KR20080099366A - 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명은 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐에 관한 것으로 분사 노즐(2)의 분사구(21)를 포함하는 분사 블록부재(20)를 절연재질로 형성하여 제조함으로써, 전기 방사 중 분사구(21)에서 발생하는 미세한 전압차이를 방지하여 분사구(21)를 통한 폴리머 용액의 분사로 생성되는 방사 섬유가 콜렉터(3) 상으로 집중되도록 하여 나노 섬유의 포집량을 증대시킴은 물론 사용 중 분사구(21) 또는 폴리머 용액 토출구에 용액 비이드가 형성되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

따라서 전기 방사를 통한 나노 섬유 제조 시 분사 효율 및 생산성을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

또한 분사 노즐(2)의 최초 상태를 장기간 유지할 수 있어 분사 노즐(2)의 보수, 관리에 따른 비용 및 손실을 최소화하고, 빈번한 청소 작업에 따른 번거로움을 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Description

나노섬유 제조 장치용 분사 노즐{A Spray Nozzle for Manufacturing Apparatus of Nanofibers}

도 1은 종래의 나노 섬유 제조 장치용 분사 노즐을 도시한 단면도

도 2는 종래의 다른 나노 섬유 제조 장치용 분사 노즐을 도시한 단면도

도 3은 본 발명이 사용된 나노 섬유 제조장치를 도시한 개략도

도 4는 본 발명인 나노 섬유 제조장치용 분사 노즐의 일 실시 예를 도시한 단면도

도 5는 본 발명이 사용된 나노 섬유 제조장치를 도시한 개략도

도 6은 본 발명인 나노 섬유 제조장치용 분사 노즐의 다른 실시 예를 도시한 단면도

*도면 중 주요 부호에 대한 설명*

1 : 저장조 2 : 분사 노즐

3 : 콜렉터 4 : 전압부여수단

5 : 공기공급수단 10 : 노즐 몸체부재

11 : 방사액 노즐부 12 : 토출구

13 : 공기 공급로 14 : 도전부

15 : 용액 유입구 16 : 공기 유입구

20 : 분사 블록부재 21 : 분사구

22 : 간섭 방지홈 30 : 방사액 노즐부재

31 : 토출구 32 : 노즐대

40 : 체결볼트 41 : 너트

본 발명은 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐에 관한 것으로 더 상세하게는 폴리머 용액의 방사를 원활하게 하여 방사효과를 높일 수 있도록 발명된 것이다.

일반적으로 수 ~ 수백 nm의 직경을 가지는 나노섬유는 종래의 극세사와 비교하여 단위 부피당 표면적이 높고, 다양한 표면 특성, 구조를 가지는 특성이 있는 것이다.

따라서 상기 나노 섬유는 근래에 있어, 전기·전자 및 환경·생명 등 첨단 산업의 필수 소재로 환경 산업용 여과재, 전기·전자 산업용 소재, 의료용 생체재료 등으로 그 사용 범위가 넓어지고 있는 실정이다.

상기 나노섬유를 제조하는 제조하는 제조 방사법에는 플래시 방사법, 정전 방사법, 멜트 브로운 방사법으로 구분할 수 있는데, 한국등록특허 제0514572호 및 한국등록특허 제0453670호 등에 개시되어 있다.

상기 멜트브로운 방사법과 정전방사법을 유기적으로 결합하거나, 상기 플래시 방사법과 정전방사법을 유기적으로 결합하여 나노미터 스케일의 나노섬유를 높 은 생산성 및 수율로 대량 제조할 수 있음이 알려져 있다.

그러나 이러한 기술로 나노섬유를 제조하는 방법은 절연방법의 구현이 쉽지 않고, 채택할 수 있는 수지의 제한이 따르며, 가열이 필수적이라는 점 등의 단점을 안고 있다.

이를 개선하기 위한 기술로 방사노즐의 외측에 형성된 공기 분사구를 통해 압축공기를 분사시키면서 방사노즐로부터 방사된 섬유를 콜렉터 상에 웹상태로 포집하는 초극세 나노섬유의 제조장치 및 제조방법이 한국등록특허 제0549140호 및 한국등록특허 제0543489호로 개시되어 있다.

상기 한국등록특허 제0514572호 및 한국등록특허 제0453670호, 한국등록특허 제0549140호 및 한국등록특허 제0543489호는 폴리머용액을 압축공기와 함께 토출시켜 분사시키는 분사 노즐과, 상기 분사 노즐로부터 방사되는 방사섬유를 포집하는 콜렉터와, 상기 분사 노즐과 콜렉터 간에 고전압을 인가하는 전압부여수단을 포함하여 나노섬유를 전기방사하는 나노섬유 제조 장치에 관한 것이다.

도 1에서 도시한 바와 같이 상기한 종래 나노섬유 제조장치의 분사 노즐(2)은 방사구금(100)의 몸체 내에 형성되어 폴리머 용액을 토출하는 방사 노즐부(101)와, 방사구금(100)의 몸체에서 상기 방사 노즐부(101)의 하부에 위치하되, 상기 방사 노즐부(101)의 외측에서 하부로 연통된 공기 분사구(102a)가 형성된 공기 노즐부(102)를 포함하여, 방사 노즐부(101)로부터 토출되는 폴리머 용액을 공기 분사구(102a)를 통해 방사 노즐부(101)의 외측에서 하부로 방향으로 공급되는 압축공기와 함께 분사되는 것이다.

또 상기 분사 노즐(2)은 상기 공기 노즐부(102)와, 콜렉터(미도시)에 각각 +전극과 -전극이 연결되어 공기 노즐부(102)와 콜렉터 상에서의 고압 차이로 인한 전기방사가 이루어지는 것으로, 공기 노즐부(102)에는 절연재층(103a)을 설치, 사용하여 방사구금(100)의 하단부에 부여되는 전압이 방사구금(100)의 상부로 전달되는 것을 방지하도록 하고 있다.

그러나 상기한 종래의 분사 노즐(2)은 방사 노즐부(101)에서 폴리머 용액을 공기 노즐부(102)의 공기 분사구(102a)로 토출하여 이 공기 분사구(102a)를 통해 고압의 공기와 함께 분사하므로, 방사되는 폴리머 용액이 공기 분사구(102a) 내의 내벽에 부딪쳐 분사효율이 낮은 문제점이 있었던 것이다.

또한 상기 분사 노즐(2)은 공기 분사구(102a)가 내벽에 묻는 폴리머 용액이 굳어서 점차적으로 점차 막히게 되어 장기간 수회 반복하여 사용 중에 분사효율이 지속적으로 저하되고 나노섬유의 생산량이 감소되는 폐단이 있었던 것이다.

상기한 문제점을 해결하기 위하여 한국등록특허 제0543489호에서 방사노즐의 하단을 공기 분사구(102a)의 하단에서 돌출되게 구성한 분사 노즐(2)이 제안된 바 있다.

상기 분사 노즐(2)은 도 2에서 도시한 바와 같이 방사구금(100)의 몸체 내에 형성되어 폴리머 용액을 토출하는 방사 노즐부(101)와, 방사구금(100)의 몸체에서 상기 방사 노즐부(101)의 하부에 위치하되, 상기 방사 노즐부(101)의 외측에서 하부로 연통된 공기 분사구(102a)가 형성된 공기 노즐부(102)를 포함하되 상기 방사 노즐부(101)의 하단을 공기 분사구(102a)의 하단보다 10mm이하의 거리만큼 돌출시 킨 것이다.

그리고 상기한 분사 노즐(2)은 방사구금(100)의 몸체로 +전극을 연결하고 콜렉터(미도시)에 -전극을 연결시켜 방사 노즐부(101)와 콜렉터 사이의 전압차를 통한 전계를 발생시켜 사용되는 것이다.

그러나 상기 분사 노즐(2)은 방사 노즐부(101)의 하단이 공기 분사구(102a)의 하단에 돌출되어 토출된 폴리머 용액으로 압축공기가 충분히 전달되지 못해 분사효율이 낮은 문제점이 있었던 것이다.

또한 상기 분사 노즐(2)은 방사구금(100) 몸체의 내부 저항에 의해 방사 노즐부(101)의 끝단과, 공기 노즐부(102) 사이에 미세한 전압 차이가 발생하는데 이러한 미세한 전압차이로 인해 방사 노즐부(101)의 끝단과 공기 노즐부(102) 사이에 분사되는 폴리머 용액을 끌어 당기는 약한 인력이 발생하는 것이다.

상기 분사 노즐(2)은 분사된 폴리머 용액이 콜렉터를 향해 전진하려는 힘의 균형이 인력에 의해 깨지면서 공기 노즐부(102) 측으로 튀어 방사 노즐부(101)의 끝단에 폴리머 용액이 맺혀 용액 비이드가 형성될 가능성이 높은 문제점이 있었던 것이다.

또한 상기 분사 노즐(2)은 폴리머 용액이 공기 노즐부(102)의 하부면으로 튀어 묻게 되므로 방사효율이 낮은 문제점이 있었던 것이다.

상기한 바와 같이 용액 비이드가 형성되어 굳으면 사용 중 점차 쌓이면 분사구 또는 토출구를 막게 되어 분사 효율 및 나노 섬유의 생산성을 저하시키므로 수시로 분사구 또는 토출구를 청소하여야 하는 번거로움이 있었던 것이다.

그리고 상기 분사구 및 토출구는 미세한 나노 섬유 제조를 위해 매우 작은 직경을 가지는 구멍으로 청소하기가 어렵고, 특히 분사구 내측의 공기 공급로가 막힐 경우 사실상 청소가 불가능하여 분사 노즐을 새로 교체해야 하는 폐단이 있었던 것이다.

본 발명의 목적은 공기 분사에 의한 분사 효율을 높이고, 노즐의 끝단에서 용액 비이드의 형성을 방지하여 방사 효율 및 나노 섬유의 생산량을 증대시킬 수 있는 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐을 제공하는 데 있다.

본 발명의 다른 목적은 분사구의 최초 상태를 장기간 일정하게 유지할 수 있어 방사 효율을 증대시키고, 노즐 관리에 따른 작업 시간 소요 및 비용을 최소화할 수 있는 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐을 제공하는 데 있다

이러한 본 발명의 목적은 방사액을 토출하는 토출구가 단부에 형성된 방사액 노즐부가 구비되되, 상기 방사액 노즐부의 외측으로 공기가 공급되는 공기 공급로가 형성되며, 전원이 인가되는 노즐 몸체부재와, 상기 노즐 몸체부재의 공기 공급로에 연통되는 분사구가 형성되어 상기 방사 노즐 몸체부재의 하부에 결합 고정되며, 절연되는 절연성 재질로 형성된 분사 블록부재를 포함하여 달성된다.

또한, 본 발명의 목적은 단부에 방사액을 토출하는 토출구가 형성되어 내부로 방사액을 공급받아 토출구로 토출하며, 도전성 재질로 형성된 방사액 노즐부재와, 몸체 내부에 상기 방사액 노즐부재가 결합하되, 방사액 노즐부재의 외측으로 공기 공급로가 형성되며 전극이 연결되어 상기 방사액 노즐부재로 전극을 인가하는 도전부를 구비한 노즐 몸체부재와, 상기 노즐 몸체부재의 공기 공급로에 연통되는 분사구가 형성되고, 상기 방사 노즐 몸체부재의 하부에 결합 고정되며 절연되는 절연성 재질로 형성된 분사 블록부재를 포함하여 달성된다.

상기 분사 블록부재의 하부면에는 상기 분사구의 둘레로 간섭 방지홈이 파여져 형성되어 있다.

즉, 상기 분사 블록부재는 절연재질로 형성되어 전원이 인가된 방사액 노즐부 또는 방사액 노즐부재의 단부와의 사이에서 전압의 차이가 발생하지 않게 되는 것이다.

본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면에 의하여 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 3은 본 발명이 사용된 나노 섬유 제조장치를 도시한 개략도로써, 본 발명의 일 실시 예가 적용된 나노 섬유 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타내고 있다.

도 4는 본 발명인 나노 섬유 제조장치용 분사 노즐의 일 실시 예를 도시한 단면도로서, 방사노즐부가 노즐 몸체부재에 일체로 구비된 분사 노즐을 나타내고 있다.

도 5는 본 발명이 사용된 나노 섬유 제조장치를 도시한 개략도로써, 본 발명의 다른 실시 예가 적용된 나노 섬유 제조 장치의 구성을 개략적으로 나타내고 있다.

도 6은 본 발명인 나노 섬유 제조장치용 분사 노즐의 다른 실시 예를 도시한 단면도로서, 별도로 제조된 방사액 노즐부재가 노즐 몸체부재에 결합하는 구조를 가지는 분사 노즐을 나타내고 있다.

이하, 도 3에서 도시한 바와 같이 본 발명의 일실시 예를 설명하기 위한 나노 섬유 제조장치는 폴리머와 용매의 배합을 통해 방사액을 제조하여 저장하는 저장조(1)와, 상기 저장조(1)로부터 방사액을 공급받아 콜렉터(3)를 향해 방사액을 분사하는 분사 노즐(2)과, 상기 분사 노즐(2)로부터 토출된 방사섬유를 웹상태로 포집하는 콜렉터(3)와, 상기 분사 노즐(2)과 상기 콜렉터(3) 사이에 고전압을 인가하는 전압부여수단(4)과, 상기 분사 노즐(2) 내부로 공기를 공급하는 공기공급수단(5)을 포함하며, 이를 통한 나노 섬유를 제조하는 방법은 공지된 구성으로 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

상기 방사액은 나노 섬유를 전기방사로 방법으로 제조할 수 있는 어떠한 용액 또는 용융액도 사용이 가능하며, 통상 나노 섬유의 제조 시 사용되는 폴리머 용액을 기본으로 하며 이는 공지된 사항이므로 상세한 설명은 생략한다.

상기 저장조(1)는 출구 높이를 분사 노즐(2)의 방사액 노즐부(11)의 입구보다 높게 하여 저장조(1) 내에 작용되는 대기압으로 방사액을 방사액 노즐부(11)까지 방사액을 이송시키는 것이다.

또한, 방사액 노즐부(11) 내의 방사액은 공기 공급로(13)를 통해 분사구(21)로 빠른 속도로 이송되는 압축 공기와 함께 토출구(12)를 통해 분사되는 것이다.

상기 콜렉터(3)는 소정의 폭을 가지며, 전원이 인가되는 섬유 포집벨트(3a)를 컨베이어 장치로 이송시키면서 상기 분사 노즐(2)로부터 방사된 방사 섬유, 즉, 나노 섬유를 포집하는 것이다.

상기 콜렉터(3)는 접지된 상태로서 원활한 포집을 위해 송풍기(3b)가 공기포집관(3c)을 통해 공기를 흡입하도록 구성되어, 분사 노즐(2)과 콜렉터(3) 사이의 고전압과 송풍기(3b)의 흡입에 의해 방사된 방사섬유를 웹상태로 포집하게 되는 것이다.

상기 콜렉터(3)는 도시하지는 않았지만, 송풍기(3b)가 흡입하는 공기에 포함된 용매를 모으는 용매회수장치(SRS, Solvent Recovery System)를 포함하여, 용매회수장치로 모인 용매를 리사이클 되도록 구성하는 것이 바람직하다.

상기 전압부여수단(4)은 상기 분사 노즐(2)과 상기 콜렉터(3) 사이에 고전압을 가지는 전원을 인가하는 것으로서, 상기 분사 노즐(2)의 노즐 몸체부재(10)에 +전극 또는 - 전극, 콜렉터(3)에 상기 노즐 몸체부와 반대 전극 즉, - 전극 또는 + 전극을 인가하고, 분사 노즐(2)과 콜렉터(3) 사이에 높은 전압 차이를 형성하는 것이다.

상기 공기공급수단(5)은 공기를 압축시켜 고압의 압축공기를 후술될 분사 노즐(2)의 공기 공급로(13)로 공급하는 공기 압축기(5a)와, 상기 공기 압축기(5a)와 분사 노즐(2) 사이에 구비되어 공기를 가열하는 공기 가열기(5b)를 포함한다.

상기 공기공급수단(5)은 공기 압축기(5a)로 압축된 고압의 압축 공기를 공기 가열기(5b)로 가열한 후 공기 공급로(13)로 공급하여 후술될 분사구(21)를 통해 빠른 속도로 토출되도록 하는 것이며, 고압의 공기가 분사구(21)를 통해 상대적으로 낮은 대기압을 가지는 외부로 배출되면서 팽창되어 분사 노즐(2)의 방사액 노즐 부(11)를 통해 토출되는 방사액을 분사시키게 되는 것이다.

한편, 도 4에서 도시한 바와 같이 상기 분사 노즐(2)의 노즐 몸체부재(10)는 방사액을 토출하는 토출구(12)가 단부에 형성된 방사액 노즐부(11)가 일체로 구비되며, 상기 방사액 노즐부(11)의 외측으로 공기가 공급되는 공기 공급로(13)가 형성된다.

또 상기 노즐 몸체부재(10)는 도전성 재질로 형성되며, 이러한 도전성 재질로는 도전성 금속이 있으며, 이외 전기가 통하는 어떠한 재질도 포함됨을 밝혀둔다.

상기 노즐 몸체부재(10)에는 상기 전압부여수단(4)에서 +전극 또는 -전극이 연결되고, 이 전극은 노즐 몸체부재(10)에 일체로 구비되는 방사액 노즐부(11)로 전달되는 것으로 본 발명에서는 - 전극(마이너스 전극)이 인가되는 것을 기본으로 한다.

또한 상기 노즐 몸체부재(10)에는 하부, 즉 방사액 노즐부(11)의 단부 측으로 합성수지재 또는 합성고무 등과 같은 절연성 재질로 형성된 분사 블록부재(20)가 결합되어 고정된다.

상기 분사 블록부재(20)는 상기 노즐 몸체부재(10)의 공기 공급로(13)에 연통되는 분사구(21)가 형성되되, 상기 분사구(21)의 내부로 상기 방사액 노즐부(11)의 단부가 위치되도록 상기 방사 노즐 몸체부재(10)의 하부에 결합 고정되는 것이다.

상기 분사 블록부재(20)는 노즐 몸체부재(10)에 열접합되어 고정될 수도 있 고, 볼트 체결방법과 같은 기계적 결합 구조로 구성할 수도 있고 이외 공지된 어떠한 결합 구조도 적용 가능함을 밝혀둔다.

상기 분사 블록부재(20)는 전기가 통하지 않는 절연성 재질로 형성되므로 노즐 몸체부재(10)에 인가된 전원이 전달되지 않아 전원이 인가된 방사액 노즐부(11) 사이에서 전압 차이가 발생하지 않는 것이다.

즉, 분사 노즐(2)과 콜렉터(3) 사이에는 방사액 노즐부(11)의 단부와 콜렉터(3) 사이의 전압 차이만 발생하여, 분사구(21)에서 방사액이 콜렉터(3)를 향한 일정한 방향으로 분사되는 것이다.

또한, 상기 분사 블록부재(20)의 하부면에는 상기 분사구(21)의 둘레로 간섭 방지홈(22)이 파여지는 것이 바람직하다.

상기 간섭 방지홈(22)은 분사구(21)에서 방사액이 분사되면서 생성되는 방사섬유가 외부 공기의 흐름 즉, 바람이나 기타 요인에 의해 분사 블록부재(20)의 하부면에 붙어 누적되는 현상을 방지하기 위한 것이다.

상기 간섭 방지홈(22)은 방사된 방사 섬유가 콜렉터(3)로 포집됨에 있어, 외부 요인에 의해 발생하는 손실을 최소화하고, 나노 섬유의 생산 효율을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

또한, 상기 방사액 노즐부(11)의 단부는 상기 분사구(21)의 단부에서 요입되도록 형성되고, 분사구(21)는 노즐대(32)의 단부 즉, 토출구(12)의 단부 측으로 공기를 안내하는 경사면이 형성된 원뿔형상의 구멍으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 분사 노즐(2) 내로 공급되는 공기는 공기 공급로(13)를 통해 분사 구(21)로 빠른 속도로 공급되어 분사됨에 있어, 분사구(21) 내에서 공기가 빠른 속도로 이송하면서 방사액 노즐부(11) 내의 방사액을 분사구(21) 내로 토출시키고 동시에 방사액을 분사구(21)의 외측으로 분사시키게 되는 것이다.

상기 방사액 노즐부(11)의 단부가 분사구(21) 내에 위치하여 분사구(21)의 단부에서 요입된 상태이므로 용액이 공기의 유속에 의해 토출된 후 분사구(21)의 외측으로로 강하게 분사되는 공기와 함께 분사되어 사용 중 방사액 노즐부재(30)의 단부에서 용액 비이드가 형성되지 않는 것이다.

또한 분사구(21)는 공급된 공기를 토출구(12)의 단부 측으로 안내하여 집중시킴으로써 더욱 방사액의 토출량 및 분사량을 증대시키는 것이다.

상기 분사구(21)를 통해 분사되는 방사액은 방사액 노즐부(11)의 단부와 콜렉터(3) 사이의 전압 차이로 형성되는 전계를 통해 수 ~ 수백 nm의 직경을 가지는 나노섬유로 방사되며 방사된 나노 섬유는 전계의 인력을 통해 콜렉터(3)에 웹상으로 포집되는 것이다.

한편, 도 5에서 도시한 바와 같이 본 발명의 또 다른 일실시 예를 설명하기 위한 나노 섬유 제조장치는 폴리머와 용매의 배합을 통해 방사액을 제조하여 저장하는 저장조(1)와, 상기 저장조(1)로부터 방사액을 공급받아 콜렉터(3)를 향해 방사액을 분사하는 분사 노즐(2)과, 상기 분사 노즐(2)로부터 토출된 방사섬유를 웹상태로 포집하는 콜렉터(3)와, 상기 분사 노즐(2)과 상기 콜렉터(3) 사이에 고전압을 인가하는 전압부여수단(4)과, 상기 분사 노즐(2) 내부로 공기를 공급하는 공기공급수단(5)을 포함하며, 이는 상기에서 설명한 바와 같이 초극세 나노 섬유를 제 조하는 통상의 장치로써 중복되는 설명은 생략함을 밝혀둔다.

도 6에서 도시한 바와 같이 본 발명인 분사 노즐(2)의 방사액 노즐부재(30)는 내부가 관통된 관형상의 부재로, 단부에 원뿔형상으로 노즐대(32)가 돌출되며, 상기 노즐대(32)의 중앙에는 몸체 내부로 공급되는 방사액을 토출하는 토출구(31)가 형성된다.

상기 방사액 노즐부재(30)는 도전성 재질로 형성되며, 이러한 도전성 재질로는 도전성 금속이 있으며, 이외 전기가 통하는 어떠한 재질도 포함됨을 밝혀둔다.

또 상기 방사액 노즐부재(30)는 전원이 인가되는 노즐 몸체부재(10)로 결합되며, 상기 노즐 몸체부재(10)는 상기 방사액 노즐부재(30)가 결합되되, 방사액 노즐부재(30)의 결합된 외측으로 공기 공급로(13)가 형성되며, 상기 방사액 노즐부재(30)의 내부로 방사액을 공급하는 용액 유입구(15)가 형성되어 있다.

상기 공기 공급로(13)는 노즐 몸체부재(10)에 형성되어 공기공급수단(5)으로 연결되는 공기 유입구(16)를 포함하여, 이 공기 유입구(16)를 통해 압축공기가 유입되는 것이다.

상기 노즐 몸체부재(10)는 - 전극이 연결되어 상기 방사액 노즐부재(30)로 전원을 인가하는 도전부(14)를 구비한다.

상기 도전부(14)는 도전성 재질로 형성되며, 이러한 도전성 재질로는 도전성 금속이 있으며, 이외 전기가 통하는 어떠한 재질도 포함됨을 밝혀둔다.

상기 노즐 몸체부재(10)는 도전성 재질로 하나의 몸체를 가지도록 형성하여 상기 도전부(14)를 일체로 제조할 수도 있다.

또한 상기 노즐 몸체부재(10)는 결합, 분리되는 다수의 노즐 블록(10a)으로 구성되되, 상기 다수의 노즐 블록(10a) 중 적어도 어느 하나를 도전성 재질로 제조되어 상기 방사액 노즐부재(30)에 연결되는 도전부(14)로 형성하여 제조할 수도 있는 것이다.

상기 방사액 노즐부재(30)는 상기 노즐 몸체부(10)의 길이 방향으로 다수 결합되어 구비되는 것으로, 각각의 방사액 노즐부재(30)로 각각 전선을 연결하여 전극을 인가하는 것이 사실상 불가능한 것이다.

상기 도전부(14)는 노즐 몸체부(10)로 결합된 다수의 방사액 노즐부재(30)에 연결되어 다수의 방사액 노즐부재(30)로 전극을 동시에 인가시키는 것이다.

다수의 노즐 블록(10a)으로 구성되는 노즐 몸체부재(10)는 후술될 분사 블록부재(20)와 함께 결합하여 고정되는 것을 기본으로 한다.

상기 다수의 노즐블록(10a)을 포함한 노즐 몸체부재(10)와 분사 블록부재(20)의 결합구조는 양 측으로 연통되는 볼트 체결공을 뚫어 체결볼트(40)를 결합한 후 체결볼트(40)의 단부에 너트(41)를 체결함으로써 체결볼트(40)의 머리부와 너트(41) 사이의 가압력으로 밀착 결합시킬 수도 있으며, 양 측으로 연통되는 볼트 체결공의 내주면에 체결홈을 형성하여 체결볼트(40)의 체결력으로 다수의 노즐 블록(10a)과 분사 블록부재(20)를 밀착 결합시킬 수도 있는 것이다.

이외에도 상기 노즐 몸체부재(10)와 분사 블록부재(20)를 결합하여 고정시킬 수 있는 어떠한 공지된 구조도 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

상기 노즐 몸체부재(10)의 하부, 즉, 방사액 노즐부재(30)의 단부 측으로는 방사액 노즐부(11)의 단부 측으로 합성수지재 또는 합성고무 등과 같은 절연성 재질로 형성된 분사 블록부재(20)가 결합되어 고정된다.

상기 분사 블록부재(20)는 상기 노즐 몸체부재(10)의 공기 공급로(13)에 연통되는 분사구(21)가 형성되되, 상기 분사구(21)의 내부로 상기 방사액 노즐부(11)의 단부가 위치되도록 상기 방사 노즐 몸체부재(10)의 하부에 결합 고정되는 것이다.

상기 분사 블록부재(20)는 노즐 몸체부재(10)에 열접합되어 고정될 수도 있고, 볼트 체결방법과 같은 기계적 결합 구조로 구성할 수도 있고 이외 공지된 어떠한 결합 구조도 적용 가능함을 밝혀둔다.

상기 분사 블록부재(20)는 전기가 통하지 않는 절연성 재질로 형성되므로 노즐 몸체부재(10)에 인가된 전원이 전달되지 않아 전원이 인가된 방사액 노즐부(11) 사이에서 전압 차이가 발생하지 않는 것이다.

즉, 분사 노즐(2)과 콜렉터(3) 사이에는 방사액 노즐부(11)의 단부와 콜렉터(3) 사이의 전압 차이만 발생하여, 분사구(21)에서 방사액이 콜렉터(3)를 향해 일정한 방향으로 분사되는 것이다.

또한, 상기 분사 블록부재(20)의 하부면에는 상기 분사구(21)의 둘레로 간섭 방지홈(22)이 파여지는 것이 바람직하다.

상기 간섭 방지홈(22)은 분사구(21)에서 방사액이 분사되면서 생성되는 방사섬유가 외부 공기의 흐름 즉, 바람이나 기타 요인에 의해 분사 블록부재(20)의 하부면에 붙어 누적되는 현상을 방지하기 위한 것이다.

상기 간섭 방지홈(22)은 방사된 방사 섬유가 콜렉터(3)로 포집됨에 있어, 외부 요인에 의해 발생하는 손실을 최소화하고, 나노 섬유의 생산 효율을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

또한, 상기 방사액 노즐부재(30)의 단부, 즉 노즐대(32)의 단부는 상기 분사구(21)의 단부에서 요입되도록 형성하고, 분사구(21)는 노즐대(32)의 단부 즉, 토출구(31)의 단부 측으로 공기를 안내하는 경사면이 형성된 원뿔형상의 구멍으로 형성하는 것이 바람직하다.

상기 분사 노즐(2) 내로 공급되는 공기는 공기 공급로(13)를 통해 분사구(21)로 빠른 속도로 공급되어 분사됨에 있어, 분사구(21) 내에서 빠른 속도로 이송하면서 방사액 노즐부재(30) 내의 방사액을 분사구(21) 내로 토출시키고 동시에 방사액을 분사구(21)의 외측으로 분사시키게 되는 것이다.

상기 방사액 노즐부재(30)의 단부가 분사구(21) 내에 위치하여 분사구(21)의 단부에서 요입된 상태이므로 용액이 공기의 유속에 의해 토출된 후 분사구(21)의 외측으로로 강하게 분사되는 공기와 함께 분사되어 사용 중 방사액 노즐부재(30)의 단부에서 용액 비이드가 형성되지 않는 것이다.

또한 분사구(21)는 공급된 공기를 토출구(31)의 단부 측으로 안내하여 집중시킴으로써 더욱 방사액의 토출량 및 분사량을 증대시키는 것이다.

상기 분사구(21)를 통해 분사되는 방사액은 방사액 노즐부재(30)의 단부와 콜렉터(3) 사이의 전압 차이로 형성되는 전계를 통해 수 ~ 수백 nm의 직경을 가지는 나노섬유로 방사되며 방사된 나노 섬유는 전계의 인력을 통해 콜렉터(3)에 웹상 으로 포집되는 것이다.

본 발명은 상기한 실시 예에 한정되는 것이 아니라, 본 발명의 요지에 벗어나지 않는 범위에서 다양하게 변경하여 실시할 수 있으며 이는 본 발명의 구성에 포함됨을 밝혀둔다.

상기한 본 발명의 구성에 의하면 분사구에서 발생하는 미세한 전압차이를 방지하여 분사구를 통한 방사액의 분사로 생성되는 방사 섬유가 콜렉터 상으로 집중되도록 하여 나노 섬유의 포집량을 증대시킴은 물론 사용 중 분사구 또는 방사액 토출구에 용액 비이드가 형성되는 것을 방지할 수 있는 것이다.

따라서 전기 방사를 통한 나노 섬유 제조 시 분사 효율 및 생산성을 증대시키는 효과가 있는 것이다.

또한 분사 노즐의 최초 상태를 장기간 유지할 수 있어 분사 노즐의 보수, 관리에 따른 비용 및 손실을 최소화하고, 빈번한 청소 작업에 따른 번거로움을 방지할 수 있는 효과가 있는 것이다.

Claims (7)

1. 방사액을 토출하는 토출구가 단부에 형성된 방사액 노즐부가 구비되되, 상기 방사액 노즐부의 외측으로 공기가 공급되는 공기 공급로가 형성되며, 전원이 인가되는 노즐 몸체부재와;

   상기 노즐 몸체부재의 공기 공급로에 연통되는 분사구가 형성되고 상기 방사 노즐 몸체부재의 하부에 결합 고정되며, 절연되는 절연성 재질로 형성된 분사 블록부재를 포함한 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐.
2. 청구항 1에 있어서,

   상기 분사 블록부재의 하부면에는 상기 분사구의 둘레로 간섭 방지홈이 파여져 형성된 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐.
3. 청구항 1에 있어서,

   상기 방사액 노즐부(11)의 단부는 상기 분사구(21)의 단부에서 요입되도록 형성되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐.
4. 단부에 방사액을 토출하는 토출구가 형성되어, 내부로 방사액을 공급받아 토출구로 토출하며, 도전성 재질로 형성되는 방사액 노즐부재와;

   몸체 내부에 상기 방사액 노즐부재가 결합하되, 방사액 노즐부재의 외측으로 공기 공급로가 형성되며 상기 방사액 노즐부재로 전원을 인가하는 도전부를 구비한 노즐 몸체부재와;

   상기 노즐 몸체부재의 공기 공급로에 연통되는 분사구가 형성되고 상기 방사 노즐 몸체부재의 하부에 결합 고정되며, 절연되는 절연성 재질로 형성된 분사 블록부재를 포함한 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐.
5. 청구항 4에 있어서,

   상기 노즐 몸체부재는 결합, 분리되는 다수의 노즐 블록으로 구성되되, 상기 다수의 노즐 블록 중 적어도 어느 하나를 도전성 재질로 제조하여 상기 방사액 노즐부재에 연결되는 도전부로 형성한 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐.
6. 청구항 4에 있어서,

   상기 분사 블록부재의 하부면에는 상기 분사구의 둘레로 간섭 방지홈이 파여져 형성된 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐.
7. 청구항 4에 있어서,

   상기 방사액 노즐부재의 단부는 상기 분사구의 단부에서 요입되도록 형성한 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조 장치용 분사 노즐.

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