있다. Polystyrene is a vinyl-based general-purpose polymer of a thermoplastic resin, and has a colorless and transparent property and solubility in a wide range of organic solvents, and is widely used for industrial industry. When electrospinning using a different type of solvent, polystyrene can be confirmed that the shape of the manufactured fiber depends on the boiling point and dipole moment of the solvent.

한편, DMF와 THF가 인체 위해성을 가지고 있는 데에 비해 본 발명에서 사용된 사이클로헥사논과 에틸아세테이트는 인체에 대한 독성이 거의 없다. 사이클로헥사논은 경구 독성이 매우 낮은 물질이며, 에틸아세테이트는 동물 실험을 통해 1500 mg/L까지는 아만성 독성이 나타나지 않았으며, 신경독성도 전혀 나타나지 않았다. 이에 따르면, 사이클로헥사논과 에틸아세테이트는 NFPA 704 Health hazard 등급이 1로 인체에 노출되어도 거의 없거나 미미한 정도의 위해를 가하는 물질에 해당한다.On the other hand, the cyclohexanone and ethyl acetate used in the present invention have little toxicity to the human body compared to DMF and THF having human body risk. Cyclohexanone is a substance with very low oral toxicity, and ethyl acetate showed no sub-toxicity up to 1500 mg/L through animal experiments, and no neurotoxicity. According to this, cyclohexanone and ethyl acetate have a NFPA 704 Health hazard class of 1, which is a substance that poses little or little risk even when exposed to the human body.

다만, DMF와 THF를 이용해 전기 방사 방식의 폴리스티렌 섬유를 제조하기 위한 종래의 전기방사 조건은 비교적 쉽게 설정할 수 있는 반면에, 사이클로헥사논과 에틸아세테이트를 용매로 하는 경우에는 전기방사 조건을 설정하기가 매우 어렵다.However, the conventional electrospinning conditions for producing polystyrene fibers of the electrospinning method using DMF and THF can be set relatively easily, whereas when cyclohexanone and ethyl acetate are used as solvents, it is very difficult to set the electrospinning conditions. it's difficult.

따라서, 사이클로헥사논과 에틸아세테이트로 혼합된 전기방사용 혼합용매를 사용하여 폴리스티렌 섬유를 제조하기 위해서는 이러한 전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌의 조성비가 고품질의 폴리스티렌 섬유에 대한 생산성을 좌우하게 된다. Therefore, in order to manufacture polystyrene fibers using an electrospinning mixed solvent mixed with cyclohexanone and ethyl acetate, the composition ratio of the electrospun mixed solvent and polystyrene determines productivity for high quality polystyrene fibers.

이에 따라, 본 발명에 따른 폴리스티렌을 전기방사용 혼합용매에 용해시키기 위한 전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌의 중량 조성비는, 전기방사용 혼합용매 : 폴리스티렌 = 70[%] 내지 80[%] : 20[%] 내지 30[%]의 비율일 수 있다. 특히, 전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌의 중량 조성비가 전기방사용 혼합용매 : 폴리스티렌 = 75[%] : 25[%]일 때에 최적의 폴리스티렌 섬유를 생성할 수 있는 조건을 만족한다. 이러한 전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌 간의 중량 조성비는 폴리스티렌 용액의 점도가 1500[mPA-s] 내지 2500[mPA-s]의 범위가 유지되도록 하는 중량 조성비인 것이 바람직하다. 전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌의 중량 조성비에 따른 폴리스티렌 섬유의 품질 및 생산성과 관련한 주요 특징은 후술하는 실험예를 통해 확인할 수 있다.Accordingly, the weight composition ratio of the electrospinning mixture solvent and polystyrene for dissolving the polystyrene according to the present invention in the electrospinning mixture solvent, the electrospinning mixture solvent: polystyrene = 70 [%] to 80 [%]: 20 [ %] to 30[%]. Particularly, when the weight composition ratio of the mixed solvent for electrospinning and polystyrene is equal to the mixed solvent for electrospinning: polystyrene = 75 [%]: 25 [%], the conditions for generating optimal polystyrene fibers are satisfied. The weight composition ratio between the mixed solvent of the electrospinning agent and the polystyrene is preferably a weight composition ratio such that the viscosity of the polystyrene solution is maintained in the range of 1500 [mPA-s] to 2500 [mPA-s]. The main characteristics related to the quality and productivity of the polystyrene fiber according to the weight composition ratio of the mixed solvent of the electrospinning agent and the polystyrene can be confirmed through an experimental example described later.

한편, 전기방사용 혼합용매를 구성하는 사이클로헥사논과 에틸아세테이트의 비율도 결정되어야 한다. 생산성 증대를 위한 사이클로헥사논과 에틸아세테이트 간의 중량 조성비는 사이클로헥사논 : 에틸아세테이트 = 40[%] 내지 60[%] : 40[%] 내지 60[%]의 비율일 수 있다. 특히, 사이클로헥사논과 에틸아세테이트의 중량 조성비가 사이클로헥사논 : 에틸아세테이트 = 50[%] : 50[%]일 때 최적의 폴리스티렌 섬유를 생성할 수 있는 조건을 만족한다. 이때에도, 전술한 폴리스티렌 용액의 점도가 1500[mPA-s] 내지 2500[mPA-s]이 되도록 사이클로헥사논과 에틸아세테이트 사이의 중량 조성비가 조정될 수 있다. 사이클로헥사논과 에틸아세테이트 사이의 중량 조성비에 따른 폴리스티렌 섬유의 품질 및 생산성과 관련한 주요 특징도 후술하는 실험예를 통해 확인할 수 있다.Meanwhile, the ratio of cyclohexanone and ethyl acetate constituting the mixed solvent for electrospinning should also be determined. The weight composition ratio between cyclohexanone and ethyl acetate for increasing productivity may be a ratio of cyclohexanone: ethyl acetate = 40 [%] to 60 [%]: 40 [%] to 60 [%]. In particular, when the weight composition ratio of cyclohexanone and ethyl acetate is cyclohexanone: ethyl acetate = 50 [%]: 50 [%], conditions satisfying the optimum polystyrene fiber are satisfied. Again, the weight composition ratio between cyclohexanone and ethyl acetate can be adjusted so that the viscosity of the polystyrene solution described above is 1500 [mPA-s] to 2500 [mPA-s]. Key characteristics related to the quality and productivity of the polystyrene fiber according to the weight composition ratio between cyclohexanone and ethyl acetate can also be confirmed through experimental examples described below.

S100 단계 후에, 상기 폴리스티렌이 상기 전기방사용 혼합용매에 용해된 폴리스티렌 용액을 분사 노즐을 통해 분사하는 과정에서 고전압 전류를 인가하여 폴리스티렌 섬유를 생성한다(S110 단계).After step S100, a polystyrene fiber is generated by applying a high voltage current in the process of spraying a polystyrene solution in which the polystyrene is dissolved in the electrospinning mixed solvent through a spray nozzle (step S110).

폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계는, 상기 폴리스티렌 용액을 분사 노즐을 통해 분사하는 공간의 온도가 25[℃] 내지 30[℃]가 유지되도록 한다. 분사 공간의 온도가 25[℃] 내지 30[℃]를 유지하는 경우에 비로소 일정 품질 이상의 폴리스티렌 섬유를 일정 생산성 이상으로 제조할 수 있다. 분사 공간의 온도가 25[℃] 내지 30[℃] 범위를 벗어나는 경우에는 폴리스티렌 섬유의 품질이 저하되며, 아울러, 폴리스티렌의 생산성이 급격히 떨어진다.In the step of generating the polystyrene fiber, the temperature of the space in which the polystyrene solution is injected through the injection nozzle is maintained at 25[°C] to 30[°C]. When the temperature of the injection space is maintained at 25 [°C] to 30 [°C], polystyrene fibers having a certain quality or higher can be manufactured with a certain productivity or higher. When the temperature of the spraying space is out of the range of 25 [°C] to 30 [°C], the quality of the polystyrene fiber is deteriorated, and the productivity of the polystyrene falls rapidly.

또한, 상기 폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계는, 상기 폴리스티렌 용액을 분사 노즐을 통해 분사하는 공간의 습도가 45[%] 내지 55[%]가 유지되도록 한다. 분사 공간의 습도가 45[%] 내지 55[%]를 유지하는 경우에 비로소 일정 품질 이상의 폴리스티렌 섬유를 일정 생산성 이상으로 제조할 수 있다. 분사 공간의 습도가 45[%] 내지 55[%] 범위를 벗어나는 경우에는 폴리스티렌 섬유의 품질이 저하되며, 아울러, 폴리스티렌의 생산성이 급격히 떨어진다.In addition, in the step of generating the polystyrene fiber, the humidity of the space for spraying the polystyrene solution through the spray nozzle is maintained at 45 [%] to 55 [%]. When the humidity of the spraying space is maintained at 45 [%] to 55 [%], polystyrene fibers having a certain quality or higher can be manufactured with a certain productivity or higher. When the humidity of the spraying space is outside the range of 45 [%] to 55 [%], the quality of the polystyrene fiber is deteriorated, and the productivity of the polystyrene falls rapidly.

또한, 상기 폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계는, 상기 폴리스티렌 용액이 분사되는 상기 분사 노즐의 직경이 0.25[mm]인 것을 사용하도록 한다. 분사 노즐의 직경이 0.25[mm]인 것을 사용하는 경우에 일정 품질 이상의 폴리스티렌 섬유를 일정 생산성 이상으로 제조할 수 있다.In addition, in the step of generating the polystyrene fiber, the diameter of the spray nozzle to which the polystyrene solution is sprayed is 0.25 [mm]. When the diameter of the spray nozzle is 0.25 [mm], polystyrene fibers having a certain quality or higher can be manufactured with a certain productivity or higher.

이하에서는 전술한 폴리스티렌 섬유의 제조를 위한 전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌의 조성비의 결정 및 폴리스티렌 섬유의 제조를 위한 환경 조건의 결정에 근거가 되는 실험예를 설명한다. Hereinafter, an experimental example based on the determination of the composition ratio of the electrospinning mixed solvent and polystyrene for the production of the polystyrene fiber and the environmental conditions for the production of the polystyrene fiber will be described.

1. 전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌의 중량 조성비의 결정1. Determination of the weight composition ratio of the mixed solvent and polystyrene for electrospinning

본 발명에서 전기방사용 혼합용매의 하나로 사용되는 에틸아세테이트는 끓는점이 77.1 ℃로 매우 낮으며, 에틸아세테이트에 폴리스티렌을 녹인 용액은 점도가 비교적 낮다. The ethyl acetate used as one of the mixed solvents for electrospinning in the present invention has a very low boiling point of 77.1° C., and a solution in which polystyrene is dissolved in ethyl acetate has a relatively low viscosity.

폴리스티렌 용액의 끓는점이 너무 낮은 경우, 용액이 분사 노즐에서 방사되는 도중에 에틸아세테이트 용매가 모두 증발하여 분사 노즐에서의 막힘 현상 (clogging)을 유발하며, 이는 생산성의 감소로 이어질 수 있다. If the boiling point of the polystyrene solution is too low, all of the ethyl acetate solvent evaporates while the solution is spun from the spray nozzle, causing clogging in the spray nozzle, which may lead to a decrease in productivity.

아울러, 폴리스티렌 용액의 점도가 너무 낮은 경우, 작은 직경의 섬유를 생산하는 데에 어려움이 있으며 섬유 중간 중간에 구슬 형태의 결절이 생길 수 있다.In addition, if the viscosity of the polystyrene solution is too low, it is difficult to produce a small diameter fiber, and a bead in the middle of the fiber may occur.

한편, 본 발명에서 또 다른 전기방사용 혼합용매의 하나로 사용되는 사이클로헥사논은 끓는점이 155.65[℃]로 비교적 높으며, 사이클로헥사논에 폴리스티렌을 녹인 용액은 점도가 비교적 높다.On the other hand, the cyclohexanone used as one of the mixed solvents for another electrospinning in the present invention has a relatively high boiling point of 155.65 [°C], and a solution of polystyrene dissolved in cyclohexanone has a relatively high viscosity.

폴리스티렌 용액의 끓는점이 너무 높을 경우, 섬유 수집기에 섬유가 수집된 후에도 사이클로헥사논 용매가 모두 증발하지 않아 수집된 섬유가 녹아내리고 엉기는 현상이 발생할 수 있다.When the boiling point of the polystyrene solution is too high, the cyclohexanone solvent does not evaporate even after the fibers are collected in the fiber collector, so that the collected fibers may melt and entangle.

아울러, 폴리스티렌 용액의 점도가 너무 높은 경우, 섬유 중간중간에 구슬 형태의 결절이 생길 수 있다.In addition, if the viscosity of the polystyrene solution is too high, bead-like nodules may occur in the middle of the fiber.

따라서, 전기방사용 혼합용매로서 에틸아세테이트와 사이클로헥사논의 일정 비율에 따른 혼합용매를 전기방사에 사용함으로써 전기방사 결과물에 큰 영향을 미치는 용액의 점도, 끓는점을 적절히 조절할 수 있다.Therefore, by using a mixed solvent according to a certain ratio of ethyl acetate and cyclohexanone as a mixed solvent for electrospinning in electrospinning, the viscosity and boiling point of a solution having a great influence on the result of electrospinning can be appropriately adjusted.

도 3은 전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌 사이의 조성비에 따른 용액 점도 변화를 예시하는 그래프이다.3 is a graph illustrating a change in solution viscosity according to the composition ratio between a mixed solvent for electrospinning and polystyrene.

도 3은 전기방사용 혼합용매의 에틸아세테이트와 사이클로헥사논의 중량 조성비를 다르게 하며, 전기방사용 혼합용매와 비교하여 각각 20, 25, 및 30[%]의 중량 조성비를 갖는 폴리스티렌 용액을 제조하였을 때의 용액 점도 변화를 나타내고 있다. Figure 3 is different from the weight composition ratio of ethyl acetate and cyclohexanone of the mixed solvent for electrospinning, when preparing a polystyrene solution having a weight composition ratio of 20, 25, and 30 [%], respectively, compared to the mixed solvent for electrospinning Shows the change in solution viscosity.

도 3에 도시된 바와 같이, 폴리스티렌의 중량 조성비가 증가하고, 사이클로헥사논의 비율이 높아질수록 점도가 증가하는 추세를 확인할 수 있다. 특히, 폴리스티렌 중량 조성비가 30[%]일 때 사이클로헥사논의 비율이 높아질수록 점도가 기하급수적으로 증가(예를 들어, 3000[mPa-s]이상)하는 것을 확인할 수 있다. As shown in FIG. 3, the weight composition ratio of polystyrene increases and the proportion of cyclohexanone increases, and thus a trend of increasing viscosity can be confirmed. In particular, it can be seen that the viscosity increases exponentially (for example, 3000 [mPa-s] or more) as the proportion of cyclohexanone increases when the polystyrene weight composition ratio is 30 [%].

또한, 폴리스티렌의 중량 조성비가 20[%]일 때는 모든 비율의 사이클로헥사논과 에틸아세테이트의 혼합용매에서 점도가 1000[mPa-s]이하로 매우 낮아, 방사에 적합하지 않음을 확인할 수 있다. 폴리스티렌 용액의 전기방사 시에 용액 점도가 1500-2500 mPa-s범위 일 때 섬유가 잘 형성된다. In addition, when the weight composition ratio of polystyrene is 20 [%], it can be confirmed that the viscosity of the mixed solvent of cyclohexanone and ethyl acetate in all proportions is very low (1000 [mPa-s] or less), and thus is not suitable for spinning. When the polystyrene solution is electrospun, the fiber is well formed when the solution viscosity is in the range of 1500-2500 mPa-s.

한편, 폴리스티렌의 조성비가 25[%]일 때, 사이클로헥사논과 에틸아세테이트 사이의 중량 조성비에 따라 폴리스티렌 용액의 점도가 1518 내지 2423[mPa-s]에 해당한다. 폴리스티렌 용액의 전기방사 시에 용액 점도가 1500-2500[mPa-s] 범위 일 때 섬유가 잘 형성되므로, 폴리스티렌의 전기방사용 혼합용매와의 중량 조성비를 25[%]로 하여 전기방사를 수행하는 것이 적절하다.On the other hand, when the composition ratio of polystyrene is 25 [%], the viscosity of the polystyrene solution corresponds to 1518 to 2423 [mPa-s] depending on the weight composition ratio between cyclohexanone and ethyl acetate. When the polystyrene solution is electrospinned, the fibers are well formed when the solution viscosity is in the range of 1500-2500 [mPa-s], so that the electrospinning is performed by setting the weight composition ratio of the polystyrene with the mixed solvent to 25[%]. It is appropriate.

2. 전기방사용 혼합용매를 이용한 폴리스티렌 용액의 전기방사 환경조건2. Environmental conditions for electrospinning of polystyrene solutions using mixed solvents for electrospinning

전기방사용 혼합용매와 폴리스티렌의 중량 조성비가 75[%] : 25[%]인 폴리스티렌 용액을 분사 노즐을 통해 분사할 때, 고전압 전류로서 12[kV]의 전압을 인가하고, 이때, 분사 노즐과 섬유 수집기 사이의 거리를 15[cm]로 하고, 폴리스티렌 용액의 유입 속도는 1.0[mL/hour]로 하여 전기방사를 수행한다.When spraying a polystyrene solution having a weight composition ratio of 75% [%]: 25% [%] of the mixed solvent of the electrospinning agent through a spray nozzle, a voltage of 12 [kV] is applied as a high voltage current. The distance between the fiber collectors was 15 [cm], and the inflow rate of the polystyrene solution was 1.0 [mL/hour] to perform electrospinning.

이때, 최적 전기 방사 온도는 25 내지 30[℃]이고, 습도는 45 내지 55[%] 조건이며, 이 범위 밖의 온도와 습도일 경우 클로깅 현상이 증대되거나, 전기방사용 혼합용매가 충분히 휘발되지 않아, 방사가 원활하지 않으며, 섬유 수집기에서 수집되는 폴리스티렌 섬유의 섬유 상태가 섬유의 형태를 띄지 못한다. At this time, the optimum electrospinning temperature is 25 to 30 [℃], and the humidity is 45 to 55 [%], and when the temperature and humidity are outside this range, clogging increases or the mixed solvent for electrospinning is not sufficiently volatilized. Because the spinning is not smooth, the fiber state of the polystyrene fibers collected in the fiber collector does not take the form of fibers.

분사 노즐의 직경은 0.25[mm], 0.50[mm], 0.71[mm]로 각각 구분하여 직경 변경에 따른 전기방사 섬유의 변화를 확인한다. 이때, 전기방사용 혼합용매의 용매 혼합비는 사이클로헥사논과 에틸아세테이트 사이에, 사이클로헥사논/에틸아세테이트 = 3/1, 2/1, 1/1, 1/2, 1/3으로 각각 다르게 하여 전기방사를 수행한다. 또한, 전기방사용 혼합용매가 아닌 사이클로헥사논과 에틸아세테이트 단일 용매 조건에서도 전기방사를 수행하여 결과를 비교한다. The diameter of the spray nozzle is divided into 0.25 [mm], 0.50 [mm], and 0.71 [mm], respectively, and the change in the electrospinning fiber according to the diameter change is confirmed. At this time, the solvent mixing ratio of the mixed solvent for electrospinning is different between cyclohexanone and ethyl acetate, and cyclohexanone/ethyl acetate = 3/1, 2/1, 1/1, 1/2, 1/3, respectively. Spinning is performed. In addition, the results are compared by performing electrospinning even under a single solvent condition of cyclohexanone and ethyl acetate, not a mixed solvent for electrospinning.

다음의 표 1은 사이클로헥사논과 에틸아세테이트의 중량 조성비에 따른 클로깅 현상을 비교하기 위한 테이블 정보이다.Table 1 below is table information for comparing the clogging phenomenon according to the weight composition ratio of cyclohexanone and ethyl acetate.

에틸아세테이트(E)와 사이클로헥사논(C) 사이의 조성비Composition ratio between ethyl acetate (E) and cyclohexanone (C) only Eonly E E:C=3:1E:C=3:1 E:C=2:1E:C=2:1 E:C=1:1E:C=1:1 E:C=1:2E:C=1:2 E:C=1:3E:C=1:3 only Conly C 분사노즐
직경
Spray nozzle
diameter
0.25
[mm]
0.25
[mm]
1~2[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 1~2[min] 1~2[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 1~2[min] 5~10[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 5 to 10 minutes 클로깅 없음No clogging 클로깅 없음No clogging 클로깅 없음No clogging 클로깅 없음No clogging
0.50
[mm]
0.50
[mm]
1~2[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 1~2[min] 1~2[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 1~2[min] 5~10[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 5~10[min] 30[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 30 [min] 클로깅 없음No clogging 클로깅 없음No clogging 클로깅 없음No clogging
0.71
[mm]
0.71
[mm]
1~2[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 1~2[min] 1~2[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 1~2[min] 1~2[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 1~2[min] 5~10[분] 내에 클로깅 발생Clogging occurs within 5 to 10 minutes 클로깅 없음No clogging 클로깅 없음No clogging 클로깅 없음No clogging

표 1에 따르면, 에틸아세테이트의 낮은 끓는점 때문에 에틸아세테이트의 중량 조성비가 높을수록 클로깅 현상이 심해지는 경향을 확인할 수 있다. 또한, 분사 노즐의 직경이 클수록 클로깅이 점차적으로 심해지는 경향을 확인할 수 있다. 이에 따라, 사이클로헥사논을 에틸아세테이트에 혼합함으로써, 클로깅 현상을 낮출 수 있다. According to Table 1, due to the low boiling point of ethyl acetate, the higher the weight composition ratio of ethyl acetate, the more the tendency of clogging can be confirmed. In addition, it can be confirmed that the larger the diameter of the injection nozzle, the more the clogging gradually increased. Accordingly, the clogging phenomenon can be lowered by mixing cyclohexanone with ethyl acetate.

도 4는 사이클로헥사논과 에틸아세테이트의 전기방사용 혼합용매를 이용해 생성된 폴리스티렌 섬유를 예시하는 참조도이다.Figure 4 is a reference diagram illustrating a polystyrene fiber produced using a mixed solvent of electrospinning cyclohexanone and ethyl acetate.

도 4를 참조하면, 에틸아세테이트의 비율이 높을수록 균일한 형태의 폴리스티렌 섬유가 제조되었으며, 사이클로헥사논의 비율이 높을수록 사이클로헥사논이 섬유 수집기에 도달한 후에도 증발하지 않아 폴리스티렌 섬유가 짓무른 형태를 나타내고 있다. 또한, 사이클로헥사논의 비율이 높은 경우 섬유 중간에 결절이 발견되기도 한다. Referring to FIG. 4, the higher the proportion of ethyl acetate was, the more uniform the polystyrene fibers were produced. have. Also, when the ratio of cyclohexanone is high, nodules may be found in the middle of the fibers.

이에 따르면, 사이클로헥사논과 에틸아세테이트의 중량 조성비를 대등하게 하는 것이 폴리스티렌 섬유의 품질을 유지할 수 있다. 즉, 사이클로헥사논과 에틸아세테이트의 중량 조성비를 약 1:1로 하여 혼합용매를 제조하는 것이 폴리스티렌 전기방사 섬유에 가장 유리함을 알 수 있다. According to this, it is possible to maintain the quality of the polystyrene fiber by making the weight composition ratio of cyclohexanone and ethyl acetate equivalent. That is, it can be seen that it is most advantageous for polystyrene electrospun fibers to prepare a mixed solvent with a weight composition ratio of cyclohexanone and ethyl acetate of about 1:1.

다음의 표 2는 사이클로헥사논과 에틸아세테이트의 전기방사용 혼합용매를 이용해 생성된 폴리스티렌 섬유의 직경(단위 : ㎛)을 비교하기 위한 테이블 정보이다.Table 2 below is table information for comparing the diameter (unit: μm) of polystyrene fibers produced using a mixed solvent of cyclohexanone and ethyl acetate for electrospinning.

에틸아세테이트(E)와 사이클로헥사논(C) 사이의 조성비Composition ratio between ethyl acetate (E) and cyclohexanone (C) only Eonly E E:C=3:1E:C=3:1 E:C=2:1E:C=2:1 E:C=1:1E:C=1:1 E:C=1:2E:C=1:2 E:C=1:3E:C=1:3 only Conly C 분사노즐
직경
Spray nozzle
diameter
0.25
[mm]
0.25
[mm]
6.20±1.576.20±1.57 5.42±1.035.42±1.03 3.50±1.323.50±1.32 3.83±0.563.83±0.56
0.50
[mm]
0.50
[mm]
6.07±1.476.07±1.47 5.94±1.365.94±1.36 4.80±0.844.80±0.84 4.61±1.254.61±1.25
0.71
[mm]
0.71
[mm]
6.02±2.276.02±2.27 6.13±1.406.13±1.40 5.16±1.345.16±1.34 5.29±2.105.29±2.10

표 2에 따르면, 에틸아세테이트에 대한 사이클로헥사논의 비율이 2배 이상인 경우에는 섬유가 짓물러져서 섬유의 직경을 측정할 수 없다. 따라서, 섬유상 형태는 에틸아세테이트(E): 사이클로헥사논(C) = 3:1 내지 1:1까지가 전기방사에 적절하다.According to Table 2, when the ratio of cyclohexanone to ethyl acetate is 2 times or more, the diameter of the fibers cannot be measured because the fibers are crushed. Thus, the fibrous form is ethyl acetate (E): cyclohexanone (C) = 3:1 to 1:1 is suitable for electrospinning.

사이클로헥사논의 비율이 높을수록, 그리고 분사 노즐의 직경이 작을수록 섬유의 직경이 대체로 작아짐을 알 수 있다. 따라서, 섬유상의 비표면적을 고려한다면 에틸아세테이트에 대한 사이클로헥사논의 비율이 1:1 의 용매 비율과 분사 노즐의 직경이 0.25 mm 일 때가 최적 조건이라 할 수 있다.It can be seen that the higher the proportion of cyclohexanone, and the smaller the diameter of the spray nozzle, the smaller the diameter of the fibers. Therefore, considering the specific surface area of the fiber, it can be said that the optimum condition is when the ratio of cyclohexanone to ethyl acetate is 1:1 and the diameter of the spray nozzle is 0.25 mm.

도 5는 본 발명에 따른 전기방사용 혼합용매를 사용한 경우와 종래의 용매를 사용한 경우의 폴리스티렌 섬유 생산성을 비교한 그래프이다. 5 is a graph comparing the productivity of polystyrene fibers when using a mixed solvent for electrospinning according to the present invention and when using a conventional solvent.

여기서, 생산성은 시간당 폴리스티렌 섬유의 생성량을 의미한다. 도 5를 참조하면, 본 발명에 따른 사이클로헥사논 및 에틸아세테이트가 혼합된 전기방사용 혼합용매를 이용한 폴리스티렌 섬유 생산성이 종래의 용매 (예를 들어, 아세톤(acetone)과 DMF 혼합용매, DMF와 THF 혼합용매, 또는 DMAc(dimethylacetamide)와 DMF의 혼합용매)를 사용한 경우의 폴리스티렌 섬유 생산성에 비해서 2 내지 3배이상의 높은 생산성을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. Here, productivity means the amount of polystyrene fibers produced per hour. Referring to FIG. 5, polystyrene fiber productivity using an electrospinning mixed solvent in which cyclohexanone and ethyl acetate are mixed according to the present invention is a conventional solvent (for example, acetone and DMF mixed solvent, DMF and THF) It can be seen that a mixed solvent or a mixed solvent of DMAc (dimethylacetamide) and DMF) exhibits a productivity of 2 to 3 times higher than that of polystyrene fiber.

이상과 같이 본 발명의 실시예를 설명하였으나, 본 발명의 명세서에 개시된 실시예들은 본 발명을 한정하는 것이 아니다. 본 발명의 범위는 아래의 특허청구범위에 의해 해석되어야 하며, 그와 균등한 범위 내에 있는 모든 기술도 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석해야 할 것이다.As described above, the embodiments of the present invention have been described, but the embodiments disclosed in the specification of the present invention are not intended to limit the present invention. The scope of the present invention should be interpreted by the following claims, and all technologies within the scope equivalent thereto should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

Claims (9)

사이클로헥사논(Cyclohexanone)과 에틸아세테이트(Ethyl acetate)가 혼합된 전기방사용 혼합용매를 이용하여 폴리스티렌(Polystyrene)을 용해시키는 단계; 및
상기 폴리스티렌이 상기 전기방사용 혼합용매에 용해된 폴리스티렌 용액을 분사 노즐을 통해 분사하는 과정에서 고전압 전류를 인가하여 폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계를 포함하고,
상기 폴리스티렌 용액은,
상기 전기방사용 혼합용매 : 상기 폴리스티렌 = 75[%] : 25[%]의 중량 조성비와 1518[mPA-s] 내지 2423[mPA-s]의 용액 점도를 가지며,
상기 폴리스티렌 용액이 분사되는 상기 분사 노즐의 직경은 폴리스티렌 섬유의 비표면적을 고려하여 0.25[mm]에 해당하도록 상기 사이클로헥사논 : 상기 에틸아세테이트 = 50[%] : 50[%]의 중량 조성비를 갖는 것을 특징으로 하는 전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유 제조방법.
Dissolving polystyrene using an electrospinning mixed solvent in which cyclohexanone and ethyl acetate are mixed; And
Generating a polystyrene fiber by applying a high voltage current in the process of spraying a polystyrene solution in which the polystyrene is dissolved in the electrospinning mixed solvent through a spray nozzle,
The polystyrene solution,
The electrospinning mixed solvent: the polystyrene = 75 [%]: has a weight composition ratio of 25 [%] and a solution viscosity of 1518 [mPA-s] to 2423 [mPA-s],
The cyclohexanone: the ethyl acetate = 50[%]: 50[%] has a weight composition ratio so that the diameter of the spray nozzle to which the polystyrene solution is sprayed corresponds to 0.25[mm] in consideration of the specific surface area of the polystyrene fiber. Polystyrene fiber manufacturing method using an electrospinning, characterized in that.
삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 삭제delete 청구항 1에 있어서,
상기 폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계는,
상기 폴리스티렌 용액을 상기 분사 노즐을 통해 분사하는 공간의 온도는 25[℃] 내지 30[℃]인 것을 특징으로 하는 전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유 제조방법.
The method according to claim 1,
The step of producing the polystyrene fiber,
A method of manufacturing polystyrene fiber using electrospinning, characterized in that the temperature of the space for spraying the polystyrene solution through the spray nozzle is 25[°C] to 30[°C].
청구항 1에 있어서,
상기 폴리스티렌 섬유를 생성하는 단계는,
상기 폴리스티렌 용액을 상기 분사 노즐을 통해 분사하는 공간의 습도는 45[%] 내지 55[%]인 것을 특징으로 하는 전기 방사를 이용한 폴리스티렌 섬유 제조방법.

The method according to claim 1,
The step of producing the polystyrene fiber,
The polystyrene fiber manufacturing method using electrospinning, characterized in that the humidity of the space for spraying the polystyrene solution through the injection nozzle is 45 [%] to 55 [%].

삭제delete
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