KR102202190B1 - Micro fiber including ferroelectric nanopowder - Google Patents
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Abstract
본 발명은 정전 초극세 섬유와 이를 이용한 정전 초극세섬유에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멜트브로운 또는 멜트 방사에 의해 제조된 초극세 섬유 내에 강유전체 성분이 0.1~10중량%로 함유되어 있으며, 그 초극세 방사 섬유 표면에는 평균입경 10~100㎚의 강유전체 나노분말이 부착되어 있는 정전 초극세섬유에 관한 것이다. 또한, 이를 이용하여 제조된 정전 부직포로서, 미세입자, 초미세먼지 등에 대한 여과능력이 매우 우수한 정전 초극세섬유 부직포에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic ultrafine fiber and an electrostatic ultrafine fiber using the same, and more particularly, a ferroelectric component is contained in an amount of 0.1 to 10% by weight in an ultrafine fiber manufactured by melt blown or melt spinning, and the ultrafine spinning fiber It relates to electrostatic ultrafine fibers in which ferroelectric nanopowder having an average particle diameter of 10 to 100 nm is attached to the surface. In addition, as an electrostatic nonwoven fabric manufactured using the same, it relates to an electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric having very excellent filtration capability for fine particles, ultrafine dust, and the like.
Description
본 발명은 강유전체 나노분말을 함유하는 정전 초극세섬유에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 멜트브로운(meltblown) 또는 멜트(melt) 방식으로 초극세 섬유를 제조할 때 강유전체 물질을 혼합 투입하여 제조된 정전 초극세섬유로서, 이를 이용한 정전 부직포의 경우 미세입자, 초미세먼지 등에 대한 여과능력이 매우 우수한 정전 초극세섬유에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic ultrafine fiber containing ferroelectric nanopowder, and more particularly, an electrostatic ultrafine fiber produced by mixing and introducing a ferroelectric material when manufacturing ultrafine fibers by a meltblown or melt method. As a result, in the case of an electrostatic nonwoven fabric using the same, it relates to an electrostatic ultrafine fiber having very excellent filtration capability for fine particles and ultrafine dust.
일반적으로 정전 부직포는 필터(Filter) 역할을 위해 제조되는 것으로서, 필터는 여과 능력이 우수하여야 목적 달성이 가능하다. In general, an electrostatic nonwoven fabric is manufactured to serve as a filter, and a filter can achieve its purpose only when it has excellent filtering ability.
기존에 부직포로 적용되는 필터는 주로 기계적인 작용에 의한 여과 효과를 발휘하고 있으나, 최근 미세먼지가 사회문제로 크게 대두되면서 기계적 여과만으로는 미세먼지를 여과할 수 없는 문제에 봉착하였다.Existing filters applied as non-woven fabrics mainly exert a filtration effect due to mechanical action, but recently, as fine dust has emerged as a large social problem, it has encountered a problem that it is not possible to filter fine dust with only mechanical filtration.
그러므로 최근에는 미세먼지 입자나 미세 분진 등을 여과하기 위하여 정전 효과를 가지는 필터에 대한 연구가 진행되고 있다. 그러나 이러한 정전 여과를 위한 필터는 필름 컷팅 & 카딩(Film) 단섬유, 써멀본드(Thermalbond), 멜트브로운(Meltblown), 스펀본드(Spunbond), 스펀레이스(Spunlace), 용매 나노 방사(Sovent Nano Spinning) , 용융 나노 방사(Melt Nano Spinning) 등의 여러 가지 형태의 정전 섬유가 개발되고 진행되고 있다. Therefore, in recent years, research on a filter having an electrostatic effect has been conducted in order to filter fine dust particles or fine dust. However, the filters for electrostatic filtration include film cutting & carding (Film) short fibers, Thermalbond, Meltblown, Spunbond, Spunlace, and Solvent Nano Spinning. ), and various types of electrostatic fibers such as Melt Nano Spinning have been developed and progressed.
기존에 미세먼지 등을 여과하기 위한 필터로서, 한국등록특허 제10-1457821호에서 열가소성 수지 섬유로 이루어지는 섬유 부직포로서, 상기 섬유가 비극성 열가소성 수지로 이루어지고, 상기 섬유의 평균 섬유 직경이 0.01∼0.5μm의 범위이며, 상기 섬유 부직포의 평균 구멍 직경이 0.01∼10.0μm의 범위이고, 또한 용제 성분을 포함하지 않는 섬유 부직포에 대하여 제안하고 있다. 그러나 이러한 부직포는 그 섬유가 정전성을 충분하게 유지하지 못하고, 정전물질을 도입하기도 어려운 문제가 있다.As a conventional filter for filtering fine dust, etc., as a fibrous nonwoven fabric made of thermoplastic resin fibers in Korean Patent No. 10-1457821, the fibers are made of a non-polar thermoplastic resin, and the average fiber diameter of the fibers is 0.01 to 0.5 It is in the range of µm, the average pore diameter of the fibrous nonwoven fabric is in the range of 0.01 to 10.0 µm, and a fibrous nonwoven fabric that does not contain a solvent component is proposed. However, such a nonwoven fabric has a problem that the fibers do not sufficiently maintain electrostatic properties, and it is difficult to introduce an electrostatic material.
그리고 정전물질을 이용한 기술로서, 한국공개특허 제10-2002-0081152호에서는 (a) 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF : poly vinylidene fluoride)와 폴리프로필렌 (PP : polypropylene)을 혼합 방사하여 섬유를 제조하는 섬유제조단계, (b) 상기 섬유제조단계에서 제조된 섬유를 분극처리하여 유전율을 향상시키는 분극처리단계 및 (c) 상기 분극처리단계에서 유전율이 향상된 섬유로 부직포를 제조하는 부직포 제조단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 고유전율 부직포 제조방법 및 이로부터 제조되는 정전필터가 개시되어 있으며, 한국공개특허 제10-2017-0074334호에서는 폴리프로필렌 폴리머와 유전체 무기물을 혼합 방사하여 제조된 섬유를 이용하여 제조된 정전필터로서, 미세입자 크기의 분진 등에 대한 여과성능이 우수하여 여과효율이 높고, 정전기력을 장기간 유지하여 장시간 동안 여과성을 유지할 수 있는 고효율의 정전필터가 개시되어 있다. And as a technology using an electrostatic material, in Korean Patent Laid-Open No. 10-2002-0081152, (a) polyvinylidene fluoride (PVDF: poly vinylidene fluoride) and polypropylene (PP: polypropylene) are mixed and spun to produce fibers. A fiber manufacturing step, (b) a polarization treatment step of improving the dielectric constant by polarizing the fibers produced in the fiber production step, and (c) a nonwoven fabric manufacturing step of manufacturing a nonwoven fabric with fibers having an improved dielectric constant in the polarization treatment step. A high dielectric constant nonwoven fabric manufacturing method and an electrostatic filter manufactured therefrom are disclosed. In Korean Patent Laid-Open No. 10-2017-0074334, a fiber manufactured by mixing and spinning a polypropylene polymer and a dielectric inorganic material is disclosed. As an electrostatic filter, a highly efficient electrostatic filter has been disclosed that has high filtration efficiency due to excellent filtration performance against fine particle size dust, and is capable of maintaining filtration for a long time by maintaining electrostatic force for a long time.
외에도, 한국등록특허 제10-1126310호에서는 비전도 열가소성 섬유로 이루어진 멜트블로운 부직포와 나노 웹이 적층된 부직포 적층체를 제조하는 단계, 상기 부직포 적층체에 고압의 물을 분사하여 하전시키는 단계, 상기 하전된 부직포 적층체를 건조시키는 단계 및, 상기 건조된 부직포 적층체에 코로나 방전하여 하전시키는 정전부직포의 제조방법이 개시되어 있다. In addition, in Korean Patent Registration No. 10-1126310, manufacturing a non-woven fabric laminate in which a melt blown non-woven fabric made of non-conductive thermoplastic fibers and a nano web are laminated, and charging the non-woven fabric laminate by spraying high pressure water, A method of manufacturing an electrostatic nonwoven fabric in which the charged nonwoven fabric laminate is dried, and the dried nonwoven fabric laminate is charged by corona discharge.
그리고 한국등록특허 제10-1919253호에서는 용융지수가 20 ~ 36 g/10min인 폴리프로필렌 95 내지 99.8 중량%에 BaTiO3 또는 PMMA 로부터 선택되는 하나 이상의 유전체 분말 0.2 ~ 5 중량%를 포함하는 초부;와, 고유점도 0.6 ~ 1.2의 폴리에스테르로 이루어진 심부;로 구성되는 유전체 분말을 포함하는 정전필터 제조용 심초사로서, 상기 초부와 심부가 20 ~ 50 : 80 ~ 50 중량%로 구성되고, 단사섬도가 0.5 ~ 20 데니어인 심초사형 모노필라멘트로 구성되는 유전체 분말을 포함하는 정전필터 제조용 심초사와 이를 함유하는 정전필터에 관하여 제안하고 있다. 이 경우는 심초사 제조 등에 어려움이 있고 공정이 복잡하여 비용이 많이 드는 비경제적인 문제가 있다.And in Korea Patent Registration No. 10-1919253, a sheath containing 0.2 to 5% by weight of at least one dielectric powder selected from BaTiO 3 or PMMA in 95 to 99.8% by weight of polypropylene having a melt index of 20 to 36 g/10min; And , A core part made of polyester having an intrinsic viscosity of 0.6 to 1.2; as a core fiber for manufacturing an electrostatic filter including a dielectric powder consisting of, the sheath and the core part are composed of 20 to 50: 80 to 50% by weight, and the single fiber fineness is 0.5 It is proposed about an electrostatic filter for manufacturing an electrostatic filter including a dielectric powder composed of ~ 20 denier deep microfilament type monofilament, and an electrostatic filter containing the same. In this case, there is a difficulty in manufacturing core weeds, etc., and there is an uneconomic problem that is expensive because the process is complicated.
이와 같이 종래의 발명들은 유전체 물질을 포함하는 섬유의 혼합방사, 심초사 등으로 제조하여 사용함으로 인해 정전효과가 제대로 발휘되지 못하는 문제가 있어서 충분한 목적 달성이 어렵다. 또한, 정전필터의 소재를 구성하는 섬유의 제조시 섬유 전체에 유전체 무기물을 포함함으로써, 고가의 유전체 무기물의 사용량이 많아 제조비용이 상승하는 단점이 있고, 제조공정이 복잡하여 경제적 부담이 가중되는 문제가 있다. As described above, the conventional inventions have a problem in that the electrostatic effect is not properly exhibited due to the use of mixed spinning of fibers including a dielectric material, deep weaving, etc., and thus it is difficult to achieve a sufficient purpose. In addition, when the fibers constituting the material of the electrostatic filter are manufactured, the total fiber contains dielectric inorganic materials, which increases the manufacturing cost due to the high usage of expensive dielectric inorganic materials, and increases the economic burden due to the complicated manufacturing process. There is.
그 외에, 여과용 필터로서 나노섬유를 이용하는 기술로, 한국등록특허 제10-1579933호 등에서는 일렉트로블로운과 일렉트로스피닝을 이용한 다층 나노섬유 필터여재 및 이의 제조방법에 관하여 제안하고 있으며, 한국등록특허 제10-1519169호에서는 용융 방사에 의한 나노섬유의 제조기술이 제안되어 있다. 그러나 이러한 기술의 경우 정전 효과가 부여되지 않아서 초미세먼지 제거에는 한계가 있다.In addition, as a technology using nanofibers as a filter for filtration, Korean Patent No. 10-1579933, etc., proposes a multilayer nanofiber filter media using electroblowing and electrospinning and a method for manufacturing the same. No. 10-1519169 proposes a technology for manufacturing nanofibers by melt spinning. However, in the case of such a technology, there is a limit to the removal of ultrafine dust because the electrostatic effect is not provided.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점들을 개선하기 위하여, 기존에 사용되어왔던 정전 부직포보다 효율 및 압력손실이 우수한 초극세섬유를 제조하여 사용함으로써, 간단하고 경제적인 방법으로 고효율의 필터 성능을 가진 정전 부직포로 제조하는 것을 해결과제로 한다.In order to improve the problems of the prior art as described above, the present invention manufactures and uses ultra-fine fibers that have superior efficiency and pressure loss compared to the previously used electrostatic nonwoven fabrics. Making non-woven fabric is a challenge.
따라서 본 발명의 목적은 초극세섬유 제조 시에 정전물질을 혼합하여 섬유를 제조하고, 초극세섬유의 방사 시에 강유전체 나노분말을 분사 적용하여 강유전체 분말을 함유하는 정전 부직포를 제공하는데 있다.Accordingly, an object of the present invention is to provide an electrostatic nonwoven fabric containing ferroelectric powder by mixing an electrostatic material to produce a fiber, and by spraying a ferroelectric nanopowder during spinning of the ultrafine fiber.
또한, 본 발명의 다른 목적은 정전물질인 유전체 성분을 최소로 사용하면서 최대의 효과를 나타내고, 간단하면서도 경제적인 방법으로 제조 가능한 고성능 정전 초극세 부직포를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide a high-performance electrostatic ultrafine nonwoven fabric that exhibits the greatest effect while using a dielectric component, which is an electrostatic material, to a minimum, and can be manufactured by a simple and economical method.
또한, 본 발명의 또 다른 목적은 상기와 같이 제조된 정전 초극세섬유를 이용하여 제조된 정전 초극세섬유 부직포를 제공하는데 있다.In addition, another object of the present invention is to provide an electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric manufactured using the electrostatic ultrafine fibers manufactured as described above.
위와 같은 과제 해결을 위하여, 본 발명은 멜트브로운 또는 멜트 방사에 의해 제조된 평균직경 0.5-15㎛ 크기의 초극세섬유 내에 강유전체 성분이 0.1~10중량%로 함유되어 있으며, 상기 초극세섬유 표면에는 평균입경 10~100㎚의 강유전체 나노분말이 0.05~5중량%로 부착되어 있는 정전 초극세섬유를 제공한다.In order to solve the above problems, the present invention contains 0.1 to 10% by weight of a ferroelectric component in the ultrafine fibers having an average diameter of 0.5-15㎛ prepared by melt blown or melt spinning, and the surface of the ultrafine fibers has an average It provides an electrostatic ultrafine fiber in which a ferroelectric nanopowder having a particle diameter of 10 to 100 nm is attached in an amount of 0.05 to 5% by weight.
또한, 본 발명은 합성수지에 강유전체 물질을 0.1-10중량%의 함량으로 혼합하여 멜트브로운 또는 멜트 방사 방법으로 평균직경 0.5-15㎛ 크기의 초극세섬유를 제조하는 단계; 강유전체 0.01-5중량%와 물 95-99.99중량%를 혼합하고 2중 노즐(물+에어)을 이용하여 10-100㎚인 강유전체 나노분말을 형성하면서 분사하는 단계; 및 상기 초극세섬유의 표면에 상기 강유전체 나노물질을 분사하여 부착시키는 단계를 포함하는 정전 초극세섬유의 제조방법을 제공한다.In addition, the present invention comprises the steps of preparing ultra-fine fibers having an average diameter of 0.5-15 μm by a melt blown or melt spinning method by mixing a ferroelectric material in a content of 0.1-10% by weight in a synthetic resin; Mixing 0.01-5% by weight of ferroelectric and 95-99.99% by weight of water, and spraying while forming 10-100 nm ferroelectric nanopowder using a double nozzle (water + air); And spraying and attaching the ferroelectric nanomaterial to the surface of the ultrafine fiber.
또한, 본 발명은 상기 정전 초극세섬유를 포함하는 정전 초극세섬유 부직포를 제공한다.In addition, the present invention provides an electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric comprising the electrostatic ultrafine fiber.
본 발명에 따른 정전 초극세섬유는 강유전체 성분을 혼합 사용하여 멜트브로운 또는 멜트 방사 방식으로 제조된 정전 초극세섬유로서, 이를 이용하면 간단하게 정전 부직포를 제조할 수 있으므로 기존의 정전 섬유로 이루어진 필터에 비해 간편하고 경제적인 제조가 가능하고 고효율로 초미세물질을 여과할 수 있는 효과가 있다.Electrostatic ultrafine fibers according to the present invention are electrostatic ultrafine fibers manufactured by a melt blown or melt spinning method by using a mixture of ferroelectric components, and by using them, an electrostatic nonwoven fabric can be manufactured simply, compared to filters made of conventional electrostatic fibers. Simple and economical manufacturing is possible, and there is an effect of filtering ultrafine substances with high efficiency.
또한, 본 발명은 강유전체 성분을 정전물질로 적용함에 있어서, 멜트브로운 또는 멜트 방사시 합성수지에 혼합하여 정전 초극세섬유로 제조하고, 그 방사과정에서 강유전체 나노분말을 정전물질로서 추가 투입하기 때문에, 정전 초극세섬유에 대한 정전물질의 한계 투입을 극복할 수 있어서 최대의 정전 효과를 얻을 수 있다.In addition, in the present invention, in applying the ferroelectric component as an electrostatic material, since it is mixed with synthetic resin during melt blown or melt spinning to make electrostatic ultrafine fibers, and in the spinning process, ferroelectric nanopowder is added as an electrostatic material. The maximum electrostatic effect can be obtained by overcoming the limiting input of the electrostatic material to the ultrafine fibers.
그뿐만 아니라, 이러한 본 발명에 따른 정전 초극세섬유는 경제적인 방법으로 다양한 용도의 정전 부직포로의 제품화가 가능한 장점이 있다. In addition, the electrostatic ultrafine fibers according to the present invention have an advantage that can be commercialized into an electrostatic nonwoven fabric for various uses in an economical way.
또한, 본 발명에서 강유전체 나노분말 성분을 다공성 물질로 투입했을 경우에는 더욱더 공기의 흐름을 방해하지 않고 기공을 막지 않아 통기성이 탁월하고 압력손실을 증가시키지 않는 장점이 있다In addition, in the present invention, when the ferroelectric nano-powder component is added as a porous material, there is an advantage in that it does not interfere with the flow of air and does not block pores, so it has excellent ventilation and does not increase pressure loss.
이하, 본 발명을 하나의 구현예로서 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail as one embodiment.
본 발명은 이하에서 개시되는 구현예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 변형되거나 구현될 수 있는 것으로, 이하의 구현예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이다. The present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be modified or implemented in various different forms, and the following embodiments are intended to complete the disclosure of the present invention, and to those of ordinary skill in the art. It is provided to fully inform the category.
따라서 본 발명 사상의 구현예는 본 명세서에 개시된 영역의 특정 형상이나 성분에 제한된 것으로 해석되어서는 아니 되며, 예를 들면 제조상 초래되는 형상의 변화를 포함하여야 한다.Accordingly, embodiments of the inventive concept should not be construed as being limited to a specific shape or component of the region disclosed in the present specification, but should include, for example, a change in shape resulting from manufacturing.
본 발명은 합성수지에 강유전체 물질을 혼합하여 멜트브로운 또는 멜트 방사한 초극세 섬유에 강유전체 나노분말이 추가로 도입되어 부착된 정전 초극세섬유에 관한 것이다.The present invention relates to an electrostatic ultrafine fiber to which a ferroelectric nanopowder is additionally introduced and attached to a melt blown or melt-spun ultrafine fiber by mixing a ferroelectric material with a synthetic resin.
본 발명에 따르면, 방사섬유인 초극세섬유는 합성수지에 강유전체 물질을 0.1~10중량%로 혼합하여 멜트브로운 또는 멜트 방식으로 방사하여 섬유 또는 부직포 상태로 제조할 수 있다. 이때, 강유전체 물질은 방사되는 초극세섬유 내에 혼합되어 포함되는 형태로 제조될 수 있다.According to the present invention, the ultrafine fibers, which are spinning fibers, may be prepared in a fiber or nonwoven fabric state by mixing a ferroelectric material in a synthetic resin at 0.1 to 10% by weight and spinning in a melt blown or melt method. In this case, the ferroelectric material may be prepared in a form that is mixed and included in the spun microfiber.
본 발명에서는 이렇게 제조되는 초극세섬유 방사 시에 분사방식으로 강유전체 나노분말을 추가로 적용하여 강유전체 나노분말이 초극세섬유 표면에 부착된 정전 초극세섬유를 제조할 수 있다.In the present invention, the ferroelectric nanopowder is additionally applied by a spraying method during spinning of the ultrafine fiber thus prepared, thereby producing electrostatic ultrafine fibers in which the ferroelectric nanopowder is attached to the surface of the ultrafine fiber.
본 발명에서 ‘강유전체 나노분말’이라 함은 BaTio3 등의 강유전체로 이루어진 10㎚~100㎚인 나노물질로서 비다공성 물질과 다공성 물질까지 포함하는 것을 의미한다.In the present invention, the term'ferroelectric nanopowder' refers to BaTio 3 As a nanomaterial of 10 nm to 100 nm made of a ferroelectric such as, etc., it means including a non-porous material and a porous material.
본 발명의 바람직한 구현에 따르면, 본 발명의 초극세섬유에 분사하여 사용되는 강유전체 나노분말의 크기는 평균입경이 10㎚~100㎚인 것이 적당하다.According to a preferred embodiment of the present invention, the size of the ferroelectric nanopowder used by spraying on the ultrafine fibers of the present invention is suitable for an average particle diameter of 10 nm to 100 nm.
이러한 강유전체 나노분말은 강유전체 성분과 물의 혼합물을 2중 노즐(물+에어)로 분사하여, 상기 멜트브로운 또는 멜트 방사하여 제조되는 초극세섬유의 표면에 적용하여 강유전체 나노분말이 부착된 형태로 제조될 수 있다. Such ferroelectric nanopowder is sprayed with a mixture of ferroelectric component and water with a double nozzle (water + air), applied to the surface of the ultrafine fiber manufactured by melt blown or melt spinning, and prepared in a form in which ferroelectric nanopowder is attached. I can.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 강유전체 나노분말은 물 95~99.99%에 강유전체 물질 0.01~5중량%를 함유하는 수용액 상태로 예컨대 노즐당 100ml~500ml/1ea 로 분사함으로써 얻어질 수 있다. 여기서, 만일 강유전체 수용액의 분사 시에 유전 효과를 강하게 하기 위해 강유전체 수용액을 과량 분사하면 물의 량이 많이 소요되어 열풍건조기 및 캔 건조기가 추가로 필요하다. According to a preferred embodiment of the present invention, the ferroelectric nanopowder can be obtained by spraying, for example, 100ml~500ml/1ea per nozzle in the form of an aqueous solution containing 0.01~5% by weight of ferroelectric material in 95~99.99% of water. Here, if the ferroelectric aqueous solution is injected excessively in order to increase the dielectric effect when the ferroelectric aqueous solution is sprayed, a large amount of water is required, and a hot air dryer and a can dryer are additionally required.
또한, 강유전체 나노분말은 초극세섬유의 방사 시에 투입되어 초극세섬유의 표면에 잘 부착되어야 하기 때문에, 초극세섬유의 합성수지 재질은 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌이 사용되며, 이들 성분의 단독보다는 폴리프로필렌/폴리에틸렌을 함께 사용하는 공합체의 Sheath-Core 또는 Side by Side 형태의 섬유구조로 방사하는 것이 바람직하다. 또한, 이러한 초극세섬유 방사 후 섬유표면에 정전물질인 강유전체 나노분말이 분사되어 부착되게 하기 위해서는 건조기를 이용하여 부착 결합할 수 있는 융점 섬유 형태로 방사되는 것이 유리하다. 이러한, 강유전체 나노분말 부착을 위해서는 추가적으로 열캘린더 또는 초음파 융착을 사용하면 더욱 효과적이다.In addition, since ferroelectric nanopowder is introduced during spinning of ultrafine fibers and needs to be well adhered to the surface of ultrafine fibers, polypropylene or polyethylene is used as a synthetic resin material for ultrafine fibers, and polypropylene/polyethylene are used together rather than these components alone. It is preferable to spun in a fiber structure in the form of Sheath-Core or Side by Side of the copolymer to be used. In addition, in order for the ferroelectric nanopowder, which is an electrostatic material, to be sprayed onto the fiber surface after spinning of such ultrafine fibers, it is advantageous to spun in the form of a melting point fiber that can be attached and bonded using a dryer. In order to attach the ferroelectric nanopowder, it is more effective to additionally use a thermal calendar or ultrasonic welding.
그러므로 본 발명에 따르면, 초극세섬유에 사용되는 합성수지는 바람직하게는 폴리에틸렌(PE), 폴리프로필렌(PP) 또는 이들의 혼합물로 이루어질 수 있다.Therefore, according to the present invention, the synthetic resin used for the ultrafine fibers may preferably be made of polyethylene (PE), polypropylene (PP) or a mixture thereof.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 초극세섬유에 방사 시 섬유 표면에 분사되어 적용되는 강유전체 나노분말은 초극세섬유에 대해 0.01-5중량%로 적용하여 섬유 내부와 섬유 외부에 정전특성을 가지는 정전 초극세섬유를 제조할 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the ferroelectric nanopowder applied by spraying on the surface of the fiber when spinning on the ultrafine fiber is applied in an amount of 0.01-5% by weight to the ultrafine fiber, so that the electrostatic ultrafine fiber has an electrostatic property inside and outside the fiber. Can be manufactured.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 본 발명에서 사용되는 정전물질로 사용되는 강유전체 성분으로서는 폴리비닐리덴플루오라이드(PVDF), 폴리메틸메타아크릴레이트(PMMA), 힌더드아민 광안정화제(HALS), 트리아진, BaTiO3 중에서 선택된 하나 이상의 유전체가 사용될 수 있다. 그러나 그 이외의 유전체 성분도 사용 가능하므로 이에 한정되는 것이다. 특히, 본 발명에서 사용 가능한 HALS는 UV에 의한 광화학반응을 감소시키거나 중단시킴으로써 폴리머의 변형을 방지하는 광안정제로 사용되는 것으로서, 대부분의 HALS는 강유전체로서의 특성을 가지는 것으로 알려져 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, as the ferroelectric component used as the electrostatic material used in the present invention, polyvinylidene fluoride (PVDF), polymethyl methacrylate (PMMA), hindered amine light stabilizer (HALS), and tree One or more dielectrics selected from azine and BaTiO 3 may be used. However, other dielectric components can be used, and thus are limited thereto. In particular, HALS that can be used in the present invention is used as a light stabilizer that prevents deformation of a polymer by reducing or stopping a photochemical reaction due to UV, and most of HALS are known to have ferroelectric properties.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 초극세섬유의 제조는 합성수지와 강유전체 성분이 혼합되어 섬유를 방사하는데, 이렇게 제조되는 초극세섬유는 평균직경이 0.5-15㎛이고 정전물질이 혼합된 상태의 초극세섬유로 제조될 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, in the production of ultra-fine fibers, synthetic resins and ferroelectric components are mixed to spin fibers, and the ultra-fine fibers thus produced have an average diameter of 0.5-15 μm and are made of ultra-fine fibers in a state in which an electrostatic material is mixed. Can be manufactured.
이러한 초극세섬유는 기존에 유전체 분말을 섬유로 제조하여 사용되어 왔던 정전섬유와는 달리 그 섬유의 평균직경이 작은 초극세섬유이므로 일반적인 섬유에 비해 정전 면적이 월등하게 넓어지고, 매우 가는 초극세섬유로 구성되어 있어서, 이를 이용하여 정전 초극세섬유 부직포로 제조할 하는 경우 매우 우수한 입자 효율과 낮은 압력손실 효과를 가지게 되는 것이다.These ultra-fine fibers are ultra-fine fibers with a small average diameter of the fibers, unlike electrostatic fibers that have previously been used by manufacturing dielectric powder as fibers, so the electrostatic area is significantly wider than that of general fibers, and is composed of very fine ultra-fine fibers. In this regard, when using this to produce an electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric, it has very excellent particle efficiency and low pressure loss effect.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 초극세섬유를 제조하기 위해서는 예컨대 3M 하이드로 차장 정전 기술은 강유전체 물질과 함께 혼합하여 방사할 수 있다,According to a preferred embodiment of the present invention, in order to manufacture ultrafine fibers, for example, 3M hydro vehicle electrostatic technology may be mixed with a ferroelectric material and spun.
본 발명의 일예로서, 멜트브로운 방사 과정에서는 물과 공기를 함께 이용해 방사대(DIE)에서 약 2-200cm 사이에 하이드로 차장을 가하면서 방사할 수 있다.As an example of the present invention, in the melt blown spinning process, water and air may be used together to radiate while applying a hydro shield between about 2-200 cm in the spinning band (DIE).
본 발명에서 멜트블로운 방사는 2중 노즐을 사용할 수 있고, 2중 노즐의 내측에서는 물이 나오고 외측에서는 공기가 분출되어 방사되며, 이때 방사량은 노즐 1개당 합성섬유 90~99.9중량%와 강유전체 물질 0.1~10중량%가 혼합된 방사원료 혼합물이 예컨대 0.15Φ(0.471mm)~0.4Φ(1.256mm) 노즐에서 노즐당 100-500ml/min의 분사량으로 공기압력은 4-8Kg/㎠로 분사될 수 있다. In the present invention, a double nozzle can be used for melt blown spinning, and water is discharged from the inside of the double nozzle and air is blown from the outside, and the spinning amount is 90 to 99.9% by weight of synthetic fibers and ferroelectric material per nozzle. The spinning raw material mixture in which 0.1-10% by weight is mixed can be sprayed with an injection amount of 100-500ml/min per nozzle, for example, from a 0.15Φ (0.471mm) to 0.4Φ (1.256mm) nozzle, and the air pressure is 4-8Kg/㎠. have.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 이러한 멜트블로운 방사 공정은 방사시의 공기압력과 원료 방출량에 따라 압력과 물의 량을 조절하여 초극세섬유를 제조할 수 있는 바, 물에 많을 때는 후 공정에서 건조수단을 도입하여 수분을 제거할 수도 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, this melt blown spinning process can produce ultra-fine fibers by adjusting the pressure and the amount of water according to the air pressure during spinning and the amount of raw material released. Moisture can also be removed by introducing means.
본 발명에 따르면 이렇게 제조된 초극세섬유는 강유전체 물질을 혼합하여 정전 특성을 가지는 초극세섬유로 제조하기 때문에 그 자체로서 매우 우수한 정전 효과를 발휘한다. According to the present invention, since the ultra-fine fiber thus produced is produced as an ultra-fine fiber having electrostatic properties by mixing a ferroelectric material, it exhibits a very excellent electrostatic effect by itself.
특히, 본 발명의 초극세섬유는 그 섬유 평균직경이 기존에 비해 매우 작은 섬유이기 때문에 혼합된 유전체 물질의 외부 노출이 많아서 기존 정전섬유에 비해 정전특성이 더욱 우수하다. 또 초극세섬유 자체의 넓은 표면적과 입자 효율과 낮은 압력손실로 우수한 미세먼지 및 초미세먼지 포집능력을 가진다. In particular, since the ultrafine fiber of the present invention has a very small fiber average diameter compared to the conventional fiber, the mixed dielectric material is exposed to a large amount of the outside, so that the electrostatic property is more excellent than the conventional electrostatic fiber. In addition, it has excellent fine dust and ultra-fine dust collection ability due to its large surface area and particle efficiency and low pressure loss.
더구나, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 이러한 초극세섬유의 표면에 추가로 정전물질인 강유전체 나노물질이 부착되어 있는 형태의 정전 초극세섬유로 제조되므로, 이를 이용하여 부직포로 사용하는 경우 초미세먼지 등의 필터링 효과가 매우 우수하다.Moreover, according to a preferred embodiment of the present invention, since it is made of an electrostatic ultrafine fiber in which a ferroelectric nanomaterial, which is an electrostatic material, is additionally attached to the surface of the ultrafine fiber, when using it as a nonwoven fabric, ultrafine dust, etc. The filtering effect of is very excellent.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 초극세섬유의 방사시에 첨가되는 강유전체 나노분말은 초극세섬유 방사 후에 섬유표면에서 점착력을 발휘하여 초극세섬유의 표면에 들러붙어서 하나의 분말 단위체를 구성하거나 초극세섬유 표면에 코팅된 형태의 정전분말의 형태로 존재할 수 있다, 그러므로 분사에 의해 첨가되는 강유전체 나노분말은 섬유표면에서 외형상 분말 형태를 거의 유지하게 되지 않고 섬유에 부착된 상태로 표면적이 확대되어있는 형태로 구성할 수 있다. 즉, 강유전체 나노분말은 방사된 초극세섬유에 표면에 부착된 상태로 하나의 분말 단위체를 구성하거나 또는 초극세섬유에 표면에 코팅된 형태로 함유될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the ferroelectric nanopowder added at the time of spinning the ultrafine fibers exerts adhesive force on the fiber surface after spinning the ultrafine fibers and adheres to the surface of the ultrafine fibers to form a single powder unit or on the surface of the ultrafine fibers. It can exist in the form of coated electrostatic powder. Therefore, the ferroelectric nanopowder added by spraying hardly maintains the shape of the powder on the fiber surface, but is composed of an enlarged surface area attached to the fiber. can do. That is, the ferroelectric nanopowder may constitute a single powder unit in a state attached to the surface of the spun ultrafine fibers, or may be contained in a form coated on the surface of the ultrafine fibers.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 초극세섬유로 이루어지는 부직포에는 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 또는 이들의 혼합물 중에서 선택된 합성수지에 강유전체 분말이 0.05-3중량%로 함유된 정전분말이 추가로 함유될 수 있다.According to a preferred embodiment of the present invention, the nonwoven fabric made of ultrafine fibers may further contain an electrostatic powder containing 0.05-3% by weight of ferroelectric powder in a synthetic resin selected from polyethylene, polypropylene, or a mixture thereof.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 정전 초극세섬유 제조공정에 의해 제조된 정전 부직포는 단위중량이 5~50 g/m2 이며, 두께는 0.05~0.5mm 이며, 통기도는 여과 효율과 통기 압력, 경제성 등을 고려할 때 20~120cm3/cm2/sec 인 것으로 바람직하게 제조될 수 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, the electrostatic nonwoven fabric manufactured by the electrostatic microfiber manufacturing process has a unit weight of 5 to 50 g/m 2 and a thickness of 0.05 to 0.5 mm, and the air permeability is filtration efficiency, ventilation pressure, and economy. Considering the like, it can be preferably manufactured to be 20 ~ 120cm 3 /cm 2 /sec.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 정전 초극세섬유 부직포의 단위중량이 5g/㎡ 미만에서는, 부직포가 지나치게 얇기 때문에, 강도가 지나치게 약해질 우려가 있고, 50g/㎡를 초과하면, 부직포의 압력손실 지나치게 높아질 우려가 있다. According to a preferred embodiment of the present invention, when the unit weight of the electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric is less than 5 g/m 2, since the non-woven fabric is too thin, the strength may be too weak, and when it exceeds 50 g/m 2, the pressure loss of the non-woven fabric is excessive. There is a risk of increasing.
또한, 본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 정전 초극세섬유로 제조되는 부직포의 두께는 0.1~0.3mm의 범위가 강도 및 여과 효율 면에서 가장 우수하다.In addition, according to a preferred embodiment of the present invention, the thickness of the nonwoven fabric made of electrostatic ultrafine fibers is the most excellent in terms of strength and filtration efficiency in the range of 0.1 to 0.3mm.
본 발명에 따르면, 상기와 같이 제조된 정전 초극세섬유 부직포는 와이어상 또는 판상의 전극을 이용하여 코로나 방전 처리공정을 통해 상기 부직포의 표면을 하전처리를 실시하여 다량의 양이온 또는 음이온을 형성하게 된다. According to the present invention, the electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric prepared as described above is subjected to a charge treatment on the surface of the nonwoven fabric through a corona discharge treatment process using a wire-shaped or plate-shaped electrode to form a large amount of cations or anions.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 상기 부직포의 표면을 하전시키기 위하여 코로나방전 처리를 실시하는 정전처리 단계를 추가로 수행할 수 있다. 이러한 코로나방전은 직류고전압 발생기에 전원을 공급하면서 전압을 상승시키면 침전극의 선단에서 코로나방전이 발생하여 평판상 전극과 침전극 사이에는 고전계가 형성되므로 평판상 전극과 침전극 사이를 통과하는 부직포는 표면에 고전하를 띄게 된다.According to a preferred embodiment of the present invention, in order to charge the surface of the nonwoven fabric, an electrostatic treatment step of performing corona discharge treatment may be additionally performed. In this corona discharge, if the voltage is raised while supplying power to the DC high voltage generator, a corona discharge occurs at the tip of the settling electrode, and a high field is formed between the flat electrode and the settling electrode. Therefore, the nonwoven fabric passing between the flat electrode and the settling electrode is There is a high charge on the surface.
본 발명의 바람직한 구현예에 따르면, 용융 정전 초극세섬유 부직포에 부여하는 코로나방전은 10 내지 100 kV의 인가전압으로 수행하는 것이 바람직하다. 또한, 코로나방전의 전압 인가시간은 1 ~ 7분이 바람직하다. 상기와 같이 상기 코로나 방전에 의하여 부직포 표면 전체적으로 전하 부여량이 증가되게 된다. According to a preferred embodiment of the present invention, the corona discharge applied to the melted electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric is preferably performed with an applied voltage of 10 to 100 kV. In addition, the voltage application time for corona discharge is preferably 1 to 7 minutes. As described above, the amount of charge applied to the entire surface of the nonwoven fabric is increased by the corona discharge.
상기와 같이 코로나방전 처리를 하게 되면 정전처리에 의하여 섬유의 동일 중량 대비 정전기력이 20 내지 70 % 상승될 수 있다. 따라서 필터의 제조 후 사용 중 장기간 흡착된 미세먼지가 쌓이면서 전하가 소실되어 집진효율이 저하되는 문제를 개선할 수 있다.When the corona discharge treatment is performed as described above, the electrostatic force relative to the same weight of the fiber may be increased by 20 to 70% by the electrostatic treatment. Therefore, it is possible to improve a problem in that the dust collection efficiency is deteriorated due to the loss of electric charge as fine dust adsorbed for a long period of time during use after the filter is manufactured is accumulated.
본 발명에 따르면 이러한 일련의 공정을 거쳐 제조된 정전 초극세섬유 부직포는 정전기 보유력이 매우 우수하며, 장기간 사용에서도 정전기의 소실이 적어 집진효율이 감소되지 않으므로 필터링 효과가 우수한 정전 부직포로 제조가 가능하다.According to the present invention, the electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric manufactured through such a series of processes has excellent static electricity retention, and the dust collection efficiency does not decrease due to less dissipation of static electricity even when used for a long period of time, so it is possible to manufacture an electrostatic nonwoven fabric having excellent filtering effect.
본 발명에 따라 제조된 정전 초극세섬유 부직포는 상기와 같은 코로나방전 처리 후에 적절한 공정을 거쳐 정전필터로 제조하여 사용할 수 있다.The electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric manufactured according to the present invention may be manufactured and used as an electrostatic filter through an appropriate process after corona discharge treatment as described above.
본 발명에 따라 제조된 정전섬유로 이루어진 정전 초극세섬유 부직포를 이용한 필터는 초극세섬유 내에 정전 특성이 부여되어 있으므로 정전기 보유력이 매우 우수하며, 특히 초극세섬유와 섬유표면에 부착된 강유전체 나노분말로 인해 표면적이 매우 커서 미세먼지는 물론 초미세먼지 등 미세 입자에 대한 여과 효율이 종래의 필터에 비하여 현저히 우수한 특징을 갖는다. The filter using the electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric made of the electrostatic fiber manufactured according to the present invention has excellent static electricity retention because the electrostatic property is imparted in the ultrafine fiber, and in particular, the surface area due to the ultrafine fiber and the ferroelectric nanopowder attached to the fiber surface It is very large and has a remarkably superior filtration efficiency for fine particles such as fine dust as well as ultra fine dust compared to conventional filters.
또한, 본 발명의 정전 초극세섬유 부직포 기재를 이용하여 제조된 필터는 정전물질이 매우 가는 초극세섬유 내에 존재하기 때문에 정전기의 소실이 없고 표면적이 매우 넓어서 포집효율이 우수하면서도 포집효율이 감소되지 않고 장시간 유지되는 효과를 기대할 수 있다. In addition, the filter manufactured by using the electrostatic ultrafine fiber nonwoven substrate of the present invention does not lose static electricity because the electrostatic material is present in the ultrafine fiber, and the surface area is very wide, so that the collection efficiency is excellent, but the collection efficiency is not reduced and maintained for a long time. You can expect the effect.
특히, 본 발명에 따르면 고가의 유전체 분말의 사용량을 크게 절감하고 간단한 제조공정으로 인해 매우 경제적이고 간편하게 제조가 가능하기 때문에, 정전 부직포에 대한 가격 경쟁력을 높일 수 있다.In particular, according to the present invention, the amount of expensive dielectric powder is greatly reduced, and since it is very economical and simple to manufacture due to a simple manufacturing process, it is possible to increase the price competitiveness of the electrostatic nonwoven fabric.
상기와 같은 본 발명에 따른 정전 초극세섬유로 이루어진 정전 부직포를 이용하여 다양한 에어필터 필터를 제조할 수 있다. 그 외에도 본 발명에 따른 정전 초극세섬유는 다양한 분야에서 정전 효과를 위해 사용될 수 있다.Various air filter filters can be manufactured using the electrostatic nonwoven fabric made of the electrostatic ultrafine fibers according to the present invention as described above. In addition, the electrostatic ultrafine fibers according to the present invention can be used for the electrostatic effect in various fields.
이러한 용융 정전 초극세섬유 부직포는 단층 또는 다른 유사한 적층체와 조합하여 복합층 형태의 적층체를 구성할 수 있다.These melted electrostatic ultrafine fiber nonwovens can be combined with a single layer or other similar laminate to form a multilayered laminate.
본 발명에 따른 용융 정전 초극세섬유로 이루어진 정전 부직포를 이용한 필터는 다양한 형태로 대기 정화를 위한 산업용, 자동차용, 가정용 필터로 사용이 가능하다.The filter using an electrostatic nonwoven fabric made of molten electrostatic ultrafine fibers according to the present invention can be used as an industrial, automobile, and household filter for air purification in various forms.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 상세히 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, the present invention will be described in detail by examples, but the present invention is not limited by the examples.
실시예 1Example 1
멜트브로운 방사 과정에서는 물과 공기를 함께 이용해 방사대(DIE)에서 약 15cm 사이에 하이드로 차장(3M XMRGJ 1996년)을 가하면서 방사하였다. In the melt blown spinning process, water and air were used together to spin while applying a hydro conductor (3M XMRGJ 1996) between about 15 cm from the spinning band (DIE).
멜트브로운 방사에서 사용된 노즐은 2중 노즐(한미 노즐)을 사용하였고, 방사는 내측에서 강유전체 물질 0.1% 물 99.9%를 200ml/min의 속도로 방사하고, 공기압은 6.5kg/㎠ 분사하여 초극세섬유를 방사하였다. 방사시에는 강유전체 물질로 BaTio3 70nm 분말을 물에 혼합하여 수용액상태로 혼합하면서 강유전체 나노분말을 분사하어 방사 섬유 표면에 적용하였다. 이와 같이, 합성수지(PE/PP)에 강유전체 성분으로서 힌더드아민 1.0 중량%를 혼합 사용하여 멜트브로운 방사공정으로 정전특성을 가진 초극세섬유를 직경 2.5㎛로 제조하면서, 그 표면에 강유전체 나노분말이 부착된 정전 초극세섬유를 제조하였다.The nozzle used in melt blown spinning was a double nozzle (Hanmi nozzle), and spinning was done with 0.1% ferroelectric material and 99.9% water at a rate of 200ml/min. Air pressure was sprayed with 6.5kg/㎠ The fibers were spun. During spinning, BaTio3 70nm powder was mixed with water as a ferroelectric material and mixed in an aqueous solution, while ferroelectric nanopowder was sprayed and applied to the surface of the spinning fiber. In this way, by mixing 1.0% by weight of hindered amine as a ferroelectric component in synthetic resin (PE/PP), ultra-fine fibers having electrostatic properties in a diameter of 2.5 μm are prepared by a melt blown spinning process, while ferroelectric nanopowder is formed on the surface. Attached electrostatic ultrafine fibers were prepared.
이렇게 제조된 정전 초극세섬유를 이용하여 통상적인 방법에 의거하여 단위중량이 20g/m2이고, 두께가 0.2mm이며, 통기도가 30cm3/cm2/sec 인 멜트브론운 방식으로 방사하면서 부직포를 제조하였다. Using the electrostatic ultra-fine fiber thus prepared, a nonwoven fabric is manufactured by spinning in a meltbronn method with a unit weight of 20 g/m 2 , a thickness of 0.2 mm, and a permeability of 30 cm 3 /cm 2 /sec according to a conventional method. I did.
상기와 같이 제조된 부직포를 20 cm X 20 cm 크기로 절단하고 연속식 코로나방전 가공 처리기기를 이용하여 상온분위기하에서 최대 처리속도 20 m/min, 30 kV의 출력으로 1분간 처리하여 정전 초극세섬유 부직포를 제조하였다.The nonwoven fabric prepared as described above is cut into a size of 20 cm X 20 cm, and treated with an output of 20 m/min and 30 kV at a maximum processing speed of 20 m/min and 30 kV for 1 minute using a continuous corona discharge processing device. Was prepared.
실시예 2Example 2
멜트브로운 방사 과정에서는 물과 공기를 함께 이용해 방사대(DIE)에서 약 15cm 사이에 하이드로 차장(3M XMRGJ 1996년)을 가하면서 방사하였다. In the melt blown spinning process, water and air were used together to spin while applying a hydro conductor (3M XMRGJ 1996) between about 15 cm from the spinning band (DIE).
멜트브로운 방사는 상기 실시예 1과 동일한 조건으로 시행하여 초극세섬유를 제조하고, 강유전체 물질로는 BaTio3 100nm 분말을 물에 혼합하여 수용액상태로 혼합하면서 정전 초극세섬유를 직경 1.0㎛로 제조하였다.Melt blown spinning was carried out under the same conditions as in Example 1 to prepare ultra-fine fibers. As a ferroelectric material, BaTio 3 100 nm powder was mixed in water and mixed in an aqueous solution to prepare electrostatic ultra-fine fibers having a diameter of 1.0 μm.
이렇게 제조된 정전 초극세섬유를 이용하여 통상적인 방법에 의거하여 단위중량이 15g/m2이고, 두께가 0.15m이며, 통기도가 20cm3/cm2/sec 인 용융 정전 초극세 섬유 부직포를 제조하였다. Using the thus prepared electrostatic ultrafine fiber, a melted electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric having a unit weight of 15 g/m 2 , a thickness of 0.15 m, and a permeability of 20 cm 3 /cm 2 /sec was prepared according to a conventional method.
상기와 같이 제조된 부직포를 20 cm X 20 cm 크기로 절단하고 연속식 코로나방전 가공 처리기기를 이용하여 상온분위기하에서 최대 처리속도 20 m/min, 30 kV의 출력으로 1분간 처리하여 정전 초극세섬유 부직포를 제조하였다.The nonwoven fabric prepared as described above is cut into a size of 20 cm X 20 cm, and treated with an output of 20 m/min and 30 kV at a maximum processing speed of 20 m/min and 30 kV for 1 minute using a continuous corona discharge processing device. Was prepared.
실시예 3Example 3
용융 정전 초극세 방사 과정에서는 물과 공기를 함께 이용해 방사대(DIE)에서 약 15cm 사이에 하이드로 차장(3M XMRGJ 1996년)을 가하면서 방사하였다. In the melt electrostatic microspinning process, water and air were used together to spin while applying a hydro conductor (3M XMRGJ 1996) between about 15 cm from the spinning table (DIE).
멜트브로운 방사는 강유전체 물질 0.2% 물 99.8%를 150ml/min의 속도로 방사하고, 공기압은 7.5kg/㎠ 분사하여 초극세섬유를 제조하였다. 강유전체 물질로는 BaTio3 40nm 분말을 물에 혼합하여 수용액 상태로 혼합하면서 강유전체 나노분말을 섬유표면에 적용하였다. 이와 같이, 합성수지(PE/PP)에 강유전체 성분으로서 힌더드아민 1.0 중량%를 혼합 사용하여 멜트브로운 방사공정으로 정전특성을 가진 초극세섬유를 0.5㎛로 제조하면서, 그 표면에 강유전체 나노분말이 부착된 정전 초극세섬유를 제조하였다.In the melt blown spinning, 0.2% of ferroelectric material and 99.8% of water were spun at a rate of 150 ml/min, and the air pressure was sprayed at 7.5 kg/cm 2 to produce ultrafine fibers. As a ferroelectric material, BaTio 3 40nm powder was mixed with water and mixed in an aqueous solution, while ferroelectric nanopowder was applied to the fiber surface. In this way, by mixing 1.0% by weight of hindered amine as a ferroelectric component in synthetic resin (PE/PP), an ultra-fine fiber having an electrostatic property to 0.5 µm is produced by a melt blown spinning process, and ferroelectric nanopowder is attached to the surface. An electrostatic ultrafine fiber was prepared.
이렇게 제조된 정전섬유를 이용하여 통상적인 방법에 의거하여 단위중량이 15g/m2이고, 두께가 0.15m이며, 통기도가 30cm3/cm2/sec 인 용융 정전 초극세섬유 부직포를 제조하였다. Using the thus prepared electrostatic fiber, a molten electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabric having a unit weight of 15 g/m 2 , a thickness of 0.15 m, and a permeability of 30 cm 3 /cm 2 /sec was prepared according to a conventional method.
상기와 같이 제조된 부직포를 20 cm X 20 cm 크기로 절단하고 연속식 코로나방전 가공 처리기기를 이용하여 상온분위기하에서 최대 처리속도 20 m/min, 30 kV의 출력으로 1분간 처리하여 정전 초극세섬유 부직포를 제조하였다.The nonwoven fabric prepared as described above is cut into a size of 20 cm X 20 cm, and treated with an output of 20 m/min and 30 kV at a maximum processing speed of 20 m/min and 30 kV for 1 minute using a continuous corona discharge processing device. Was prepared.
비교예 1Comparative Example 1
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 멜트브로운 방사 과정에서는 물과 공기를 함께 이용해 방사대(DIE)에서 약 15cm 사이에 하이드로 차장(3M XMRGJ 1996년)을 가하면서 방사하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, but in the melt blown spinning process, water and air were used together to spin while applying a hydro conductor (3M XMRGJ 1996) between about 15 cm from the spinning table (DIE).
멜트브로운 방사에서 사용된 노즐은 2중 노즐(한미 노즐)을 사용하였고, 물 100%를 200ml/min의 속도로 방사하고, 공기압은 6.5kg/㎠ 분사하여 방사하였다. 강유전체 성분으로서 힌더드아민 1.0 중량%를 사용하여 멜트브로운 방사공정으로 정전 극세섬유를 직경 5㎛로 제조하였다.The nozzle used in melt blown spinning was a double nozzle (Hanmi nozzle), and 100% of water was spun at a rate of 200 ml/min, and the air pressure was sprayed by 6.5 kg/cm 2. Using 1.0% by weight of hindered amine as a ferroelectric component, electrostatic microfibers with a diameter of 5 μm were prepared by a melt blown spinning process.
이렇게 제조된 정전섬유를 이용하여 통상적인 방법에 의거하여 단위중량이 20g/m2이고, 두께가 0.2mm이며, 통기도가 30cm3/cm2/sec 인 멜트브로운 정전 부직포를 제조하였다. Using the thus prepared electrostatic fiber, a melt blown electrostatic nonwoven fabric having a unit weight of 20 g/m 2 , a thickness of 0.2 mm, and a permeability of 30 cm 3 /cm 2 /sec was manufactured according to a conventional method.
상기와 같이 제조된 부직포를 20 cm X 20 cm 크기로 절단하고 연속식 코로나방전 가공 처리기기를 이용하여 상온분위기하에서 최대 처리속도 20 m/min, 30 kV의 출력으로 1분간 처리하여 정전 부직포를 제조하였다.The nonwoven fabric prepared as described above is cut into a size of 20 cm X 20 cm and processed at a maximum processing speed of 20 m/min and 30 kV for 1 minute in a room temperature atmosphere using a continuous corona discharge processing device to produce an electrostatic nonwoven fabric. I did.
비교예 2Comparative Example 2
상기 실시예 1과 동일하게 실시하되 멜트브로운 방사 과정에서는 물과 공기를 함께 이용해 방사대(DIE)에서 약 15cm 사이에 하이드로 차장(3M XMRGJ 1996년)을 가하면서 방사하였다.It was carried out in the same manner as in Example 1, but in the melt blown spinning process, water and air were used together to spin while applying a hydro conductor (3M XMRGJ 1996) between about 15 cm from the spinning table (DIE).
멜트브로운 방사에서 사용된 노즐은 2중 노즐(한미 노즐)을 사용하였고, 물 100%를 200ml/min의 속도로 방사하고, 공기압은 6.5kg/㎠ 분사하여 방사하였다. 강유전체 성분으로서 힌더드아민 1.0 중량%를 사용하여 멜트브로운 방사공정으로 정전 초극세섬유를 0.85㎛로 제조하였다.The nozzle used in melt blown spinning was a double nozzle (Hanmi nozzle), and 100% of water was spun at a rate of 200 ml/min, and the air pressure was sprayed by 6.5 kg/cm 2. Using 1.0% by weight of hindered amine as a ferroelectric component, electrostatic ultrafine fibers were prepared in 0.85 µm by a melt blown spinning process.
이렇게 제조된 정전섬유를 이용하여 통상적인 방법에 의거하여 단위중량이 20g/m2이고, 두께가 0.2mm이며, 통기도가 15cm3/cm2/sec 인 멜트브로운 정전 부직포를 제조하였다. Using the electrostatic fiber thus prepared, a melt blown electrostatic nonwoven fabric having a unit weight of 20 g/m 2 , a thickness of 0.2 mm, and a permeability of 15 cm 3 /cm 2 /sec was manufactured according to a conventional method.
상기와 같이 제조된 부직포를 20 cm X 20 cm 크기로 절단하고 연속식 코로나방전 가공 처리기기를 이용하여 상온분위기하에서 최대 처리속도 20 m/min, 30 kV의 출력으로 1분간 처리하여 정전 부직포를 제조하였다.The nonwoven fabric prepared as described above is cut into a size of 20 cm X 20 cm and processed at a maximum processing speed of 20 m/min and 30 kV for 1 minute in a room temperature atmosphere using a continuous corona discharge processing device to produce an electrostatic nonwoven fabric. I did.
실험예 Experimental example
상기 실시예와 비교예에 의하여 제조된 정전필터 제조용 유전체 분말을 함유한 멜트브로운 및 융용 정전 초극세방사 섬유 부직포의 초미세먼지의 여과능력을 실험하기 위하여 NaCl 에어로졸(aerosol) 시험법에 따라 여과시험을 하였다. Filtration test according to NaCl aerosol test method in order to test the filtration ability of ultrafine dust of melt blown and melted electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabrics containing dielectric powder for electrostatic filter production prepared according to the above Examples and Comparative Examples. Was done.
NaCl 입자 0.3㎛ 으로 5.3cm/초의 면속도로 시험하였다. 시험장비는 모델 TSI 8130 필터시험기를 사용하여 측정하였다. 이를 시험할 필터를 통과하도록 하여 통과 후의 공기중에 잔존하는 염화나트륨의 양을 측정하는 방법으로 상기와 같은 방법으로 시험편의 여과율을 측정한 후 이를 하기 표 1에 나타내었다.It was tested with a surface speed of 5.3cm/sec with 0.3㎛ NaCl particles. The test equipment was measured using a model TSI 8130 filter tester. This is a method of measuring the amount of sodium chloride remaining in the air after passing through the filter to be tested. After measuring the filtration rate of the test piece in the same manner as described above, it is shown in Table 1 below.
섬유Ultrafine
fiber
(g/m2)weight
(g/m 2 )
(mm)thickness
(mm)
(cc/cm2/sec)Ventilation
(cc/cm 2 /sec)
여과효율
(%)Early
Filtration efficiency
(%)
나노분말Ferroelectric
Nano powder
강유전체
함량
(%)Melt
Ferroelectric
content
(%)
(%)Ferroelectric nanopowder content
(%)
상기 실험의 결과 본 발명에 따른 실시예 1 내지 실시예 3의 멜트브로운, 정전 초극세섬유 부직포의 경우에는 초기여과율이 모두 99.95 % 이상으로 측정되었으나, 비교예의 경우에는 초기여과율이 89.92%와 92.971%로 낮게 측정되었다. As a result of the above experiment, in the case of the melt blown and electrostatic ultrafine fiber nonwoven fabrics of Examples 1 to 3 according to the present invention, all of the initial filtration rates were measured to be 99.95% or more, but in the case of the comparative example, the initial filtration rates were 89.92% and 92.971%. Measured as low as.
상기 표 1의 결과로부터 본 발명에 따른 부직포 기재를 정전필터로 사용할 경우 종래의 필터에 비하여 여과성능이 우수하며, 종래의 필터에 비하여 성능이 현저히 향상되는 것을 알 수 있다.From the results of Table 1, it can be seen that when the nonwoven fabric substrate according to the present invention is used as an electrostatic filter, the filtration performance is superior to that of the conventional filter, and the performance is remarkably improved compared to the conventional filter.
본 발명은 하나의 구현예로서 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 당해 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실험예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위는 첨부된 청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.Although the present invention has been described as one embodiment, this is only illustrative, and those of ordinary skill in the art will appreciate that various modifications and equivalent other experimental examples are possible therefrom. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should be determined by the technical spirit of the appended claims.
Claims (7)
강유전체 0.01~3중량%와 물 97~99.99중량%를 혼합하고 2중 노즐을 이용하여 10~100㎚인 다공성의 강유전체 나노분말을 형성하면서 분사하는 단계; 및
상기 초극세섬유의 표면에 상기 강유전체 나노분말을 분사하여 0.01~3중량%로 부착시키되 초극세섬유의 방사시에 첨가되는 강유전체 나노분말은 초극세섬유 방사 후에 섬유표면에서 점착력을 발휘하여 초극세섬유의 표면에 들러붙어서 하나의 분말 단위체를 구성하거나 초극세섬유 표면에 코팅된 형태로 부착시키는 단계
를 포함하는 정전 초극세섬유의 제조방법.Prepared by melt blown spinning method by mixing ferroelectric material in a content of 0.1-10% by weight in synthetic resin, but air pressure at a spraying amount of 100-500ml/min per nozzle from 0.15Φ(0.471mm)~0.4Φ(1.256mm) nozzle Preparing ultra-fine fibers having an average diameter of 0.5 to 15 ㎛ under the condition of spraying at 4-8Kg/㎠;
Mixing 0.01 to 3% by weight of ferroelectric and 97 to 99.99% by weight of water, and spraying while forming 10 to 100 nm porous ferroelectric nanopowder using a double nozzle; And
The ferroelectric nanopowder is sprayed onto the surface of the ultrafine fiber and adhered at an amount of 0.01 to 3% by weight, but the ferroelectric nanopowder added during spinning of the ultrafine fiber exhibits adhesive force on the fiber surface after spinning the ultrafine fiber, and thus falls into the surface of the ultrafine fiber. Attaching to form a single powder unit or attaching in a coated form on the surface of ultrafine fibers
Method for producing an electrostatic ultrafine fiber comprising a.
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