KR20080075861A

KR20080075861A - 정전 분무 장치 및 정전 분무 방법

Info

Publication number: KR20080075861A
Application number: KR1020087013903A
Authority: KR
Inventors: 미츠히로 후쿠오카; 미츠히로 다카하시
Original assignee: 마츠시타 덴끼 산교 가부시키가이샤
Priority date: 2005-12-12
Filing date: 2006-09-27
Publication date: 2008-08-19
Also published as: US20090224437A1; DE112006003400T5; JPWO2007069381A1; KR101198490B1; JP4598083B2; WO2007069381A1

Abstract

정전 분무 장치는, 고분자 용액을 정전 분무하기 위한 2차원 상태로 배치된 복수의 노즐과, 노즐에 대향하여 절연 시트를 사이에 끼워서 배치된 제1컬렉터를 갖는 복수의 방사(紡絲) 유닛이, 이동하는 포집(捕集) 시트를 유지하는 포집부에 장착되어 있으며, 방사 유닛 내부에 있어서, 노즐로부터 제1컬렉터에의 분무 방향과 직교하여, 포집 시트의 방향으로의 공기 흐름을 형성하도록 구성되어 있다.

Description

정전 분무 장치 및 정전 분무 방법{ELECTROSTATIC SPRAY APPARATUS AND METHOD OF ELECTROSTATIC SPRAY}

본 발명은 고분자 물질을 함유하는 용액을 정전(靜電) 분무(噴霧)하는 정전 분무 장치 및 정전 분무 방법에 관한 것이다.

정전 분무(electrostatic spray; electrospinning)라는 것은, 도포시키고 싶은 재료인 고분자 물질을 용매와 혼합해서 용액으로 하고, 그 용액을 주사기의 바늘 끝이나 가는 유리관과 같이 선단(先端)이 뾰족한 용기에 수납해서, 그 용기와 분무 대상물과의 사이에 고전압을 인가함으로써 실행된다. 정전 분무에 있어서는, 용기 내의 고분자 물질에 전하(電荷)가 주어지고, 전하를 띤 고분자 물질이 전하의 반발력에 의하여 안개 형상으로 되어서 용기의 선단으로부터, 쿨롬력(coulomb force)을 이용해서 분무 측(용기 선단 측)과 다른 극(極)이 되는 컬렉터(collector)라고 칭하는 측, 또는 접지 측(그라운드(ground) 측)으로 출사(出射)해서, 그 컬렉터 측에 포집(捕集)되어 적층(積層)된다. 정전 분무를 이용한 것에 정전 도장이 있으며, 정전 도장의 용도로서는, 일반적으로 자동차 등의 차체에 대한 정전 도장이 알려져 있다. 정전 도장은, 차체 도장에 한정되지 않고, 여러 가지 것에 응용 가능하다. 본 발명에 있어서는, 특히 인공 고분자 물질을 재료로 하여 정전 분무를 시키는 장치에 관하여, 100 나노미터[nm]보다 가는 섬유, 즉, 나노파이버(nanofiber)라고 불리는 섬유 크기로 이루어지는 부직포(不織布)를 용이하게 제조할 수 있는 장치에 관한 것이다. 그와 같이 제조된 부직포는 필터 등의 넓은 범위에 이용 가능하다.

종래의 부직포의 제조 방법 중 하나인 "용융법" 등을 이용하여도 필터를 제조할 수 있다. 그러나, 그와 같은 종래의 제조 방법에서는 몇 10 마이크로미터 크기의 직경을 갖는 섬유에 의해 제조된 필터가 주류이고, 몇 100 나노미터 크기의 섬유에 의한 필터를 만드는 것이 한계이다. 앞에서 서술한 바와 같이, 정전 분무를 사용한 제조 방법에서는, 종래의 "용융법" 등을 이용한 제조 방법보다 1자리 혹은 2자리 더 가는 섬유 직경의 부직포를 제조하는 것이 가능하다. 정전 분무에 있어서, 분무구(噴霧口)를 갖는 노즐(nozzle)이 1개뿐이라면, 몇 센티미터 평방의 소편(小片)의 필터밖에 제조할 수 없기 때문에, 양산성 및 생산성의 관점에서, 분무구로 되는 노즐이 1개인 구성은 현실적이지 않다. 섬유 제조업자 또는 필름 원단(原緞) 제조업자에 있어서는, 종래의 제조 방법으로 제조되고 있는 부직포 또는 필름과 마찬가지로, 폭 100 센티미터, 또는 그것에 준하는 크기의 것을 만들 경우, 복수의 노즐을 사용해서 제조할 필요가 있었다.

그러나, 복수의 노즐을 사용할 경우, 전하(電荷)의 간섭이나 반발 등의 영향에 의하여 정전 분무의 동작 상태가 안정되지 않는 문제가 있어, 배치된 복수의 노즐의 일부 또는 대부분으로부터 정전 분무를 실행할 수 없는 경우가 발생하고 있었다. 따라서, 복수의 노즐을 갖는 정전 분무 장치의 실용화 및 제품 양산화를 위해 서는, 복수의 노즐을 사용해서 안정된 정전 분무를 실행시키는 것이 과제이었다.

상기 과제를 달성하기 위해서, 일본국 특개2002-201559호 공보에는 전하 분배판이라고 칭하는, 전하의 간섭이나 반발을 억제하기 위한 기구가 제안되어 있다. 그러나, 그 전하 분배판의 위치는, 정전 분무를 위하여 인가되는 전압의 크기에 따라, 변경해야 되고, 취급이 용이하지 않았다. 또한, 복수의 노즐이 종횡(縱橫)으로 복수×복수의 상태로 배치되어 있는 경우에 있어서는, 전하 분배판을 이용하는 것에 의해, 분무량에 대한 도포량(적층량)의 비율, 이른바 포집 효율이 나빠진다고 하는 문제가 있었다.

또한, 일본국 특개평8-153669호 공보에는 노즐과 분무 대상물의 탑재 면에 전극을 설치해서 고전압을 인가하는 방식이 개시되어 있다. 이와 같이, 노즐과 탑재 면에 전극을 설치해서 분무 대상물에 대하여 정전 분무하는 방식에서는, 정전 분무된 재료가 탑재 면인 대향 전극의 표면을 덮도록 적층되어 가기 때문에, 정전 분무의 능력이 서서히 약해져 간다. 따라서, 일본국 특개평8-153669호 공보에 개시된 제조 방법에서는, 장시간에 걸쳐서 고정밀도로 정전 분무를 실행하는 것이 곤란하고, 대량 생산에 적합한 제조 방법은 아니다.

특허문헌 1: 일본국 특개2002-201559호 공보

특허문헌 2: 일본국 특개평8-153669호 공보

전하를 띠어서 정전 분무된 재료는, 다른 극(極)의 전하를 갖는 포집 면(적층 면)인 컬렉터(collector)에 흡인되어, 컬렉터에 포집(적층)된다. 또한, 분무된 재료는 동일 극성이기 때문에, 쿨롬력에 의하여 서로 반발하며, 확산해서 균일한 상태로 컬렉터에 도달한다. 재료가 컬렉터에 포집(적층)되는 동시에, 컬렉터에 전하가 방출된다. 컬렉터는 전하가 방출된 후에도 항상 재료의 전하와 다른 극의 전하를 동등량 유지하거나, 접지되어 있을 필요가 있다. 왜냐하면, 잇달아 분무된 재료가 컬렉터에 흡인 포집되었을 때, 컬렉터가 다른 극의 전하를 동등량 유지하고 있거나 접지되어 있으면, 노즐의 분무구와 컬렉터와의 사이에 전하가 쌓이는 일이 없으며, 원활하게 분무구로부터 포집 면(적층 면)을 향하여 재료가 흡인되어, 정전 분무가 실행된다. 그러나, 분무된 재료가 띠는 전하의 양이 커져 가면, 분무구와 컬렉터와의 사이에 전하가 쌓이는 상태가 생긴다. 그와 같이, 쌓인 전하와 분무되려고 하는 재료가 띠는 전하는 동일한 극(極)이기 때문에, 쿨롬의 법칙에 의하여, 서로 반발하여, 분무구로부터의 분무 동작을 억제해버려, 노즐 분무구로부터의 정전 분무를 실행할 수 없다고 하는 현상이 발생한다. 이러한 현상은, 1개의 노즐을 설치한 구성에서도 발생하고 복수 개의 노즐을 설치한 구성에서도 마찬가지로 발생한다. 발명자들은, 1개의 노즐을 설치한 구성과 복수 개의 노즐을 설치한 구성의 양쪽 구성의 정전 분무 장치를 이용해서 실험을 실행하고, 서서히 인가 전압을 상승시켜서, 고분자 재료의 전하의 양을 증가시킴으로써, 정전 분무가 정지한다고 하는 현상을 확인하였다. 다만, 1개의 노즐을 설치한 정전 분무 장치인 경우의 쪽이, 복수의 노즐을 설치한 정전 분무 장치에 비교해서, 분무되는 고분자 재료가 띠는 전하의 양이 적으므로, 정전 분무를 하기 쉬운 구성이다.

생산성을 높이기 위하여 복수 개의 노즐을 사용하면, 필연적으로, 전하의 양은 많아지고, 전하끼리의 반발이 강해지기 때문에, 정전 분무를 실행할 수 없는 경우가 많이 발생한다. 그 때문에, 전하의 양을 억제하는 조작, 구체적으로는 인가하는 전압을 내릴 필요가 있다. 그러나, 이와 같이, 인가 전압을 저하시키면, 분무 속도가 떨어지고 생산성이 나빠진다고 하는 문제가 발생한다. 또한, 노즐 선단의 분무구로부터의 분무에는 전하의 반발력이 필요하지만, 인가 전압을 내려서 전하를 작게 하면, 분무에 필요한 반발력이 부족해서, 분무를 할 수 없는 경우가 생긴다.

따라서, 1개의 노즐을 설치한 구성에 있어서 효율적으로 정전 분무를 실행할 수 있는 조건, 예를 들면, 전압이나 분무 거리 등을 동일하게 설정한 조건에서도, 복수 노즐을 설치한 구성으로 실시하였을 경우에는, 노즐의 일부 또는 대부분으로부터의 정전 분무를 실행할 수 없는 경우가 많이 발생한다. 이 때문에, 1개의 노즐을 설치한 구성에서 정전 분무가 효율적으로 실행될 수 있는 조건으로, 복수 노즐을 설치한 구성에 있어서도 정전 분무를 실행할 경우에는, 특별한 구성이 필요하게 된다.

예를 들면, 종래의 정전 분무 장치에 있어서, 컬렉터를 복수 노즐의 분무구에 대하여 평행하게 배치하고, 또한 분무구와 컬렉터와의 사이에 전하가 쌓이지 않도록, 컬렉터의 재질을 알루미늄 박(箔)과 같이 도전성이 좋은 것을 사용해서 구성, 및/또는 컬렉터의 면적을 가능한 한 크게 구성한다. 그러나, 이와 같은 구성이어도, 어느 정도의 효과는 기대할 수 있지만, 비약적으로 개선되는 의미는 아니며, 근본적인 해결책은 아니다.

또한, 종래의 정전 분무 장치에 있어서는, 정전 분무가 실행되는 경우에서도 포집 효율이 나쁘고, 의도한 개소에만의 포집(적층)을 할 수 없어, 장치 주변에 포집되지 않은 것이 비산(飛散)한다고 하는 문제를 갖는다. 이러한 비산이라는 문제는, 본 발명자들이 장치에 아크릴 등의 커버로 덮어서 정전 분무를 실행함으로써 확인하였다. 이와 같이, 분무된 재료를 포집(적층)할 수 없다고 하는 문제는, 재료의 손실에도 이어지는 것은 당연하지만, 그것뿐만 아니라, 섬유 직경이 몇 나노미터∼몇십 나노미터인 섬유의 대량 비산은, 작업자의 건강 피해에도 유의(留意)가 필요하게 된다.

본 발명은, 복수의 분무 수단을 이용해서 안정되게 정전 분무를 실행할 수 있고, 포집 효율이 높아 생산성이 우수하며, 정밀도가 높은 제품을 양산하는 것이 가능하고, 또한 안전성이 높은 정전 분무 장치 및 정전 분무 방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.

본 발명에 관련한 정전 분무 장치 및 정전 분무 방법은, 상기 종래의 정전 분무 장치에 있어서의 여러 가지 문제를 해결하기 위하여, 이하와 같이 구성하고 있다.

본 발명의 정전 분무 장치는, 고분자 물질을 함유하는 용제를 이용해서 액상(液狀)으로 형성한 고분자 용액을 정전 분무하기 위하여 2차원 상태로 배치된 복수의 노즐과, 상기 복수의 노즐에 대향하여 절연 시트(sheet)를 사이에 끼워서 배치되어, 상기 노즐에 인가되는 전압과 다른 극성의 전압 또는 접지 전위에 접지된 제1컬렉터를 갖춘, 복수의 방사(紡絲) 유닛,

상기 노즐에 소정의 고전압을 인가하는 제1전원, 및

상기 방사 유닛이 장착되어, 이동 가능하게 포집 시트를 유지하는 포집부를 구비하고,

상기 방사 유닛이, 상기 노즐로부터 상기 제1컬렉터에의 분무 방향과 직교하여, 상기 포집 시트 방향으로의 공기 흐름을 형성하는 공기 흐름 형성 수단을 갖는다. 상기와 같이 구성된 본 발명의 정전 분무 장치는, 안정되고, 또한 포집 효율이 높은 정전 분무를 연속적으로 실행할 수 있다.

본 발명의 정전 분무 방법은, 고분자 물질을 함유하는 용제를 이용해서 액상으로 형성한 고분자 용액을 2차원 상태로 배치된 복수의 노즐에 공급하는 공정,

상기 노즐로부터 고분자 용액을 정전 분무하기 위하여 상기 노즐에 고전압을 인가하는 공정,

상기 노즐을 갖춘 방사 유닛에 있어서 정전 분무 방향과 실질적으로 직교하는 방향에 흐르는 공기 흐름을 생성하는 공정, 및

정전 분무되어 대전(帶電)한 고분자 물질에 대하여 공기 흐름을 맞힘으로써, 상기 공기 흐름의 흐름 방향과 실질적으로 직교하는 방향에 배치된 포집 시트에 상기 고분자 물질이 적층되는 공정을 갖는다. 상기 본 발명의 정전 분무 방법은, 안정되고, 또한 포집 효율이 높은 정전 분무를 확실하게 실행할 수 있다.

본 발명에 의하면, 복수의 분무 수단으로서 2차원 상태로 배치된 노즐을 사용해서, 포집 효율이 높아 생산성이 우수하며, 정밀도가 높은 제품을 양산하는 것이 가능한 정전 분무 장치 및 정전 분무 방법을 제공할 수 있다.

또한, 본 발명에 의하면, 정전 분무 처리에서 발생하는 유기 용매를 확실하게 회수할 수 있으므로, 안전성이 높은 정전 분무 장치 및 정전 분무 방법을 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명에 관련한 제1실시예의 정전 분무 장치의 개략 구성을 나타내는 도면.

도 2는 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서의 복수의 방사(紡絲) 유닛이 덕트(duct)에 장착된 상태를 모식적으로 나타내는 단면도.

도 3은 제1실시예의 정전 분무 장치의 방사 유닛을 나타내는 사시도.

도 4는 제1실시예의 정전 분무 장치의 방사 유닛의 장착 면을 나타내는 도면.

도 5는 제1실시예의 정전 분무 장치의 방사 유닛의 배면 측을 나타내는 도면.

도 6은 제1실시예의 정전 분무 장치의 방사 유닛에 있어서의 스프레이 블록(spray block) 부근의 단면도.

도 7은 제1실시예의 정전 분무 장치의 방사 유닛에 있어서의 스프레이 블록 부근의 분해 사시도.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명

1: 노즐 2: 도전판

3: 대전 입자 4: 제1컬렉터

5: 절연 시트 6: 공기 도입구

7: 제2컬렉터 8: 포집 시트

9: 절연 커버 10: 하우징(housing)

11: 브러시(brush) 12: 부착 구멍

13: 포집부 14: 재료 공급 파이프

15: 재료 보유 탱크 16: 금속망

17: 공기 흐름 18: 중간 롤러

19: 회수 유닛 20: 공급 롤러

21: 권취(卷取) 롤러 22: 방사 유닛

30: 스프레이 블록 40: 제1전원

50: 제2전원

이하에, 본 발명의 정전 분무 장치 및 정전 분무 방법의 바람직한 실시형태를 첨부 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다.

(제1실시예)

도 1은 본 발명에 관련한 바람직한 제1실시예의 정전 분무 장치의 개략 구성을 나타내는 측면도이다. 제1실시예의 정전 분무 장치는, 정전 분무에 의하여 고분자 물질을 함유하는 용액을 노즐로부터 출사(出射)하여, 100 나노미터[nm]보다 가는 섬유, 즉 나노파이버라고 불리는 섬유를 제작하여, 나노파이버 부직포(不織布)를 제조하는 것이다.

우선, 도 1을 이용해서 본 발명에 관련한 제1실시예의 정전 분무 장치의 정 전 분무에 의한 나노파이버 부직포의 제조의 개요에 대하여 설명한다. 나노파이버 섬유를 포집(補集)하여 적층해서 나노파이버 부직포를 제조하기 위해서는, 베이스(base)가 되는 서브스트레이트(substrate)가 필요하다. 서브스트레이트로서는, 예를 들면, 폴리에틸렌 등의 절연성을 갖는 수지 시트인 포집 시트(8)가 이용된다. 이 포집 시트(8)는, 공급 롤러(20)로부터 송출되어, 반송 속도의 제어가 가능한 복수의 중간 롤러(18)를 경유해서, 권취 롤러(21)에 의하여 감긴다. 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서, 포집 시트(8)의 반송 속도는, 부직포의 두께, 나노파이버 섬유 직경 또는 재료 등에 의하여 결정되며, 매분 몇 미터에서 몇 100 미터까지 넓은 범위에 대응할 수 있도록 구성되어 있다.

서브스트레이트로서의 포집 시트(8)는, 공급 롤러(20)로부터 복수의 중간 롤러(18)를 경유해서 권취 롤러(21)까지의 구간을 반송된다. 복수의 방사(紡絲) 유닛(22)은, 포집 시트(8)의 반송 경로를 따라 설치되어 있다. 방사 유닛(22)은, 나노파이버 섬유가 포집되어 적층되는 포집 시트(8)를 내부에 갖는 포집부(13)의 덕트에 장착되어 있다. 포집 시트(8)가 포집부(13)의 내부를 통과함으로써, 방사 유닛(22)으로부터의 나노파이버 섬유가 포집 시트(8) 위에 몇백 나노미터로부터 몇 100 마이크로미터의 두께로 적층된다.

도 1에 나타내는 바와 같이, 방사 유닛(22)은, 연직(鉛直) 방향 혹은 수평 방향으로 길게 설치된 포집부(13)의 덕트 측면에 직교하도록 대략 수평으로 장착되어 있고, 각각이 독립된 구성을 갖추고 있다. 방사 유닛(22)의 장착 개수는, 제조되는 나노파이버 부직포의 생산 속도나 규격 등에 따라 임의로 설정된다. 제1실시 예의 정전 분무 장치에 있어서는, 방사 유닛(22)의 장착 개수가 1개인 경우로부터 포집부(13)에 장착 가능한 최대 개수 사이에서 자유롭게 선택해서 장착할 수 있는 구성이다. 또한, 각각의 방사 유닛(22)은 독립해서 가동(稼動) 가능한 구성이므로, 방사 유닛(22)을 장착한 상태에서, 선택한 임의의 방사 유닛(22)만을 가동시키는 것이 가능하다. 따라서, 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 생산을 정지시키는 일이 없이, 특정 방사 유닛(22)을 떼어내서, 그 방사 유닛(22)의 고장이나 유지 보수에 대응할 수 있다. 또한, 생산 중에 있어서, 일부의 방사 유닛(22) 내에 돌발적으로 사고가 발생하였을 경우에는, 해당하는 방사 유닛(22)을 정지시키는 것만으로, 장치 전체를 세우는 일이 없이, 생산을 속행하는 것이 가능하다.

또한, 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 각각의 방사 유닛(22)에 공급되는 재료는 동일하게 할 필요가 없다. 각각의 방사 유닛(22)에는 노즐에 재료를 공급하기 위한 후술하는 재료 보유 탱크(15)(도 2 참조)가 설치되어 있으므로, 방사 유닛(22)마다 다른 재료를 공급해서, 다른 재료가 적층된 부직포를 제조하는 것이 가능하다. 물론, 각각의 방사 유닛(22)에 동일한 재료를 공급해서 각각의 재료 보유 탱크(15)에 동일한 재료를 보유시키는 것도 가능하고, 또한 공통의 공급 파이프를 각각의 방사 유닛(22)에 접속해서 동일한 재료를 상시(常時) 공급하는 구성도 가능하다.

이어서, 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서의 방사 유닛(22)의 구성 및 동작에 대하여 설명한다.

도 2는 포집부(13)에 장착된 복수의 방사 유닛(22)의 구성을 나타내는 측면 단면도이다. 도 3으로부터 도 5는 방사 유닛(22)의 구성을 나타내는 도면이며, 도 3은 방사 유닛(22)을 나타내는 사시도, 도 4는 방사 유닛(22)의 장착 면인 정면도, 도 5는 방사 유닛(22)의 배면도이다.

도 2에 나타내는 바와 같이, 각각의 방사 유닛(22)에는 고분자 물질을 함유하는 용액을 수납하는 재료 보유 탱크(15)가 설치되어 있으며, 그 용액은 재료 보유 탱크(15)로부터 재료 공급 파이프(14)를 통해서 방사 유닛(22) 내부에 설치된 복수의 노즐(1)에 공급된다. 복수의 노즐(1)은, 도전성 재료의 금속 블록인 도전판(導電板)(2)과 함께 일체적으로 성형되어 있으며, 2차원 상태로 종횡이 직선상(격자 형상)으로 배치되어 있다. 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 도전판(2)이, 재료로 되는 고분자 물질을 함유하는 용액을 일단 모아 두는 용액 저류(貯留) 기능을 갖고, 그 용액 저류의 하측에 복수의 노즐(1)이 설치되어 있다. 상기 복수의 노즐(1)과 도전판(2)에 의하여 분무 부분으로 되는 스프레이 블록(30)이 구성되어 있다.

상기와 같이 구성된 스프레이 블록(30)의 도전판(2)에는, 나노파이버의 재료로 되는 폴리우레탄 등의 고분자 물질을 톨루엔 등의 용제를 혼합해서 제조한 용액이, 방사 유닛(22)마다 독립해서 배치된 재료 보유 탱크(15)로부터 재료 공급 파이프(14)를 통해서 공급된다.

제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 복수의 노즐(1)과 도전판(2)을 갖는 스프레이 블록(30)이, 금속 블록, 예를 들면 알루미늄 재(材), 스테인리스 재의 프레스 가공에 의한 일체 성형이지만, 절삭 가공에 의하여 제작해도 좋다. 노즐(1) 은 소정의 구경(口徑)의 분무구를 가지며 선단이 뾰족한 원추형으로 형성되어 있고, 도전판(2)의 용액 저류부와 분무구가 연결되어 유통하도록 구성되어 있다.

도전판(2)에는 제1전원(40)으로부터 고전압(예를 들면, 몇 킬로볼트로부터 몇십 킬로볼트의 고전압)이 인가되는 구성을 갖추고, 도전판(2)에 있어서의 노즐(1)이 배치되어 있지 않은 상측 부분은 절연 수지인 절연 커버(9)에 의하여 덮어져 있다. 이 절연 커버(9)에 의하여, 도전판(2)의 용액 저류부 내의 용액은 먼지 등의 혼입이 방지된 상태로 유지되고 있다. 또한, 방사 유닛(22)에 있어서, 스프레이 블록(30)은 절연 커버(9)에 의하여 하우징(10)으로부터 절연된 상태로 고착(固着)되어 있다.

또한, 방사 유닛(22)의 내부에 있어서의 하측 전체 면에는, 노즐(1)에 대향해서 절연 시트(5) 및 박판 금속으로 형성된 제1컬렉터(4)가 위로부터 순서대로 적층되어 있다. 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서, 제1컬렉터(4)는 접지되어 있지만, 스프레이 블록(30)과는 다른 전극의 전압이 인가되도록 구성해도 좋다.

도 6은, 제1실시예의 정전 분무 장치의 방사 유닛(22)에 있어서의 스프레이 블록(30)과 그것을 덮는 절연 커버(9) 등을 갖춘 분무 부분의 단면도이다. 이 분무 부분에는 스프레이 블록(30)과 절연 커버(9) 이외에 재료 공급 파이프(14) 및 재료 보유 탱크(15)가 설치되어 있다. 도 7은 도 6의 분무 부분의 분해 사시도이다.

복수의 노즐(1)과 일체적으로 형성된 도전판(2)은 받침 접시 형상으로 형성되어, 그 저면 부분에 원추형이고 선단이 뾰족한 분무구를 갖춘 복수의 노즐(1)은, 2차원 상태로 종횡의 직선상에, 즉, 격자 형상의 교점이 되는 위치에 서로 등간격 을 두어 배치되어 있다. 앞에 서술한 바와 같이, 도전판(2)과 복수의 노즐(1)을 갖춘 스프레이 블록(30)은, 금속 블록의 프레스 가공에 의하여 일체적으로 형성되어 있다. 도전판(2)의 오목 공간인 받침 접시 부분의 공간에는 고분자를 포함한 용액이 수용되어 있으며, 그 용액은 재료 보유 탱크(15)로부터 재료 공급 파이프(14)를 통해서 항상 받침 접시 내의 양이 일정하게 되도록 공급된다. 도전판(2)의 저면에 배치되는 복수의 노즐(1)은, 종횡 각각의 열(列)에 있어서의 간격이 동일하게 되도록 배치되어 있다. 제1실시예에 있어서는, 250mm(폭)×500mm(길이)×180mm(높이) 크기의 도전판(2)에 노즐(1)을 가로 4줄×세로 12열의 48개를 형성하였다. 이 도전판(2)의 크기 및 노즐(1)의 수는, 일례이며, 제조되는 부직포의 규격이나 제조 속도 등, 또는 노즐(1)에 인가되는 전압이나 노즐(1)의 분무 방향과 실질적으로 직교해서 흐르는 공기 흐름(17)의 세기에 따라서 적절하게 설정된다.

스프레이 블록(30)에 이용되는 재질로서는, 스테인리스 등 일반적으로 가공하기 쉬운 도전성을 갖는 재질이 바람직하다. 노즐(1)의 분무구 내경(內徑)은, 너무 가늘면 액이 막힐 우려가 있고, 반대로 너무 굵으면 액이 흘러내리기 때문에, 0.1mm∼1.0mm의 범위 내가 바람직하다. 노즐(1)의 분무구가 되는 관통 구멍은, 구멍을 뚫는 가공에 의하여 고정밀도로 가공된다. 또한, 프레스 가공할 때, 노즐(1)의 높이(원추 형상의 노즐(1)의 분무구가 되는 선단으로부터 밑부분까지의 거리)는, 전하가 뾰족한 부분에 집중하는 성질을 이용하기 위해, 적어도 5mm 이상으로 형성되어 있다. 상기와 같이 형성된 도전판(2)과 노즐(1)을 갖춘 스프레이 블록(30)은, 그 상면 부분을 절연 수지로 형성된 절연 커버(9)에 의해 덮어져서 서로 고착되어 있다.

절연 커버(9)는, 도전판(2)에 형성된 받침 접시 형상의 오목부 공간에 대한 뚜껑의 역할을 담당하고 있으며, 재료 보유 탱크(15)로부터 재료 공급 파이프(14)를 통해서 도전판(2)의 오목부 공간에 주입된 고분자 물질 함유 용액에 대하여, 오염 물질 등의 혼입을 방지하고 있다. 도전판(2)의 오목 공간에 수용된 용액은, 도전판(2)의 저부에 일체적으로 설치된 각각의 노즐(1)에 흘러들어가 분무된다.

제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 고분자 재료 등을 용액으로 하기 위해서 톨루엔 등의 유기 용제가 용매로서 이용되고 있으므로, 절연 커버(9), 재료 공급 파이프(14), 재료 보유 탱크(15) 등의 용액이 접촉하는 부분의 재료에는, 대(對) 부식성을 갖는 불소 수지, PE(폴리에틸렌 수지)나 PP(폴리프로필렌 수지) 등의 수지 재료가 바람직하다.

재료 보유 탱크(15)로부터 재료 공급 파이프(14)를 통해서 도전판(2)에 공급되는 고분자를 함유하는 용액은, 도전판(2)의 오목부 공간의 저면에 설치된 각각의 노즐(1)에 똑같이 공급된다. 모든 노즐(1)이 용액에 의하여 충분히 채워지고, 도전판(2)의 오목부 공간의 소정 레벨로 용액이 유지되도록, 일반적인 레벨 검출기를 이용해서 용액의 레벨이 상시 검출되고 있으며, 부족하게 되면 용액이 공급되도록 구성되어 있다.

또한, 도 7에 나타낸 바와 같이, 절연 커버(9)에는, 재료 공급 파이프(14)를 장착하기 위한 부착 구멍(12)과, 스프레이 블록(30)의 용액 저류를 밀봉하기 위하여 끼워 맞추기 위한 오목부가 형성되어 있다. 재료 공급 파이프(14) 및 스프레이 블록(30)은 절연 커버(9)로부터 용이하게 떼어내는 것이 가능하게 구성되어 있으며, 세정 등의 유지 보수성이 우수한 구조를 갖추고 있다.

방사 유닛(22)의 외면을 구성하는 하우징은, 절연체인 수지이며, 자체 하중을 지지하기 위하여 강성(剛性)을 갖는 수지에 의하여 형성되어 있고, 포집부(13)의 덕트에 장착하기 위한 플랜지(11)가 설치되어 있다. 각각의 방사 유닛(22)은, 하우징(10)의 플랜지(11)를 덕트에 볼트로써 나사 고정되어, 용이하게 탈착(脫着)되는 구성이다. 하우징(10)의 배면 측, 즉 플랜지(11)와 반대 측의 측면에는 공기 흐름 형성 수단이 되는 공기 도입구(6)인 개구가 형성되어 있다. 이 공기 도입구(6)에는 하우징(10)으로부터 전기적으로 절연된 금속망(16)이 설치되어 있다. 금속망(16)은 제2전원(50)에 접속되어 있다. 제2전원(50)으로부터는 앞에 서술한 제1전원(40)으로부터 공급되는 전압보다 낮고, 극성이 동일한 전압이 공급된다. 기준 전위는, 포집부(13)를 구성하는 덕트의 벽면이며, 제1전원(40), 제2전원(50)의 기준 전위도 덕트의 벽면이다. 그리고, 기준 전위는, 통상적으로는 대지 접지에 접속된다.

제1전원(40)으로부터의 고전압이 도전판(2)에 인가되면, 정전 전계(電界)에 의하여, 전하가 발생한다. 전하는 뾰족한 부분에 집중하는 성질이 있으며, 노즐(1)의 선단 부분에 전하가 집중한다. 도전판(2)에 인가되는 고전압은, 용액의 재질이나 점도, 생성되는 나노파이버의 재료나 섬유 직경, 제조 환경(온도, 습도) 등에 의하여 결정되며, 그 범위는 몇 킬로볼트∼몇십 킬로볼트이다. 상기와 같이, 노즐(1)의 선단 부분에 전하가 집중함으로써, 노즐 선단 부분의 액체의 표면 장력 부 분이 대전 상태로 된다. 노즐(1)에 대향하여 절연 시트(5)를 사이에 끼워서 배치된 제1컬렉터(4)와의 사이에 발생하는 강(强) 전계에 의하여 노즐 선단 부분의 미소(微少) 대전(帶電) 입자(3)가 노즐(1)의 선단 부분으로부터 떨어져서 대전 액적(液滴)으로 되어서 분무된다. 분무된 대전 액적은, 동일 극성을 갖고 있으므로, 상호 쿨롬력에 의하여 반발하여, 균일하게 확산해서 제1컬렉터(4)에 흡인된다.

노즐(1)의 선단 부분으로부터 제1컬렉터(4)까지의 거리는, 10 몇 센티미터로부터 몇 10 센티미터의 거리가 바람직하고, 제1실시예에 있어서는 20 센티미터로 실행하였다. 노즐(1)의 선단 부분으로부터 제1컬렉터(4)까지의 거리는, 생성되는 나노파이버의 규격이나 인가 전압의 값 등을 고려해서 정해진다. 따라서, 제1컬렉터(4) 및 절연 시트(5), 혹은 노즐(1)의 위치를 상대적으로 변경 가능하게 구성해도 좋다.

상기와 같이, 노즐(1)의 선단 부분으로부터 분무된 안개 형상의 액 입자는 대전되어 있으며, 그 전하는 다른 극(極)에 끌리기 때문에, 제1컬렉터(4)의 방향으로 흡인된다. 전하가 제1컬렉터(4)를 향하는 도중에 있어서, 액 입자는 띠고 있는 전하 때문에, 몇 번이나 정전 반발에 의하여 분열을 반복해서, 액 입자의 크기는 미세화해 나간다. 이렇게 액 입자가 미세화해 나갈 때, 재료를 용액으로 하기 위하여 용매로서 사용되고 있었던 용제는, 증발해서, 나노파이버 재료만이 남는다. 그것들이 몇나노미터∼몇십 나노미터의 섬유 직경의, 나노파이버라고 불리는 섬유 상태가 된다.

고분자 물질을 함유한 용액은, 이렇게 나노파이버의 상태, 즉 액체가 고체의 상태로 되어도, 최초에 노즐(1)로부터 부여된 전하는 손실되지 않고, 대전(帶電)된 상태 그대로이다.

제1실시예의 정전 분무 장치의 방사 유닛(22)에 있어서는, 노즐(1)과 제1컬렉터(4)와의 사이에, 제1컬렉터(4)에 대하여 몇 밀리미터의 거리를 갖고 절연 시트(5)가 배치되어 있다. 또한, 제1컬렉터(4)와 절연 시트(5) 사이의 거리는, 고분자의 재료나 대전량 등을 고려해서 몇 밀리미터로부터 몇십 밀리미터의 범위 내에 설정된다. 절연 시트(5)는 유전성(誘電性)의 재료에 의하여 구성되어 있으며, 시트 형상 또는 얇은 판 형상이다.

절연 시트(5)는, 유전성 재료의 성질상, 외부 전계(電界)에 의하여 전기 분극(分極)을 유기(誘起)하는 성질, 즉 유기 분극을 나타내는 성질을 갖고 있으므로, 금속 블록인 도전판(2)은 고전압이 인가된 시점에서 그 표면은 대전되어 유기 분극한다. 그 유기 분극에 있어서, 절연 시트(5)의 노즐(1)의 분무구에 대향하고 있는 면은, 금속 블록과 동극(同極)으로 된다. 따라서, "동일 극의 전하는 반발한다"라고 하는 쿨롬력에 의하여, 노즐(1)의 분무구로부터 분무되어 나노파이버가 된 재료는, 절연 시트(5)와 동일 극을 가지므로, 대전한 절연 시트(5)에 대하여 반발한다. 그 결과, 나노파이버(섬유)로 된 재료는, 노즐(1)의 분무구와 절연 시트(5)와의 사이에 있어서의 절연 시트(5)로부터 10 몇 센티미터로부터 몇 10 센티미터의 공간을 부유(浮遊)하는 상태로 된다.

제1실시예의 정전 분무 장치의 방사 유닛(22)에 있어서는, 그 배면에 설치한 금속망(16)에 제2전원(50)이 접속되어 있으며, 금속망(16)에 대해서 몇십 볼트로부 터 몇백 볼트의 전압이 인가되어 있다. 금속망(16)에 인가되는 전압의 극성은 노즐(1)에 인가되는 전압의 극성과 동일한 극성이다. 한편, 금속망(16)에 대향하도록 배치되어 있는 포집부(13) 내의 제2컬렉터(7)에는 몇 볼트의 전압이 인가되어 있고, 그 전압의 극성은 금속망(16)과 다른 극성이다. 이 제2컬렉터(7)에 인가되는 전압은, 고분자의 재료나 그 대전량 등을 고려해서, 몇 볼트로부터 몇백 볼트의 범위에 설정되거나, 혹은 기준 전위인 접지 전위에 설정된다. 따라서, 노즐(1)의 분무구와 절연 시트(5)와의 사이의 공간을 부유한 상태로 되어 대전된 나노파이버는, 동극의 금속망(16)에 반발해, 쿨롬력에 의하여 다른 극의 전위를 갖는 제2컬렉터(7)의 방향으로 흡인된다.

또한, 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 포집부(13)에 장착된 방사 유닛(22)에 대하여 금속망(16)을 통해서 덕트(13) 내부의 제2컬렉터(7)의 방향으로 건조 공기가 들어오도록 구성되어 있다. 덕트(13) 내부는 주위의 공기 압력보다 낮은 압력, 즉 부압(負壓)으로 해서, 나노파이버를 확실하게 포집하도록 구성되어 있다. 또한, 방사 유닛(22)에 들여보내는 건조 공기는, 습도 40％ 이하로 설정되어 있으며, 방사 유닛(22) 내에 부유하고 있는 나노파이버를 건조 상태 그대로 반송한다.

상기와 같이, 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 포집부(13) 내부를 부압으로 하는 것, 제2컬렉터(7)를 금속망(16)의 전극과 다른 전극 또는 접지 전위에 설정하는 것, 그리고 건조 공기를 금속망(16)으로부터 덕트(13)를 향하여 송풍함으로써, 나노파이버를 포집부(13) 내부에 확실하게 포집할 수 있는 구성으로 된 다. 제1실시예에 있어서는, 각각의 방사 유닛(22)에 팬(fan)을 설치해서 실내의 건조 공기(습도 40％ 이하)를 들여보내도록 구성하였지만, 덕트를 설치하여 원하는 습도를 나타내는 건조 공기를 장치 외부로부터 들여보내는 구성이어도 좋다.

제1실시예에 있어서 금속망(16)을 이용한 이유는, 건조 공기를 방사 유닛(22)의 배면으로부터 들여보내, 포집부(13)의 방향으로의 공기 흐름(17)의 발생을 확실하게 하기 위해서이며, 이러한 기능을 갖는 것이라면 다른 것이어도 좋고, 예를 들면, 하우징(10)과는 절연된 금속판에 복수의 관통 구멍을 뚫은 구조의 도전성 부재라면 좋다.

또한, 제1실시예의 정전 분무 장치의 방사 유닛(22)에 있어서는, 공기 흐름 형성 수단으로서 금속망 구조의 공기 도입구(6)를 설치하였지만, 본 발명에 있어서의 공기 도입구(6)는 금속망 구조가 아니어도 좋고, 예를 들면, 공기압이 조정된 건조 공기를 스프레이 블록(30)의 배면 측 단부에 형성된 공기 도입구로부터 도입할 수 있는 구조이어도 좋다. 이 경우, 공기 도입구(6)가 형성된 금속 블록은 제1전원(40)에 접속되어 있으며 노즐(1)과 동일 극의 전압이 인가되어 있다. 이 결과, 노즐(1)과 절연 시트(5)와의 사이의 공간에 대하여 공기 도입구(6)로부터 포집부(13)를 향하는 공기 흐름(17)이 생성되어, 공기 도입구(6)로부터 제2컬렉터(7)로의 대전된 나노파이버의 흡인 동작이 생기는 구성으로 된다.

상기와 같이, 방사 유닛(22) 내에 부유하고 있는 나노파이버는, 포집부(13)의 방향으로 들여보내, 제2컬렉터(7)를 따라 반송되고 있는 포집 시트(8)의 표면에 흡인 포집되어, 적층되어 간다. 이 결과, 나노파이버에 의한 고분자 웹(web)을 형 성할 수 있다. 이 때문에, 포집 시트(8)의 반송 속도가 늦을수록, 포집 시트(8)가 방사 유닛(22)을 통과하는데 시간이 걸리고, 단위 면적당 포집되어 적층되는 나노파이버는 많아진다. 이 결과, 제조되는 부직포인 나노파이버의 고분자 웹의 두께를 두껍게 하는 것이 가능하게 된다. 또한, 포집부(13)에 장착되는 방사 유닛(22)의 수가 많을수록 부직포의 두께를 두껍게 할 수 있다. 이것을 이용해서, 나노파이버의 고분자 웹의 부직포의 두께를, 장착되는 방사 유닛(22)의 수 및/또는 포집 시트(8)의 반송 속도에 의해 제어하는 것이 가능하게 된다.

노즐(1)로부터 분무된 나노파이버가 제2컬렉터(7)의 면 위를 따라 반송되는 포집 시트(8)에 포집되어 적층되는 구조이므로, 나노파이버의 미소 하전(荷電) 입자(3)의 전하는, 노즐(1)의 분무구와 유전성 재료인 절연 시트(5)와의 사이의 공간에는 쌓이는 일이 없고, 공기 흐름(17)을 따라 제2컬렉터(7)의 방향으로 반송된다. 따라서, 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 노즐(1)로부터 계속해서 재료가 분무되어, 원하는 부직포를 제조하는 것이 가능하게 된다.

상기와 같이, 제1실시예의 정전 분무 장치는, 앞에 서술한 종래 장치의 과제이었던 분무구와 컬렉터와의 사이에 전하가 쌓여서, 그 쌓인 전하의 반발에 의하여 노즐로부터의 새로운 전하를 띤 재료의 분무가 실행될 수 없다고 하는 문제를 해결하고 있다.

제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 포집부(13)에 장착된 방사 유닛(22)의 공기 도입구(6)를 통해서 건조 공기를 들여보내고, 포집부(13) 내부를 주위의 공기 압력보다 낮은 압력, 즉, 부합으로 해서, 나노파이버를 포집하고 있다. 건조 공기를 들여보내는 속도는, 나노파이버의 포집 시트(8)로의 포집을 원활하게 실행하고, 방사 유닛(22) 내부 공기의 흐름에 흐트러짐이 생기지 않도록 몇 센티미터/초 정도의 약한 풍속을 발생시키는 풍량이면 좋다. 몇 10 센티미터/초 이상의 강한 풍속으로 되면, 그 공기의 압력이나 여분의 정전기 발생 때문에, 포집 상태를 교반(攪拌)하게 되므로 바람직한 것은 아니다.

제1실시예에 있어서의 건조 공기를 들여보내는 구조는, 나노파이버의 비산(飛散) 대책뿐만 아니라, 재료의 용액에 함유되는 유기 용제의 회수(回收)를 가능하게 하고 있다. 제1실시예에서 이용한 재료는, 앞에 서술한 바와 같이, 고분자를 용액의 상태로 이용하기 위해서 유기 용제 등을 용매로서 사용하고 있으며, 생산과 함께 유기 용제를 대량으로 사용하게 된다. 분무 도중에 있어서 기화하는 유기 용제의 회수는, 종래 장치에서는 생각되어 있지 않고, 나노파이버의 비산에 있어서의 인체에의 건강 피해와 동일하게, 기화한 유기 용제로부터의 건강 피해나 화재 등이 중대한 걱정 사항이었다. 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 유기물 등을 갖는 건조 공기를 방사 유닛(22) 내부로부터 포집부(13)를 통해서 회수하도록, 포집부(13)의 정상부에 회수 유닛(19)이 설치되어 있다. 이 회수 유닛(19)은 장치 외부에 설치된 회수 장치(도시하지 않음)에 팬을 사용해서 배출하도록 구성되어 있다.

이하에, 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서의 나노파이버의 포집 동작에 대하여, 더욱 설명한다.

습도 40％ 이하의 건조 공기를 파이프나 덕트 등의 반송 경로 형성 수단을 이용해서 공기 도입구(6)를 통하여 각각의 방사 유닛(22)에 들여보내는 동시에, 각 각의 방사 유닛(22)과 연통한 포집부(13) 내부를 회수 유닛(19)에 의하여 부압으로 함으로써, 각각의 방사 유닛(22) 내 등에서 기화한 유기 용제를 장치 외부로 배출시키지 않고 포집부(13) 내에 들여보내, 회수 유닛(19)에서 회수하고 있다. 이와 같이, 제1실시예의 정전 분무 장치는, 기화한 유기 용제를 장치 외부에 누출시키는 일이 없이 확실하게 회수할 수 있는 구조를 갖추고 있다. 제1실시예에 있어서의 회수 유닛(19) 내부에는 일반적인 드래프트 챔버(draft chamber)와 마찬가지로 배기용 팬이 내장되어 있으며, 포집부(13) 내부에 있어서의 회수 유닛(19)으로의 풍속은 몇 센티미터로부터 10 센티미터/초 정도의 범위 내이고, 포집부(13) 내부는 방사 유닛(22)에 대하여, 0.02KPa 정도의 약한 부압으로 설정되어 있다.

상기와 같이, 제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서는, 회수 유닛(19) 내를 부압으로 설정함으로써, 포집부(13) 내를 부압으로 하고 있어, 생성된 나노파이버를 포집부(13) 내의 포집 시트(8)에 적층하는 동시에, 방사 유닛(22) 등에 있어서 기화한 유기 용제가 덕트(13)를 통해서 회수되는 구조이다.

제1실시예의 정전 분무 장치에 있어서, 건조 공기가 각각의 방사 유닛(22)으로부터 덕트(13)에 들여보내지는 구조는 중요하지만, 주로, 공기 도입구(6)로부터 포집 시트(8) 방향에, 방사 유닛(22) 내에 있어서 공기의 흐름이 안정되게 발생하는 구조라면 좋다.

또한, 제1실시예의 정전 분무 장치에는, 각각의 방사 유닛(22)을 단독으로 구동할 수 있도록 제어 장치가 설치되어 있으며, 제조되는 제품에 따라 필요한 방사 유닛(22)을 선택하여, 선택한 방사 유닛(22)만을 구동할 수 있는 구성이다.

이상과 같이, 본 발명의 정전 분무 장치는, 복수의 노즐을 사용해서 안정된 정전 분무를 실행하는 것이 가능하며, 원하는 제품에 대응해서 양산화를 도모할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 정전 분무 장치를 이용함으로써, 몇 나노미터[nm]∼몇 10 나노미터[nm]의 나노파이버 섬유로 형성된 부직포나 필터를 양산하는 것이 가능하게 된다. 따라서, 본 발명의 정전 분무 장치에 의하여 제조된 필터는, 종래의 필터의 역할을 담당할 수 있는 것은 물론이고, 종래의 필터에서는 제거할 수 없었던 먼지나 균, 예를 들면 탄저균(anthrax) 등도 제어하는 것이 가능하게 된다.

또는, 본 발명의 정전 분무 장치에 의하여 제조된 필터는, "제거"뿐만 아니라 "선별"이라는 관점에 있어서도 우수한 효과를 나타낸다. 몇 나노미터의 입자를 필터에 의하여 포획하는 것은 불필요한 것의 제거에 끝이지 않고, 나노 입자를 떼어내는 것이 가능하게 된다. 예를 들면, 다이아몬드 지립(砥粒; abrasive grains) 등에 있어서는, 몇 10 나노미터[nm]의 지립만을 선별할 수 있다면, 종래의 연마 정밀도가 두 자릿수 이상 개선된다. 또한, 약제의 배송(drug delivery)에 있어서도 본 발명의 정전 분무 장치에 의하여 제조된 필터를 이용하는 것이 가능하다. 이와 같이, 본 발명의 정전 분무 장치 및 정전 분무 방법은, 나노 레벨에서의 "선별"에 있어서 우수한 특징을 갖는다.

덧붙여서, 본 발명의 정전 분무 장치에 의하여 제조되는 제품에 있어서는, 현재 연구 단계인 "인공 생체막" 등 재생 의료에도 이용할 수 있으며, 이러한 특수한 분야에서도 본 발명은 기대되고 있다.

본 발명의 정전 분무 장치는, 복수의 노즐을 사용해서 안정되게 정전 분무를 실행하고, 양산화를 도모하는 장치에 있어서 유용하다.

Claims

고분자 물질을 함유하는 용제를 이용해서 액상(液狀)으로 형성한 고분자 용액을 정전(靜電) 분무하기 위하여 2차원 상태로 배치된 복수의 노즐과, 상기 복수의 노즐에 대향하여 절연 시트(sheet)를 사이에 끼워서 배치되어, 상기 노즐에 인가되는 전압과 다른 극성의 전압 또는 접지 전위에 접지된 제1컬렉터를 갖춘 복수의 방사(紡絲) 유닛,

상기 노즐에 소정의 고전압을 인가하는 제1전원, 및

상기 방사 유닛이 장착되어, 이동 가능하게 포집(補集) 시트를 유지하는 포집부를 구비하고,

상기 방사 유닛이, 상기 노즐로부터 상기 제1컬렉터에의 분무 방향과 직교하여, 상기 포집 시트 방향으로의 공기 흐름을 형성하는 공기 흐름 형성 수단을 갖추는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제1항에 있어서, 상기 공기 흐름 형성 수단은, 상기 방사 유닛의 상기 포집부에의 장착 면과 대향하는 위치에 형성된 공기 도입구를 갖추고, 상기 공기 도입구에 상기 노즐에 인가되는 동일 극성의 전원이 접속된 도전성 부재가 설치되어 있고,

상기 포집부의 상기 포집 시트의 배면에 도전성을 갖는 제2컬렉터가 배치되어, 상기 제2컬렉터가 상기 공기 도입구의 도전성 부재에 인가되는 전압과 다른 극 성의 전압 또는 접지 전위에 접지되고,

상기 포집 시트가 상기 제2컬렉터의 면을 따라 반송되도록 구성된 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제1항에 있어서, 상기 방사 유닛은, 상기 노즐과 일체적으로 도전성 금속으로 형성된 도전판(導電板)을 갖추고, 상기 도전판에 형성된 오목부에 고분자 용액이 수용되어 상기 노즐에 상기 고분자 용액을 공급하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제1항에 있어서, 상기 방사 유닛은,

상기 노즐에 대향하여 배치된 제1컬렉터와,

상기 노즐과 상기 제1컬렉터와의 사이에 배치된 절연 시트와,

상기 포집부에의 장착 면과 대향하는 면에 형성되어, 고분자 물질의 분무 방향에 대하여 실질적으로 직교하는 방향에서 상기 포집부에의 공기 흐름을 생성하기 위한 공기 도입구를 갖추는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제1항에 있어서, 상기 포집 시트를 롤(roll) 형상으로 감은 롤러(roller)와,

상기 공급 롤러로부터 공급되어, 상기 포집부의 내부를 이동해서 고분자 물질이 적층된 상기 포집 시트를 감는 권취(卷取) 롤러를 더 구비한 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제2항에 있어서, 상기 복수의 방사 유닛의 각각은, 상기 공기 흐름의 방향과 실질적으로 직교하는 방향에 배치된 포집 시트를 갖춘 포집부에 장착되어, 상기 포집부의 상기 제2컬렉터가 정전 분무된 고분자 물질을 유인해서 상기 포집 시트에 고분자 물질이 적층하는 고분자 웹(web)을 형성하도록 구성된 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제1항에 있어서, 상기 포집부 내의 압력을 주위의 공기압보다 낮은 부압(負壓)으로 설정한 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제1항에 있어서, 상기 포집부에 상기 방사 유닛 내의 공기가 흘러들어가는 회수(回收) 유닛이 설치되어, 고분자 용액의 용제가 회수되도록 구성된 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제1항에 있어서, 상기 복수의 방사 유닛이, 포집 시트의 이동 방향에 연속적으로 배치된 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제1항에 있어서, 상기 노즐의 높이가 5mm 이상이고, 상기 노즐 선단(先端)에 있어서의 내경은 0.1mm∼1.0mm의 범위인 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
제1항에 있어서, 상기 포집부에 장착되는 방사 유닛은, 탈착(脫着) 가능하게 구성된 것을 특징으로 하는, 정전 분무 장치.
고분자 물질을 함유하는 용제를 이용해서 액상으로 형성한 고분자 용액을 2차원 상태로 배치된 복수의 노즐에 공급하는 공정,

상기 노즐로부터 고분자 용액을 정전 분무하기 위하여 상기 노즐에 고전압을 인가하는 공정,

상기 노즐을 갖춘 방사 유닛에 있어서 정전 분무 방향과 실질적으로 직교하는 방향으로 흐르는 공기 흐름을 생성하는 공정, 및

정전 분무되어 대전(帶電)된 고분자 물질에 대하여 공기 흐름을 맞힘으로써, 상기 공기 흐름의 흐름 방향과 실질적으로 직교하는 방향에 배치된 포집 시트에 상기 고분자 물질이 적층되는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 방법.
제12항에 있어서, 상기 노즐로부터 정전 분무되어 대전된 고분자 물질에 대하여 분무 방향과 직교하는 방향에 쿨롬력에 의해 이동시켜서, 상기 포집 시트에 상기 고분자 물질을 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 방법.
제12항에 있어서, 고분자 물질을 함유하는 용제를 이용해서 액상으로 한 고분자 용액을 복수의 노즐에 공급하는 공정에서, 상기 고분자 용액의 유지량을 상시 검출하여 레벨을 일정하게 유지하는 동작을 갖는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 방법.
제12항에 있어서, 상기 노즐에 대향하여 배치된 제1컬렉터는, 상기 노즐로부터 분리하여, 정전 분무되어 미소(微小) 하전(荷電) 입자가 된 대전 액적(液滴)에 대하여 흡인력을 생성하기 위하여, 상기 노즐에 인가되는 전압과 다른 극성의 전압 또는 접지 전위에 접지되는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 방법.
제12항에 있어서, 고분자 물질이 적층되는 포집 시트 면의 반대 측의 면을 따라 배치된 제2컬렉터는, 상기 노즐로부터 정전 분무된 미소 하전 입자에 대하여 흡인력을 생성하기 위하여 상기 노즐에 인가되는 전압과 다른 극성의 전압 또는 접지 전위에 접지되는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 방법.
제12항에 있어서, 상기 방사 유닛의 공기 흐름으로부터 고분자 용액의 용제를 회수하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 방법.
제12항에 있어서, 상기 노즐을 갖춘 방사 유닛이 복수 설치되어 있고, 각각이 독립해서 동일한 포집 시트에 고분자 물질을 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 방법.
제18항에 있어서, 제조되는 고분자 웹의 규격에 따라 복수의 방사 유닛의 가 동 상태를 제어하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 방법.
제18항에 있어서, 복수의 방사 유닛의 적어도 하나가 상이한 고분자 물질을 포집 시트에 적층하는 공정을 갖는 것을 특징으로 하는, 정전 분무 방법.