KR20050105672A - Conjugate electrospinning devices, conjugate nonwoven and filament comprising nanofibers prepared by using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 굵기가 나노수준으로 가는 섬유(나노섬유) 제조용 복합 전기방사장치 및 이를 이용하여 제조된 나노섬유에 관한 것이다. 본 발명의 전기방사장치는 방사용액 주탱크(1), 계량펌프(2), 노즐블록(4), 상기 노즐블록에 설치된 노즐(5), 상기 노즐블록으로 부터 방사되는 섬유들을 집적하는 컬렉터(7) 및 노즐블록(4)과 컬렉터(7)로 전압을 걸어주기 위한 전압발생장치(9)로 구성된 전기방사장치에 있어서, [ⅰ]노즐블록(4)에 서로 다른 2종 이상의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 서로 동일한 비율 또는 상이한 비율로 일정한 반복단위에 따라 규칙적으로 배열되어 있거나 무질서하게 배열되어 있고, [ⅱ]방사액 주탱크(1)가 2개 이상이고, [ⅲ]방사액 주탱크(1)와 노즐블록(4)사이에 방사액 드롭장치(3)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다. 본 발명은 서로 다른 2종 이상의 방사용액을 복합하여 동시에 전기방사 할 수 있어서 부직포 및 필라멘트의 물성(특성)을 간단한 공정으로 용이하게 관리가능하며, 섬유형성효과가 극대화되어 나노섬유 및 그의 부직포를 대량 생산할 수 있다.The present invention relates to a composite electrospinning apparatus for producing fibers (nanofibers) having a thickness of nanoscale and nanofibers manufactured using the same. Electrospinning of the present invention is a spinneret main tank (1), metering pump (2), nozzle block (4), a nozzle (5) installed in the nozzle block, a collector for collecting fibers radiated from the nozzle block ( 7) and an electrospinning apparatus comprising a voltage generator 9 for applying a voltage to the nozzle block 4 and the collector 7, the nozzle block 4 is provided with two or more different spinning solutions. The nozzles each radiating are arranged at regular intervals or at random in a same repeating unit at the same ratio or at different ratios. [Ii] Two or more spinning liquid main tanks 1 are provided. It is characterized in that the spinning solution drop device 3 is installed between the tank 1 and the nozzle block 4. The present invention is capable of complex electrospinning of two or more different spinning solutions at the same time, so that the physical properties (characteristics) of the nonwoven fabric and the filament can be easily managed by a simple process, and the fiber forming effect is maximized, thereby making a large amount of nanofibers and their nonwoven fabrics. Can produce.
Description
본 발명은 하나의 노즐블록 상에 배열된 노즐들을 통하여 서로 다른 2종 이상의 폴리머 방사용액을 동시에 전기방사하여 굵기가 나노수준인 섬유(이하 "나노섬유" 라고 한다) 2종 이상을 동시에 대량 생산할 수 있는 복합 전기방사장치에 관한 것이다.The present invention can simultaneously mass-produce two or more kinds of fibers having a thickness nanoscale (hereinafter referred to as "nano fibers") by simultaneously electrospinning two or more different polymer spinning solutions through nozzles arranged on one nozzle block. The present invention relates to a composite electrospinning apparatus.
또한, 본 발명은 상기의 복합 전기방사장치로 제조되어 2종이상의 나노섬유들이 서로 혼합되어 있는 부직포(이하"복합 나노섬유 부직포"라고 한다)에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a nonwoven fabric (hereinafter referred to as a "composite nanofiber nonwoven fabric") manufactured by the above-mentioned composite electrospinning apparatus, in which two or more kinds of nanofibers are mixed with each other.
또한, 본 발명은 상기의 복합 전기방사장치로 제조되어 2종 이상의 나노섬유들이 혼합되어 있는 연속상 필라멘트(이하 "복합 나노섬유 필라멘트"라고 한다)에 관한 것이다.In addition, the present invention relates to a continuous phase filament (hereinafter referred to as a "composite nanofiber filament") made of the above composite electrospinning apparatus, in which two or more kinds of nanofibers are mixed.
나노섬유로 구성된 부직포, 멤브레인, 브레이드 등의 제품은 생활용품, 농업용, 의류용, 산업용 등으로 널리 사용되고 있다. 구체적으로 인조피혁, 인조스웨이드, 생리대, 의복, 기저귀, 포장재, 잡화용 소재, 각종 필터 소재, 유전자 전달체의 의료용 소재, 방탄조끼 등의 국방용 소재 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.Non-woven fabrics, membranes, braids, etc. composed of nanofibers are widely used in household goods, agriculture, clothing, industrial, and the like. Specifically, it is used in various fields such as artificial leather, artificial suede, sanitary napkins, garments, diapers, packaging materials, miscellaneous materials, various filter materials, medical materials for gene carriers, defense materials such as bulletproof vests.
미국 4,044,404호 등에 기재되어 있는 종래 전기 방사 장치 및 이를 이용한 나노섬유의 제조방법은 다음과 같다. 종래 전기 방사 장치는 방사용액을 보관하는 방사용액 주탱크, 방사용액의 정량 공급을 위한 계량펌프, 방사용액을 토출하는 다수개의 노즐이 배열된 노즐블록, 상기 노즐 하단에 위치하여 방사되는 섬유들을 집적하는 컬렉터 및 전압을 발생시키는 전압발생장치들로 구성되어 있다.Conventional electrospinning apparatuses described in US 4,044,404 and the like and a method of manufacturing nanofibers using the same are as follows. Conventional electrospinning apparatus includes a spinning solution main tank for storing spinning solution, a metering pump for quantitative supply of spinning solution, a nozzle block in which a plurality of nozzles for discharging spinning solution are arranged, and fibers which are disposed at the bottom of the nozzle It consists of a collector and a voltage generator for generating a voltage.
상기 전기 방사 장치를 이용한 종래의 나노섬유 제조방법을 보다 구체적으로 살펴보면, 방사용액 주 탱크 내 방사용액을 계량펌프를 통해 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐 내로 연속적으로 정량 공급한다.Looking at the conventional nanofiber manufacturing method using the electrospinning apparatus in more detail, the spinning solution in the spinning solution main tank is continuously metered into a plurality of nozzles to which a high voltage is applied through a metering pump.
계속해서, 노즐들로 공급된 방사용액은 노즐을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터 상으로 방사, 집속되어 단섬유 웹이 형성된다.Subsequently, the spinning solution supplied to the nozzles is spun and concentrated through a nozzle onto a collector under high voltage to form a single fiber web.
계속해서, 상기 단섬유 웹을 엠보싱 또는 니들 펀칭하여 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 섬유형성효과가 저하되어 방사용액이 물방울 형태로 그대로 낙하하는 현상(이하 "드롭렛"이라고 한다.)이 발생하여 제품의 품질이 저하 되었고, 대량 생산이 어렵게 되는 문제가 있었다.More specifically, the electric force imparted to the nozzle is dispersed in all the spinning liquid, so that the electric force cannot overcome the interfacial tension of the spinning liquid. As a result, the fiber forming effect due to the electric force is reduced, and the spinning solution falls in the form of droplets. (Hereinafter referred to as "droplet") occurred, the quality of the product was degraded, there was a problem that mass production is difficult.
또한 상기 종래 기술은 대부분 1홀 수준에서 방사하는 것으로 대량생산이 불가하여 상업화가 불가능한 문제가 있다.In addition, the prior art has a problem that it is impossible to commercialize because the mass production is not possible to emit at most one hole level.
또한, 상기의 종래 전기방사장치는 하나의 노즐블록 내에 배열된 노즐을 통해 1종의 폴리머 방사용액 만을 전기 방사 할 수 있기 때문에 용도에 따라 요구되는 나노섬유 부직포의 각종 물성(특성)을 효과적으로 충족시킬 수 없는 단점이 있었다.In addition, since the conventional electrospinning device can electrospin only one type of polymer spinning solution through the nozzles arranged in one nozzle block, it can effectively meet various properties (characteristics) of the nanofiber nonwoven fabric required for the purpose. There was a disadvantage.
이와 같은 문제점을 해결하기 위해 종래 전기방사장치 여러 개를 병렬로 설치하여 각각의 전기방사장치에서 서로 다른 2종 이상의 폴리머 방사용액을 전기방사하여 복합 나노섬유 부직포를 제조하거나, 별도의 전기방사장치에서 각각 제조된 나노섬유 부직포 2종 이상을 니들펀칭시 적층하여 복합 나노섬유 부직포를 제조하는 방법이 제안되고 있다.In order to solve such a problem, a plurality of conventional electrospinning devices are installed in parallel to electrospin two or more different polymer spinning solutions in each electrospinning device to manufacture a composite nanofiber nonwoven fabric, or in a separate electrospinning device. A method of manufacturing a composite nanofiber nonwoven fabric by stacking two or more kinds of nanofiber nonwoven fabrics fabricated during needle punching has been proposed.
그러나, 상기의 방법들은 제조설비 및 제조공정이 복잡하고 제조원가가 상승하는 문제가 있었다.However, the above methods have a problem in that manufacturing facilities and manufacturing processes are complicated and manufacturing costs are increased.
본 발명의 목적은 전기방사 노즐블록(4)에 부여되는 전기력 효과를 극대화시켜, 다시 말해 전기력을 방사액의 계면장력 보다 크게 하여 섬유형성성 효과를 증진시켜, 나노섬유를 대량 생산 할 수 있고, 드롭렛(Droplet) 현상을 효과적으로 방지하여 고품질의 나노섬유를 제조할 수 있는 복합 전기방사장치를 제공하기 위한 것이다.An object of the present invention is to maximize the electric force effect imparted to the electrospinning nozzle block (4), that is to increase the electric force than the interfacial tension of the spinning liquid to promote the fiber-forming effect, it is possible to mass-produce nanofibers, The present invention is to provide a composite electrospinning device that can effectively prevent the droplet phenomenon and produce high quality nanofibers.
또 다른 본 발명의 목적은 하나의 방사블록 상에 배열된 노즐들을 통해 서로 다른 2종 이상의 폴리머 방사용액을 동시에 전기방사 할 수 있어서 복합 나노섬유 부직포 및 복합 나노섬유 필라멘트를 간단한 설비 및 공정으로 제조 가능한 복합 전기 방사 장치를 제공하기 위한 것이다.Still another object of the present invention is to simultaneously spin two or more different polymer spinning solutions through nozzles arranged on one spinning block, thereby producing a composite nanofiber nonwoven fabric and a composite nanofiber filament in a simple facility and process. It is to provide a composite electrospinning apparatus.
본 발명은 서로 다른 2종 이상의 폴리머 방사용액을 하나의 노즐블록 상에 배열된 노즐들을 통해 전기방사하여 용도에 적합한 물성을 갖는 복합 나노섬유 부직포 및 복합 나노섬유 필라멘트를 간단한 설비 및 공정으로 제조하고자 한다.The present invention is to produce a composite nanofiber nonwoven fabric and a composite nanofiber filament having a suitable physical properties by using a simple equipment and process by electrospinning two or more different polymer spinning solution through the nozzles arranged on one nozzle block .
아울러, 본 발명은 전기방사시 전기력 효과를 극대화시키고 드롭렛(Droplet)현상을 효과적으로 방지하여 고품질의 나노섬유 2종 이상을 동시에 대량생산 하고자 한다.In addition, the present invention is to maximize the electric force effect during the electrospinning and effectively prevent the droplet (Droplet) phenomenon to mass-produce two or more kinds of high quality nanofiber at the same time.
이와 같은 과제들을 달성하기 위한 본 발명의 복합 전기방사장치는, [ⅰ]노즐블록(4)에 서로 다른 2종 이상의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 서로 동일한 비율 또는 상이한 비율로 일정한 반복단위에 따라 규칙적으로 배열되어 있거나 무질서하게 배열되거나, 일정 비율로 무질서하게 배열되어 있고, 반복 배열되어 있고, [ⅱ]방사액 주탱크(1)가 2개 이상이고, [ⅲ]방사액 주탱크(1)와 노즐블록(4)사이에 방사액 드롭장치(3)가 설치되어 있는 것을 특징으로 한다.The composite electrospinning apparatus of the present invention for achieving the above problems, according to a certain repeating unit in which the nozzles that respectively radiate two or more different spinning solutions in the nozzle block (4) at the same ratio or different ratio Arranged regularly or disorderly, disorderly at a constant rate, repeatedly arranged, [ii] two or more eluent main tanks 1, [iii] an eluent main tank 1 And the spinning liquid drop device 3 is installed between the nozzle block 4 and the nozzle block 4.
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 복합 전기 방사 장치는 도 1 및 도 2와 같이 서로 다른 방사용액을 보관하는 2개 이상의 방사용액 주탱크(1), 방사용액 정량 공급을 위한 계량펌프(2), 다수개의 핀으로 구성되는 노즐(5)이 블록형태로 조합되어 있으며 방사액을 섬유상으로 토출하는 노즐블록(4), 상기 노즐블록 상부 또는 하부에 위치하여 방사되는 단섬유들을 집적하는 컬렉터(7), 고전압을 발생시키는 전압발생장치(9) 및 노즐 블록의 최상부에 연결된 방사 용액 배출 장치(12) 등으로 구성된다.The complex electrospinning apparatus of the present invention is composed of two or more spinning solution main tanks (1) for storing different spinning solutions as shown in FIGS. 1 and 2, a metering pump (2) for supplying a fixed amount of spinning solution, and a plurality of pins. The nozzles 5 are combined in a block form, and the nozzle block 4 for discharging the spinning liquid in the form of fibers, the collector 7 for accumulating the short fibers disposed on the upper or lower part of the nozzle block, and generating a high voltage. And a spinning solution discharge device 12 connected to the top of the voltage generator 9 and the nozzle block.
도 1은 본 발명의 복합 전기방사장치를 사용하여 복합 나노섬유 부직포를 제조하는 공정개략도이고, 도 2는 본 발명의 복합 전기방사장치를 사용하여 복합 나노섬유 필라멘트를 제조하는 공정개략도이다.1 is a process schematic diagram of manufacturing a composite nanofiber nonwoven fabric using the composite electrospinning device of the present invention, Figure 2 is a process schematic diagram of manufacturing a composite nanofiber filament using the composite electrospinning device of the present invention.
본 발명은 노즐블록(4)에 서로 다른 2종 이상의 폴리머 방사용액을 각각 방사하는 노즐들이 서로 동일한 비율 또는 상이한 비율로 일정 반복단위에 따라 규칙적으로 배열되어 있거나 무질서하게 배열되어 있다. 바람직하기로는, 노즐블록(4)에 상기 노즐들이 가로방향, 세로방향 및 대각선 방향 중 어느 한 방향으로 일렬씩 교호로 반복 배열되어 있는 것이 좋다.According to the present invention, nozzles each of which emits two or more different polymer spinning solutions on the nozzle block 4 are arranged regularly or randomly according to a repeating unit in the same or different ratios. Preferably, the nozzle blocks 4 are preferably repeatedly arranged alternately in a row in any one of a horizontal direction, a vertical direction and a diagonal direction.
도 3은 노즐 블록 상에 서로 다른 2종의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 대각선 방향으로 일렬씩 교호 배열된 상태를 나타내는 모식도이고, 도 4는 본 발명에 따라 노즐블록 상에 서로 다른 2종의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 서로 상이한 비율로 일정 반복단위에 따라 규칙적으로 배열된 상태를 나타내는 모식도 이고, 도 5는 노즐블록상에 2종의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 세로 방향으로 일렬씩 교호 배열된 상태 및 용액 공급 상태를 나타내는 모식도 이다.3 is a schematic view showing a state in which nozzles respectively radiating two different kinds of spinning solutions on a nozzle block are alternately arranged in a diagonal direction, and FIG. 4 is a diagram illustrating two different types of nozzles on a nozzle block according to the present invention. 5 is a schematic diagram showing a state in which nozzles for spinning the spinning solutions are arranged regularly according to a certain repeating unit at different ratios, and FIG. 5 shows that the nozzles for spinning two spinning solutions on the nozzle block are arranged in a vertical direction. It is a schematic diagram which shows the alternating arrangement state and the solution supply state.
또한, 본 발명은 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이 각각 서로 다른 폴리머 방사용액들을 보관, 공급하는 방사액 주탱크(1,1')가 2개 이상이고, 방사액 주탱크와 노즐블록(4) 사이에는 방사액 드롭장치(3)가 설치된 것을 특징으로 한다.In addition, the present invention has two or more spinning liquid main tanks (1, 1 ') for storing and supplying different polymer spinning solutions, respectively, as shown in Figures 1 and 2, the spinning liquid main tank and the nozzle block ( 4) Between the spinneret drop device (3) is characterized in that it is installed.
본 발명은 노즐블록(4)에 설치된 노즐(5)의 출구가 상부방향, 하부방향 또는 수평방향으로 형성될 수 있으나 상부 방향으로 형성되는 것이 대량생산 등에 보다 바람직하다. 컬렉터(7)는 노즐블록(4)의 상부, 하부 또는 수평위치에 설치될 수 있으나 상부에 설치되는 것이 대량생산 등에 보다 바람직하다.In the present invention, the outlet of the nozzle 5 installed in the nozzle block 4 may be formed in an upper direction, a lower direction, or a horizontal direction, but is preferably formed in an upper direction. The collector 7 may be installed at the top, bottom or horizontal position of the nozzle block 4, but it is more preferable to be installed at the top, such as in mass production.
이하, 본 발명의 복합 전기방사장치 중에서 노즐블록(4)에 설치된 노즐(5)의 출구가 상부방향으로 형성되어 있고, 컬렉터(7)가 노즐블록(4)의 상부에 위치하는 상향식(Bottom up type) 전기방사장치를 중심으로 설명한다. 그러나 본 발명이 상향식 전기방사장치에만 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 노즐블록(4)은 도 6과 같이 [ⅰ]서로 다른 방사용액을 방사하는 노즐(5)들이 서로 동일한 비율 또는 상이한 비율로 일정한 반복 단위에 따라 규칙적으로 배열되어 있거나 무질서하게 배열된 노즐 플레이트(4f)와 상기 노즐 플레이트 하단에 위치하여 노즐에 방사용액을 공급하는 2개 이상의 방사용액 공급판(4h,4h'), [ⅱ] 노즐(5)을 감싸고 있는 오버플로 제거용 노즐(4a), 상기 오버플로 제거용 노즐과 연결되어 있으며 노즐 플레이트 직상단에 위치하는 오버플로액의 임시 저장판(4g) 및 상기 오버플로액의 임시 저장판의 직상단에 위치하여 오버플로 제거용 노즐들을 지지해주는 오버플로 제거용 노즐의 지지판(4e), [ⅲ]노즐(5)과 오버플로 제거용 노즐(4a)들을 감싸고 있는 공기공급용 노즐(4b), 노즐블록의 최상단에 위치하여 공기공급용 노즐들을 지지해주는 공기공급용 노즐의 지지판(4c) 및 공기공급용 노즐의 지지판 직하단에 위치하여 공기 공급용 노즐에 공기를 공급해 주는 공기 저장판(4d), [ⅳ]노즐 배열과 동일하게 핀이 배열되어 있고 노즐 플레이트 직하단에 위치하는 도전체판(4i) 및 [ⅴ]방사용액 공급판 직하단에 위치하는 가열판(4j)으로 구성되는 것이 바람직하다.Hereinafter, in the composite electrospinning apparatus of the present invention, the outlet of the nozzle 5 installed in the nozzle block 4 is formed in the upper direction, and the collector 7 is located in the upper portion of the nozzle block 4. type) Explain the focus on electrospinning However, the present invention is not limited only to the bottom-up electrospinning apparatus. In the nozzle block 4 of the present invention, as shown in FIG. 6, the nozzles 5 which radiate different spinning solutions are arranged regularly or randomly in accordance with a constant repeating unit in the same or different ratios. Two or more spinning solution supply plates 4h and 4h 'disposed at the bottom of the plate 4f and the nozzle plate to supply the spinning solution to the nozzle, and [ii] an overflow removing nozzle 4a surrounding the nozzle 5; ), A temporary storage plate 4g of overflow liquid which is connected to the overflow removing nozzle and located directly above the nozzle plate, and located directly above the temporary storage plate of the overflow liquid, An air supply nozzle (4b) surrounding the support plate (4e) of the overflow eliminating nozzle for supporting, the nozzle (5) and the nozzle for removing the overflow (4a), for the air supply located at the top of the nozzle block Support the nozzles The fins are arranged in the same manner as the air support plate 4c and the air storage plate 4d, which is located directly below the support plate of the air supply nozzle to supply air to the air supply nozzle. And a heating plate 4j positioned directly below the nozzle plate 4i and a heating plate liquid supply plate positioned directly below the nozzle plate.
도 6에 도시된 바와 같이 방사용액을 컬렉터 상에 전기방사하는 노즐(5)의 주변에는 방사되지 못한 방사용액 제거하는 오버플로 제거용 노즐(4a)과 나노섬유의 집적분포를 넓게 하기 위해 공기를 공급하는 공기공급용 노즐(4b)이 차례로 설치되어 3중관 형태를 갖는다.As shown in FIG. 6, air is used to widen the integrated distribution of the nanofibers and the overflow removal nozzle 4a for removing the spinning solution that has not been radiated around the nozzle 5 electrospinning the spinning solution onto the collector. The air supply nozzle 4b to supply is provided in order, and has a triple pipe form.
또한, 도 6의 노즐블록(4)에는 서로 다른 방사용액을 각각 방사하는 노즐(5)들이 대각선 방향으로 일렬씩 교호로 배열되어 있다.In addition, in the nozzle block 4 of FIG. 6, nozzles 5 respectively emitting different spinning solutions are alternately arranged in a diagonal line.
방사용액을 컬렉터 상에 전기 방사하는 노즐(5)의 출구는 도 8 및 도 10과 같이 1개 이상의 나팔관 형태로 출구부분이 확대된 현상을 갖는다. 이때 각도(θ)를 90~175°, 더욱 바람직하기로는 95~150°로 하는 것이 노즐(5) 출구에서 동일한 형태의 방사용액 방울을 안정적으로 형성하는데 바람직 하다.The outlet of the nozzle 5 for electrospinning the spinning solution onto the collector has a phenomenon in which the outlet portion is enlarged in the form of one or more fallopian tubes as shown in FIGS. 8 and 10. At this time, the angle θ is 90 ~ 175 °, more preferably 95 ~ 150 ° It is preferable to stably form the spinning solution droplets of the same shape at the outlet of the nozzle (5).
노즐출구의 각도(θ)가 175°를 초과하는 경우에는 노즐 부위에서 방울 형성이 크게 되어 표면 장력이 증가 한다. 그 결과 나노섬유를 형성하기 위해서는 보다 높은 전압이 필요하게 되며, 방울 중앙부위가 아닌 가장자리 부분에서 방사가 시작됨에 따라 방울 중앙부위가 고화되어 노즐을 막는 현상이 발생하는 문제가 발생될 수 있다.If the angle (θ) of the nozzle outlet exceeds 175 °, the droplet formation is large at the nozzle site, and the surface tension is increased. As a result, a higher voltage is required to form the nanofibers, and as the radiation starts at the edge portion instead of the drop center portion, the drop center portion may be solidified to block the nozzle.
한편, 노즐출구의 각도(θ)가 90°미만인 경우에는 노즐 출구 부위에 맺힌 방울이 매우 작아서 순간적인 전기장의 불균일이나 노즐 출구 부위에 약간의 불균일한 공급이 이루어지면 방울 형태가 정상적이지 못하여 섬유를 형성하지 못하고 드롭렛(Droplet) 현상이 일어날 수 있다.On the other hand, when the angle (θ) of the nozzle outlet is less than 90 °, the droplets formed at the nozzle outlet are very small, and if the instantaneous electric field irregularity or a slight non-uniform supply is made to the nozzle outlet, the droplet form is not normal to form fibers. Droplets can happen.
본 발명에서는 노즐길이(L, L1, L2)를 특별하게 한정하는 것은 아니다.In the present invention, the nozzle lengths L, L1, and L2 are not particularly limited.
그러나, 노즐내경(Di)은 0.01~5mm, 노즐외경(Do)은 0.01~5mm인 것이 바람직 하다. 노즐 내경 또는 외경이 0.01mm 미만이면 드롭렛 현상이 번번하게 발생되며, 5mm를 초과하면 섬유형성이 불가능하게 될 수 있다.However, it is preferable that the nozzle inner diameter Di is 0.01-5 mm, and the nozzle outer diameter Do is 0.01-5 mm. If the nozzle inner diameter or the outer diameter is less than 0.01mm, the droplet phenomenon occurs frequently, and if the nozzle diameter exceeds 5mm, fiber formation may be impossible.
도 8 및 도 9는 노즐출구에 1개의 확대부분(각도)이 형성된 노즐의 측면과 평면을 나타내고, 도 10 및 도 11은 노즐출구에 2개의 확대부분(각도)이 형성된 노즐의 측면과 평면을 나타낸다. 즉, 도 10에 도시된 θ1 은 방사용액이 방사되는 부분인 1차 노즐출구의 각도이고, θ2는 방사용액이 공급되는 부분인 2차 노즐출구의 각도 이다.8 and 9 show the side and plane of the nozzle formed with one enlarged portion (angle) at the nozzle outlet, and FIGS. 10 and 11 show the side and the plane of the nozzle formed with two enlarged portions (angle) at the nozzle outlet. Indicates. That is, θ 1 shown in FIG. 10 is the angle of the primary nozzle outlet which is the portion where the spinning solution is radiated, and θ 2 is the angle of the secondary nozzle outlet which is the portion where the spinning solution is supplied.
노즐블록(4) 내의 상기 노즐(5)들은 노즐플레이트(4f)에 다수 배열되어 있으며, 노즐(5)의 외부에는 이를 감싸고 있는 오버플로 제거용 노즐(4a)과 공기공급용 노즐(4b)들이 차례로 설치되어 있다.The nozzles 5 in the nozzle block 4 are arranged in the nozzle plate 4f, and the overflow removal nozzles 4a and the air supply nozzles 4b surrounding them are disposed outside the nozzles 5f. It is installed in turn.
상기 오버플로 제거용 노즐(4a)은 노즐(5) 출구에서 과량으로 형성된 방사용액이 모두 섬유화 되지 못할 경우 발생되는 드롭렛(Droplet) 현상을 방지하고 흘러넘치는 방사용액을 회수할 목적으로 설치되며, 노즐 출구에서 섬유화 되지 못한 방사용액을 모아 이를 노즐 플레이트(4f) 직하단에 위치하는 오버플로액의 임시저장판(4g)으로 이송시키는 역할을 한다.The overflow removal nozzle (4a) is installed to prevent the droplet (droplet) phenomenon generated when all the spinning solution formed in excess at the outlet of the nozzle (5) is not fiberized, and to recover the overflow spinning solution, It collects the spinning solution that has not been fiberized at the nozzle outlet and transfers it to the temporary storage plate 4g of the overflow liquid located directly below the nozzle plate 4f.
상기 오버플로 제거용 노즐(4a)은 노즐(5) 보다 당연히 직경이 크며, 절연체로 구성되는 것이 좋다.The overflow removal nozzle 4a is, of course, larger in diameter than the nozzle 5 and is preferably composed of an insulator.
상기 오버플로액의 임시저장판(4g)은 절연체로 제조되며 오버플로 제거용 노즐(4a)을 통해 유입되는 잔여 방사용액을 일시적으로 저장한 후, 이를 방사용액 공급판(4h)으로 이송하는 역할을 한다.The temporary storage plate 4g of the overflow solution is made of an insulator and temporarily stores the remaining spinning solution flowing through the overflow removing nozzle 4a, and then transfers it to the spinning solution supply plate 4h. Do it.
오버플로액의 임시저장판(4g)의 상단에는 공기를 공급해주는 공기 저장판(4d)이 위치하여 노즐(5) 및 오버플로 제거용 노즐(4a)들을 감싸고 있는 공기 공급용 노즐(4b)에 공기를 공급한다. 또한 공기공급용 노즐(4b)이 배열된 노즐블록(4)의 최상층에는 공기공급용 노즐의 지지판(4c)이 설치되어 있으며, 상기 지지판(4c)은 비전도성 재료로 구성된다. 공기공급용 지지판(4c)은 노즐블록에 위치하여 컬렉터(7)과 노즐(5) 사이에 미치는 전기적인 힘이 단지 노즐(5)에만 집중되어 노즐(5) 부위에서만 방사가 원활하게 될 수 있도록 한다.An air storage plate 4d for supplying air is located at the upper end of the temporary storage plate 4g of the overflow liquid to the air supply nozzle 4b surrounding the nozzle 5 and the overflow removing nozzles 4a. Supply air. In addition, a support plate 4c of the air supply nozzle is provided on the uppermost layer of the nozzle block 4 on which the air supply nozzle 4b is arranged, and the support plate 4c is made of a non-conductive material. The air supply support plate 4c is located in the nozzle block so that the electric force applied between the collector 7 and the nozzle 5 is concentrated only on the nozzle 5 so that radiation can be smoothed only at the nozzle 5 portion. do.
노즐(5)의 상부 팁에서 공기공급용 노즐(4b)의 상부 팁까지 거리(h)는 1∼20mm, 양호하게는 2∼15mm이다. 다시 말해, 공기 공급용 노즐(4b)의 높이를 나노섬유 방사용 노즐(5)의 높이보다 1~20㎜, 양호하게는 2~15㎜ 높게 설정한다. h가 0인 경우, 다시 말해 노즐(5)과 동일 높이로 공기공급용 노즐(4b)이 위치하면 노즐(3) 부분에서 제트스트림이 효과적으로 형성되지 않아 나노섬유가 컬렉터(7)상에 부착되는 면적이 작아진다. 한편, h가 20mm를 초과하는 경우에는 컬렉터와 노즐사이에 걸리는 고전압에 의한 전기력이 약해서 전기방사에 의한 나노섬유의 형성능이 저하될 뿐만 아니라 제트스트림의 길이나 형성패턴이 불안정 해진다. 구체적으로, 테일러 콘에서 제트스트림 형성 부위의 안정성을 방해한다. 따라서 원활한 나노섬유의 방사가 어렵다.The distance h from the upper tip of the nozzle 5 to the upper tip of the air supply nozzle 4b is 1-20 mm, preferably 2-15 mm. In other words, the height of the air supply nozzle 4b is set 1 to 20 mm, preferably 2 to 15 mm higher than the height of the nanofiber spinning nozzle 5. When h is 0, that is, when the air supply nozzle 4b is positioned at the same height as the nozzle 5, the jet stream is not effectively formed at the nozzle 3 portion, so that the nanofibers are attached on the collector 7. The area becomes smaller. On the other hand, when h exceeds 20 mm, the electric force due to the high voltage applied between the collector and the nozzle is weak, and the formation ability of the nanofiber due to the electrospinning is lowered, and the length or the formation pattern of the jet stream becomes unstable. Specifically, it interferes with the stability of the jetstream forming site in the Taylor cone. Therefore, the spinning of the nanofibers is difficult.
공기공급용 노즐(4b)에서 공기의 속도는 0.05m∼50m/초, 보다 바람직하기로는 1~30m/초인 것이 좋다. 공기의 속도가 0.05m/초 미만인 경우에는 컬렉터에 포집된 나노섬유 퍼짐성이 낮아서 포집면적이 크게 향상되지 않고, 공기의 속도가 50m/초를 초과하는 경우에는 공기의 속도가 너무 빨라 나노섬유가 컬렉터에 집속되는 면적이 오히려 감소되어 나노섬유 포집 균일성이 감소된다.The air velocity in the air supply nozzle 4b is preferably 0.05 m to 50 m / sec, more preferably 1 to 30 m / sec. When the air velocity is less than 0.05 m / sec, the nanofiber spreading property of the collector is low and the collection area is not greatly improved. When the air velocity exceeds 50 m / sec, the air velocity is too fast and the nanofibers are collected. The area focused on is rather reduced, reducing the nanofiber capture uniformity.
노즐플레이트(4f) 직하단에는 노즐배열과 동일하게 핀이 배열되어 있는 도전체판(4i)이 설치되며, 상기 도전체판(4i)에 전압발생장치(9)가 연결되어 있다.A conductor plate 4i in which pins are arranged in the same manner as the nozzle array is provided directly below the nozzle plate 4f, and a voltage generator 9 is connected to the conductor plate 4i.
또한 방사용액 공급판(4h)의 직하단에는 간접가열 방식의 가열장치(도면미도시)가 설치된다.In addition, an indirect heating type heating device (not shown) is installed directly below the spinning solution supply plate 4h.
상기 도전체판(4i)은 노즐(5)에 고전압을 걸어주는 역할을 하며, 방사용액 공급판(4h)은 방사드롭장치(3)에서 노즐블록(4)으로 유입되는 방사용액을 저장 후 노즐(5)로 공급해 주는 역할을 한다. 이때 방사용액 공급관(4h)은 방사용액의 저장량을 최소화 할 수 있도록 최소한의 공간으로 제작하는 것이 바람직 하다.The conductor plate 4i serves to apply a high voltage to the nozzle 5, and the spinning solution supply plate 4h stores the spinning solution flowing into the nozzle block 4 from the spinning drop device 3 and then the nozzle ( 5) serves to supply. At this time, the spinning solution supply pipe (4h) is preferably made of a minimum space to minimize the storage of the spinning solution.
한편, 본 발명의 방사액 드롭장치(3)는 전체적으로 도 12(a) 및 도 12(b)와 같이 밀폐된 원통상의 형상을 갖도록 설계되어 방사용액 주탱크(1)로 부터 연속적으로 유입되는 방사용액을 노즐블록(4)에 방울 형태로 공급하는 역할을 한다.On the other hand, the spinning solution drop device 3 of the present invention is designed to have a closed cylindrical shape as shown in Figure 12 (a) and 12 (b) as a whole flowing continuously from the spinning solution main tank (1) It serves to supply the spinning solution in the form of droplets to the nozzle block (4).
상기 방사용액 드롭장치(3)는 도 12(a)~도 12(b)와 같이 전체적으로 밀폐된 원통상의 형상을 갖는다. 도 12(a)는 방사용액 드롭장치의 단면도이고, 도 12(b)는 방사용액 드롭장치의 사시도 이다. 방사용액 드롭장치(3)의 상단부에는 방사액을 노즐블록 쪽으로 유도하는 방사용액 유도관(3c)과 기체유입관(3b)이 나란하게 배열되어 있다. 이때 방사용액 유도관(3c)을 기체유입관(3b)보다 조금 길게 형성하는 것이 바람직 하다.The spinning solution drop device 3 has a cylindrical shape as a whole, as shown in Figs. 12 (a) to 12 (b). Figure 12 (a) is a cross-sectional view of the spinning solution drop device, Figure 12 (b) is a perspective view of the spinning solution drop device. On the upper end of the spinning solution dropping device 3, a spinning solution induction pipe 3c and a gas inlet pipe 3b for guiding the spinning solution toward the nozzle block are arranged side by side. At this time, it is preferable to form the spinning solution induction pipe (3c) slightly longer than the gas inlet pipe (3b).
상기 기체유입관의 하단으로부터 기체가 유입되며, 처음 기체가 유입되는 부분은 필터(3d)와 연결된다. 방사용액 드롭장치(3)의 하단부에는 드롭된 방사용액을 노즐블록(4)으로 유도하는 방사용액 배출관(3d)이 형성되어 있다. 방사용액 드롭장치(3) 중간부는 방사용액이 방사용액 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 (3d). At the lower end of the spinning solution dropping device 3, a spinning solution discharge pipe 3d is formed to guide the dropped spinning solution to the nozzle block 4. The middle portion of the spinning solution drop device 3 is formed in a hollow state so that the spinning solution can be dropped at the distal end of the spinning solution induction pipe 3c.
상기 방사용액 드롭장치(3)로 유입된 방사용액은 방사용액 유도관(3c)을 따라 흘러 내리다가 그 말단부에서 드롭(drop)되어 방사용액의 흐름이 한번이상 차단된다.The spinning solution introduced into the spinning solution drop device 3 flows down along the spinning solution induction tube 3c and is dropped at its distal end to block the flow of the spinning solution more than once.
방사용액이 드롭(drop)되는 원리를 구체적으로 살펴보면, 필터(3d) 및 기체 유입관(3b)을 따라 기체가 밀폐된 방사용액 드롭장치(3)의 상단부로 유입되면 기체 와류 등에 의해 방사용액 유도관(3c)의 압력이 자연적으로 불규칙하게 되며, 이때 발생하는 압력차로 인해 방사용액이 드롭(drop)되게 된다.Looking at the principle that the spinning solution is dropped in detail, when the gas enters the upper end of the sealed spinning solution drop device 3 along the filter 3d and the gas inlet pipe 3b, the spinning solution is induced by gas vortex, etc. The pressure in the tube 3c becomes naturally irregular, and the spinning solution drops due to the pressure difference generated at this time.
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.
본 발명의 노즐블록(4) 전체는 전기 방사되는 나노섬유의 분포를 균일하게 하기 위해서 노즐블록 좌우 왕복운동장치(10)에 의해 전기 방사되는 나노섬유의 진행 방향과 직각방향으로 좌우 왕복운동을 한다.The whole nozzle block 4 of the present invention is reciprocated left and right in a direction perpendicular to the traveling direction of the nanofibers electrospun by the nozzle block left and right reciprocating device 10 in order to uniformly distribute the electrospun nanofibers. .
또한, 상기 노즐블록(4) 내부에는, 보다 구체적으로는 방사용액 공급판(4h) 내부에는, 방사용액이 노즐블록(4)내에서 겔화되는 것을 방지하기 위하여 노즐블록(4)내에 보관중인 방사용액을 교반하는 교반기(11c)가 설치되어 있다.In addition, the inside of the nozzle block 4, more specifically, inside the spinning solution supply plate 4h, a room in which the spinning solution is stored in the nozzle block 4 to prevent gelation in the nozzle block 4. The stirrer 11c which stirs a use liquid is provided.
상기 교반기(11c)는 비전도성 절연봉(11b)에 의해 교반기용 모터(11a)와 연결되어 있다.The stirrer 11c is connected to the stirrer motor 11a by a non-conductive insulating rod 11b.
노즐 블록(4)내에 교반기(11c)를 설치하면 무기 금속이 포함된 용액을 전기 방사하거나 장시간 혼합용매를 사용하여 용해한 방사용액을 전기 방사할 때 노즐 블록(4)내 방사용액의 겔화를 효과적으로 방지할 수 있다.Installing the stirrer 11c in the nozzle block 4 effectively prevents gelation of the spinning solution in the nozzle block 4 when electrospinning a solution containing an inorganic metal or electrospinning a spinning solution dissolved using a mixed solvent for a long time. can do.
또한, 상기 노즐블록(4)의 최상부에는 노즐블록에 과잉 공급된 방사용액을 방사용액 주탱크(1)로 강제 이송시키는 방사용액 배출장치(12)가 연결되어 있다.In addition, the top of the nozzle block 4 is connected to the spinning solution discharge device 12 for forcibly transferring the spinning solution over-supplied to the nozzle block to the spinning solution main tank (1).
상기 방사용액 배출장치(12)는 흡입공기 등으로 노즐블록내로 과잉 공급된 방사용액을 방사용액 주탱크(1)로 강제 이송시킨다.The spinning solution discharge device 12 forcibly transfers the spinning solution oversupplied into the nozzle block to the spinning solution main tank 1 by suction air or the like.
또한, 본 발명의 컬렉터(7)에는 직접가열 방식 또는 간접가열 방식의 가열장치(도면에는 표시 안됨)가 설치(부착)되어 있고, 상기 컬렉터(7)는 고정 또는 연속회전 한다.In addition, the collector 7 of the present invention is provided (attached) a heating apparatus (not shown) of a direct heating method or an indirect heating method, and the collector 7 is fixed or continuously rotated.
다음으로는 상기 본 발명의 복합 전기 방사 장치를 사용하여 복합 나노섬유 부직포를 제조하는 방법을 도 1을 통해 살펴 본다.Next, a method of manufacturing a composite nanofiber nonwoven fabric using the composite electrospinning apparatus of the present invention will be described with reference to FIG. 1.
먼저, 2개의 방사용액 주탱크(1,1') 내에 각각 보관중인 2종의 열가소성 수지 또는 열경화성 수지 방사액을 각각의 계량펌퍼(2,2')로 계량하여 정량씩 각각의 방사용액 드롭장치(3,3')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. 방사용액으로는 상기 수지 용융액 또는 용액 어느 것을 사용하여도 무방하다.First, each of the two kinds of thermoplastic resin or thermosetting resin spinning liquids stored in the two spinning solution main tanks 1, 1 'are respectively metered by the respective metering pumps 2, 2', and each spinning solution drop device To (3,3 '). 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 각각의 방사용액 드롭장치(3,3') 내로 공급된 방사용액들은 방사용액 드롭장치(3,3')를 통과하면서 불연속적으로, 다시 말해 방사액의 흐림이 한번 이상 차단되면서, 본 발명의 높은 전압이 걸려있고 교반기(11c)가 설치된 노즐블록(4)의 방사용액 공급판(4h)으로 공급된다. 상기 방사용액 드롭장치(3,3')는 방사용액의 흐름을 차단하여 방사용액 주탱크(1,1')에 전기가 흐르지 못하도록 하는 역할도 한다.As such, the spinning solutions supplied into the respective spinning solution drop devices 3 and 3 'pass through the spinning solution drop devices 3 and 3' discontinuously, that is, the clouding of the spinning solution is blocked more than once. The high voltage of the invention is applied and supplied to the spinning solution supply plate 4h of the nozzle block 4 provided with the stirrer 11c. The spinning solution drop device (3, 3 ') also serves to block the flow of spinning solution to prevent electricity from flowing in the spinning solution main tank (1, 1').
계속해서 상기 노즐블록(4)에서는 각각의 방사액을 대각선 방향으로 일렬씩 교호로 배열된 노즐들을 통해 높은 전압이 걸려있는 상부의 컬렉터(7)로 상향 토출하여 부직포 웹(Web)을 제조한다.Subsequently, in the nozzle block 4, each of the spinning liquid is discharged upward through the nozzles arranged alternately in a row in a diagonal direction to the collector 7 on the upper side where a high voltage is applied, thereby manufacturing a nonwoven web (Web).
방사용액 공급관(4h)으로 이송된 방사용액은 노즐(5)을 통해 상부 컬렉터(7)로 토출되어 섬유를 형성한다. 이때, 노즐(5)로부터 전기방사되는 나노섬유는 공기공급용 노즐(4b)에서 분사되는 공기에 의해 넓게 퍼지면서 컬렉터(7) 상에 포집되어 포집면적이 넓어지고 집적밀도가 균일해진다. 노즐(5)에서 섬유화 되지 못한 과잉 방사용액은 오버플로 제거용 노즐(4a)에서 모아져 오버플로액의 임시저장판(4g)을 거쳐 방사용액 공급판(4h)으로 다시 이동하게 된다.The spinning solution transferred to the spinning solution supply pipe 4h is discharged to the upper collector 7 through the nozzle 5 to form fibers. At this time, the nanofibers electrospun from the nozzle 5 are collected on the collector 7 while being widely spread by the air injected from the air supply nozzle 4b, so that the collection area becomes wider and the integration density becomes uniform. The excess spinning solution that has not been fiberized in the nozzle 5 is collected in the overflow removing nozzle 4a and moved back to the spinning solution supply plate 4h via the temporary storage plate 4g of the overflow solution.
아울러, 노즐블록 최상부에 과잉 공급된 방사용액은 방사용액 배출장치(12,12')에 의해 방사용액 주탱크(1,1')로 강제 이송된다.In addition, the spinning solution oversupplied to the top of the nozzle block is forcibly transferred to the spinning solution main tanks 1 and 1 'by the spinning solution discharge devices 12 and 12'.
이때 전기력에 의한 섬유형성을 촉진하기 위하여 노즐블록(4) 하단부에 설치된 도전체판(4i)과 컬렉터(7)에는 전압발생장치(6)에서 발생된 1kV 이상, 더욱 좋기로는 20kV 이상의 전압을 걸어준다. 상기 컬렉터(7)로는 앤드레스 (Endless) 벨트를 사용하는 것이 생산성 측면에서 더욱 유리하다. 상기 컬렉터(7)는 부직포의 밀도를 균일하게 하기 위하여 좌우로 일정거리를 왕복운동하는 것이 바람직 하다.At this time, in order to promote fiber formation by electric force, a conductor plate 4i and a collector 7 installed at the lower end of the nozzle block 4 are subjected to a voltage of 1 kV or more, more preferably 20 kV or more, generated by the voltage generator 6. give. It is more advantageous in terms of productivity to use an endless belt as the collector 7. The collector 7 preferably reciprocates a certain distance from side to side to make the density of the nonwoven uniform.
이와 같이 컬렉터(7) 상에 형성된 나노섬유 웹(5)을 웹 지지로울러(14)를 거쳐서 권취로울러(16)에 권취하면 부직포 제조공정이 완료된다.As such, when the nanofiber web 5 formed on the collector 7 is wound on the winding roller 16 via the web support roller 14, the nonwoven fabric manufacturing process is completed.
본 발명의 장치로 제조된 복합 나노섬유 부직포는 방사용액의 종류 및 비율등을 조절하여 각종 용도에 적합한 물성을 용이하게 충족시킬 수 있다. 그 결과, 본 발명의 복합 나노섬유 부직포는 인공피혁, 생리대, 필터, 인조혈관 등의 의료용 소재, 방한조끼, 반도체용 와이퍼, 전지용 부직포 등 다양한 용도로 사용된다.Composite nanofiber nonwoven fabric produced by the device of the present invention can easily meet the physical properties suitable for various applications by adjusting the type and ratio of spinning solution. As a result, the composite nanofiber nonwoven fabric of the present invention is used for various purposes such as artificial leather, sanitary napkins, filters, medical materials such as artificial blood vessels, cold protection vests, semiconductor wipers, and battery nonwoven fabrics.
다음으로는 상기 본 발명의 복합 전기방사장치를 사용하여 복합 나노섬유 필라멘트를 제조하는 방법을 도 2를 통해 살펴본다.Next, a method of manufacturing a composite nanofiber filament using the composite electrospinning device of the present invention will be described with reference to FIG. 2.
도 2에 도시된 바와 같이 복합 나노섬유 필라멘트는 먼저 앞에서 설명한 복합 나노섬유 부직포 제조시와 동일하게 나노섬유 웹(15)을 제조한 다음, 제조된 나노섬유 웹(15)을 공기 꼬임 장치(18)내로 통과시키면서 꼬임을 부여 한 다음, 계속해서 제 1로울러(19), 제 2로울러(20) 및 제 3로울러(22)를 차례로 통과시키면서 연신한 다음, 권취로울러(16)에 권취하는 방법으로 제조한다.As shown in FIG. 2, the composite nanofiber filaments are first manufactured with the nanofiber web 15 in the same manner as the composite nanofiber nonwoven fabric described above, and then the fabricated nanofiber web 15 is pneumatically twisted with the apparatus 18. Twist while passing through the inside, and then stretched while passing through the first roller (19), the second roller (20) and the third roller (22) in turn, and then wound into the take-up roller (16) do.
선택적으로, 상기의 연신처리와 권취 공정 사이에 열고정 장치(21)로 연신처리 할 수도 있다.Alternatively, the heat treatment apparatus 21 may be stretched between the stretching process and the winding process.
이때, 상기의 나노섬유 웹(15)은 리본형태 이다.At this time, the nanofiber web 15 is in the form of a ribbon.
리본 형태의 나노섬유 웹(15)을 제조하기 위해서 (ⅰ)나노섬유 웹(15)의 폭을 컬렉터(7)의 전체 폭과 동일하게 광폭으로 전기방사 한 후 광폭의 나노섬유 웹을 웹 절단 장치로 절단하는 방법을 사용하거나, (ⅱ)나노섬유 웹(15)의 폭을 1개 노즐블록(4)의 폭과 동일하게 소폭으로 구분하여 전기방사 하는 방법을 사용한다.In order to manufacture the ribbon-shaped nanofiber web 15, (i) electrospinning the width of the nanofiber web 15 to the same width as the entire width of the collector 7, and then the wide nanofiber web is a web cutting device (Ii) a method of electrospinning by dividing the width of the nanofiber web 15 into small widths in the same manner as the width of one nozzle block 4.
이하, 실시예 및 비교실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 살펴 본다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Comparative Examples.
그러나 본 발명은 하기 실시예에만 한정되는 것은 아니다.However, the present invention is not limited only to the following examples.
실시예 1Example 1
수평균 분자량이 80,000인 폴리(ε-카프로락톤) 고분자(미국 Aldrich 사 제품)를 메틸렌클로라이드/N,N-디메틸포름아미드(체적비 : 75/25)혼합용매에 13중량% 농도로 용해하여 방사용액을 제조 하였다. 상기 고분자 방사액의 표면 장력은 35mN/m, 용액점도는 상온에서 35센티포아즈, 전기전도도는 0.02mS/m, 유전율 상수는 90이였다.A spinning solution by dissolving a poly (ε-caprolactone) polymer having a number average molecular weight of 80,000 (manufactured by Aldrich, USA) in a 13 wt% concentration in a methylene chloride / N, N-dimethylformamide (volume ratio: 75/25) mixed solvent Was prepared. The surface tension of the polymer spinning liquid was 35 mN / m, the solution viscosity was 35 centipoise at room temperature, the electrical conductivity was 0.02 mS / m, and the dielectric constant was 90.
한편, 수평균 분자량이 80,000인 폴리우레탄수지(Dow Chemical 사이 Pellethane 2103-80AE)를 N,N 디메틸포름아미드에 8중량% 용해하여 또 다른 방사용액을 제조하였다.Meanwhile, another spinning solution was prepared by dissolving a polyurethane resin having a number average molecular weight of 80,000 (Dow Chemical, Pellethane 2103-80AE) in N, N dimethylformamide in 8 wt%.
상기 2종의 방사용액을 각각 도 1에 도시된 본 발명의 복합 전기방사장치의 방사용액 주탱크(1,1')에 보관하면서 계량펌프(2,2')로 정량 계량한 후 방사용액 드롭장치(3,3')로 공급하여 방사용액의 흐름을 불연속적으로 전환시킨다. 계속해서, 상기 방사용액들을 도 6에 도시된 노즐블록(4)에 공급하여 노즐(5)들을 통해 섬유상으로 상부에 위치하는 컬렉터(7)상에 상향 전기방사하여 나노섬유 웹(15)을 제조한 후, 웹 지지 로울러(14)를 거쳐 권취로울러(16)에 권취하여 복합 나노섬유 부직포를 제조하였다. 이때 사용한 노즐 블록(4)에는 상기 2종의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 도 4와 같이 배열되어 전체노즐 중 폴리(ε-카프로락톤) 방사용액을 방사하는 노즐 개수 비율이 66.7%이고 폴리우레탄 수지 방사용액을 방사하는 노즐개수 비율이 33.3%이고, 노즐블록 내 노즐 수는 9,720홀로 하고, 상기 노즐블록을 4개 사용하여 총 노즐수는 38,880개로 하고, 방사거리는 15 cm로 하고, 노즐블럭(4)의 왕복 운동은 2m/분으로 하고, 컬렉터(7)에 전기히터를 설치하여 컬렉터의 표면온도를 35℃로 하여 전기 방사를 행하였다. 방사과정 중에 노즐블럭(4) 최상부에 넘치는 방사용액은 흡입공기를 이용한 방사용액 배출장치(12)를 사용하여 강제적으로 방사용액 주탱크(1)로 이송하였다. 이때 노즐로는 노즐 출구 각도(θ)가 120°이고, 노즐내경(Di)이 0.9mm이고, 외경이 1㎜인 노즐을 사용 하였다. 상기 공기 공급용 노즐로는 내경은 20㎜이고, 외경은 23m이고, 노즐(5)의 상부팁에서 공기 공급용 노즐(4b)의 상부팁 까지의 거리(h)는 8㎜인 공기 공급용 노즐을 사용하였고, 공기 속도는 10m/초로 하였다. 전압 발생 장치로는 심코사의 모델 C H 50을 사용 하였다. 이와 같이 제조한 복합 나노섬유 부직포(W)의 강도-신도 그래프는 도 13과 같고, 인열 강도 그래프는 도 14와 같다.The two types of spinning solutions are stored in the spinning solution main tank (1,1 ') of the composite electrospinning apparatus of the present invention shown in FIG. Supply to devices 3, 3 'discontinuously divert the flow of spinning solution. Subsequently, the spinning solution is supplied to the nozzle block 4 shown in FIG. 6 and upwardly electrospun onto the collector 7 positioned on the upper part of the fiber through the nozzles 5 to manufacture the nanofiber web 15. After that, it was wound around the winding roller 16 via a web support roller 14 to produce a composite nanofiber nonwoven fabric. At this time, the nozzle block 4 used in this case is arranged with nozzles for spinning the two types of spinning solutions as shown in FIG. 4, and the ratio of the number of nozzles spinning the poly (ε-caprolactone) spinning solution among the total nozzles is 66.7%, and polyurethane The number of nozzles spinning the resin spinning solution is 33.3%, the number of nozzles in the nozzle block is 9,720 holes, the total number of nozzles is 38,880 using 4 nozzle blocks, and the spinning distance is 15 cm. The reciprocating motion of 4) was 2 m / min, the electric heater was attached to the collector 7, and electrospinning was performed by making the surface temperature of a collector into 35 degreeC. The spinning solution overflowing the top of the nozzle block 4 during the spinning process was forcibly transferred to the spinning solution main tank 1 using the spinning solution discharge device 12 using suction air. In this case, a nozzle having a nozzle outlet angle θ of 120 °, a nozzle inner diameter Di of 0.9 mm, and an outer diameter of 1 mm was used as the nozzle. As the air supply nozzle, the inner diameter is 20 mm, the outer diameter is 23 m, and the distance h from the upper tip of the nozzle 5 to the upper tip of the air supply nozzle 4b is 8 mm. Was used, and the air speed was 10 m / sec. Simco's Model C H 50 was used as the voltage generator. The strength-elongation graph of the composite nanofiber nonwoven fabric W thus prepared is shown in FIG. 13, and the tear strength graph is shown in FIG. 14.
실시예 2Example 2
수평균 분자량이 80,000인 폴리(ε-카프로락톤) 고분자(미국 Aldrich 사 제품)를 메틸렌클로라이드/N,N-디메틸포름아미드(체적비 : 75/25)혼합용매에 13중량% 농도로 용해하여 방사용액을 제조 하였다. 상기 고분자 방사액의 표면 장력은 35mN/m, 용액점도는 상온에서 35센티포아즈, 전기전도도는 0.02mS/m, 유전율 상수는 90이였다.A spinning solution by dissolving a poly (ε-caprolactone) polymer having a number average molecular weight of 80,000 (manufactured by Aldrich, USA) in a 13 wt% concentration in a methylene chloride / N, N-dimethylformamide (volume ratio: 75/25) mixed solvent Was prepared. The surface tension of the polymer spinning liquid was 35 mN / m, the solution viscosity was 35 centipoise at room temperature, the electrical conductivity was 0.02 mS / m, and the dielectric constant was 90.
한편, 수평균 분자량이 80,000인 폴리우레탄수지(Dow Chemical 사이 Pellethane 2103-80AE)를 N,N 디메틸포름아미드에 8중량% 용해하여 또 다른 방사용액을 제조하였다.Meanwhile, another spinning solution was prepared by dissolving a polyurethane resin having a number average molecular weight of 80,000 (Dow Chemical, Pellethane 2103-80AE) in N, N dimethylformamide in 8 wt%.
상기 2종의 방사용액을 각각 도 1에 도시된 본 발명의 복합 전기방사장치의 방사용액 주탱크(1,1')에 보관하면서 계량펌프(2,2')로 정량 계량한 후 방사용액 드롭장치(3,3')로 공급하여 방사용액의 흐름을 불연속적으로 전환시킨다. 계속해서, 상기 방사용액들을 도 6에 도시된 노즐블록(4)에 공급하여 노즐(5)들을 통해 섬유상으로 상부에 위치하는 컬렉터(7)상에 상향 전기방사하여 나노섬유 웹(15)을 제조한 후, 웹 지지 로울러(14)를 거쳐 권취로울러(16)에 권취하여 복합 나노섬유 부직포를 제조하였다. 이때 사용한 노즐 블록(4)에는 상기 2종의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 도 4와 같이 배열되어 전체노즐 중 폴리(ε-카프로락톤) 방사용액을 방사하는 노즐 개수 비율이 33.3%이고 폴리우레탄 수지 방사용액을 방사하는 노즐개수 비율이 66.7%이고, 노즐블록 내 노즐 수는 9,720홀로 하고, 상기 노즐블록을 4개 사용하여 총 노즐수는 38,880개로 하고, 방사거리는 15 cm로 하고, 노즐블럭(4)의 왕복 운동은 2m/분으로 하고, 컬렉터(7)에 전기히터를 설치하여 컬렉터의 표면온도를 35℃로 하여 전기 방사를 행하였다. 방사과정 중에 노즐블럭(4) 최상부에 넘치는 방사용액은 흡입공기를 이용한 방사용액 배출장치(12)를 사용하여 강제적으로 방사용액 주탱크(1)로 이송하였다. 이때 노즐로는 노즐 출구 각도(θ)가 120°이고, 노즐내경(Di)이 0.9mm이고, 외경이 1㎜인 노즐을 사용 하였다. 상기 공기 공급용 노즐로는 내경은 20㎜이고, 외경은 23m이고, 노즐(5)의 상부팁에서 공기 공급용 노즐(4b)의 상부팁 까지의 거리(h)는 8㎜인 공기 공급용 노즐을 사용하였고, 공기 속도는 10m/초로 하였다. 전압 발생 장치로는 심코사의 모델 C H 50을 사용 하였다. 이와 같이 제조한 복합 나노섬유 부직포(X)의 강도-신도 그래프는 도 13과 같고, 인열 강도 그래프는 도 14와 같다.The two types of spinning solutions are stored in the spinning solution main tank (1,1 ') of the composite electrospinning apparatus of the present invention shown in FIG. Supply to devices 3, 3 'discontinuously divert the flow of spinning solution. Subsequently, the spinning solution is supplied to the nozzle block 4 shown in FIG. 6 and upwardly electrospun onto the collector 7 positioned on the upper part of the fiber through the nozzles 5 to manufacture the nanofiber web 15. After that, it was wound around the winding roller 16 via a web support roller 14 to produce a composite nanofiber nonwoven fabric. At this time, the nozzle block 4 used in the nozzle block for spinning the two types of spinning solution is arranged as shown in Figure 4, the ratio of the number of nozzles for spinning the poly (ε- caprolactone) spinning solution of the total nozzle is 33.3% and polyurethane The number of nozzles spinning the resin spinning solution is 66.7%, the number of nozzles in the nozzle block is 9,720 holes, the total number of nozzles is 38,880 using 4 nozzle blocks, and the spinning distance is 15 cm. The reciprocating motion of 4) was 2 m / min, the electric heater was attached to the collector 7, and electrospinning was performed by making the surface temperature of a collector into 35 degreeC. The spinning solution overflowing the top of the nozzle block 4 during the spinning process was forcibly transferred to the spinning solution main tank 1 using the spinning solution discharge device 12 using suction air. In this case, a nozzle having a nozzle outlet angle θ of 120 °, a nozzle inner diameter Di of 0.9 mm, and an outer diameter of 1 mm was used as the nozzle. As the air supply nozzle, the inner diameter is 20 mm, the outer diameter is 23 m, and the distance h from the upper tip of the nozzle 5 to the upper tip of the air supply nozzle 4b is 8 mm. Was used, and the air speed was 10 m / sec. Simco's Model C H 50 was used as the voltage generator. The strength-elongation graph of the composite nanofiber nonwoven fabric (X) thus prepared is shown in FIG. 13, and the tear strength graph is shown in FIG. 14.
비교 실시예 1Comparative Example 1
수평균 분자량이 80,000인 폴리(ε-카프로락톤) 고분자(미국 Aldrich 사 제품)를 메틸렌클로라이드/N,N-디메틸포름아미드(체적비 : 75/25)혼합용매에 13중량% 농도로 용해하여 방사용액을 제조 하였다. 상기 고분자 방사액의 표면 장력은 35mN/m, 용액점도는 상온에서 35센티포아즈, 전기전도도는 0.02mS/m, 유전율 상수는 90이였다.A spinning solution by dissolving a poly (ε-caprolactone) polymer having a number average molecular weight of 80,000 (manufactured by Aldrich, USA) in a 13 wt% concentration in a methylene chloride / N, N-dimethylformamide (volume ratio: 75/25) mixed solvent Was prepared. The surface tension of the polymer spinning liquid was 35 mN / m, the solution viscosity was 35 centipoise at room temperature, the electrical conductivity was 0.02 mS / m, and the dielectric constant was 90.
상기 방사용액을 통상의 상향식 전기방사장치의 방사용액 주탱크(1)에 보관하면서 계량펌프(2)로 정량 계량한 후 35㎸의 전압이 걸려있는 노즐블록(4)에 공급하여 노즐(5)을 통해 섬유상으로 상부에 위치하는 컬렉터(7)상에 상향 전기방사하여 나노섬유 웹(5)을 제조한 후 웹 지지 로울러(14)를 거쳐 권취로울러(16)에 권취하여 나노섬유 부직포를 제조하였다. 이때 사용한 노즐블록(4)에는 모두 상기 1종의 방사용액을 방사하는 노즐들이 대각선으로 배열되어 있고, 노즐 수는 9,720홀로 하고, 상기 노즐블록을 4개 사용하여 총 노즐수는 38,880개로 하고, 방사거리는 15 cm로 하고, 노즐 한홀의 토출량은 1.2 mg/분으로 하고, 노즐블럭(4)의 왕복 운동은 2m/분으로 하고, 컬렉터(7)에 전기히터를 설치하여 컬렉터의 표면온도를 35℃로 하여 전기 방사를 행하였다. 방사과정 중에 노즐블럭(4) 최상부에 넘치는 방사용액은 흡입공기를 이용한 방사용액 배출장치(12)를 사용하여 강제적으로 방사용액 주탱크(1)로 이송하였다. 이때 노즐로는 노즐 출구 각도(θ)가 120°이고, 노즐내경(Di)이 0.9mm이고, 외경이 1㎜인 노즐을 사용 하였다. 상기 공기 공급용 노즐로는 내경은 20㎜이고, 외경은 23m이고, 노즐(5)의 상부팁에서 공기 공급용 노즐(4b)의 상부팁 까지의 거리(h)는 8㎜인 공기 공급용 노즐을 사용하였고, 공기 속도는 10m/초로 하였다. 전압 발생 장치로는 심코사의 모델 C H 50을 사용 하였다. 이와 같이 제조한 나노섬유 부직포(Y)의 강도-신도 그래프는 도 13과 같고, 인열 강도 그래프는 도 14와 같다.While storing the spinning solution in the spinning solution main tank (1) of the ordinary bottom-up electrospinning apparatus, the metering pump (2) is quantitatively metered and supplied to the nozzle block (4) with a voltage of 35 kV to the nozzle (5). After the nanofiber web 5 was manufactured by upwardly electrospinning onto the collector 7 positioned on the upper part of the fiber through the web, it was wound around the winding roller 16 through a web support roller 14 to produce a nanofiber nonwoven fabric. . The nozzle block 4 used at this time is all arranged in a diagonally arranged nozzles for radiating the one type of spinning solution, the number of nozzles is 9,720 holes, the total number of nozzles is 38,880 using four nozzle blocks, spinning The distance is 15 cm, the discharge volume of the nozzle one hole is 1.2 mg / minute, the reciprocating motion of the nozzle block 4 is 2 m / minute, and the collector 7 is provided with an electric heater to raise the surface temperature of the collector to 35 ° C. Electrospinning was performed as described above. The spinning solution overflowing the top of the nozzle block 4 during the spinning process was forcibly transferred to the spinning solution main tank 1 using the spinning solution discharge device 12 using suction air. In this case, a nozzle having a nozzle outlet angle θ of 120 °, a nozzle inner diameter Di of 0.9 mm, and an outer diameter of 1 mm was used as the nozzle. As the air supply nozzle, the inner diameter is 20 mm, the outer diameter is 23 m, and the distance h from the upper tip of the nozzle 5 to the upper tip of the air supply nozzle 4b is 8 mm. Was used, and the air speed was 10 m / sec. Simco's Model C H 50 was used as the voltage generator. The strength-elongation graph of the nanofiber nonwoven fabric (Y) thus prepared is shown in FIG. 13, and the tear strength graph is shown in FIG. 14.
비교 실시예 2Comparative Example 2
수평균 분자량이 80,000인 폴리우레탄수지(Dow Chemical 사이 Pellethane 2103-80AE)를 N,N 디메틸포름아미드에 8중량% 용해하여 방사용액을 제조하였다.A spinning solution was prepared by dissolving a polyurethane resin having a number average molecular weight of 80,000 (Dow Chemical, Pellethane 2103-80AE) in N, N dimethylformamide in 8% by weight.
상기 방사용액을 통상의 상향식 전기방사장치의 방사용액 주탱크(1)에 보관하면서 계량펌프(2)로 정량 계량한 후 35㎸의 전압이 걸려있는 노즐블록(4)에 공급하여 노즐(5)을 통해 섬유상으로 상부에 위치하는 컬렉터(7)상에 상향 전기방사하여 나노섬유 웹(5)을 제조한 후 웹 지지 로울러(14)를 거쳐 권취로울러(16)에 권취하여 나노섬유 부직포를 제조하였다. 이때 사용한 노즐블록(4)에는 모두 상기 1종의 방사용액을 방사하는 노즐들이 대각선으로 배열되어 있고, 노즐 수는 9,720홀로 하고, 상기 노즐블록을 4개 사용하여 총 노즐수는 38,880개로 하고, 방사거리는 15 cm로 하고, 노즐 한홀의 토출량은 1.2 mg/분으로 하고, 노즐블럭(4)의 왕복 운동은 2m/분으로 하고, 컬렉터(7)에 전기히터를 설치하여 컬렉터의 표면온도를 35℃로 하여 전기 방사를 행하였다. 방사과정 중에 노즐블럭(4) 최상부에 넘치는 방사용액은 흡입공기를 이용한 방사용액 배출장치(12)를 사용하여 강제적으로 방사용액 주탱크(1)로 이송하였다. 이때 노즐로는 노즐 출구 각도(θ)가 120°이고, 노즐내경(Di)이 0.9mm이고, 외경이 1㎜인 노즐을 사용 하였다. 상기 공기 공급용 노즐로는 내경은 20㎜이고, 외경은 23m이고, 노즐(5)의 상부팁에서 공기 공급용 노즐(4b)의 상부팁 까지의 거리(h)는 8㎜인 공기 공급용 노즐을 사용하였고, 공기 속도는 10m/초로 하였다. 전압 발생 장치로는 심코사의 모델 C H 50을 사용 하였다. 이와 같이 제조한 복합 나노섬유 부직포(Z)의 강도-신도 그래프는 도 13과 같고, 인열 강도 그래프는 도 14와 같다.While storing the spinning solution in the spinning solution main tank (1) of the ordinary bottom-up electrospinning apparatus, the metering pump (2) is quantitatively metered and supplied to the nozzle block (4) with a voltage of 35 kV to the nozzle (5). After the nanofiber web 5 was manufactured by upwardly electrospinning onto the collector 7 positioned on the upper part of the fiber through the web, it was wound around the winding roller 16 through a web support roller 14 to produce a nanofiber nonwoven fabric. . The nozzle block 4 used at this time is all arranged in a diagonally arranged nozzles for radiating the one type of spinning solution, the number of nozzles is 9,720 holes, the total number of nozzles is 38,880 using four nozzle blocks, spinning The distance is 15 cm, the discharge volume of the nozzle one hole is 1.2 mg / minute, the reciprocating motion of the nozzle block 4 is 2 m / minute, and the collector 7 is provided with an electric heater to raise the surface temperature of the collector to 35 ° C. Electrospinning was performed as described above. The spinning solution overflowing the top of the nozzle block 4 during the spinning process was forcibly transferred to the spinning solution main tank 1 using the spinning solution discharge device 12 using suction air. In this case, a nozzle having a nozzle outlet angle θ of 120 °, a nozzle inner diameter Di of 0.9 mm, and an outer diameter of 1 mm was used as the nozzle. As the air supply nozzle, the inner diameter is 20 mm, the outer diameter is 23 m, and the distance h from the upper tip of the nozzle 5 to the upper tip of the air supply nozzle 4b is 8 mm. Was used, and the air speed was 10 m / sec. Simco's Model C H 50 was used as the voltage generator. The strength-elongation graph of the composite nanofiber nonwoven fabric Z thus prepared is shown in FIG. 13, and the tear strength graph is shown in FIG. 14.
본 발명은 고품질의 나노섬유 2종 이상을 대량으로 생산할 수 있고, 용도별 요구 물성에 적합한 복합 나노 부직포 및 복합 나노 필라멘트를 간단한 설비 및 공정으로 생산할 수 있다.The present invention can produce two or more kinds of high quality nanofibers in large quantities, and can produce composite nanononwoven fabrics and composite nanofilaments suitable for the required physical properties of each application by simple equipment and processes.
도 1은 본 발명의 복합 전기방사장치를 사용하여 복합 나노섬유 부직포를 제조하는 공정 개략도.1 is a process schematic diagram of manufacturing a composite nanofiber nonwoven fabric using the composite electrospinning device of the present invention.
도 2는 본 발명의 복합 전기방사장치를 사용하여 복합 나노섬유로 구성된 연속상 필라멘트를 제조하는 공정 개략도.Figure 2 is a process schematic diagram of producing a continuous phase filament composed of composite nanofibers using the composite electrospinning device of the present invention.
도 3 은 본 발명에 따라 노즐블록 상에 서로 다른 2종의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 대각선 방향으로 일렬씩 교호 배열된 상태를 나타내는 모식도. (○:하나의 방사용액 성분, ●:또 다른 하나의 방사용액 성분)3 is a schematic diagram showing a state in which nozzles respectively radiating two different types of spinning solutions on a nozzle block are alternately arranged in a diagonal direction in accordance with the present invention. (○: one spinning solution component, ●: another spinning solution component)
도 4는 본 발명에 따라 노즐블록 상에 서로 다른 2종의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 서로 상이한 비율로 일정 반복 단위에 따라 규칙적으로 배열된 상태를 나타내는 모식도.(○:하나의 방사용액 성분, ●:또 다른 하나의 방사용액 성분)Figure 4 is a schematic diagram showing a state in which the nozzles for each of the two different types of spinning solution on the nozzle block in accordance with the present invention are arranged regularly in accordance with a certain repeating unit at a different ratio. (○: one spinning solution component , ●: another spinning solution component)
도 5는 본 발명에 따라 노즐블록 상에 서로 다른 2종의 방사용액들을 각각 방사하는 노즐들이 세로방향으로 일렬씩 교호 배열된 상태 및 용액 공급 상태를 나타내는 모식도.(○:하나의 방사용액 성분, ●:또 다른 하나의 방사용액 성분)Figure 5 is a schematic diagram showing a state in which the nozzles each spinning two different spinning solutions on the nozzle block are alternately arranged in a vertical direction and a solution supply state according to the present invention (○: one spinning solution component, ●: another spinning solution component)
도 6는 본 발명에 따른 노즐블록(4)의 모식도.6 is a schematic view of a nozzle block 4 according to the present invention.
도 7은 본 발명에 따른 노즐블록(4)의 단면도.7 is a sectional view of the nozzle block 4 according to the invention.
도 8 및 도 10은 노즐(5)의 측면을 나타내는 모식도.8 and 10 are schematic diagrams showing the side surfaces of the nozzles 5.
도 9 및 도 11은 노즐(5)의 평면 예시도.9 and 11 are planar illustrations of the nozzle 5.
도 12(a)는 본 발명 중 방사원액 드롭장치(3)의 단면도.Figure 12 (a) is a cross-sectional view of the spinning solution drop device (3) of the present invention.
도 12(b)는 본 발명 중 방사원액 드롭장치(3)의 사시도.Figure 12 (b) is a perspective view of the spinning solution drop device (3) of the present invention.
도 13은 나노섬유 부직포 종류별(타입)별 강도-신도 그래프.FIG. 13 is a graph showing strength-elongation graph for each type of nanofiber nonwoven fabric (type).
도 14는 나노섬유 부직포 종류(타입)별 인열강도 그래프.Figure 14 is a tear strength graph for each type of nanofiber nonwoven fabric (type).
* 도면중 주요부분에 대한 부호 설명 *Explanation of symbols on the main parts of the drawings
1.1' : 방사용액 주탱크 2,2' : 계량펌프 3,3' : 방사용액 드롭장치1.1 ': Spinning solution main tank 2,2': Metering pump 3,3 ': Spinning solution drop
3a: 방사용액 드롭장치의 필터 3b: 기체 유입관 3c: 방사용액 유도관3a: filter of spinning solution drop device 3b: gas inlet pipe 3c: spinning solution induction pipe
3d: 방사용액 배출관 4 : 노즐블록 4a: 오버플로 제거용 노즐3d: spinning solution discharge pipe 4: nozzle block 4a: overflow removing nozzle
4b: 공기 공급용 노즐 4c: 공기 공급용 노즐의 지지판(비전도체)4b: Air supply nozzle 4c: Support plate of the air supply nozzle (non-conductor)
4d: 공기 저장판 4e: 오버플로 제거용 노즐의 지지판4d: Air storage plate 4e: Support plate of the nozzle for removing the overflow
4f: 노즐 플레이트 4g: 오버플로 액의 임시저장판4f: nozzle plate 4g: temporary storage plate of overflow liquid
4h,4h' : 방사용액 공급판 4i: 도전체판 4j: 가열판4h, 4h ': spinning solution supply plate 4i: conductor plate 4j: heating plate
5 : 노즐 6 : 나노섬유 7 : 컬렉터(콘베이어 벨트)5: nozzle 6: nanofiber 7: collector (conveyor belt)
8a, 8b: 컬렉터 지지로울러 9 : 전압발생장치 9b: 방전 장치8a, 8b: collector support roller 9: voltage generator 9b: discharge device
10 : 노즐 블록 좌우 왕복운동 장치 11a: 교반기(11c)용 모터 10: nozzle block left and right reciprocating device 11a: motor for the stirrer 11c
11b: 비전도성 절연봉 11c: 교반기 12,12': 방사용액 배출장치11b: non-conductive insulation rod 11c: agitator 12, 12 ': spinning solution discharge device
13 : 이송관 14 : 웹 지지 로울러 15 : 나노섬유 웹13 transfer pipe 14 web support roller 15 nanofiber web
16 : 권취로울러 17 : 웹 이송 로울러 18 : 공기 꼬임 장치16: winding roller 17: web feed roller 18: air kink
19 : 제 1로울러 20 : 제 2로울러 21 : 열고정 장치(히터)19: first roller 20: second roller 21: heat setting device (heater)
22 : 제 3로울러 W : 실시예 1로 제조한 복합 나노섬유 부직포22: third roller W: composite nanofiber nonwoven fabric prepared in Example 1
X : 실시예 2로 제조한 복합 나노섬유 부직포X: composite nanofiber nonwoven fabric prepared in Example 2
Y : 비교 실시예 1로 제조한 나노섬유 부직포Y: nanofiber nonwoven fabric prepared in Comparative Example 1
Z : 비교 실시예 2로 제조한 나노섬유 부직포 θ: 노즐출구 각도Z: nanofiber nonwoven fabric prepared in Comparative Example 2 θ: nozzle exit angle
L : 노즐길이 Di : 노즐내경 Do : 노즐외경L: Nozzle Length Di: Nozzle Inner Diameter Do: Nozzle Outer Diameter
h : 노즐 상부 팁에서 공기공급용 노즐 상부팁까지 거리h: Distance from nozzle top tip to nozzle top tip for air supply
Claims (13)
Priority Applications (1)
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