KR20030003925A - An eletronic spinning aparatus, and a process of preparing nonwoven fabric using the thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 나노섬유를 대량 생산 할 수 있는 전기 방사 장치 및 이를 이용한 부직포의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to an electrospinning apparatus capable of mass-producing nanofibers and a method of manufacturing a nonwoven fabric using the same.
미국 4,044,404호 등에 기재되어 있는 종래 전기 방사 장치 및 이를 이용한 부직포의 제조방법은 다음과 같다. 종래 전기 방사 장치는 방사액을 보관하는 방사액 주탱크(1), 방사액의 정량 공급을 위한 계량펌퍼(2), 방사액을 토출하는 다수개의 노즐, 상기 노즐 하단에 위치하여 방사되는 섬유들을 집적하는 컬렉터(6),전압을 발생시키는 전압발생장치(11) 및 발생된 전압을 노즐과 컬렉터(6)로 전달하는 기구들로 구성되어 있다.Conventional electrospinning apparatuses described in US 4,044,404 and the like and a method of manufacturing the nonwoven fabric using the same are as follows. Conventional electrospinning apparatus has a spinning liquid main tank (1) for storing the spinning liquid, a metering pump (2) for the quantitative supply of spinning liquid, a plurality of nozzles for discharging the spinning liquid, the fibers are located at the bottom of the nozzle It consists of a collector 6 that integrates, a voltage generator 11 for generating a voltage, and mechanisms for transferring the generated voltage to the nozzle and the collector 6.
상기 전기 방사 장치를 이용한 종래의 부직포 제조방법을 구체적으로 살펴보면, 방사액 주탱크(1) 내 방사액을 계량펌퍼를 통해 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐 내로 연속적으로 정량 공급한다.Looking at the conventional nonwoven fabric manufacturing method using the electrospinning apparatus in detail, the spinning liquid in the spinning liquid main tank 1 is continuously metered into a plurality of nozzles to which a high voltage is applied through a metering pump.
계속해서, 노즐들로 공급된 방사액은 노즐을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉트(6) 상으로 방사, 집속되어 단섬유 웹이 형성된다.Subsequently, the spinning liquid supplied to the nozzles is spun and concentrated through the nozzle onto the collector 6 under high voltage to form a single fiber web.
계속해서, 상기 단섬유 웹을 엠보싱 또는 니들펀칭하여 부직포를 제조한다.Subsequently, the short fiber web is embossed or needle punched to produce a nonwoven fabric.
이와 같은 종래의 전기 방사 장치 및 이를 이용한 부직포의 제조방법은, 높은 전압이 걸려있는 노즐로 방사액이 연속적으로 공급되기 때문에 부여되는 전기력 효과가 저하되는 문제가 있다.Such a conventional electrospinning apparatus and a method of manufacturing a nonwoven fabric using the same have a problem in that the electric force effect imparted is lowered because the spinning liquid is continuously supplied to a nozzle having a high voltage applied thereto.
보다 구체적으로 노즐에 부여된 전기력이 방사액 전부로 분산되므로서 전기력이 방사액의 계면장력을 극복하지 못하게 되고, 그 결과 전기력에 의한 섬유형성 효과가 저하되어 대량 생산이 어렵게되는 문제가 있었다.More specifically, since the electric force applied to the nozzle is dispersed in all the spinning liquid, the electric force does not overcome the interfacial tension of the spinning liquid, and as a result, the fiber forming effect by the electric force is lowered, thereby making it difficult to mass-produce.
또한 방사액이 다수의 노즐을 통해 방사되므로, 다시말해 노즐블록들로 구분되어 있지 않아, 부직포의 폭 및 두께 조절이 어려운 문제가 있었다.In addition, since the spinning liquid is radiated through a plurality of nozzles, that is, it is not divided into nozzle blocks, which makes it difficult to control the width and thickness of the nonwoven fabric.
본 발명의 목적은 전기 방사시 노즐블록(4)에 부여되는 전기력 효과를 극대화시켜, 다시말해 전기력을 방사액의 계면장력보다 크게하여 섬유형성 효과를 증진시켜, 나노섬유를 대량 생산 할 수 있는 전기 방사 장치를 제공하고자 한다.An object of the present invention is to maximize the electric force effect imparted to the nozzle block (4) during electrospinning, in other words to increase the electric force greater than the interfacial tension of the spinning liquid to enhance the fiber forming effect, the electricity that can mass-produce nanofibers It is intended to provide a spinning device.
또다른 본 발명의 목적은 다량의 핀을 연결한 노즐블록을 갖는 전기 방사 장치를 사용하여 부직포 제조시 부직포의 두께와 폭을 용이하게 조절 할 수 있는 방법을 제공하고자 한다.Another object of the present invention is to provide a method that can easily control the thickness and width of the nonwoven fabric when manufacturing a nonwoven fabric using an electrospinning device having a nozzle block connecting a large number of pins.
본 발명은 나노섬유의 대량 생산이 가능하도록 다수개의 핀으로 구성되는 노즐블록과 상기 노즐블록에 방사액을 불연속적으로 공급(방사액의 흐름을 일시적으로 한번 이상 차단하면서 공급)하는 방사액 드롭장치를 구비하는 전기 방사 장치를 제공하고자 한다. 또한 본 발명은 상기 전기 방사 장치를 이용하므로서 부직포의 두께와 폭을 용이하게 조절가능하며 대량 생산이 가능한 부직포의 제조방법을 제공하고자 한다.The present invention provides a nozzle block consisting of a plurality of fins and a spinning liquid drop device for discontinuously supplying spinning liquid to the nozzle block (a temporary block of the flow of the spinning liquid at least once) to enable mass production of nanofibers. To provide an electrospinning apparatus having a. In another aspect, the present invention is to provide a method for manufacturing a nonwoven fabric that can easily control the thickness and width of the nonwoven fabric and mass production by using the electrospinning apparatus.
도 1은 본 발명 전기 방사 장치의 개략도.1 is a schematic view of the electrospinning apparatus of the present invention.
도 2(a)는 방사액 드롭장치(3)의 단면도.Figure 2 (a) is a cross-sectional view of the spinning liquid drop device (3).
도 2(b)는 방사액 드롭장치(3)의 사시도.Figure 2 (b) is a perspective view of the spinning liquid drop device (3).
도 2(c)는 방사액 드롭장치(3)의 평면도.Figure 2 (c) is a plan view of the spinning liquid drop device (3).
도 2(d)는 방사액 드롭장치(3)의 필터 확대도.2 (d) is an enlarged view of the filter of the spinning liquid dropping apparatus 3.
도 3은 본 발명 전기 방사 장치 2개를 조합한 공정 개략도.3 is a process schematic diagram of combining two inventive electrospinning devices.
도 4는 나일론 6을 개미산에 용해한 방사액을 사용하여 본 발명의 방법으로 제조한 부직포의 전자 현미경 사진.4 is an electron micrograph of a nonwoven fabric produced by the method of the present invention using a spinning solution in which nylon 6 is dissolved in formic acid.
도 5는 도 4의 확대 전자 현미경 사진.5 is an enlarged electron micrograph of FIG. 4.
도 6은 폴리(L-락티드)를 메틸렌콜로라이드에 용해한 방사액을 사용하여 본 발명의 방법으로 제조한 부직포의 전자 현미경 사진.6 is an electron micrograph of a nonwoven fabric produced by the method of the present invention using a spinning solution in which poly (L-lactide) is dissolved in methylene collide.
도 7은 폴리(글리콜리드-락티드)의 공중합체 방사액을 본 발명의 방법으로 전기 방사하여 제조한 섬유들의 직경 분포도.7 is a diameter distribution diagram of fibers prepared by electrospinning a copolymer spinning solution of poly (glycolide-lactide) by the method of the present invention.
도 8은 폴리비닐알코올을 3차 증류수에 용해한 방사액을 사용하여 본 발명의방법으로 제조한 부직포의 전자 현미경 사진.8 is an electron micrograph of a nonwoven fabric prepared by the method of the present invention using a spinning solution in which polyvinyl alcohol is dissolved in tertiary distilled water.
도 9는 도 8의 확대 전자 현미경 사진.9 is an enlarged electron micrograph of FIG. 8.
도 10은 노즐 폭을 90cm로 분포시켜 전기 방사한 부직포의 분산 상태를 나타내는 전자 현미경 사진.10 is an electron micrograph showing a dispersion state of a nonwoven fabric electrospun with a nozzle width distributed at 90 cm.
※ 도면중 주요부분에 대한 부호 설명※ Explanation of main parts in drawings
1 : 방사액 주탱크 2 : 계량펌퍼 3 : 방사액 드롭장치1: spinning liquid main tank 2: metering pump 3: spinning liquid drop device
4 : 노즐블록 5 : 전압 전달 로드 6 : 컬렉터(콘베이어 벨트)4 nozzle block 5 voltage transfer rod 6 collector (conveyor belt)
7,8 : 지지로울러 9 : 엠보싱 로울러 10 : 권취로울러7,8: support roller 9: embossing roller 10: winding roller
11 : 전압 발생 장치 3a : 방사액 드롭장치의 필터11: voltage generator 3a: filter of the spinning liquid drop device
3b : 기체 유입관 3c : 방사액 유도관 3d : 방사액 배출관3b: gas inlet tube 3c: spinning liquid induction tube 3d: spinning liquid discharge tube
이와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 전기 방사 장치는 계량펌퍼(2)와 노즐블록(4) 사이에 (ⅰ) 밀폐된 원통상의 형상을 갖고, (ⅱ) 그 상단부에는 방사액 유도관(3c)과, 하단으로 기체가 유입되며 기체 유입부가 필터(3a)와 연결되어 있는 기체 유입관(3b)이 나란하게 배열되어 있고, (ⅲ) 그 하단부에는 방사액 배출관(3d)이 돌출되어 있으며, (ⅳ) 그 중간부에는 방사액이 방사액 유도관(3c)으로부터 드롭(drop) 될 수 있는 중공부가 각각 형성되어 있는 방사액 드롭장치(3)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.The electrospinning apparatus of the present invention for achieving these problems has a cylindrical shape (i) hermetically sealed between the metering pump 2 and the nozzle block 4, and (ii) at the upper end of the spinning liquid induction pipe ( 3c) and a gas inlet tube 3b having a gas inlet and a gas inlet connected to the filter 3a are arranged side by side, and (i) a spinneret discharge tube 3d protrudes at the lower end thereof. (Iii) The middle part is characterized in that the spinning solution dropping device 3 is provided with hollow portions each of which a spinning solution can be dropped from the spinning guide tube 3c.
또한 본 발명의 부직포 제조방법은, 전기 방사시 방사액을 전압이 걸려있는노즐블록(4)에 공급하기 이전에 상기 방사액 드롭장치(3) 내로 통과시켜 방사액의 흐름을 한번이상 차단(드롭)시키는 것을 특징으로 한다.In addition, in the method of manufacturing the nonwoven fabric of the present invention, before the spinning solution is supplied to the nozzle block 4 under voltage during electrospinning, the spinning solution is passed through the dropping device 3 to block the flow of the spinning solution more than once (drop It is characterized by.
이하 첨부된 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
본 발명의 전자 방사 장치는 도 1과 같이 방사액을 보관하는 방사액 주탱크(1), 방사액 정량 공급을 위한 계량펌퍼(2), 다수개의 핀으로 구성되는 노즐이 블록형태로 조합되어 있으며 방사액을 섬유상으로 토출하는 노즐블록(4), 상기 노즐블록 하단에 위치하여 방사되는 단섬유들을 집적하는 컬렉터(6), 고전압을 발생시키는 전압발생장치(11), 전압발생장치에서 발생된 전압을 노즐블록 상단부로 전달하는 전압전달로드(5) 및 상기 계량펌퍼(2)와 노즐블록(4) 사이에 위치하는 방사액 드롭장치(3)로 구성된다.In the electrospinning apparatus of the present invention, as shown in FIG. 1, the main liquid tank (1) for storing the spinning liquid, the metering pump (2) for supplying the spinning liquid, and a nozzle composed of a plurality of pins are combined in a block form. Nozzle block (4) for discharging the spinning liquid in the form of a fiber, a collector (6) for accumulating the short fibers are located at the bottom of the nozzle block, a voltage generator (11) for generating a high voltage, a voltage generated by the voltage generator It is composed of a voltage transfer rod (5) for transmitting to the upper end of the nozzle block and the spinning liquid drop device (3) located between the metering pump (2) and the nozzle block (4).
상기 방사액 드롭장치(3)는 도 3(a)~도 3(d)와 같이 전체적으로 밀폐된 원통상의 형상을 갖는다. 방사액 드롭장치(3)의 상단부에는 방사액을 노즐블록 쪽으로 유도하는 방사액 유도관(3c)과 기체유입관(3b)이 나란하게 배열되어 있다. 이때 방사액 유도관(3c)을 기체유입관(3b)보다 조금 길게 형성하는 것이 바람직 하다.The spinning liquid drop device 3 has a cylindrical shape as a whole, as shown in Figs. 3 (a) to 3 (d). At the upper end of the spinning liquid dropping device 3, a spinning liquid induction pipe 3c and a gas inlet pipe 3b for guiding the spinning liquid toward the nozzle block are arranged side by side. At this time, it is preferable to form the spinning liquid induction pipe (3c) slightly longer than the gas inlet pipe (3b).
상기 기체유입관의 하단으로부터 기체가 유입되며, 처음 기체가 유입되는 부분은 도 3(d)와 같은 형상의 필터(3a)와 연결된다. 방사 드롭장치(3)의 하단부에는 드롭된 방사액을 노즐블록(4)으로 유도하는 방사액 배출관(3d)이 형성되어 있다. 방사 드롭장치(3) 중간부는 방사액이 방사액 유도관(3c)의 말단부에서 드롭(drop) 될 수 있도록 중공상태로 형성되어 있다.Gas is introduced from the lower end of the gas inlet pipe, the first gas is introduced portion is connected to the filter (3a) of the shape as shown in Figure 3 (d). At the lower end of the spinning drop device 3, a spinning liquid discharge pipe 3d for guiding the dropped spinning liquid to the nozzle block 4 is formed. The middle part of the spinning drop device 3 is formed in a hollow state so that the spinning liquid can be dropped at the distal end of the spinning guide tube 3c.
상기 방사액 드롭장치(3)로 유입된 방사액은 방사액 유도관(3c)을 따라 흘러내리다가 그 말단부에서 드롭(drop)되어 방사액의 흐름이 한번이상 차단된다.The spinning liquid flowing into the spinning liquid dropping device 3 flows down along the spinning liquid induction pipe 3c and is dropped at its distal end to block the flow of the spinning liquid more than once.
방사액이 드롭(drop)되는 원리를 구체적으로 살펴보면, 필터(3d) 및 기체 유입관(3b)을 따라 기체가 밀폐된 방사액 드롭장치(3)의 상단부로 유입되면 기체 와류 등에 의해 방사액 유도관(3c)의 압력이 자연적으로 불규칙하게 되며, 이때 발생하는 압력차로 인해 방사액이 드롭(drop)되게 된다.Looking at the principle that the spinning liquid is dropped (drop), when the gas is introduced into the upper end of the closed spinning liquid drop device 3 along the filter (3d) and the gas inlet pipe (3b), the spinning liquid is induced by gas vortex, etc. The pressure in the tube 3c becomes naturally irregular, and the spinning liquid drops due to the pressure difference that occurs.
본 발명에서 유입되는 기체로는 공기 또는 질소 등의 불활성 가스를 사용 할 수 있다.As the gas introduced in the present invention, an inert gas such as air or nitrogen may be used.
한편, 상기 노즐블록(4)은 2개 이상의 핀(pin)으로 구성되는 블록단위로 배열되어 있다. 한개 노즐블록(4) 내에 형성되는 핀 개수는 2~100,000개, 더욱 바람직 하기로는 20~2,000개로 조정하는 것이 좋다. 상기 노즐 핀의 형태는 원형 또는 이형 단면이며, 주사바늘 형태로 할 수 있다. 노즐 핀은 원주상, 격자상 또는 일렬로 배열 할 수 있다. 더욱 좋기로는 일렬로 배열하는 것이 좋다.On the other hand, the nozzle block 4 is arranged in a block unit consisting of two or more pins (pin). The number of pins formed in one nozzle block 4 is preferably 2-100,000, more preferably 20-2,000. The nozzle pin may have a circular or shaped cross section and may have a needle shape. The nozzle pins can be arranged in circumferential, lattice, or line. More preferably, they are arranged in a line.
다음으로는 상기 본 발명의 전기 방사 장치를 사용하여 부직포를 제조하는 방법을 살펴 본다.Next, look at a method of manufacturing a nonwoven fabric using the electrospinning apparatus of the present invention.
먼저 주탱크(1) 내에 보관중인 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 방사액을 계량펌퍼(2)로 계량하여 정량씩 방사액 드롭장치(3)로 공급한다. 이때 방사액을 제조하는 열가소성 또는 열경화성 수지로는 폴리에스테르 수지, 아크릴수지, 페놀수지, 에폭시수지, 나일론수지, 폴리(글리콜라이드/L-락티드)공중합체, 폴리(L-락티드)수지, 폴리비닐알콜수지, 폴리비닐클로라이드수지 등을 사용 할 수 있다. 방사액으로는 상기 수지 용융액 또는 용액 어느것을 사용하여도 무방하다.First, the thermoplastic resin or the thermosetting resin spinning liquid stored in the main tank 1 is metered by the metering pump 2 and supplied to the spinning liquid dropping device 3 by quantity. In this case, the thermoplastic or thermosetting resin for preparing the spinning solution may be polyester resin, acrylic resin, phenol resin, epoxy resin, nylon resin, poly (glycolide / L-lactide) copolymer, poly (L-lactide) resin, Polyvinyl alcohol resin, polyvinyl chloride resin and the like can be used. As the spinning solution, any of the above resin melts or solutions may be used.
이와 같이 방사액 드롭장치(3) 내로 공급된 방사액은 방사액 드롭장치(3)를 통과하면서 앞에서 상세하게 설명한 메카니즘에 따라 불연속적으로, 다시말해 방사액의 흐림이 한번 이상 차단되면서, 본 발명의 높은 전압이 걸려있는 노즐블록(4)으로 공급된다.In this way, the spinning liquid supplied into the spinning liquid dropping device 3 passes through the spinning liquid dropping device 3 while being discontinuously, in other words, the clouding of the spinning liquid is blocked at least once in accordance with the above-described mechanism. The high voltage of is supplied to the hanging nozzle block (4).
계속해서 상기 노즐블록(4)에서는 방사액을 노즐을 통해 단섬유 상으로 토출하고, 이를 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(6) 상에서 집적하여 부직포 웹(Web)을 제조한다.Subsequently, the nozzle block 4 discharges the spinning liquid onto the short fibers through the nozzle, and accumulates it on the collector 6 under high voltage to produce a nonwoven web.
이때 전기력에 의한 섬유형성을 촉진하기 위하여 노즐블록(4) 상단부에 설치된 전압전달로드(5)와 컬렉터(6)에는 전압발생장치(11)에서 발생된 1kV 이상, 더욱 좋기로는 20kV 이상의 전압을 걸어준다. 상기 컬렉트(6)로는 앤드레스 (Endless) 벨트를 사용하는 것이 생산성 측면에서 더욱 유리하다.At this time, the voltage transfer rod 5 and the collector 6 installed at the upper end of the nozzle block 4 in order to promote the fiber formation by the electric force is applied 1kV or more, more preferably 20kV or more generated from the voltage generator 11 Walk. It is more advantageous in terms of productivity to use an endless belt as the collect 6.
이와 같이 컬렉터(6) 상에 형성된 부직포 웹을 엠보싱 로울러(9)로 연속적으로 처리하여 제조한 부직포를 권취로울러(10)에 권취하면 부직포 제조공정이 완료된다.In this way, when the nonwoven fabric formed by continuously processing the nonwoven web formed on the collector 6 with the embossing roller 9 is wound on the winding roller 10, the nonwoven fabric manufacturing process is completed.
본 발명의 제조방법은 방사액 드롭장치(3)를 사용하여 방사액을 노즐블록(4)에 공급 할 때 한번 이상 차단(drop)시켜 주므로서, 섬유형성성을 극대화 할 수 있다. 그 결과 전기력에 의한 섬유형성 효과가 높아져 나노섬유 및 부직포를 대량 생산 할 수 있다. 아울러 본 발명의 제조방법은 다수개의 핀으로 구성되는 노즐들을 블록형태로 배열하므로서 부직포의 폭 및 두께를 자유롭게 변경, 조절 할 수 있다.In the manufacturing method of the present invention, the spinning solution is dropped at least once when the spinning solution is supplied to the nozzle block 4 using the spinning solution drop device 3, thereby maximizing fiber formation. As a result, the fiber-forming effect by the electric force is increased, it is possible to mass-produce nanofibers and nonwoven fabrics. In addition, the manufacturing method of the present invention can freely change and adjust the width and thickness of the nonwoven fabric by arranging nozzles composed of a plurality of pins in a block form.
본 발명의 전기 방사 장치를 2개 이상 배열ㆍ사용하는 경우에는 여러성분의 폴리머들을 자유롭게 서로 조합 할 수 있어서 하이브리드 부직포 제조가 한결 용이하게 된다.In the case where two or more electrospinning apparatuses of the present invention are arranged and used, polymers of various components can be freely combined with each other, making it easier to manufacture a hybrid nonwoven fabric.
본 발명의 방법에 따라 용융방사 방식으로 방사되는 섬유의 직경은 1,000nm 이상이고, 용액방사 방식으로 방사되는 섬유 직경은 1~500nm 수준이다. 상기 용액방사 방식에는 습식방사와 건식방사 모두가 포함된다.According to the method of the present invention, the diameter of the fiber spun by melt spinning is 1,000 nm or more, and the diameter of the fiber spun by solution spinning is 1 to 500 nm. The solution spinning method includes both wet spinning and dry spinning.
나노섬유로 구성된 부직포는 인공피혁, 생리대, 필터, 인조혈관 등의 의료용 소재, 방한조끼, 반도체용 와이퍼, 전지용 부직포 등 다양한 용도로 사용된다.Non-woven fabric composed of nanofibers is used for various purposes such as artificial leather, sanitary napkins, filters, medical materials such as artificial blood vessels, winter vests, semiconductor wipers, and battery nonwoven fabrics.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
실시예 1Example 1
96% 황산용액에서 상대점도가 2.3인 나일론 6 칩을 개미산에 20%로 용해하여 방사액을 제조 하였다. 상기 방사액을 주탱크(1)에 보관하면서 계량펌퍼(2)로 정량계량한 후 도 2의 방사액 드롭장치(3)로 공급하여 방사액의 흐름을 불연속적으로 전환시킨다. 계속해서, 상기 방사액을 50kV의 전압이 걸려있는 노즐블록(4)으로 공급하여 노즐을 통해 섬유상으로 방사하고, 방사된 섬유를 컬렉터(6) 상에 집적하여 폭이 60cm이고 중량이 3.0g/㎡인 부직포 웹을 제조한다. 이때, 노즐블록 한개당 핀수는 200개로 하였고, 이와 같은 노즐블록을 200블록 배열, 사용하였다. 전압 발생 장치로는 심코사의 모델 C H 50을 사용 하였다. 핀 1개당 토출량은 0.0027g/분(노즐 블록 1개당 토출량 : 0.54g/분)으로 설정하여 총 토출량이 108g/분이 되도록 하였다. 노즐블록 1개를 다시 10개로 세분하여 핀 20개마다 1개의 방사액 드롭장치(3)를 각각 설치 하였다. 드롭 속도는 3초 간격으로 설정 하였다. 계속해서 상기 부직포 웹을 60m/분의 속도로 이송하면서 엠보싱 처리하여 부직포를 제조한다. 제조한 부직포의 인장강도, 인장신도 및 전자 현미경 사진은 표 1과 같다.In a 96% sulfuric acid solution, a nylon 6 chip having a relative viscosity of 2.3 was dissolved in formic acid at 20% to prepare a spinning solution. While storing the spinning solution in the main tank (1), the metering pump (2) is quantitatively metered and supplied to the spinning solution drop device (3) of Figure 2 to discontinuously switch the flow of spinning solution. Subsequently, the spinning solution was supplied to a nozzle block 4 under a voltage of 50 kV and spun into fibers through the nozzle, and the spun fibers were accumulated on the collector 6 to have a width of 60 cm and a weight of 3.0 g / A nonwoven web of 2 m 2 is produced. At this time, the number of pins per nozzle block was set to 200, and such a nozzle block was used by arranging 200 blocks. Simco's Model C H 50 was used as the voltage generator. The discharge amount per pin was set at 0.0027 g / min (discharge amount per nozzle block: 0.54 g / min) so that the total discharge amount was 108 g / min. One nozzle block was subdivided into ten pieces, and one spinning solution drop device (3) was installed for every 20 pins. Drop speed was set at 3 second intervals. Subsequently, the nonwoven web is embossed while being transported at a speed of 60 m / min to produce a nonwoven fabric. Tensile strength, tensile elongation and electron micrograph of the prepared nonwoven fabric are shown in Table 1.
실시예 2Example 2
점도 평균 분자량이 450,000인 폴리(L-락티드)를 메틸렌클로라이드에 용해하여 방사액을 제조 하였다. 상기 방사액을 주탱크(1)에 보관하면서 계량펌퍼(2)로 정량계량한 후 도 2의 방사액 드롭장치(3)로 공급하여 방사액의 흐름을 불연속적으로 전환시킨다. 계속해서, 상기 방사액을 50kV의 전압이 걸려있는 노즐블록(4)으로 공급하여 노즐을 통해 섬유상으로 방사하고, 방사된 섬유를 컬렉터(6) 상에 집적하여 폭이 60cm이고 중량이 6.9g/㎡인 부직포 웹을 제조한다. 이때, 노즐블록 1개당 핀수는 400개로 하였고, 이와 같은 노즐블록을 20블록 배열, 사용하였다. 전압 발생 장치로는 심코사의 모델 C H 50을 사용 하였다. 핀 1개당 토출량은 0.0026g/분으로 설정하여 총 토출량이 20.8g/분이 되도록 하였다. 노즐블록 1개를 다시 10개로 세분하여 핀 40개 마다 1개의 방사액 드롭장치(3)를 각각 설치 하였다. 드롭 속도는 3.2초 간격으로 설정 하였다. 계속해서 상기 부직포 웹을 5m/분의 속도로 이송하면서 엠보싱 처리하여 부직포를 제조한다. 제조한 부직포의 인장강도, 인장신도 및 전자 현미경 사진은 표 1과 같다.Poly (L-lactide) having a viscosity average molecular weight of 450,000 was dissolved in methylene chloride to prepare a spinning solution. While storing the spinning solution in the main tank (1), the metering pump (2) is quantitatively metered and supplied to the spinning solution drop device (3) of Figure 2 to discontinuously switch the flow of spinning solution. Subsequently, the spinning solution was supplied to a nozzle block 4 under a voltage of 50 kV and spun into fibers through a nozzle, and the spun fibers were accumulated on the collector 6 to be 60 cm in width and 6.9 g / weight. A nonwoven web of 2 m 2 is produced. At this time, the number of pins per nozzle block was 400, and such a block was used in an array of 20 blocks. Simco's Model C H 50 was used as the voltage generator. The discharge amount per pin was set at 0.0026 g / min so that the total discharge amount was 20.8 g / min. One nozzle block was further subdivided into ten and one spinning solution drop device (3) was installed for every 40 pins. Drop speed was set at 3.2 second intervals. Subsequently, the nonwoven web is embossed while being transported at a speed of 5 m / min to produce a nonwoven fabric. Tensile strength, tensile elongation and electron micrograph of the prepared nonwoven fabric are shown in Table 1.
실시예 3Example 3
점도 평균 분자량이 450,000인 폴리(글리콜리드-락티드)공중합체(몰비 :50/50)를 메틸렌클로라이드에 용해하여 방사액을 제조 하였다. 상기 방사액을 주탱크(1)에 보관하면서 계량펌퍼(2)로 정량계량한 후 도 2의 방사액 드롭장치(3)로 공급하여 방사액의 흐름을 불연속적으로 전환시킨다. 계속해서, 상기 방사액을 50kV의 전압이 걸려있는 노즐블록(4)으로 공급하여 노즐을 통해 섬유상으로 방사하고, 방사된 섬유를 컬렉터(6) 상에 집적하여 폭이 60cm이고 중량이 8.53g/㎡인 부직포 웹을 제조한다. 이때, 노즐블록 1개당 핀수는 400개로 하였고, 이와 같은 노즐블록을 20블록 배열, 사용하였다. 전압 발생 장치로는 심코사의 모델 C H 50을 사용 하였다. 핀 1개당 토출량은 0.0032g/분(노즐블록 1개당 토출량 : 1.28g/분)으로 설정하여 총 토출량이 25.6g/분이 되도록 하였다. 노즐블록 1개를 다시 10개로 세분하여 핀 40개 마다 1개의 방사액 드롭장치(3)를 각각 설치 하였다. 드롭 속도는 2초 간격으로 설정 하였다. 계속해서 상기 부직포 웹을 5m/분의 속도로 이송하면서 엠보싱 처리하여 부직포를 제조한다. 제조한 부직포의 인장강도, 인장신도 및 전자 현미경 사진은 표 1과 같다.A spinning solution was prepared by dissolving a poly (glycolide-lactide) copolymer (molar ratio: 50/50) having a viscosity average molecular weight of 450,000 in methylene chloride. While storing the spinning solution in the main tank (1), the metering pump (2) is quantitatively metered and supplied to the spinning solution drop device (3) of Figure 2 to discontinuously switch the flow of spinning solution. Subsequently, the spinning solution was supplied to a nozzle block 4 subjected to a voltage of 50 kV and spun into fibers through the nozzle, and the spun fibers were accumulated on the collector 6 to be 60 cm in width and 8.53 g in weight. A nonwoven web of 2 m 2 is produced. At this time, the number of pins per nozzle block was 400, and such a block was used in an array of 20 blocks. Simco's Model C H 50 was used as the voltage generator. The discharge amount per pin was set to 0.0032 g / min (discharge amount per nozzle block: 1.28 g / min) so that the total discharge amount was 25.6 g / min. One nozzle block was further subdivided into ten and one spinning solution drop device (3) was installed for every 40 pins. Drop speed was set at 2 second intervals. Subsequently, the nonwoven web is embossed while being transported at a speed of 5 m / min to produce a nonwoven fabric. Tensile strength, tensile elongation and electron micrograph of the prepared nonwoven fabric are shown in Table 1.
실시예 4Example 4
수평균 분자량이 20,000인 폴리비닐알코올을 3차 증류수에 용해하여 방사액을 제조 하였다. 상기 방사액을 주탱크(1)에 보관하면서 계량펌퍼(2)로 정량계량한 후 도 2의 방사액 드롭장치(3)로 공급하여 방사액의 흐름을 불연속적으로 전환시킨다. 계속해서, 상기 방사액을 50kV의 전압이 걸려있는 노즐블록(4)으로 공급하여 노즐을 통해 섬유상으로 방사하고, 방사된 섬유를 컬렉터(6) 상에 집적하여 폭이 60cm이고 중량이 3.87g/㎡인 부직포 웹을 제조한다. 이때, 노즐블록 1개당 핀수는 400개로 하였고, 이와 같은 노즐블록을 20블록 배열, 사용하였다. 전압 발생 장치로는 심코사의 모델 C H 50을 사용 하였다. 핀 1개당 토출량은 0.0029g/분(노즐블록 1개당 토출량 : 1.28g/분)으로 설정하여 총 토출량이 23.2g/분이 되도록 하였다. 노즐블록 1개를 다시 10개로 세분하여 핀 40개 마다 1개의 방사액 드롭장치(3)를 각각 설치 하였다. 드롭 속도는 2.5초 간격으로 설정 하였다. 계속해서 상기 부직포 웹을 10m/분의 속도로 이송하면서 엠보싱 처리하여 부직포를 제조한다. 제조한 부직포의 인장강도, 인장신도 및 전자 현미경 사진은 표 1과 같다.A polyvinyl alcohol having a number average molecular weight of 20,000 was dissolved in tertiary distilled water to prepare a spinning solution. While storing the spinning solution in the main tank (1), the metering pump (2) is quantitatively metered and supplied to the spinning solution drop device (3) of Figure 2 to discontinuously switch the flow of spinning solution. Subsequently, the spinning solution was supplied to a nozzle block 4 subjected to a voltage of 50 kV and spun into fibers through the nozzle, and the spun fibers were accumulated on the collector 6 to have a width of 60 cm and a weight of 3.87 g / A nonwoven web of 2 m 2 is produced. At this time, the number of pins per nozzle block was 400, and such a block was used in an array of 20 blocks. Simco's Model C H 50 was used as the voltage generator. The discharge amount per pin was set to 0.0029 g / min (discharge amount per nozzle block: 1.28 g / min) so that the total discharge amount was 23.2 g / min. One nozzle block was further subdivided into ten and one spinning solution drop device (3) was installed for every 40 pins. Drop speed was set at 2.5 second intervals. Subsequently, the nonwoven web is embossed while being transported at a speed of 10 m / min to produce a nonwoven fabric. Tensile strength, tensile elongation and electron micrograph of the prepared nonwoven fabric are shown in Table 1.
※ 상기 인장강도 및 인장신도는 ASTM D 1117 방법으로 측정한 결과 임.※ The tensile strength and tensile elongation are the result measured by ASTM D 1117 method.
본 발명은 나노섬유로 구성된 부직포를 대량 생산 할 수 있고, 상기 부직포의 두께와 폭을 용이하게 조절 할 수 있다. 또한 본 발명의 전기 방사 장치를 2개 이상 조합하면 다성분의 폴리머를 자유롭게 조합시킬 수 있어서 하이브리드 부직포로도 용이하게 제조 할 수 있다.The present invention can mass-produce a nonwoven fabric composed of nanofibers, and can easily adjust the thickness and width of the nonwoven fabric. In addition, when two or more electrospinning apparatuses of the present invention are combined, a multicomponent polymer can be freely combined, and thus a hybrid nonwoven fabric can be easily manufactured.
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