KR102264884B1 - 나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치 및 전기방사 방법 - Google Patents

나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치 및 전기방사 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 전기방사방법을 통해 나노섬유를 제조함에 있어 각 장치부의 구성을 모듈화하여 구성한 용융전기방사 장치를 통해 제조할 수 있도록 하는 모듈화식 나노섬유 용융전기방사 장치에 관한 것이다. 본 발명에 따르면, 절연 케이스; 상기 절연 케이스의 상부 측에 구비되는 고분자 공급탱크; 상기 고분자 공급탱크의 하부에 연통 구비되는 하나 이상의 노즐목; 상기 노즐목의 하부에 구비되되 상기 노즐목이 관통 구비되는 히팅 장치; 및 상기 노즐목의 하단부에 구비되는 방사 노즐;을 포함하는 모듈화식 나노섬유 용융전기방사 장치가 제공된다.

Description

나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치 및 전기방사 방법{ELECTRO SPINNING APPARATUS AND METHOD FOR NANO FIBER MANUFACTURE}
본 발명은 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 관한 것으로서, 상세하게는 펠릿을 자동 공급하는 공급장치와 길고 폭이 좁은 노즐목을 통해 고분자를 공급하고, 용융된 고분자를 전기력에 의해 방사함으로써 나노섬유를 제조하는 전기방사장치에 관한 것이며, 또한, 상기 전기방사장치를 이용하여 나노 섬유를 제조하는 방법에 관한 것이다.
현재 통상적으로 사용되고 있는 전기방사법은 하나의 노즐에서 시간당 수 그램(g)이하의 용액을 토출하여 섬유를 제조하는 방법으로서 생산속도가 매우 낮아 경제성이 적은 단점이 있다. 특히 나노급 섬유는 매우 적은 용액을 방출시켜 제조하기 때문에 이로부터 제조되는 웹의 생산속도 문제가 뒤따른다.
이러한 문제점은 다중의 노즐을 사용함으로써 해결될 수 있으나, 노즐을 다중으로 구성할 경우에는 하전 필라멘트간의 반발력으로 인해 토출 스트림(Stream)이 불균일해지고, 이에 따라 노즐에 고압을 인가하기 어렵게 되므로 전기방사장치에 다중노즐을 구성하기가 매우 곤란한 측면이 있다.
한편, 나노섬유의 제조방법은 용액전기방사(solution electrospinning) 장치가 일반적으로 사용되고 있으나, 고분자를 유기용매로 녹여 점성을 갖는 용액에 전기방사하여 나노섬유를 제조하므로, 유기용매에 용해력이 있는 고분자만 사용이 가능하고, 내화학성이 강한 고분자는 사용할 수 없음. 또한 유기용매의 사용에 따른 잔존 가능성으로 인해 인체 유해성이 항상 내재되어 있기 때문에 의료용으로도 부적합한 문제점이 있다.
전기방사(Electrospinning)는 종래의 용융방사 및 습식방사, 습건식 방사와 달리 방사노즐부에 양극성(+) 혹은 음극성(-)의 전압을 직접 인가하여 용액을 하전시킨 후, 하전된 용액을 방사노즐부을 거쳐 공기층으로 토출하고, 이어서 공기층에서 하전 필라멘트의 연신 및 또다른 필라멘트 분기를 거쳐 극세섬유를 제조하는 방사방법이다. 양극성(+) 전압의 인가를 통해 (+)전하가 대전된 토출 필라멘트, 혹은 음극성(-) 전압의 인가를 통해 (-)전하가 대전된 토출 필라멘트는 방사노즐부와 집적부(Collector; 이하 컬렉터라고 지칭) 사이에 형성된 전기장 속에서 인접 필라멘트간 상호반발 등 전기적 영향으로 심한 요동을 거치면서 극세화된다.
이와 같이 형성된 극세 필라멘트는 그 직경이 나노급에 해당하는 섬유로서 접지시킨 컬렉터 혹은 하전 필라멘트의 극성과 반대극성으로 대전된 컬렉터상에 집적되어 웹(Web) 형태로 제조가 된다. 이러한 전기방사법은 분리막과 유사한 다공성 웹을 제조할 수 있는 방법으로 이용된다.
대한민국 등록특허공보 10-0458946(2004.12.03. 공고) 대한민국 등록특허공보 10-1478184(2014.12.31. 공고)
따라서, 상기한 종래의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은, 전기방사방법을 통해 나노섬유를 제조함에 있어 각 장치부의 구성을 모듈화하여 구성한 용융전기방사 장치를 통해 제조할 수 있도록 하는 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반한 나노섬유 제조 방법을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명에 따른 나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치는,
절연 케이스;
상기 절연 케이스의 상부 측에 구비되는 고분자 공급탱크;
상기 고분자 공급탱크의 하부에 연통 구비되는 하나 이상의 노즐목;
상기 노즐목의 하부에 구비되되 상기 노즐목이 관통 구비되는 히팅 장치; 및
상기 노즐목의 하단부에 구비되는 방사 노즐;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 히팅 장치는 히팅 블록 및 상기 히팅 블록에 구비되는 세라믹 히터를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 고분자 공급탱크와, 상기 노즐목과, 상기 히팅 장치 및 상기 방사노즐은 각각 모듈화된 단위체로 이루어지며, 상기 절연 케이스에 조립 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 전기방사 장치는 중앙장치와 모듈장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 중앙장치는 펠릿 형태의 고분자를 모듈장치에 공급하기 위한 고용량의 고분자 저장탱크와 이송관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙장치는 1개 이상의 모듈장치에 고분자, 전력, 외기, 온도제어장치 등을 공급해주는 체결유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
모듈장치의 히팅블록에 용융점 이상의 온도를 공급하기 위한 전력공급장치(power supply)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중앙장치는 온도·전력·모터·외기·고분자 투입 등을 제어할 수 있는 소프트웨어 및 통제장치(기계식 혹은 전자식 모두 가정)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
각 모듈장치에 온도 조절용 외기를 공급하기 위한 이송관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
모듈장치를 체결하는 유니트는 전체를 블록화하고(이하 ‘방사판’이라 함), 방사판이 좌우로 스윙할 수 있도록 모터 및 기어 장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 모듈장치는,
역삼각 구조체를 가진 고분자 공급탱크와, 내경 약 10 cm의 노즐목을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모듈장치는,세라믹 히터기를 삽입할 수 있는 히팅블록, 온도센서 및 중앙 온도제어장치와 연결되는 센서단자 및 온도 조절용 공기 투입·배출 유니트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 모듈장치는,
중앙장치의 power supply와 연결되는 전원 단자와. 고분자 용융액을 토출하는 방사노즐 및 전기 및 열을 효과적으로 차단하는 케이스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
나노섬유 제조를 위한 전기방사방법에 있어서,
나노섬유용 고분자가 노즐목과 방사 노즐을 포함하는 용융전기방사 장치를 통해 공급되고, 상기 노즐목의 단부에 구성된 방사 노즐을 통해 나노섬유를 전기 방사하되, 상기 노즐목을 소정 온도로 가열하고,
절연 케이스 내의 상부에 구비된 고분자 공급탱크로 고분자를 공급하고, 상기 고분자 공급탱크로 공급된 고분자를 상기 고분자 공급탱크의 하부에 연통 구비되는 하나 이상의 노즐목을 통해 통과시켜서 상기 노즐목의 하부에 구비되는 방사 노즐을 통해 방사시키되, 상기 노즐목이 관통 구비되는 히팅장치를 통해 소정 온도로 가열시키고, 상기 방사 노즐에 전기를 인가하면서 전기 방사시키는 것을 특징으로한다.
또한, 나노섬유 제조를 위한 전기방사방법은,
절연 케이스와, 상기 절연 케이스의 상부 측에 구비되는 고분자 공급탱크와, 상기 고분자 공급탱크의 하부에 연통 구비되는 하나 이상의 노즐목과, 상기 노즐목의 하부에 구비되되 상기 노즐목이 관통 구비되는 히팅 장치, 및 상기 노즐목의 하단부에 구비되는 방사 노즐을 포함하는 용융전기방시 장치를 통해 나노섬유를 제조하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반한 나노섬유 제조 방법에 의하면 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 본 발명은 유기용매를 사용하지 않고 고분자에 용융점 이상의 열을 가하여 얻은 용융액을 전기방사하므로, 내화학성이 강한 고분자라도 나노섬유로 제조할 수 있고, 유기용매를 사용하지 않으므로 인체에 무해한 환경 친화적인 나노섬유를 제조할 수 있는 효과가 있다.
둘째, 본 발명은 전기 절연성이 매우 우수한 세라믹 히터를 사용하여 방사과정에서 전기적 간섭 및 왜곡, 그리고 방전현상을 차단할 수 있는 효과가 있다.
셋째, 본 발명은 구성을 모듈화하여 구성함으로써 전체 장치 및 각 구성부에 대한 보수 및 교체 용이한 효과가 있다.
넷째, 본 발명은 외부에서 고분자 및 전기 등을 자동화하여 공급받을 수 있도록 하는 효과가 있다.
다섯째, 본 발명은 대규모 양산 시설에 적용될 경우 설비투자 및 생산비용을 감소시킬 수 있고, 히팅블록의 온도 조절은 공랭식 냉각장치인 팬을 이용하며 센서를 통해 팬의 속도를 조절할 수 있어 운용성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급된 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어 질 수 있을 것이다.
도 1은 3D 프리터의 노즐목, 히팅블록, 노즐목 구조를 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명에 따른 모듈화식 나노섬유 용융전기방사 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3은 고분자 공급탱크 내의 역삼가 구조체와 고분자 흐름을 나타내는 도면이다.
도 4는 본체의 체결 유니트에 대한 개략도이다.
본 발명의 추가적인 목적들, 특징들 및 장점들은 다음의 상세한 설명 및 첨부도면으로부터 보다 명료하게 이해될 수 있다.
본 발명의 상세한 설명에 앞서, 본 발명은 다양한 변경을 도모할 수 있고, 여러 가지 실시 예를 가질 수 있는바, 아래에서 설명되고 도면에 도시된 예시들은 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다.
본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시 예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도는 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
또한, 명세서에 기재된 "...부", "...유닛", "...모듈" 등의 용어는 적어도 하나의 기능이나 동작을 처리하는 단위를 의미하며, 이는 하드웨어나 소프트웨어 또는 하드웨어 및 소프트웨어의 결합으로 구현될 수 있다.
또한, 첨부 도면을 참조하여 설명함에 있어, 도면 부호에 관계없이 동일한 구성 요소는 동일한 참조부호를 부여하고 이에 대한 중복되는 설명은 생략하기로 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지 기술에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 본원 명세서 전체에서, 어떤 단계가 다른 단계와 "상에"또는 "전에" 위치하고 있다고 할 때, 이는 어떤 단계가 다른 단계와 직접적 시계열적인 관계에 있는 경우 뿐만 아니라, 각 단계 후의 혼합하는 단계와 같이 두 단계의 순서에 시계열적 순서가 바뀔 수 있는 간접적 시계열적 관계에 있는 경우와 동일한 권리를 포함한다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈화식 나노섬유 용융전기방사 장치에 대하여 도 1을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모듈화식 나노섬유 용융전기방사 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 모듈화식 나노섬유 용융전기방사 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 절연 케이스(100); 고분자 공급탱크(200); 노즐목(300); 세라믹 히터(400); 히팅 블록(500); 방사 노즐(600)을 포함하여 구성된다. 상기 세라믹 히터(400)와 히팅 블록(500)은 히팅 장치를 구성한다.
도면부호 10은 절연 케이스(100)를 장치 설비에 체결하기 위한 체결 유니트이다.
상기 고분자 공급탱크(200), 노즐목(300), 세라믹 히터(400), 히팅 블록(500), 방사 노즐(600)은 각각 모듈화되어 구성되고, 이를 조립하여 일체화하여 이루어진다.
상기 고분자 공급탱크(200)의 하면은 노즐목(300) 측으로 고분자가 용이하게 유입될 수 있게 테이퍼지게 형성된다. 즉, 상기 고분자 공급탱크(200)의 하면은 역삼각형 구조(체)로 이루어질 수 있다.
이에 따라 본 발명은 보수 및 교체 용이하고, 외부에서 고분자 및 전기 등을 자동화하여 공급받을 있게 이루어진다.
상기 히팅장치를 구성하는 세라믹 히터(400)는 전기 절연성이 매우 우수한 세라믹 히터를 사용하여, 방사과정에서 전기적 간섭 및 왜곡, 그리고 방전현상을 차단하게 된다.
또한, 상기 히팅 블록(500)의 온도 조절은 공랭식 냉각장치인 팬을 이용하며, 센서를 통해 팬의 속도를 조절하도록 구성된다.
그리고 일체화된 방사장치는 향후 대규모 양산 시설에 적용될 경우 설비투자 및 생산비용을 감소시킬 수 있는 요인으로 작용하게 된다.
본 발명은 상기와 같이 구성됨으로써 기존 용융전기방사 장치의 고분자 공급탱크는 다소 대량의 고분자를 저장하여 히팅하므로 고분자의 용융점이 용융탱크 내부의 중심으로 들어갈수록 점성이 떨어지고, 이를 해결하기 위하여 히팅 온도를 올리면 용융탱크 외부의 고분자가 타들어가는 문제점이 있었으나, 본 발명은 가늘고 긴 형태의 노즐목(300)을 구성하고, 고분자가 고분자 공급탱크(200)로부터 노즐목(300)에서 용융점의 온도에 녹아 점성을 갖는 용융액이 되면 비슷한 온도로 히팅된 방사 노즐(600)에서 전기방사되게 된다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 모듈화식 나노섬유 용융전기방사 장치에 따르면, 유기용매를 사용하지 않고 고분자에 용융점 이상의 열을 가하여 얻은 용융액을 전기방사하므로, 내화학성이 강한 고분자라도 나노섬유로 제조할 수 있고, 유기용매를 사용하지 않으므로 인체에 무해한 환경 친화적인 나노섬유를 제조할 수 있고, 전기 절연성이 매우 우수한 세라믹 히터를 사용하여 방사과정에서 전기적 간섭 및 왜곡, 그리고 방전현상을 차단할 수 있으며, 구성을 모듈화하여 구성함으로써 전체 장치 및 각 구성부에 대한 보수 및 교체 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 외부에서 고분자 및 전기 등을 자동화하여 공급받을 수 있고, 대규모 양산 시설에 적용될 경우 설비투자 및 생산비용을 감소시킬 수 있으며, 히팅블록의 온도 조절은 공랭식 냉각장치인 팬을 이용하며 센서를 통해 팬의 속도를 조절할 수 있어 운용성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
상기 전기방사 장치는 중앙장치와 모듈장치로 구성될 수 있다. 이 경우, 상기 중앙장치는 펠릿 형태의 고분자를 모듈장치에 공급하기 위한 고용량의 고분자 저장탱크와 이송관을 포함하는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 중앙장치는 1개 이상의 모듈장치에 고분자, 전력, 외기, 온도제어장치 등을 공급해주는 체결유니트를 포함하는 것을 특징으로 한다.
모듈장치의 히팅블록에 용융점 이상의 온도를 공급하기 위한 전력공급장치(power supply)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 중앙장치는 온도·전력·모터·외기·고분자 투입 등을 제어할 수 있는 소프트웨어 및 통제장치(기계식 혹은 전자식 모두 가정)를 포함하는 것을 특징으로 한다.
각 모듈장치에 온도 조절용 외기를 공급하기 위한 이송관을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.
모듈장치를 체결하는 유니트는 전체를 블록화하고(이하 ‘방사판’이라 함), 방사판이 좌우로 스윙할 수 있도록 모터 및 기어 장치로 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기 모듈장치는, 역삼각 구조체를 가진 고분자 공급탱크와, 내경 약 10 cm의 노즐목을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
또한, 상기 모듈장치는,세라믹 히터기를 삽입할 수 있는 히팅블록, 온도센서 및 중앙 온도제어장치와 연결되는 센서단자 및 온도 조절용 공기 투입·배출 유니트를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
더불어, 상기 모듈장치는, 중앙장치의 power supply와 연결되는 전원 단자와. 고분자 용융액을 토출하는 방사노즐 및 전기 및 열을 효과적으로 차단하는 케이스를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같은 실시 예들은 비록 한정된 도면에 의해 설명되었으나, 해당 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 상기를 기초로 다양한 기술적 수정 및 변형을 적용할 수 있다. 예를 들어, 설명된 기술들이 설명된 방법과 다른 순서로 수행되거나, 및/또는 설명된 시스템, 구조, 장치, 회로 등의 구성요소들이 설명된 방법과 다른 형태로 결합 또는 조합되거나, 다른 구성요소 또는 균등물에 의하여 대치되거나 치환되더라도 적절한 결과가 달성될 수 있다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예에 따른 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반한 나노섬유 제조 방법에 대하여 첨부 도면을 참조하여 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명에 따른 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반한 나노섬유 제조 방법에 이용되는 모듈화식 나노섬유 용융전기방사 장치의 구성을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 2는 본 발명에 따른 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반한 나노섬유 제조 방법을 나타내는 플로차트이다.
먼저, 본 발명에 따른 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반한 나노섬유 제조 방법에 이용되는 모듈화된 용융전기방사 장치의 구성을 도 1을 참조하여 간략히 설명한다.
본 발명에 따른 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반한 나노섬유 제조 방법에 이용되는 모듈화된 용융전기방사 장치는, 도 1에 나타낸 바와 같이, 크게 절연 케이스(100); 고분자 공급탱크(200); 노즐목(300); 세라믹 히터(400); 히팅 블록(500); 방사 노즐(600)을 포함하여 구성된다. 상기 세라믹 히터(400)와 히팅 블록(500)은 히팅 장치를 구성한다.
도면부호 10은 절연 케이스(100)를 장치 설비에 체결하기 위한 체결 유니트이다.
상기 고분자 공급탱크(200), 노즐목(300), 세라믹 히터(400), 히팅 블록(500), 방사 노즐(600)은 각각 모듈화되어 구성되고, 이를 조립하여 일체화하여 이루어진다.
상기 고분자 공급탱크(200)의 하면은 노즐목(300) 측으로 고분자가 용이하게 유입될 수 있게 테이퍼지게 형성된다. 즉, 상기 고분자 공급탱크(200)의 하면은 역삼각형 구조(체)로 이루어질 수 있다.
이에 따라 본 발명은 보수 및 교체 용이하고, 외부에서 고분자 및 전기 등을 자동화하여 공급받을 있게 이루어진다.
상기 히팅장치를 구성하는 세라믹 히터(400)는 전기 절연성이 매우 우수한 세라믹 히터를 사용하여, 방사과정에서 전기적 간섭 및 왜곡, 그리고 방전현상을 차단하게 된다.
또한, 상기 히팅 블록(500)의 온도 조절은 공랭식 냉각장치인 팬을 이용하며, 센서를 통해 팬의 속도를 조절하도록 구성된다.
그리고 일체화된 방사장치는 향후 대규모 양산 시설에 적용될 경우 설비투자 및 생산비용을 감소시킬 수 있는 요인으로 작용하게 된다.
본 발명은 상기와 같이 구성됨으로써 기존 용융전기방사 장치의 고분자 공급탱크는 다소 대량의 고분자를 저장하여 히팅하므로 고분자의 용융점이 용융탱크 내부의 중심으로 들어갈수록 점성이 떨어지고, 이를 해결하기 위하여 히팅 온도를 올리면 용융탱크 외부의 고분자가 타들어가는 문제점이 있었으나, 본 발명은 가늘고 긴 형태의 노즐목(300)을 구성하고, 고분자가 고분자 공급탱크(200)로부터 노즐목(300)에서 용융점의 온도에 녹아 점성을 갖는 용융액이 되면 비슷한 온도로 히팅된 방사 노즐(600)에서 전기방사되게 된다.
상기한 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반하여 본 발명에 따른 나노섬유 제조 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.
본 발명에 따른 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반한 나노섬유 제조 방법은, 절연 케이스(100) 내의 상부에 구비된 고분자 공급탱크(200)로 고분자를 공급하고(고분자 공급 단계(S100)), 고분자 공급탱크(200)로 공급된 고분자를 상기 고분자 공급탱크(200)의 하부에 연통 구비되는 하나 이상의 노즐목(300)을 통해 통과시켜서 상기 노즐목(300)의 하부에 구비되는 방사 노즐(600)을 통해 방사시키되, 상기 노즐목(300)이 관통 구비되는 히팅장치를 통해 소정 온도로 가열시키면서(히팅 단계(S200)), 상기 방사 노즐(600)에 전기를 인가하고(전기 인가 단계(S300)), 전기 방사시키는 것을 특징으로 한다.
이상에서 설명한 바와 같은 본 발명에 따른 모듈화된 용융전기방사 장치에 기반한 나노섬유 제조 방법에 따르면, 유기용매를 사용하지 않고 고분자에 용융점 이상의 열을 가하여 얻은 용융액을 전기방사하므로, 내화학성이 강한 고분자라도 나노섬유로 제조할 수 있고, 유기용매를 사용하지 않으므로 인체에 무해한 환경 친화적인 나노섬유를 제조할 수 있고, 전기 절연성이 매우 우수한 세라믹 히터를 사용하여 방사과정에서 전기적 간섭 및 왜곡, 그리고 방전현상을 차단할 수 있으며, 구성을 모듈화하여 구성함으로써 전체 장치 및 각 구성부에 대한 보수 및 교체 용이한 이점이 있다.
또한, 본 발명은 외부에서 고분자 및 전기 등을 자동화하여 공급받을 수 있고, 대규모 양산 시설에 적용될 경우 설비투자 및 생산비용을 감소시킬 수 있으며, 히팅블록의 온도 조절은 공랭식 냉각장치인 팬을 이용하며 센서를 통해 팬의 속도를 조절할 수 있어 운용성을 향상시킬 수 있는 이점이 있다.
10: 체결 유니트
100: 절연 케이스
200: 고분자 공급탱크
300: 노즐목
400: 세라믹 히터
500: 히팅 블록
600: 방사 노즐
S100: 고분자 공급 단계
S200: 히팅 단계
S300: 전기 인가 단계

Claims (15)

  1. 절연 케이스;
    상기 절연 케이스의 상부 측에 구비되는 고분자 공급탱크;
    상기 고분자 공급탱크의 하부에 연통 구비되는 하나 이상의 노즐목;
    상기 노즐목의 하부에 구비되되 상기 노즐목이 관통 구비되는 히팅 장치; 및
    상기 노즐목의 하단부에 구비되는 방사 노즐;을 포함하고,
    상기 히팅 장치는 히팅 블록 및 상기 히팅 블록에 구비되는 세라믹 히터를 포함하고,
    상기 고분자 공급탱크와, 상기 노즐목과, 상기 히팅 장치 및 상기 방사노즐은 각각 모듈화된 단위체로 이루어지고, 상기 절연 케이스에 조립 구성되며,
    상기 고분자 공급탱크의 하면은 역삼각형 구조체로 이루어지는 것을 특징으로 하는,
    나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치.
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  14. 나노섬유 제조를 위한 전기방사방법에 있어서,
    나노섬유용 고분자가 노즐목과 방사 노즐을 포함하는 용융전기방사 장치를 통해 공급되고, 상기 노즐목의 단부에 구성된 방사 노즐을 통해 나노섬유를 전기 방사하되, 상기 노즐목을 소정 온도로 가열하고,
    절연 케이스 내의 상부에 구비된 고분자 공급탱크로 고분자를 공급하고, 상기 고분자 공급탱크로 공급된 고분자를 상기 고분자 공급탱크의 하부에 연통 구비되는 하나 이상의 노즐목을 통해 통과시켜서 상기 노즐목의 하부에 구비되는 방사 노즐을 통해 방사시키되, 상기 노즐목이 관통 구비되고 세라믹 히터를 포함하는 히팅장치를 통해 소정 온도로 가열시키고, 상기 방사 노즐에 전기를 인가하면서 전기 방사시키도록 이루어지고,
    상기 고분자 공급탱크와, 상기 노즐목과, 상기 히팅 장치 및 상기 방사노즐은 각각 모듈화된 단위체로 이루어지고, 상기 절연 케이스에 조립 구성되며,
    상기 고분자 공급탱크는 그 하면이 역삼각형 구조체로 이루어지는 것을 특징으로 하는
    나노섬유 제조를 위한 전기방사방법.
  15. 삭제
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