KR20110125334A - 전기방사용 방사노즐팩 및 이를 구비하는 전기방사장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전기방사용 방사노즐팩 및 이를 구비하는 전기방사장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 방사재료가 유입되는 유입부; 및 상기 유입부의 하부에 연결되며, 유입된 방사재료를 필라멘트 형태로 토출하게 하는 복수개의 방사구가 천공된 다공성 노즐판을 포함하는 방사노즐부재를 포함하는 전기방사용 방사노즐팩으로서, 상기 방사노즐부재가 상기 복수개의 방사구 각각의 하부 외측에 방사구를 둘러싸는 리세스를 포함함으로써 방사구로부터 토출되는 용액 또는 용융 폴리머의 드립(drip) 생성을 방지하고 드랍(drop) 형성을 용이하게 하여 제품의 신뢰성을 높이고, 생산성을 향상시킬 수 있는 전기방사용 방사노즐팩을 제공할 수 있다.

Description

전기방사용 방사노즐팩 및 이를 구비하는 전기방사장치 {Spinning Nozzle Pack for Electrospinning and Electrospinning Device having the same}

본 발명은 극세섬유 제조를 위한 전기방사용 방사노즐팩 및 이를 구비하는 전기방사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기방사의 상용화에 적합하도록 개선된 방사노즐팩을 구비하는 전기방사장치에 관한 것이다.

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 방사노즐에 전압을 인가하여 하전된 방사재료를 방사노즐을 거쳐 공기 중으로 토출하고, 이어서 공기 중에서 하전 필라멘트의 연신 및 또 다른 필라멘트 분기를 거쳐 극세섬유를 제조하는 방법이다. 즉, 하전된 토출 필라멘트는 방사노즐과 컬렉터 사이에 형성된 전기장 내에서 상호 반발 등 전기적 영향으로 심한 요동을 거치면서 극세화된다.

전기방사에 의해 제조되는 섬유는 직경이 마이크로미터 두께에서 나노미터 두께가 되는데, 이와 같이 두께가 줄어들면 전혀 새로운 특성들을 나타낸다.　 예를 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.

전기방사에 의해 제조되는 섬유의 물성에 있어서 전기방사 시 용액 또는 용융 폴리머가 토출되는 노즐의 디자인은 매우 중요하다. 이는 노즐의 디자인에 따라 섬유가 생성되는 모양, 섬유의 크기, 길이 등이 달라질 수 있기 때문이며, 그에 따라 기존에는 노즐 구멍(방사구)의 L/D, 직경 크기 등을 조절하여 섬유를 제조하거나 공기를 함께 불어넣는 방식을 취해왔다.

그러나, 종래의 방식 중 일부는 복잡한 별도의 장치를 필요로 하고 있어 효율적인 대량생산을 위한 보다 간편한 장치에 대한 필요성이 요구되고 있으며, 용액 또는 용융 폴리머의 토출 시 토출액이 뭉치는 드립(drip) 생성 현상의 문제점을 해결하면서 전기방사의 상용화를 위해 전기방사되는 섬유의 물성을 제어하고 기계적 특성을 향상시킬 수 있는 장치에 대한 개발이 요구된다.

본 발명이 해결하고자 하는 하나의 과제는 전기방사에 있어서 방사노즐로부터 방사되는 섬유의 드립(drip) 생성을 방지하고 드랍(drop) 생성을 안정적으로 유도할 수 있는 새로운 형태의 전기방사용 방사노즐팩을 제공하는 것이다.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 과제는 상기 전기방사용 방사노즐팩을 포함하는 전기방사장치를 제공하는 것이다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 하나의 양상은,

전기방사용 방사노즐팩에 있어서, 상기 방사노즐팩이 방사재료가 유입되는 유입부; 및 상기 유입부의 하부에 연결되며, 유입된 방사재료를 필라멘트 형태로 토출하게 하는 복수개의 방사구가 천공된 다공성 노즐판을 포함하는 방사노즐부재를 포함하며, 상기 방사노즐부재는 상기 복수개의 방사구 각각의 하부 외측에 방사구를 둘러싸는 리세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사용 방사노즐팩에 관한 것이다.

상기 리세스는 상기 다공성 노즐판의 방사구 각각의 하부 외측을 소정의 두께로 둘러싸는 노즐 말단 팁을 제외한 부분을 소정의 깊이를 갖도록 홈을 형성한 것으로 각각의 방사구의 말단의 형상을 드랍(drop) 형성이 용이한 주사기 바늘 형상(needle type)으로 함으로써 용액 또는 용융 폴리머의 토출 시 표면에 드립(drip) 생성을 억제하고, 대량생산 체제에 적합한 이점을 제공할 수 있다.

상기 과제를 달성하기 위한 본 발명의 다른 양상은 섬유 원료가 되는 방사재료를 공급하는 원료 공급부; 상기 원료 공급부와 연결되며, 상기 원료 공급부로부터 방사재료를 공급받아 필라멘트 형태로 토출하게 하는 방사노즐부재를 포함하는 방사노즐팩; 상기 방사노즐팩에 소정의 전압을 인가하여 상기 방사재료를 하전시키는 전압인가부; 및 상기 방사노즐팩과 소정의 이격거리를 두며 하측에 위치되며, 상기 방사노즐부재를 통해서 토출되는 하전 필라멘트를 상면에 집적하는 컬렉터를 포함하는 전기방사장치에 관한 것이다.

상기 전기방사장치는 용액방사 또는 용융방사에 사용될 수 있으며, 상기 원료 공급부는 섬유 원료가 되는 고분자 물질을 압출하여 방사하는 압출기를 포함할 수 있고, 상기 압출기를 사용하여 고분자 물질의 상변화를 함께 유도할 수 있다.

본 발명의 구현예들에 의하면, 전기방사에 있어서 별도의 복잡한 추가 장치를 구비하지 아니하고 간편한 장치만으로도 방사노즐부재의 방사구 말단에 용액 또는 용융 폴리머의 토출 시 토출액이 뭉치는 드립(drip) 생성 현상의 문제점을 해결하면서 세정/보관 등 관리의 어려움을 동시에 해결할 수 있는 대량생산 체제에 적합한 장치를 제공할 수 있다.

도 1은 본 발명의 일실시예의 의한 전기방사용 방사노즐팩의 단면 개략도 및 부분 확대도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전기방사용 방사노즐부재의 저면도이다.
도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 의한 전기방사용 방사노즐팩의 단면 개략도이다.

이하, 첨부하는 도면을 참조하여 본 발명의 구현예들에 대하여 보다 상세하게 설명하기로 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어서, 관련된 공지의 범용적인 기능 또는 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다. 첨부되는 도면은 본 발명의 이해를 돕기 위한 개략적인 것으로 본 발명을 보다 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 도면에서 여러 층 및 영역을 명확하게 표현하기 위하여 두께를 확대하여 나타내었고, 도면에 표시된 두께, 크기, 비율 등에 의해 본 발명의 범위가 제한되지 아니한다.

본 발명의 일구현예는 종래의 복잡한 전기방사 장치를 보다 간소화한 새로운 형태의 전기방사용 방사노즐팩에 관한 것이다.

도 1은 본 발명의 일실시예에 의한 전기방사용 방사노즐팩의 단면 개략도 및 부분 확대도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 의한 전기방사용 방사노즐부재의 저면도이다.

도 1 및 2를 참조하면, 본 발명의 일실시예에 의한 전기방사용 방사노즐팩은 방사재료가 유입되는 유입부(110); 상기 유입부(110)의 하부에 연결되며, 유입된 방사재료를 필라멘트 형태로 토출하게 하는 복수개의 방사구(130)가 천공된 다공성 노즐판(120)을 포함하는 방사노즐부재를 포함하며, 상기 방사노즐부재는 상기 복수개의 방사구(130) 각각의 하부 외측에 방사구(130)를 둘러싸는 리세스(140)를 포함하는 것을 특징으로 한다.

전기방사는 용액 또는 용융 폴리머가 토출되는 말단에 표면장력으로 드랍(drop)을 형성하게 되면 표면장력을 극복할 수 있는 전압을 인가하여 방사되는 원리에 의한 것이다. 이러한 전기방사에 가장 적합한 토출부의 형상은 주사기의 바늘 형상(needle type)이다. 그러나 이러한 주사기 형상의 노즐은 대량생산 체제에서는 제작, 관리가 어려우므로 대량생산 체제에서는 일정한 크기 및 두께를 갖는 판에 방사구가 복수개인 천공된 타입(hole type)이 적합하다.

그러나 본 발명자는 복수개의 방사구가 천공된 타입의 경우에는 방사되는 말단의 표면이 평평하기 때문에 용액 또는 용융 폴리머가 토출되는 말단에서 드랍(drop) 형태 대신 뭉쳐서 드립(drip) 형태로 생성되는 문제점이 있음을 발견하였다. 특히 점도가 높은 경우에는 드립 생성 정도가 더욱 커지는 문제점이 있음을 인식하고, 이를 개선하기 위하여 다공성 노즐판(120)에 천공된 방사구(130)의 말단의 하부 외측에 방사구(130)를 둘러싸도록 노즐판(120)의 내부로 리세스(140)를 형성함으로써 각각의 방사구(130)의 말단의 형상이 주사기 바늘 형상, 즉 팁 형상과 동일한 효과를 낼 수 있도록 하는 노즐 말단 팁(150) 구성을 도입하였다.

상기 리세스(140)는 상기 다공성 노즐판(120)의 길이 방향으로 천공된 방사구(130) 각각의 하부 외측에 다공성 노즐판(120)의 길이 방향 내부를 향하여 방사구(130) 각각의 하부 외측을 소정의 두께로 둘러싸는 노즐 말단 팁(150)을 제외한 부분이 소정의 깊이를 갖도록 형성된 홈으로 이러한 형상을 가진 방사노즐부재의 경우에는 용액 또는 용융 폴리머의 토출 시 드랍 생성이 용이하여 표면에 드립 생성 등의 문제점이 없으며, 방사노즐부재의 세정 및 보관 등 관리의 어려움이 없어 대량생산 체제에 적합한 장점을 가진다.

상기 리세스(140)는 다공성 노즐판(120)의 하부로부터 1 내지 10 mm 에 이르는 깊이를 갖도록 형성될 수 있다. 상기 리세스(140)의 깊이(D)가 1 mm 이하로 짧거나 리세스의 폭(W)이 폴리머의 드랍(drop) 크기보다 좁게 되면 용액 또는 폴리머가 흡인이 될 수 있으므로 방사재료의 종류에 따라 적절하게 설계되어야 한다.

상기 유입부(110)는 방사재료가 노즐로 유입되는 부분으로서, 복수개의 노즐에 균일하게 방사재료가 공급되도록 하기 위하여 원통형의 유입구와 유입구에서 원위방향으로 점점 넓어지는 형상을 가진 확산부분으로 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다. 상기 유입부(110)는 열변형을 최소화하기 위하여 금속 재료 중에서도 열탄성계수가 낮은 물질로 구성되며, 예를 들면 스테인리스강, 특수강, 카본스틸, 초경합금 등이 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

본 발명의 구현예들에서 사용가능한 방사재료는 용융방사를 위한 고분자 물질의 용융체 또는 용액방사를 위한 고분자 물질이 용해된 폴리머 용액, 폴리머 용해물, 용해된 유리 물질, 및 이들의 혼합물을 사용할 수 있다.

상기 방사노즐부재는 다공성 노즐판(120)을 포함하여 구성되며, 상기 다공성 노즐판(120)은 하전된 방사재료가 방사구인 노즐(130)을 거쳐 공기 중으로 토출되고, 이어서 공기 중에서 하전 필라멘트의 연신 및 또 다른 필라멘트 분기를 거쳐 극세섬유를 제조되게 하는 역할을 한다.

상기 다공성 노즐판(120)은 일정 두께의 판에 복수개의 노즐 형상의 구멍을 천공함으로써 제작될 수 있어 대량생산을 위한 설비에 적합하며, 설비의 제조가 용이하다. 상기 다공성 노즐판(120)에 천공된 방사구(130)는 다양한 형상을 지닐 수 있으며, 일례를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 방사구(130)는 상기 유입부(110)와 접하는 상부로부터 그 반대방향의 하부 쪽으로 주사기 형상으로 천공될 수 있다.

이러한 다공성 노즐판(120)은 소정의 두께를 갖는 노즐판 형성용 금속재료 중에서 열에 견딜 수 있는 스테인리스강, 특수강, 카본스틸, 초경합금 등에서 선택된 판에 방사구(130)를 형성하여 제조될 수 있다. 상기 다공성 노즐판의 두께는 18 내지 70 mm 일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.

이때 상기 방사구(130)의 단면의 형상은 예를 들어 원형, 정사각형 또는 직사각형일 수 있으며, 그에 따라 전체적인 방사구(130)의 형상은 받침이 있는 원통형 아래에 원뿔과 원뿔 아래에 폭이 좁은 원통형이 결합된 형상 또는 받침이 있는 직육면체 아래에 사각뿔과 사각뿔 아래에 폭이 좁은 직육면체가 결합된 형상일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니며, 필요에 따라 유선형의 단면을 가질 수도 있다.

본 발명의 다공성 노즐판(120)에 형성된 방사구(130)의 형상은 상기 예를 든 형상만으로 제한되는 것은 아니며, 필요에 의해 다른 형상을 가질 수도 있다.

본 발명의 구현예들에 의한 방사노즐팩은 유입부(110) 및 다공성 노즐판(120) 이외에 방사노즐에 필요한 구성성분들을 제한없이 채용하여 사용할 수 있다. 도 3은 본 발명의 다른 일실시예에 의한 전기방사용 방사노즐팩의 단면 개략도이다. 도 3을 참조하면, 전기방사용 방사노즐팩은 유입부(110) 하부와 다공성 노즐판(120) 상부 사이에 방사재료의 불순물을 제거할 수 있는 필터판(111)을 추가로 포함하거나, 유입된 방사재료의 균일한 재분배를 돕는 역할을 하는 분배조절판(112)을 추가로 포함할 수도 있으며, 필터판(111) 및 분배조절판(112)을 모두 포함할 수도 있다.

상기 필터판(111)은 서로 상이한 하나 이상의 메시 필터가 적층되어 형성될 수 있으며, 그물코 형상의 메시 필터가 방사재료에 포함된 불순물을 제거하고, 방사재료의 유입 시 압력 분산 및 분배하는 역할을 한다. 상기 필터판(111)은 당업계에서 일반적으로 사용되는 물질을 제한없이 사용할 수 있으며, 일례로 2중 메시 필터 또는 3중 메시 필터가 적층되어 형성될 수 있으며, 이때 상기 메시 필터 각각의 메시 수는 서로 상이한 것이 바람직하다.

상기 필터판(111)의 하부에는 방사재료의 균일한 재분배를 돕는 역할을 하는 분배조절판(112)이 연결되어 있다. 상기 분배조절판(112)은 복수개의 구멍이 하나 이상의 열과 행을 이루어 천공되어 있다. 이러한 분배조절판(112)은 금속, 플라스틱, 세라믹화합물 등으로 이루어진 군에서 선택된 물질이 천공되어 형성될 수 있으며, 상기 분배조절판(112)에 형성된 구멍의 수는 노즐의 수보다 적거나 클 수 있다. 이러한 분배조절판(112)의 존재로 인하여 방사재료가 노즐로 바로 유입되지 않고 균일하게 재분배되게 함으로써 각 노즐마다 정량적으로 동일한 토출량을 가지도록 하여 균일한 섬유굵기를 갖는 웹을 제조할 수 있다.

본 발명에 의한 전기방사용 방사노즐팩은 방사재료의 온도를 제어하기 위해 상기 유입부와 방사노즐부재를 수용하는 노즐블럭(미도시)을 포함할 수 있다. 상기 노즐블럭은 이중자켓 방식으로 구성되어 상기 이중자켓 내부를 통해 열매체가 유동되면서 방사노즐부재를 감싸고 있는 노즐블럭의 온도가 제어됨으로써 방사재료의 온도를 유지할 수 있으며, 섬유가 방사되는 노즐에 온도를 전달할 수 있다. 이러한 노즐블럭은 이중자켓으로 구성되어 내부에 배치되는 관로들을 통하여 열매체를 유동시킬 수도 있다. 상기 이중자켓은 알루미늄 재질의 자켓일 수 있으며, 이러한 노즐블럭 내부에 사용되는 열매체는 가열공기, 수증기 또는 오일일 수 있으며, 방사재료의 온도에 따라 적절한 매체를 선택하여 원하는 온도로 사용할 수 있다.

또한, 본 발명에 의한 전기방사용 방사노즐팩은 보온을 위해 절연커버를 추가로 포함할 수 있다.

본 발명의 또 다른 양상은 본 발명의 구현예들에 따른 전기방사용 방사노즐팩을 구비한 전기방사장치(미도시)에 관한 것이다.

본 발명의 일실시예에 의한 전기방사장치는 섬유 원료가 되는 방사재료를 공급하는 원료 공급부; 상기 원료 공급부와 연결되며, 상기 원료 공급부로부터 방사재료를 공급받아 필라멘트 형태로 토출하게 하는 방사노즐부재를 포함하는 방사노즐팩; 상기 방사노즐팩에 소정의 전압을 인가하여 상기 방사재료를 하전시키는 전압인가부; 및 상기 방사노즐팩과 소정의 이격거리를 두며 하측에 위치하며, 상기 방사노즐부재를 통해서 토출되는 하전 필라멘트를 상면에 집적하는 컬렉터를 포함한다.

이때, 상기 방사노즐팩은 상기 원료 공급부에 연결되어 방사재료가 유입되는 유입부, 상기 유입부의 하부에 연결되며, 유입된 방사재료가 필라멘트 형태로 토출되게 하는 복수개의 방사구가 천공된 다공성 노즐판을 포함하는 방사노즐부재를 포함하며, 상기 방사노즐부재는 상기 복수개의 방사구 각각의 하부 외측에 방사구를 둘러싸는 리세스를 포함하는 것을 특징으로 한다.

본 발명의 일 구현예에 따른 전기방사장치에서 상기 원료 공급부는 섬유 원료가 되는 고분자 물질이 공급되어 용매에 용해되거나(용액방사) 용융방사를 위해 용융액으로 상변화되는 부분이다.　 원료 공급부는 고분자 칩을 용융하는 가열수단, 용융된 폴리머 용융액을 이송하는 이송수단을 구비할 수 있다.　　

원료 공급부는 이러한 구성에 한정되는 것은 아니며, 대안으로, 방사노즐팩에 공급할 폴리머를 저장하는 원료 저장탱크, 저장된 폴리머를 시간당 일정한 양으로 공급해주는 조절장치인 정량펌프 및 공급관을 포함할 수도 있다.

본 발명의 일구현예에서, 상기 원료 공급부는 상기 원료 공급부와 연결되며, 상기 원료 공급부로부터 공급된 고분자 물질을 압출하여 방사하는 압출기를 포함할 수 있다. 이러한 압출기는 용융방사의 경우 용액전기방사와 달리 점도가 높은 용융체에 압력을 가해서 밀어내기 위해 필요하며, 특히 이러한 압출기를 도입함으로써 방사재료의 보다 빠른 공급이 가능하게 되어 멀티 노즐 시스템에 적합하며, 이는 상용화로 이어질 수 있다.

바람직하게는 상기 압출기로 용융 압출기를 사용함으로써 고분자 물질을 압출기에서 일정한 온도구배를 주어 서서히 용융시켜 스크류를 이용하여 압출기 외부로 일정량을 분출하도록 할 수 있다.

본 발명에서 사용가능한 고분자 물질로는 고분자 칩, 폴리머 용액, 폴리머 용해물, 용해된 유리 물질, 및 이들의 혼합물을 포함한다.　 본 발명에서 사용가능한 대표적인 고분자 재료의 비제한적인 예들은 불소 중합체, 폴리올레핀, 폴리이미드, 폴리락타이드, 폴리에스테르, 폴리카프로락톤, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리아크릴로니트릴, 폴리설폰, 폴리이미드, 폴리에틸렌 옥사이드, 폴리우레탄, 엘라스토머, 또는 고무류를 포함하며, 이들을 단독으로 혹은 둘 이상이 혼합된 상태로 사용할 수도 있다.　 또한 본 발명에서 폴리머 용액 또는 용융 폴리머에는 물성의 향상을 위하여 기타 첨가제가 첨가될 수 있다.

상기 방사노즐팩은 상기 압출기에 부착되어 설치될 수 있으나, 설비 디자인 상 필요에 의해 유도관을 통해 연결되도록 디자인될 수 있으며, 이 경우 유도관과 동일한 구멍이 형성되어 있는 세라믹계 물질로 이루어진 절연단관으로 연결함으로써 금속 설비 간의 절연이 가능하게 할 수 있다.

상기 방사노즐팩은 방사재료를 공급받아 필라멘트 형태로 토출하게 하는 복수개의 노즐을 구비하며, 상기 원료 공급부 또는 압출기에 연결되어 방사재료가 유입되는 유입부, 상기 유입부의 하부에 연결되며, 유입된 방사재료가 필라멘트 형태로 토출되게 하는 복수개의 방사구가 천공된 다공성 노즐판을 포함하는 방사노즐부재를 포함하며, 상기 방사노즐부재는 상기 복수개의 방사구 각각의 하부 외측에 방사구를 둘러싸는 리세스를 포함한다.

상기 방사노즐팩에는 소정의 전압이 인가되어 방사되는 방사재료를 하전시켜 전기장을 형성한다.　 이러한 역할을 하는 상기 전압인가부는 당업계에서 공지된 방식을 제한없이 사용할 수 있다.

상기 방사노즐팩의 방사노즐부재의 다공성 노즐판의 방사구로부터 토출된 하전 필라멘트는 상기 컬렉터 상부에 집적된다. 상기 컬렉터는 전도성이 우수한 금속재가 사용되며, 이송롤러와 같은 이송수단으로 상기 방사노즐팩에 대하여 연속적으로 공급되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 컬렉터는 접지된 상태이거나, 상기 방사노즐팩에 인가된 전압의 극성과 반대의 극성이 인가되어 상기 하전 필라멘트와 반대 극성을 가짐으로써, 하전 필라멘트의 집적을 도울 수 있다. 즉, 상기 방사노즐팩을 통해 방사된 미세 필라멘트 형태의 고분자재료와 강력한 전기장을 형성하여 필라멘트가 나노급의 직경으로 방사되어 집적되도록 한다.

한편, 하전되어 방사된 필라멘트는 직물, 부직포, 종이 등과 같은 비금속성 기재 위에 집적시킬 수도 있는데, 이 경우에는 상기 컬렉터의 전면에 기재를 위치, 집적시켜 웹을 형성할 수 있으며, 웹이 형성된 기재는 이동수단을 통해 이동되어 상, 하 히팅장치를 통과하면서 가열되어 캘린더링(calendering)되며, 최종적으로 권취롤러에 권취된다.

한편, 본 발명의 일 구현예에서, 상기 방사노즐팩과 컬렉터는 수직방향으로 대향하여 배치되거나, 수평방향으로 대향하여 배치될 수도 있다.

본 발명의 전기방사장치를 이용하여 제조될 수 있는 나노섬유는 필터소재, 광화학 센서소재, 전자소자용 소재, 생체 의학용 소재, 조직 공학용 소재, 약물 전달용 소재 및 미용소재 등으로 광범위하게 응용될 수 있다.　　 예를 들어, 나노섬유는 부피에 비해 표면적이 매우 크기 때문에 필터용으로 응용시 탁월한 효과를 나타내며, 전기 전도성을 지닌 고분자를 나노 섬유로 제조해 유리에 코팅하면 햇빛의 양을 감지해 창문의 색을 변하게 할 수 있다.　 전도성 나노섬유를 리튬이온전지의 전해질로 사용할 경우, 전해액의 누출을 막으면서도 전지의 크기와 무게를 크게 줄일 수 있다.　 또한 생체조직과 흡사하게 만든 인공단백질로 나노섬유를 만들면 상처가 아물면서 바로 몸속으로 흡수되는 붕대나 인조피부 제조에도 이용될 수 있다.

이상에서 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부된 도면들을 참조로 설명하였으나, 이들은 단지 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 다른 실시예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의하여 정해져야 할 것이다.

110: 유입부 111: 필터판
112: 분배조절판 120: 다공성 노즐판
130: 방사구 140: 리세스
150: 노즐 말단 팁

Claims (12)

1. 전기방사용 방사노즐팩에 있어서, 상기 방사노즐팩이:
   방사재료가 유입되는 유입부; 및
   상기 유입부의 하부에 연결되며, 유입된 방사재료를 필라멘트 형태로 토출하게 하는 복수개의 방사구가 천공된 다공성 노즐판을 포함하는 방사노즐부재를 포함하며,
   상기 방사노즐부재는 상기 복수개의 방사구 각각의 하부 외측에 방사구를 둘러싸는 리세스를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사용 방사노즐팩.
   
2. 제 1항에 있어서, 상기 리세스는 상기 다공성 노즐판의 방사구 각각의 하부 외측을 소정의 두께로 둘러싸는 노즐 말단 팁을 제외한 부분의 소정의 깊이를 갖는 홈인 것을 특징으로 하는 전기방사용 방사노즐팩.
   
3. 제 1항에 있어서, 상기 리세스는 다공성 노즐판의 하부로부터 1 내지 10 mm 에 이르는 지점까지 형성되어 있는 것을 특징으로 하는 전기방사용 방사노즐팩.
   
4. 제 1항에 있어서, 상기 다공성 노즐판은 소정의 두께를 갖는 노즐판 형성용 금속재료인 스테인리스강, 특수강, 카본스틸, 또는 초경합금에서 선택된 판에 방사구를 형성하여 제조된 것을 특징으로 하는 전기방사용 방사노즐팩.
   
5. 제 4항에 있어서, 상기 다공성 노즐판의 두께는 18 내지 70 mm 인 것을 특징으로 하는 전기방사용 방사노즐팩.
   
6. 제 1항에 있어서, 상기 전기방사용 방사노즐팩이 상기 유입부 하부와 상기 다공성 노즐판 상부 사이에 필터판 및 분배조절판 중 하나 이상을 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사용 방사노즐팩.
   
7. 제 1항에 있어서, 상기 방사노즐팩이 상기 유입부와 방사노즐부재를 수용하는 노즐블럭을 포함하며, 상기 노즐블럭은 이중자켓으로 구성되어 상기 이중자켓 내부를 통해 열매체가 유동되면서 노즐블럭의 온도가 제어되는 것을 특징으로 하는 전기방사용 방사노즐팩.
   
8. 제 1항에 있어서, 상기 방사노즐팩은 보온을 위한 절연커버를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사용 방사노즐팩.
   
9. 섬유 원료가 되는 방사재료를 공급하는 원료 공급부;
   상기 원료 공급부와 연결되며, 상기 원료 공급부로부터 방사재료를 공급받아 필라멘트 형태로 토출하게 하는 제 1항 내지 제 8항 중 어느 한 항에 의한 방사노즐부재를 포함하는 방사노즐팩;
   상기 방사노즐팩에 소정의 전압을 인가하여 상기 방사재료를 하전시키는 전압인가부; 및
   상기 방사노즐팩과 소정의 이격거리를 두며 하측에 위치되며, 상기 방사노즐부재를 통해서 토출되는 하전 필라멘트를 상면에 집적하는 컬렉터를 포함하는 전기방사장치.
   
10. 제 9항에 있어서, 상기 전기방사장치는 용액방사 또는 용융방사에 사용되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
    
11. 제 9항에 있어서, 상기 원료 공급부는 섬유 원료가 되는 고분자 물질을 압출하여 방사하는 압출기를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
    
12. 제 9항에 있어서, 상기 컬렉터는 접지되거나 상기 하전 필라멘트와 반대 극성으로 대전되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.

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