KR20110078016A - Drum type spinning block and electrospinning device with the same - Google Patents

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KR20110078016A
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김현수
임재석
홍성은
조영준
윤철수
정선영
이나리
최영민
황수연
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주식회사 효성
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Abstract

PURPOSE: A drum-shaped spinneret block and an electrospinning apparatus including the same are provided to offer a drum-shaped spinneret block for a wide width which allows manufacturing the large-scaled web having a uniform pore size. CONSTITUTION: The drum-shaped spinneret block and the electrospinning apparatus including the same includes a punch plate roll; an insulator portion; a hotwire; a shaft; a hot air supply line; a drum-shaped spinneret block. The punch plate roll has a hot air injection hole. The insulator portion(20) is located inside the punch plate roll(10) in a concentric shape. The hotwire is located inside the insulator in a concentric shape. The shaft is located inside the hotwire(30) in a concentric shape. The hot air supply line(50) is located inside the shaft in a concentric shape. The drum-shaped spinneret block(100) includes an air heating part(60) connected to the hot air supply line.

Description

드럼형 방사블록 및 이를 포함하는 전기방사장치{DRUM TYPE SPINNING BLOCK AND ELECTROSPINNING DEVICE WITH THE SAME}Drum-type spinning block and electrospinning apparatus including same {DRUM TYPE SPINNING BLOCK AND ELECTROSPINNING DEVICE WITH THE SAME}

본 발명은 드럼형 방사블록 및 이를 포함하는 전기방사장치에 관한 것이다.The present invention relates to a drum-type spinning block and an electrospinning apparatus including the same.

전기방사(Electrospinning)는 방사재료를 하전상태에서 방사하여 미세 직경의 섬유를 제조하는 기술로서 최근에는 나노미터급 섬유를 제조하기 위한 기술로 이용되어 이에 대한 연구가 활발히 진행되고 있다. 이러한 전기방사법은 하나의 전극은 방사노즐부에, 다른 하나의 전극은 컬렉터에 위치한 서로 반대 극성을 가지는 두 전극 사이에서, 하전된 방사 재료를 방사노즐부를 거쳐 공기 중으로 토출하고, 이어서 공기 중에서 하전 필라멘트의 연신을 거쳐 극세섬유를 제조하는 방법이다. 즉, 하전된 토출 필라멘트는 노즐과 컬렉터 사이에 형성된 전기장 내에서 극세화된다.Electrospinning (Electrospinning) is a technology for producing fine diameter fibers by spinning the spinning material in a charged state, and recently, as a technique for manufacturing nanometer-class fibers, research on this is being actively conducted. This electrospinning method discharges charged radiation material into the air through the radiation nozzle portion between the two electrodes having opposite polarities in which one electrode is located in the radiation nozzle and the other electrode is located in the collector, and then the charged filament in the air. It is a method for producing ultrafine fibers after stretching. In other words, the charged discharge filaments are miniaturized in the electric field formed between the nozzle and the collector.

전기방사에 의해 제조되는 섬유는 직경이 마이크로미터 두께에서 나노미터 두께가 되는데, 이와 같이 두께가 줄어들면 전혀 새로운 특성들을 나타낸다. 예들 들어, 체적에 대한 표면적 비율의 증가와 표면 기능성 향상, 장력을 비롯한 기계적 물성의 향상 등이 그것이다. 이러한 우수한 특성에 의해서 나노섬유는 많은 중요한 응용 분야에 사용될 수 있다. 예를 들어, 이러한 나노섬유로 구성된 웹은 다공성을 갖는 분리막형 소재로서 각종 필터류, 상처치료용 드레싱, 인공지지체 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.Fibers produced by electrospinning have a diameter ranging from micrometers to nanometers, which in turn exhibits completely new properties. For example, an increase in the ratio of the surface area to the volume, an improvement in surface functionality, and an improvement in mechanical properties including tension. These superior properties allow nanofibers to be used in many important applications. For example, the web composed of such nanofibers is a membrane-type material having a porosity, and can be applied to various fields such as various filters, wound dressings, artificial supports, and the like.

전기방사를 위한 전기방사장치는 통상적으로 용융된 방사재료를 보관하는 방사용액 주탱크, 방사용액의 정량 공급을 위한 계량펌프, 방사용액을 토출하는 다수개의 노즐이 배열된 노즐팩, 상기 노즐팩과 대향하여 위치하며 방사되는 섬유들을 집적하는 컬렉터 및 고전압을 발생시키는 고전압발생장치로 구성된다.The electrospinning device for electrospinning typically has a spinning solution main tank for storing molten spinning material, a metering pump for quantitative supply of spinning solution, a nozzle pack having a plurality of nozzles for discharging spinning solution, the nozzle pack and And a high voltage generator for generating a high voltage and a collector that accumulates the fibers that are positioned oppositely.

용융전기방사는 용액전기방사에 비해 생산수율이 높고 환경친화적이라는 점 등 여러 가지 장점을 갖지만 이를 상용화 하는데 많은 문제점이 있다. 즉, 상용화가 되기 위해서는 최소600mm이상의 광폭을 요하는 전기방사 장비가 필요한데 현재 용융전기방사를 이용한 광폭용 전기방사장치는 전무하다. 또한, 균일한 웹 두께와 섬유 굵기를 갖도록 제조하기 위해서는 용융체의 고른 토출량이 요구된다. Melt electrospinning has many advantages, such as higher production yield and environmental friendliness than solution electrospinning, but there are many problems in commercializing it. That is, in order to be commercialized, electrospinning equipment requiring a wide width of at least 600 mm is required. In addition, an even amount of ejection of the melt is required to produce a uniform web thickness and fiber thickness.

본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 본 발명의 하나의 목적은 균일한 기공 크기를 갖는 대면적의 웹을 제조할 수 있는 광폭용 드럼형 방사블록을 제공하는 것이다. The present invention is to solve the problems of the prior art as described above, one object of the present invention is to provide a wide drum-type radiation block capable of producing a large-area web having a uniform pore size.

본 발명의 다른 목적은 방사재료의 분배문제로 인한 토출량 불량을 최소화할 수 있는 전기방사장치를 제공하는 것이다. Another object of the present invention is to provide an electrospinning device capable of minimizing a discharge amount defect due to a distribution problem of the spinning material.

본 발명의 하나의 양상은, 핫 에어 분사홀(hot air injection hole)을 구비한 펀치플레이트 롤(punch plate roll); 상기 펀치플레이트 롤 내부에 동심원 형태로 위치된 절연체부; 상기 절연체부 내부에 동심원 형태로 위치된 열선; 상기 열선 내부에 동심원 형태로 위치된 축; 상기 축 내부에 동심원 형태로 위치된 핫 에어 공급 라인; 및 상기 핫 에어 공급 라인에 연결된 에어 히팅부를 포함하는 드럼형 방사블록에 관한 것이다. One aspect of the present invention is a punch plate roll having a hot air injection hole (punch plate roll); An insulator portion disposed in the punch plate roll in a concentric manner; A heating wire positioned concentrically in the insulator portion; An axis positioned concentrically within the hot wire; A hot air supply line located concentrically in the shaft; And an air heating unit connected to the hot air supply line.

본 발명의 다른 양상은, 방사 재료를 공급하는 방사 재료 공급부; 방사 재료 공급부로부터 공급된 용융체를 압출하여 시트 형태로 방사하는 T-다이; 상기 T-다이에 대향하여 위치되고 상기 T-다이에서 분배되는 시트 형태의 용융체를 방사하는 드럼형 방사블록; 상기 드럼형 방사블록 하부에 위치되고 상기 드럼형 방사블록 을 통해서 방사되는 섬유를 집적하는 컬렉터; 상기 드럼형 방사블록에 고전압을 인가하는 고전압 발생기; 및 상기 T-다이와 상기 드럼형 방사블록 사이에 위치하여 상기 T-다이에서 분배되는 용융체의 토출량을 조절하는 갭 조절장치를 포함하는 전기방사장치에 관한 것이다.Another aspect of the invention, the spinning material supply for supplying spinning material; A T-die for extruding the melt supplied from the spinning material supply and spinning in the form of a sheet; A drum-type spin block positioned to face the T-die and radiating a melt in the form of a sheet distributed in the T-die; A collector located under the drum-shaped spinning block and accumulating fibers spun through the drum-shaped spinning block; A high voltage generator for applying a high voltage to the drum-type radiation block; And a gap adjusting device positioned between the T-die and the drum-type spinning block to adjust the discharge amount of the melt dispensed from the T-die.

본 발명의 드럼형 방사블록에 의하면, 용융체의 토출량 불량으로 인해 발생하는 웹의 두께 편차를 최소화할 수 있으며, 균일한 기공 크기를 갖는 기능성 웹을 제조할 수 있다. 또한, 방사블록 크기 이상의 대면적을 갖는 웹을 제조할 수 있다. According to the drum-type spinning block of the present invention, it is possible to minimize the thickness variation of the web caused by poor discharge amount of the melt, it is possible to manufacture a functional web having a uniform pore size. It is also possible to produce webs with a large area larger than the size of spin blocks.

이하에서 첨부 도면을 참고하여 본 발명의 구현예들에 대해서 더욱 상세하게 설명한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. In the following description of the present invention, a detailed description of known general functions or configurations will be omitted.

본 발명의 전기방사장치는 용융 전기방사에 이용될 수 있다. 본 발명의 전기방사장치는 T-다이에서 분배되는 용융체가 드럼형 방사블록에 분배될 때 일정하게 드럼에 도포될 수 있도록 토출되는 용융체의 양을 조절하는 갭 조절장치를 포함한다. The electrospinning device of the present invention can be used for melt electrospinning. The electrospinning device of the present invention includes a gap adjusting device for adjusting the amount of melt discharged so that the melt dispensed in the T-die can be uniformly applied to the drum when it is distributed to the drum-type spinning block.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 드럼형 방사블록(100)의 개략도이다. 도 1을 참조하면, 본 발명의 드럼형 방사블록(100)은 표면에 핫 에어 분사홀(11)을 구비한 펀치플레이트 롤(10), 상기 펀치플레이트 롤(10) 내부에 동심원 형태로 위치된 절연체부(20), 상기 절연체부(20) 내부에 동심원 형태로 위치된 열선(30), 상기 열선(30) 내부에 동심원 형태로 위치된 축(40), 상기 축(40) 내부에 동심원 형태로 위치된 핫 에어 공급 라인(50), 및 상기 핫 에어 공급 라인(50)에 연결된 에어 히팅부(60)를 포함한다. 1 is a schematic diagram of a drum-type spinning block 100 according to an embodiment of the present invention. Referring to FIG. 1, the drum-type spinning block 100 of the present invention has a punch plate roll 10 having a hot air injection hole 11 on a surface thereof, and is disposed in a concentric manner within the punch plate roll 10. The insulator portion 20, the heating wire 30 located in the concentric form in the insulator portion 20, the shaft 40 located in the concentric form inside the heating wire 30, the concentric circle inside the shaft 40 The hot air supply line 50 is positioned in the, and the air heating unit 60 connected to the hot air supply line 50.

펀치플레이트 롤(10)은 핫 에어(hot air)가 분사되는 핫 에어 분사홀(hot air injection hole)(11)을 구비하여 용융체가 뭉치지 않고 고르게 방사되도록 한다. 또한, 드럼에서 필라멘트가 쉽게 이격될수 있도록 하며 섬유의 직진성을 유지시킨다. 상기 펀치플레이트 롤(10)의 두께는 10mm 내지 30mm 인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 상기 핫 에어 분사홀(11)의 홀 직경은 1mm 내지 10mm 일 수 있다.The punch plate roll 10 has a hot air injection hole 11 through which hot air is injected, so that the melt is spun evenly without agglomeration. It also allows the filaments to be easily spaced apart in the drum and maintains the straightness of the fibers. The punch plate roll 10 preferably has a thickness of 10 mm to 30 mm, but is not necessarily limited thereto. In addition, the hole diameter of the hot air injection hole 11 may be 1mm to 10mm.

본 발명에 의한 방사블록(100)에는 용융전기방사시 별도의 열 공급이 필요하고, 열 공급시 도체인 펀치플레이트 롤(10)에 전압을 인가하였을 때 열을 공급하는 열선부분에 전류가 흘러 열선과 열선조절센서를 파손시킬 수 있다. 또한, 전기장 세기가 분산되어 필라멘트가 충분히 하전되는 것을 방해하여 균일하고 가는 섬유를 얻기가 어렵다. The radiating block 100 according to the present invention requires a separate heat supply during melt electrospinning, and a current flows through a heating wire portion that supplies heat when a voltage is applied to the punch plate roll 10 that is a conductor during heat supply. Overheating sensor can be damaged. In addition, the electric field strength is dispersed to prevent the filament from being sufficiently charged, making it difficult to obtain uniform and thin fibers.

이를 방지하기 위해 펀치플레이트 롤(10) 내부에 동심원 형태의 절연체부(20)가 위치된다. 이러한 절연체부(20)는 세라믹으로 이루어질 수 있다. 상기 절연체부(20)의 두께는 50mm 내지 200mm인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In order to prevent this, the insulator portion 20 having a concentric shape is positioned inside the punch plate roll 10. The insulator portion 20 may be made of ceramic. The thickness of the insulator portion 20 is preferably 50mm to 200mm, but is not necessarily limited thereto.

절연체부(20) 내부에는 동심원 형태의 열선(30)이 있어 방사블록(100)에 고르게 열을 공급한다. 상기 열선(30) 내부에는 동심원 형태의 축(40)이 위치되어 방사블록을 지지하고 회전시킨다. 상기 축(40)은 절연체로 이루어져 있는데 바람직하게는 대리석으로 이루어진다. 상기 열선(30) 및 축(40)의 두께는 각각 10mm 내지 50mm, 40mm 내지 80mm인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Inside the insulator portion 20 there is a hot wire 30 of concentric circles to supply heat evenly to the radiation block (100). The concentric shaft 40 is located inside the heating wire 30 to support and rotate the radiation block. The shaft 40 is made of an insulator, preferably made of marble. The thickness of the heating wire 30 and the shaft 40 is preferably 10mm to 50mm, 40mm to 80mm, respectively, but is not necessarily limited thereto.

본 발명의 일 구현예에 의한 드럼형 방사블록의 중심에는 핫 에어 공급 라인(50)이 있어서, 핫 에어를 핫 에어 분사홀(11)로 공급한다. 이 때, 공급된 핫 에어는 핫 에어 라인(hot air line)(70)을 따라 방사상으로 이동되어 핫 에어 분사홀(11)로 공급될 수 있다. 핫 에어 공급 라인(50)에는 에어 히팅부(60)가 연결되어 공기를 가열하는 열원을 제공한다. 상기 핫 에어 공급 라인(50)의 직경은 1mm 내지 10mm 인 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In the center of the drum-shaped spinning block according to an embodiment of the present invention is a hot air supply line 50, to supply hot air to the hot air injection hole (11). At this time, the supplied hot air may be radially moved along the hot air line 70 and supplied to the hot air injection hole 11. The air heating unit 60 is connected to the hot air supply line 50 to provide a heat source for heating the air. The diameter of the hot air supply line 50 is preferably 1mm to 10mm, but is not necessarily limited thereto.

본 발명의 구현예들에 의한 드럼형 방사블록(100)은 내부 축(40)에 의해 회전하며 도 1 에 도시된 바와 같이 표면에 다수의 핫 에어 분사홀(11)을 구비하여 연속적으로 섬유를 방사할 수 있다. 또한 최소한 600mm이상의 폭을 갖기 때문에 이러한 구조의 드럼형 방사블록에 의하면 넓은 면적에 균일하게 용융체를 방사할 수 있어 균일한 굵기의 섬유를 제조할 수 있을 뿐 아니라 1600mm 이상의 폭을 갖는 광폭의 웹을 제조하는 것이 가능하다. Drum-type spinning block 100 according to the embodiments of the present invention is rotated by the inner shaft 40 and has a plurality of hot air injection holes 11 on the surface as shown in Figure 1 continuously the fiber It can radiate. In addition, since it has a width of at least 600mm, according to the drum-type spinning block of such a structure, it is possible to uniformly radiate the melt in a large area so that not only a fiber of uniform thickness can be manufactured but also a wide web having a width of 1600mm or more. It is possible to.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 전기방사장치의 개략도로서, 상술한 드럼형 방사블록을 포함한다. 도 2를 참조하면, 본 발명의 전기방사장치는 방사 재료를 공급하는 방사 재료 공급부(200), 방사 재료 공급부(200)로부터 공급된 용융체를 압출하여 시트 형태로 방사하는 T-다이(300), 상기 T-다이(300)에 대향하여 위치되고 상기 T-다이(300)에서 분배되는 시트 형태의 용융체를 방사하는 드럼형 방사블록(100), 상기 드럼형 방사블록(100) 하부에 위치되고 상기 드럼형 방사블록을 통해서 방사되는 섬유를 집적하는 컬렉터(400), 상기 드럼형 방사블록(100)에 고전압을 인가하는 고전압 발생기(500), 및 상기 T-다이와 상기 드럼형 방사블록 사이에 위치하여 T-다이에서 분배되는 용융체의 토출량을 조절하는 갭 조절장치(600)를 포함한다. Figure 2 is a schematic diagram of an electrospinning apparatus according to an embodiment of the present invention, including the above-described drum-type spinning block. 2, the electrospinning apparatus of the present invention, the spinning material supply unit 200 for supplying the spinning material, the T-die 300 for extruding the melt supplied from the spinning material supply unit 200 to form a sheet, A drum-type spinning block 100, which is located opposite to the T-die 300 and radiates a sheet-like melt distributed in the T-die 300, is located below the drum-shaped spinning block 100 Collector 400 for accumulating the fibers radiated through the drum-shaped spinning block, a high voltage generator 500 for applying a high voltage to the drum-shaped spinning block 100, and located between the T-die and the drum-shaped spinning block And a gap adjusting device 600 for adjusting the discharge amount of the melt dispensed in the T-die.

방사재료 공급부(200)는 섬유 원료가 되는 방사재료가 공급되어 용융체로 상변화되는 부분이다. 도시된 구현예에서, 방사재료 공급부(200)는 고분자칩을 용융하는 가열수단(미도시), 용융된 폴리머 용융체를 이송하는 이송수단(미도시)을 구비할 수 있다. The spinning material supply unit 200 is a part in which spinning material serving as a fiber raw material is supplied and phase-changed into a melt. In the illustrated embodiment, the radiating material supply unit 200 may be provided with a heating means (not shown) for melting the polymer chip, and a transfer means (not shown) for transferring the molten polymer melt.

방사재료 공급부(200)는 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 대안으로, 압출기에 공급할 폴리머를 저장하는 방사재료 저장탱크, 저장된 폴리머를 시간당 일정한 양으로 방사구금에 공급해주는 조절장치인 정량펌프 및 공급관을 포함할 수 있다. The spinning material supply unit 200 is not limited to this configuration, alternatively, the spinning material storage tank for storing the polymer to be supplied to the extruder, the metering pump and supply pipe which is a control device for supplying the stored polymer to the spinneret in a fixed amount per hour It may include.

본 발명에서 사용가능한 대표적인 고분자 재료의 비제한적인 예들은 불소 중합체, 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리락타이드, 폴리에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리설폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌 옥사이드를 포함하며, 이들을 단독으로 혹은 둘 이상이 혼합된 상태로 사용할 수도 있다. 또한 본 발명에서 용융 폴리머에는 물성의 향상을 위하여 기타 첨가제가 첨가될 수 있다.Non-limiting examples of representative polymer materials usable in the present invention include fluoropolymers, polyolefins, polyimides, polylactides, polyesters, polycaprolactones, polyvinylidene fluorides, polyacrylonitriles, polysulfones, polyimides, Polyethylene oxide, and these may be used alone or in a mixture of two or more. In the present invention, other additives may be added to the molten polymer to improve physical properties.

상기 방사재료 공급부(200)에서 이송된 용융체를 압출하여 방사하는 T-다이(300)는 용융체를 시트 형태로 분배하여 드럼형 방사블록(100)의 표면으로 이송시킨다. 이 때, 통상적으로 시트 형태의 용융체가 불균일한 두께로 분배되는 문제가 발생할 수 있다. The T-die 300 which extrudes and spins the melt transferred from the spinning material supply unit 200 distributes the melt in a sheet form and transfers the melt to the surface of the drum-type spinning block 100. In this case, a problem may occur in which the melt in the form of a sheet is usually distributed in an uneven thickness.

본 발명에 의한 전기방사장치는 상기 T-다이와 상기 드럼형 방사블록 사이에 갭 조절장치(600)를 포함하여 T-다이에서 분배되는 용융체의 토출량을 조절할 수 있기 때문에 이러한 분배문제로 인한 토출량의 불량을 최소화할 수 있다. 보다 구체적으로 갭 조절장치(600)는 드럼형 방사블록(100) 상부에 위치된 조절판(62)을 포함하여 조절판(62)과 드럼형 방사블록(100)의 표면 사이로 용융체 시트가 통과하도록 함으로써 용융체 시트의 두께를 균일하게 조절한다. 또한, 조절판(62)과 드럼형 방사블록(100) 사이의 간격을 조절부(61)에 의해 조절함으로써 원하는 두께의 시트를 얻을 수 있다. The electrospinning device according to the present invention includes a gap adjusting device 600 between the T-die and the drum-type spinning block to adjust the discharge amount of the melt dispensed from the T-die. Can be minimized. More specifically, the gap adjusting device 600 includes a control plate 62 positioned above the drum-type spinning block 100 to allow the melt sheet to pass between the control plate 62 and the surface of the drum-type spinning block 100. The thickness of the sheet is adjusted uniformly. In addition, it is possible to obtain a sheet having a desired thickness by adjusting the distance between the adjusting plate 62 and the drum-shaped spinning block 100 by the adjusting unit 61.

본 발명의 구현예들에서, 조절판(62)과 드럼형 방사블록(100) 사이의 간격은 1㎛ 내지 100㎛일 수 있으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. In embodiments of the present invention, the interval between the throttle plate 62 and the drum-shaped spinning block 100 may be 1 μm to 100 μm, but is not necessarily limited thereto.

상기 드럼형 방사블록(100)은 표면에 핫 에어 분사홀(11)을 구비한 펀치플레이트 롤(10), 상기 펀치플레이트 롤(10) 내부에 동심원 형태로 위치된 절연체부(20), 상기 절연체부(20) 내부에 동심원 형태로 위치된 열선(30), 상기 열선(30) 내부에 동심원 형태로 위치된 축(40), 상기 축(40) 내부에 동심원 형태로 위치된 핫 에어 공급 라인(50), 및 상기 핫 에어 공급 라인(50)에 연결된 에어 히팅부(60)를 포함한다.  The drum-type spinning block 100 includes a punch plate roll 10 having a hot air jetting hole 11 on the surface thereof, an insulator portion 20 disposed in a concentric shape inside the punch plate roll 10, and the insulator. Hot wire 30 positioned concentrically in the heating wire 30, the shaft 40 is located in the concentric form inside the heating wire 30, the hot air supply line (28) 50, and an air heating unit 60 connected to the hot air supply line 50.

상기 드럼형 방사블록(100)을 구성하는 각 구성요소는 상술한 바와 동일하므로 상세한 설명은 생략하기로 한다. 방사블록(100)에는 고전압을 인가하는 고전압 발생기(500)가 연결되어 있는데, 상기 고전압 발생기(500)는 당업계에서 공지된 방식을 제한 없이 사용할 수 있다. 바람직하게 상기 고전압 발생기(500)에서 인가되는 전압은 10~200kV의 범위 내에 해당하도록 하는 것이 나노미터급의 방사를 위해 적합하다.Since each component constituting the drum-type spinning block 100 is the same as described above, a detailed description thereof will be omitted. The radiation block 100 is connected to a high voltage generator 500 for applying a high voltage, the high voltage generator 500 may be used without limitation in the manner known in the art. Preferably, the voltage applied from the high voltage generator 500 is within the range of 10 ~ 200kV is suitable for nanometer-class radiation.

인가된 전압은 드럼형 방사블록(100) 표면으로 이송된 시트형 용융체를 하전시키고, 하전상태의 용융체는 방사블록(100)의 핫 에어 분사홀(11)을 통과하면서 미세 필라멘트 형태로 방사되어 컬렉터(400)에 집적된다. The applied voltage charges the sheet-like melt transferred to the surface of the drum-type spinning block 100, and the charged melt is radiated in the form of fine filaments while passing through the hot air injection hole 11 of the spinning block 100 to collect the collector ( 400).

드럼형 방사블록(100)은 내부 축(40)에 의해 회전하며 도 2에 도시된 바와 같이 표면에 다수의 핫 에어 분사홀(11)을 구비하여 연속적으로 핫 에어 분사홀(11)이 컬렉터(400)와 대면할 수 있고, 따라서 다량의 섬유가 연속적으로 방사될 수 있다. The drum-type spinning block 100 rotates by the inner shaft 40 and has a plurality of hot air injection holes 11 on the surface thereof as shown in FIG. 400), so that a large amount of fibers can be spun continuously.

상기 컬렉터(400)는 상기 드럼형 방사블록(100)의 핫 에어 분사홀(11)을 통해 방사된 미세 필라멘트 형태의 고분자재료와 강력한 전기장을 형성하여 필라멘트가 나노급의 직경으로 방사되어 집적되도록 한다.The collector 400 forms a strong electric field with a polymer material in the form of a fine filament that is radiated through the hot air injection hole 11 of the drum-type spinning block 100 so that the filaments are radiated to a nanoscale diameter and integrated. .

상기 컬렉터(400)는 전도성이 우수한 금속재가 사용되며, 이송롤러와 같은 이송수단으로 상기 드럼형 방사블록(100)에 대하여 연속적으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다. 컬렉터는 플레이트 형태 또는 드럼 형태가 될 수 있다.The collector 400 may be a metal having excellent conductivity, and may be continuously supplied to the drum-type spinning block 100 by a transfer means such as a transfer roller. The collector may be in plate form or drum form.

한편, 하전되어 방사된 필라멘트는 직물, 부직포, 종이, 고분자 필름 등과 같은 비금속성 기재 위에 집적될 수도 있는데, 이 경우에는 상기 컬렉터의 전면에 기재를 위치시켜 집적시켜 웹(web)을 형성할 수 있으며, 웹이 형성된 기재는 이동수단을 통해 이동되어 상, 하 히팅장치(미도시)를 통과하면서 가열되어 칼렌더링(calendaring)되며, 최종적으로 권취롤러(미도시)에 권취된다.On the other hand, the charged filament may be integrated on a non-metallic substrate such as woven fabric, nonwoven fabric, paper, polymer film, etc. In this case, by placing the substrate in front of the collector to form a web (web) The substrate on which the web is formed is moved through a moving means, heated while passing through an upper and lower heating apparatus (not shown), calendered, and finally wound on a winding roller (not shown).

본 발명의 구현예들에 의한 드럼형 방사블록(100)은 최소한 600mm이상의 폭을 갖기 때문에 넓은 면적에 균일하게 용융체를 방사할 수 있어 균일한 굵기의 섬유를 제조할 수 있을 뿐 아니라 1600mm 이상의 폭을 갖는 광폭의 웹을 제조하는 것이 가능하다. Drum-type spinning block 100 according to the embodiments of the present invention because it has a width of at least 600mm can be evenly spun the melt in a large area to produce a fiber of uniform thickness as well as a width of 1600mm or more It is possible to manufacture a wide web having.

본 발명의 전기방사장치를 이용하여 제조될 수 있는 나노섬유는 투습방수포, 마스크팩, 상처드레싱 등의 의료용 소재, 필터소재, 광화학 센서소재, 카본 나노튜브 등 탄소 소재, 전자소자용 소재, 생체 의학용 소재, 조직 공학용 소재, 약물 전달용 소재, DNA 제조용 기초소재 및 미용소재 등으로 광범위하게 응용될 수 있다. 예를 들어, 나노섬유는 부피에 비해 표면적이 매우 크기 때문에 필터용으로 응용시 탁월한 효과를 나타내며, 전기전도성을 지닌 고분자를 나노 섬유로 제조해 유리에 코팅하면 햇빛의 양을 감지해 창문의 색을 변하게 할 수 있다. 전도성 나노섬유를 리튬이온전지의 전해질로 사용할 경우, 전해액의 누출을 막으면서 도전지의 크기와 무게를 크게 줄일 수 있다. 또한 생체조직과 흡사하게 만든 인공단백질로 나노섬유를 만들면 상처가 아물면서 바로 몸속으로 흡수되는 붕대나 인조피부 제조에도 이용될 수 있다.Nanofibers that can be produced using the electrospinning of the present invention is a medical material such as moisture-permeable waterproof cloth, mask pack, wound dressing, filter material, photochemical sensor material, carbon material such as carbon nanotube, electronic device material, biomedical medicine It can be widely applied to materials for tissue, materials for tissue engineering, materials for drug delivery, basic materials for cosmetic preparation and cosmetic materials. For example, nanofibers have a very large surface area compared to their volume, so they have an excellent effect when applied to filters. When nanofibers made of electrically conductive nanofiber are coated on glass, the color of the window can be detected by detecting the amount of sunlight. Can change. When the conductive nanofiber is used as an electrolyte of a lithium ion battery, the size and weight of the conductive paper can be greatly reduced while preventing leakage of the electrolyte. In addition, if nanofibers are made from artificial proteins made similar to biological tissues, they can be used for the manufacture of bandages or artificial skins that are immediately absorbed into the body as the wound heals.

이상에서 본 발명의 바람직한 구현예를 들어 본 발명을 상세하게 설명하였으나 본 발명은 상술한 구현예에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상의 범위 내에서 본 발명이 속하는 기술 분야의 당업자에 의해 많은 변형이 가능함은 자명할 것이다. Although the present invention has been described in detail with reference to preferred embodiments of the present invention, the present invention is not limited to the above-described embodiments, and many modifications are made by those skilled in the art to which the present invention pertains within the technical spirit of the present invention. This possibility will be self-evident.

도 1은 본 발명의 일 구현예에 따른 드럼형 방사블록의 개략도이다.1 is a schematic diagram of a drum-type spinning block according to an embodiment of the present invention.

도 2는 본 발명의 일 구현예에 의한 전기방사장치의 개략도이다. 2 is a schematic diagram of an electrospinning apparatus according to an embodiment of the present invention.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명** Description of the symbols for the main parts of the drawings *

10 : 펀치플레이트 롤 11 : 핫 에어 분사홀10: punch plate roll 11: hot air injection hole

20 : 절연체부 30 : 열선 20: insulator portion 30: heating wire

40 : 노즐팩 50 : 핫 에어 공급 라인 40: nozzle pack 50: hot air supply line

60 : 에어 히팅부 61 : 높이 조절60: air heating portion 61: height adjustment

62 : 조절판 70 : 핫 에어 라인62: throttle 70: hot air line

100 : 드럼형 방사블록 200 : 방사재료 공급부100: drum-type spinning block 200: spinning material supply unit

300 : T-다이 400 : 컬렉터300: T-die 400: collector

500 : 고전압 발생기 600 : 갭 조절장치500: high voltage generator 600: gap control device

Claims (11)

핫 에어 분사홀(hot air injection hole)을 구비한 펀치플레이트 롤(punch plate roll); A punch plate roll having a hot air injection hole; 상기 펀치플레이트 롤 내부에 동심원 형태로 위치된 절연체부; An insulator portion disposed in the punch plate roll in a concentric manner; 상기 절연체부 내부에 동심원 형태로 위치된 열선; A heating wire positioned concentrically in the insulator portion; 상기 열선 내부에 동심원 형태로 위치된 축; An axis positioned concentrically within the hot wire; 상기 축 내부에 동심원 형태로 위치된 핫 에어 공급 라인; 및 A hot air supply line located concentrically in the shaft; And 상기 핫 에어 공급 라인에 연결된 에어 히팅부를 포함하는 드럼형 방사블록.Drum type radial block comprising an air heating unit connected to the hot air supply line. 제 1항에 있어서, 상기 펀치플레이트 롤의 두께는 10mm 내지 30mm이고, 상기 절연체부의 두께는 50mm 내지 200mm이고, 상기 열선의 두께는 10mm 내지 50mm이고, 상기 축의 두께는 40mm 내지 80mm이고, 상기 핫 에어 공급 라인의 직경은 1mm 내지 10mm 인 것을 특징으로 하는 드럼형 방사블록. The thickness of the punch plate roll is 10mm to 30mm, the thickness of the insulator portion is 50mm to 200mm, the thickness of the hot wire is 10mm to 50mm, the thickness of the shaft is 40mm to 80mm, the hot air Drum type radial block, characterized in that the diameter of the supply line 1mm to 10mm. 제 1항에 있어서, 상기 핫 에어 분사홀의 홀 직경은 1mm 내지 10mm 인 것을 특징으로 하는 드럼형 방사블록. The drum type radial block of claim 1, wherein the hole diameter of the hot air jetting hole is 1mm to 10mm. 제 1항에 있어서, 상기 절연체부는 세라믹으로 이루어지고, 상기 축은 대리석으로 이루어진 것을 특징으로 하는 드럼형 방사블록.The drum type radiation block according to claim 1, wherein the insulator portion is made of ceramic and the shaft is made of marble. 제 1항에 있어서, 상기 핫 에어 공급 라인에서 공급된 핫 에어는 핫 에어 라인(hot air line)을 따라 방사상으로 이동되어 상기 핫 에어 분사홀로 공급되는 것을 특징으로 하는 드럼형 방사블록.The drum type radiation block of claim 1, wherein the hot air supplied from the hot air supply line is radially moved along a hot air line and supplied to the hot air injection hole. 방사 재료를 공급하는 방사 재료 공급부; A spinning material supply for supplying spinning material; 방사 재료 공급부로부터 공급된 용융체를 압출하여 시트 형태로 방사하는 T-다이; A T-die for extruding the melt supplied from the spinning material supply and spinning in the form of a sheet; 상기 T-다이에 대향하여 위치되고 상기 T-다이에서 분배되는 시트 형태의 용융체를 방사하는 드럼형 방사블록; A drum-type spin block positioned to face the T-die and radiating a melt in the form of a sheet distributed in the T-die; 상기 드럼형 방사블록 하부에 위치되고 상기 드럼형 방사블록을 통해서 방사되는 섬유를 집적하는 컬렉터; A collector located under the drum-shaped spinning block and accumulating fibers spun through the drum-shaped spinning block; 상기 드럼형 방사블록에 고전압을 인가하는 고전압 발생기; 및 A high voltage generator for applying a high voltage to the drum-type radiation block; And 상기 T-다이와 상기 드럼형 방사블록 사이에 위치하여 상기 T-다이에서 분 배되는 용융체의 토출량을 조절하는 갭 조절장치를 포함하는 전기방사장치.And a gap adjusting device positioned between the T-die and the drum-type spinning block to adjust the discharge amount of the melt distributed in the T-die. 제 6항에 있어서, 상기 갭 조절장치는 상기 드럼형 방사블록 상부에 위치된 조절판; 및The apparatus of claim 6, wherein the gap adjusting device comprises: a control plate located above the drum-type radiation block; And 상기 조절판과 상기 드럼형 방사블록 사이의 간격을 조절하는 조절부를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.Electrospinning apparatus comprising a control unit for adjusting the interval between the control plate and the drum-type radiation block. 제 7항에 있어서, 상기 조절판과 상기 드럼형 방사블록 사이의 간격은 1㎛ 내지 100㎛인 것을 특징으로 하는 전기방사장치.8. The electrospinning apparatus of claim 7, wherein an interval between the control plate and the drum-type spinning block is in the range of 1 µm to 100 µm. 제 6항에 있어서, 상기 드럼형 방사블록의 폭은 600mm 이상인 것을 특징으로 하는 전기방사장치.7. The electrospinning apparatus according to claim 6, wherein the drum-type radiation block has a width of 600 mm or more. 제 6항 내지 제 9항 중 어느 한 항에 의한 전기방사장치에 의해 제조된 나노웹.The nanoweb produced by the electrospinning apparatus according to any one of claims 6 to 9. 제 10항에 있어서, 상기 나노웹의 폭은 1600mm이상인 것을 특징으로 하는 나노웹.The nanoweb of claim 10, wherein the nanoweb has a width of 1600 mm or more.
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