KR20130085384A - 나노섬유 및 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐 - Google Patents

Abstract

본 발명에 따른 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐은, 박벽 전극(1) 및 이 박벽 전극의 제 1 벽에 인접하는 제 1 비도전체(2)를 포함하고, 박벽 전극(1)과 대면하는 제 1 비도전체(2)의 벽에는 홈(5)들의 열이 형성되어 있고, 이 홈들은 복합 방적 노즐의 말단부(6)까지 이르며 또한 홈들의 기단부는 방적 혼합물의 공급부에 연결되어 있다. 박벽 전극(1)과 제 1 비도전체(2)는 판 형상 또는 원통형을 가질 수도 있다. 복합 방적 노즐은 박벽 전극(1)의 제 2 벽에 인접하는 제 2 비도전체(4)를 더 포함할 수 있고, 이 제 2 비도전체는 공기를 복합 방적 노즐의 기단부로부터 말단부(6) 쪽으로 보내게 된다. 방적 모세관이 제 1 또는 3 비도전체(2 또는 7)의 표면에서 형성되는 홈(5)의 형상으로 되어 있기 때문에 복합 방적 노즐은 분해가 쉽고 정화하기도 쉽다.

Description

나노섬유 및 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐{COMBINED SPINNING NOZZLE FOR THE MANUFACTURE OF NANOFIBROUS AND MICROFIBROUS MATERIALS}

본 발명은 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료를 제조하는 장치에 관한 것으로, 이 장치는 고전압 전력 공급부의 전위점들 중의 하나에 연결되는 복합 노즐을 포함하며, 이 노즐은 분배 채널에 의해 폴리머 혼합물 조절 장치에 연결되며, 적절히 성형된 폴리머 혼합물의 근처에서 흐르는 공기가 상기 노즐을 지나게 된다.

나노섬유 또는 마이크로섬유를 제조하는데 사용되는 정전기 방적법은 서로 반대되는 전위점에 연결된 두개의 전극을 이용한다. 이들 전극 중의 하나는 폴리머 용액을 조절하고 또한 그 폴리머 용액을 작은 곡률 반경을 갖는 만곡 형태로 성형하는 역할을 한다. 강한 전기장으로 유도되는 힘의 작용으로 인해, 소위 테일러 원추(Taylor cone)가 형성되고 이와 동시에 섬유가 형성되며, 이 섬유는 정전기력에 의해 다른 섬유에 끌리게 되는데, 즉 반대쪽 전극은 역극성을 가지며 비산하는 섬유들을 잡는 역할을 한다. 섬유들은 잡힌 후에 상기 반대쪽 전극의 표면에서 연속적인 층을 연속적으로 형성하게 되는데, 그 층은 작은 직경(일반적으로 수십 나노미터 내지 수 마이크로미터)을 갖는 무작위로 배열된 섬유들로 구성된다. 강한 전기장에서 실제로 섬유를 만들기 위해서는, 폴리머 용액의 물리적, 화학적 특성 및 주변의 영향과 전극의 기하학적 구조에 대해서 많은 조건들이 만족되어야 한다.

정전기 방적법에서, 개별 섬유들은 정전기력의 작용하에서 폴리머 혼합물의 표면으로부터 형성된다. 액체 또는 점성 용액은 내부 응집력 및 모세관력을 받는다. 모세관력은 각 액체의 표면 장력과 그 액체의 표면의 요소의 크기에 정비례하고 또한 그의 곡률 반경에 반비례한다. 곡률 반경이 감소하면, 액체의 내력(무엇 보다도 그 액체의 표면층에 작용함)이 커져, 액체 또는 점성 폴리머 홈합물 내 부의 압력이 따라서 커지게 된다. 곡률 반경의 이러한 감소는 예컨대 모세관 상승 또는 함몰의 효과가 일어나는 얇은 모세관에서 일어난다. 상기 효과(특히, 모세관 함몰의 효과)는 방적 공정 자체를 시작하기 전에 폴리머 혼합물의 형상을 적합하게 하는데 바람직하게 사용된다. 상기 테일러 원추를 발생시키고 처리된 폴리머를 분출시키기 위해서는, 외부 정전기력이 응집력과 모세관력을 이겨야 한다. 테일러 원추의 형성은 주로 적절한 형상의 노즐에 의해 달성되는 폴리머 혼합물의 표면 곡률의 도움을 받는다 (표면 곡률이 감소되면, 모세관력이 증가하여 액적 내부의 압력이 증가해서 그 액적의 표면층이 파열되고 그래서 액적 자체가 파괴되게 된다). 이와 관련하여, 얇은 모세관(처리된 폴리머 혼합물이 들어감)을 사용하는 것이 정전기 방적법에 가장 유리하다. 그리고, 혼합물은 모세관의 오리피스 주위의 영역에서 매우 작은 액적으로 성형된다. 폴리머 혼합물의 자유 성형된 액적(더 큰 직경의 표면 만곡을 가짐)에 작용하는 힘 보다 약한 정전기력의 작용하에서 상기 혼합물은 앞으로 분출될 것이다(그리고, 바람직하지 않은 방적 특성을 갖는 폴리머 혼합물을 처리하고자 한다면, 공정 자체가 개시될 것이다). 그러므로, 방적 노즐의 중요하고 가장 일반적으로 적용되는 원리는 노즐 안으로 강제로 유입되는 폴리머 혼합물의 연속적인 조절과 함께 얇은 중공 니들과 관련이 있다. 전술한 이유로, 주로 상이한 종류인 다수의 방적 노즐이 개발되었다. 이와 관련하여, 이하의 기본적인 구성이 가능하다.

주로, 방적 노즐로 사용되는 얇은 모세관이 알려져 있다. 나노섬유 및 마이크로섬유를 실험실 조건에서 제조하는 것에 관한 한 아마도 이러한 종류의 노즐이 가장 널리 사용되는 노즐이다. 주된 이점으로서, 단순하고, 처리된 폴리머 혼합물을 조절하고 또한 그를 매우 작은 직경을 갖는 액적의 형태로 성형하는 것이 비교적 쉬워 테일러 원추 및 이어서 섬유를 용이하게 만들 수 있다는 것이다 (이는 또한 니들의 선단 영역(여기서 국소 작용 정전기력이 배가된다)에서 발생되는 현저한 구배의 정전기장의 도움을 받아 섬유의 형성이 더욱 쉽게 된다). 모세관 노즐은 실험 장치에서 빈번히 사용되지만, 산업적 생산의 요구를 만족하는데는 충분히 효율적이지 못하다. 유사한 방안이 1900 년 및 1902 년에 공개된 원 미국 특허 제 0705691 호 및 0692631 (액제 분산에 관한 것임)에 개시되어 있는데, 여기서 공정은 동시대의 정전기 방적법의 원리와 동등한 원리에 기초하고 있다.

다른 공지된 방적 노즐은 변위가능한 모세관 니들로 되어 있다. 이 모세관 니들은 코팅층을 형성하는 섬유를 가하는 중에 반대쪽 전극의 더 넓은 영역을 커버하기 위해 횡방향 운동을 하게 된다(인쇄 헤드와 유사하게). 그러나, 원리적으로, 실시 형태는 앞의 유형에 기초하고 있다. 니들이 섬유 재료를 증가된 양으로 제조할 수 있지만, 그의 전체적인 생산성은 여전히 매우 낮은 것이다.

또한, 매니폴드 노즐이 알려져 있다. 이러한 노즐 또한 전술한 제 1 유형에 기초하고 있는데, 예컨대 특허 출원 WO2007035011(A1), WO2004016839(A1) 및 WO2007061160(A1)에 개시되어 있는 바와 같이, 대응하는 방적 공정의 생산성을 증대시키기 위해 개별 모세관 니들들이 더 많은 양으로 함께 그룹을 이룬다. 이러한 매니폴드 노즐의 주 단점은, 방적 용액이 분균일하게 분배되고 또한 노즐이 파울링되는(막히는) 경향이 있어 다음에 정확한 정화가 필요하게 되고 또한 전체적인 유지 보수가 더 많이 필요하게 되는 문제로 생기는 것이다.

다른 공지된 방적 노즐은 동축 노즐이다. 이 이중 모세관 동축 노즐에는 종류가 다른 두 종의 폴리머 혼합물이 공급된다. 따라서, 최종 섬유는 상이한 재료로 만들어진 심부와 외피부를 갖게 된다.

니들레스(needleless) 방적 전극도 당업계에 알려져 있다. 이러한 전극은 정전기장을 이용하여 폴리머 혼합물을 섬유로 만들기 위해 그 폴리머 혼합물의 자유 표면 또는 얇은 층의 자연적인 리플(ripple)을 이용한다. 이러한 종류의 노즐의 경우, 높은 수준의 처리 생산성이 기대된다. 이는 테일러 원추가 자유표면의 여러 지점에서 동시에 생성될 수 있다는 가정에 근거하고 있다. 그럼에도 불구하고, 이 가정은 지금까지 실험적으로 입증되지 않았다. 더욱이, 이러한 시스템의 적용은 좁은 범위의 쉽게 방적가능한 폴리머에 한정되고 있다. 대량 생산면에서 중요한 주된 단점은, 용액의 성분들이 자연적인 증발 및 물리적, 화학적 파라미터의 비통제된 변화를 받는 개방적 환경 조건 하에서 방적 공정이 실시되므로 그 방적 공정 중에 용액의 특성이 변한다는데 있다.

이러한 경우, 테일러 원추의 형성은 폴리머 혼합물의 자유 표면에서 직접 일어나게 된다. 대안적으로, 테일러 원추는 방적 전극의 더 작은 영역에서 자연적인 형상을 취하게 되는 더 큰 액적으로부터 형성된다. 상기 모든 니들레스(또는 비분출(jetless)) 방적 시스템은 확실히 원 미국 특허 특허 제 1975504 및 US2048651(1934년 및 1936 년에 각각 공개되었음)(나노섬유 및 마이크로섬유의 제조에 사용되는 동시대의 정전기법에 역시 중요한 것이다)에 기초하고 있다. 이러한 노즐은 폴리머 혼합물로 채워지는 예컨대 컵으로 형성되며, 이 컵 안에는 회전 실린더가 부분적으로 침지된다. 그 실린더가 회전하면 이 실린더의 외부 표면이 폴리머 혼합물로 젖어서 테일러 원추가 반대쪽에서 형성된다. 이렇게 해서, 섬유의 형성이 가능하게 된다. EP1409775(A1), WO2005024101(A1), WO2009156822 및 US2008150197(A1)와 같은 뒤의 특허 문헌에는 동일한 작동 원리를 갖는 매우 유사한 비분출 장치가 기재되어 있다. 이러한 회전식 비분출 노즐의 주된 단점은, 방적 공정 중에 폴리머 혼합물의 파라미터가 변한다는데 있다. 이는 컵의 내부와 실린더의 넓은 표면 모두에서 방적 혼합물의 연속적인 표면 반응 및 증발이 일어나기 때문이다. 따라서, 방적 혼합물은 공정 중에 상단한 변화를 받게 된다(특히, 농도, 점도, 화학적 조성 등에 있어서). 이러한 이유로, 가해지고 있는 섬유의 특성도 변하게 된다. 이러한 특성(섬유의 직경, 화학적 조성 및 형상)의 변화는 어떤 제어되는 방식으로도 영향을 받지 못한다. 많은 경우, 방적 공정은 몇분 후에 저절로 멈추게 되고 전량의 방적 혼합물을 교체해야 한다. 따라서, 불완전하게 처리된 방적 혼합물의 조성이 완전히 알려져 있지 않고 또한 그 혼합물의 회수도 가능하지 않아서 생산은 비효율적이고 비용도 많이 든다. 다른 단점은 본 출원인이 수행한 정전기장의 분포에 대한 수치 시뮬레이션에서 확인된다. 이 단점은, 테일러 원추가 형성될 수 있는 활성 표면이 비교적 크다는데 있다(모세관 노즐의 사용과 비교하여). 니들레스 노즐의 표면에는 뚜렷히 더 작은 구배가 있고 또한 외부 정전기력은 방적 공정을 시작하는데 충분히 강하지 않다. 이러한 기술은 어렵게 방적가능한 재료의 처리에는 사용될 수 없다.

이러한 범주는 소위 플러딩(flooding) 전극도 포함하는데, 이 전극은 폴리머 혼합물이 볼록체를 넘어 흐르거나 넘쳐 흐르는 영역에서 섬유가 형성될 수 있게 해준다(PPVCZ2009-0425A3). 그러나, 이 방법은 상당한 양의 폴리머 혼합물을 사용하고 어떤 적절한 회수 가능성도 제공하지 않고 있다. 도전체의 볼록한 표면에는 충분한 구배의 정전기장이 없는데, 그래서, 어렵게 방적가능한 폴리머 혼합물의 처리가 완전히 불가능하게 된다.

특별한 그룹은, 테일러 원추의 형성을 더욱 효율적인 방식으로 도와 주고 또한 방적 공정의 개시와 진행을 도와주는 다른 원리를 채용하는 방적 기구를 포함한다. 이는 전통적인 기술로는 나노섬유 또는 마이크로섬유로 될 수 없는 혼합물에 대해서는 특히 바람직한 것이다. 정전기력의 효과는, WO2005033381, WO2010143916(A2), WO2010144980(A1) 문헌 및 Ji, Ghosh 등(2006년), Medeiros, Glenn 등(2009년) 또는 Larsen, Spretz 등(2004년)에 의해 공개되어 있는 바와 같이 모세관 노즐 가까이에서 흐르는 공기의 접선 방향 성분의 도움을 더 받을 수 있다. 이러한 열공기 노즐은 예열된 공기가 주위에서 부는 얇은 모세관 니들을 이용한다. 흐르는 공기에 의해 발생되는 접선 방향 힘이 폴리머 혼합물의 표면에 작용하여, 테일러 원추의 형성과 섬유의 형성을 도와 주게 된다. 그러므로, 열공기 노즐은 어렵게 방적가능한 폴리머 혼합물의 처리에 사용된다. 후자의 구성의 이점은, 흐르는 공기가 예컨대 폴리머 레이(ray)(섬유)의 신속한 고형화를 적극적으로 도와줄 수 있도록 그 공기의 온도를 제어할 수 있다는 것이다. 이러한 이유 때문에 상기 원리가 매우 바람직한 것이다. 더욱이, 예열된 공기는 증착 챔버 내부의 환경 조건에 유리하게 영향을 미쳐, 폴리머 혼합물에 포함되어 있는 용제의 증발을 촉진시키게 된다. 폴리머 혼합물의 물리적, 화학적 특성 면에서, 후자의 기술은 독성 용제 또는 계면 활성제의 빈번한 사용을 필요로 하지 않는다. 그럼에도 불구하고, 이러한 기술적 방안의 주된 단점은, 전술한 바와 같이, 방적 공정의 효율이 낮고 또한 모세관 노즐의 유지 보수와 정화가 복잡하다라는 것이다. 상기한 기술적 방안 모두의 다른 단점은 노즐의 복잡한 형상 설계를 포함한다. 상기 얇은 노즐은 도전성 재료로 둘러싸이는데, 이러한 재료는 노즐의 오리피스(원리적으로는 강한 정전기장이 이 오리피스에 작용하는 것이 특히 바람직함) 주위에서 발생되는 정전기장의 구배를 실질적으로 억제하게 된다. 이렇게 정전기력이 감소되면, 흐르는 공기에 의해 발생되는 힘이 추가로 작용해도, 방적 공정이 개시되지 못하게 된다. 다른 단점은 예열된 공기와 금속 노즐의 직접적인 접촉과 관련이 있는데, 금속 노즐에서 열전달이 일어나면 폴리머 혼합물의 온도가 올라가고 경우에 따라서는 그 혼합물이 고형화된다. 그래서, 고형화된 혼합물이 노즐의 오리피스의 내부에 축적되어 그 오리피스의 막힘 및 그로 인한 공정의 중단을 야기하게 된다.

다른 공지된 방적 노즐은 기포 노즐이다. 이 기포 노즐은 두개의 동축 관으로 구성되는데, 여기서 내부 관은 공기를 불어 넣는 역할을 하고 외부 관은 폴리머 용액을 투입하는 역할을 하며, 이 폴리머 용액은 흐르는 공기의 영향으로 인해 얇은 벽의 기포로 성형된다. 이러한 얇은 벽의 기포의 형성은, WO2009042128에 기재되어 있는 바와 같이, 공정의 개시 및 이어지는 섬유의 형성에 기여하게 된다.

마지막으로, 상기한 유형을 조합한 것도 알려져 있다. 일 예시적인 경우는 WO2010043002(A1)에 기재되어 있는 바와 같이 회전 나선 와이어를 포함할 수 있다.

본 발명의 목적은, 정전기 방적법에 사용되고 또한 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 노즐의 신규한 설계 방안을 제시하는 것이다. 본 발명에 따른 방적 노즐은 당업계에 알려져 있는 노즐의 단점을 해소한다.

상기 목적은 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐로 대부분 달성되는데, 본 노즐은 박벽 전극 및 이 박벽 전극의 제 1 벽에 인접하는 제 1 비도전체를 포함하고, 박벽 전극과 대면하는 제 1 비도전체의 벽에는 홈들의 열이 형성되어 있고 이 홈들은 복합 방적 노즐의 말단부까지 이른다. 상기 홈들의 기단부는 방적 혼합물의 공급부에 연결되어 있다. 수집 전극이 복합 방적 노즐의 말단부로부터 주어진 거리로 떨어져 있는 지점에 배치되며 고전압 공급부가 상기 수집 전극과 박벽 전극 사이에 결합되어 있다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 복합 방적 노즐은, 상기 박벽 전극의 제 2 벽에 인접하는 제 2 비도전체를 더 포함하고, 이 비도전체는 공기를 복합 방적 노즐의 말단부쪽으로 보내게 된다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 박벽 전극은 원통형 쉘의 형태로 되어 있고, 이 쉘 안에는 원통형의 제 1 비도전체가 수용되어 있으며 이 비도전체의 표면에는 홈들이 제공되어 있으며, 상기 제 1 비도전체의 외부 표면은 상기 원통형 쉘의 내부 표면에 인접해 있으며, 공기를 복합 방적 노즐의 말단부쪽으로 보내는 역할을 하는 상기 제 2 비도전체는 원통형 쉬스(sheath)로 형성되어 있다. 박벽 전극은 비도전성 재료로 만들어진 원통형 케이싱 안에 수용되며, 이 케이싱 및 제 2 비도전체의 사이에는 공기를 복합 방적 노즐의 말단부 쪽으로 보내기 위한 동축 내부 공간이 형성되어 있다.

이 실시 형태는, 비도전성 재료로 만들어진 상기 원통형 케이싱의 말단부가 박벽 전극의 말단부 높이의 아래에 위치되면 특히 유리하다.

본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 상기 박벽 전극, 제 1 비도전체 및 제 2 비도전체는 판 형상으로 되어 있고, 박벽 전극의 제 1 벽에는 제 1 비도전체가 인접해 있으며, 박벽 전극에 인접하는 제 1 비도전체의 표면에는 그 박벽 전극의 말단부 쪽으로 이르는 홈들이 제공되어 있다. 박벽 전극의 제 2 벽의 반대편에는 제 2 비도전체가 배치되어 있어 제 2 비도전체와 박벽 전극 사이에는 공간이 형성되며, 이 공간은 공기를 복합 방적 노즐의 말단부 쪽으로 보내는 역할을 한다.

본 발명에 따른 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐의 또 다른 바람직한 실시 형태에서, 상기 노즐에는 제 3 및 4 비도전체가 제공되어 있으며, 박벽 전극과 제 1, 2, 3 및 4 비도전체는 판 형상으로 되어 있다. 박벽 전극의 제 2 벽에는 제 3 비도전체의 제 1 벽이 인접해 있고, 박벽 전극에 인접하는 그 제 1 벽의 표면에는 박벽 전극의 기단부에서부터 말단부쪽으로 이르는 홈들이 제공되어 있다. 제 1 비도전체의 제 2 벽의 반대편에는 제 2 비도전체가 배치되고, 따라서 제 2 비도전체와 제 1 비도전체 사이에는 공간이 형성되며, 이 공간은 공기를 복합 방적 노즐의 말단부 쪽으로 보내는 역할을 한다. 제 3 비도전체의 제 2 벽의 반대편에는 제 4 비도전체가 배치되며, 따라서 제 4 비도전체와 제 3 비도전체 사이에는 공간이 형성되며, 이 공간 또한 공기를 복합 방적 노즐의 말단부쪽으로 보내는 역할을 한다.

첨부 도면을 참조하여 본 발명을 보다 자세히 설명하도록 한다.

도 1 은 본 발명에 따른 단일단(single-ended) 선형 복합 방적 노즐을 나타내는 사시 단면도이다.
도 2 는 도 1 의 단일단 선형 복합 방적 노즐을 나타내는 상면도이다.
도 3 은 본 발명에 따른 이중단(double-ended) 선형 복합 방적 노즐을 나타내는 사시 단면도이다.
도 4 는 도 3 의 이중단 선형 복합 방적 노즐을 나타내는 상면도이다.
도 5 는 본 발명에 따른 복합 방적 노즐의 원통형 구성을 나타내는 단면도이다.

본 발명에 따른 단일단 선형 복합 방적 노즐의 예시적인 일 실시 형태가 도 1 및 2 에 나타나 있다. 본 실시 형태에서 얇은 판의 형태로 되어 있는 박벽 전극(1)의 제 1 벽에는 제 1 비도전체(2)(역시 판 형태로 되어 있음)의 제 1 벽이 인접해 있다. 상기 박벽 전극(1)의 제 2 벽의 반대편에는 제 2 판형 비도전체(4)가 그 제 2 벽과 평행하게 배치되어 있으며, 제 2 벽은 내부 공간(3)에 의해 제 2 비도전체와 분리되어 있다. 박벽 전극(1)은 고전압 공급부(미도시)에 연결되어 있다. 제 1 비도전체(2)에는 홈(5)들이 제공되어 있는데, 이들 홈은 실질적으로 서로 평행하고 선형 복합 노즐의 기단부에서부터 말단부(6)까지 연장되어 있다. 복합 노즐의 말단부(6)는 폴리머 용액이 노즐 안으로 공급된 후에 주위로 방적되는 선형 복합 노즐의 단부를 의미한다. 본 예시적인 실시 형태에서, 상기 홈(5)의 횡단면적은 1 x 2 mm 이다. 그러나, 방적되는 폴리머의 용액의 특성에 따라 다른 치수도 가능하다. 상기 내부 공간(3)은 공기를 공급하고 또한 흐르는 공기를 선형 복합 노즐의 말단부(6) 쪽으로 보내는 역할을 한다. 수집 전극(미도시)이 복합 방적 노즐의 말단부(6)로부터 주어진 거리로 떨어져 있는 지점에 배치되어 있으며 고전압 공급부(역시 미도시)가 상기 수집 전극과 박벽 전극(1) 사이에 결합되어 있다.

노즐이 작동하고 있을 때, 폴리머 용액은 홈(5)을 통해 복합 노즐의 말단부(6) 쪽으로 압출된다. 이어서, 폴리머 용액은 박벽 도전성 전극(1)의 가장자리에 도달한 후에 작은 곡률 반경을 갖는 작은 액적 또는 연속적인 얇은 층으로 성형된다. 모세관력은 각 액체의 표면 장력과 그 액체의 표면의 요소의 크기에 정비례하고 또한 그의 곡률 반경에 반비례하므로, 작은 액적은 방적 공정에서 마이크로섬유 또는 나노섬유를 제조하는데 이상적인 소스가 된다. 박벽 전극(1)의 말단부에서 발생되는 상당한 구배의 정전기장으로 인해, 폴리머 용액으로부터 액적(섬유를 형성하게 됨)이 나오게 된다. 그런 다음, 액적은 수집 전극쪽으로 이동하게 되는데, 그 전극은 본 실시 형태에서 제로의 전압을 갖는다. 액적의 이러한 운동은 선형 복합 노즐의 말단부(6) 쪽으로 가는 공기 흐름의 도움을 받게 된다. 동시에 형성되는 마이크로섬유 또는 나노섬유의 수는 상기 홈(5)의 수와 대략 같다. 따라서, 섬유의 수는 실제적인 실현 가능성에 대해서만 제한된다. 본 발명에 따른 단일단 선형 복합 방적 노즐을 사용하면, 안정적인 조성과 품질 특성을 갖는 마이크로섬유와 나노섬유의 제조 효율이 증가된다. 이는 선형 복합 노즐의 말단부에서 액적이 형성되기 전에는 폴리머 용액이 주변 공기와 접촉하지 않으므로 단일단 선형 복합 노즐이 처리 중인 폴리머 용액을 주위의 유해한 영향으로부터 보호해주기 때문이며, 액적이 형성된 다음에는 즉시 마이크로섬유 또는 나노섬유가 형성된다. 따라서, 폴리머 용액의 개별적인 구성 성분이 증발되는 것이 방지되고 또한 형성되는 마이크로섬유 또는 나노섬유의 조성이 변하는 일이 없게 된다. 다른 이점은, 선형 복합 노즐의 개별 부품들이 간단하게 분해될 수 있어 노출 홈(5)을 갖는 제 1 비도전체(2)의 평평한 표면 및 박벽 전극(1)의 표면이 정화를 위해 접근가능하게 되기 때문에 상기 선형 복합 노즐의 용이한 유지 보수 및 정화와 관련이 있다.

본 발명에 따른 이중단 선형 복합 방적 노즐의 일 예시적인 실시 형태가 도 3 및 4 에 나타나 있다. 얇은 판의 형태로 되어 있는 박벽 전극(1)의 제 1 벽에는 제 1 비도전체(2)의 제 1 벽이 인접해 있다. 이 제 1 비도전체(2)의 제 2 벽의 반대편에는 제 2 비도전체(4)가 그 제 2 벽과 평행하게 배치되어 있으며, 제 2 벽은 내부 공간(3)에 의해 제 2 비도전체와 분리되어 있다. 제 1 비도전체(2)의 제 1 벽에는 홈(5)들이 제공되어 있는데, 이들 홈은 실질적으로 서로 평행하고 선형 복합 노즐의 기단부에서부터 말단부(6)까지 연장되어 있다. 박벽 전극(1)의 제 2 벽에는 제 3 비도전체(7)의 제 1 벽이 인접해 있다. 이 제 3 비도전체(7)의 제 2 벽의 반대편에는 제 4 비도전체(8)가 그 제 2 벽과 평행하게 배치되어 있으며, 제 2 벽은 내부 공간(3)에 의해 제 4 비도전체와 분리되어 있다. 제 3 비도전체(7)의 제 1 벽에는 홈(5)들이 제공되어 있는데, 이들 홈은 실질적으로 서로 평행하고 선형 복합 노즐의 기단부에서부터 말단부(6)까지 연장되어 있다. 박벽 전극(1)은 고전압 공급부(미도시)에 연결되어 있다. 수집 전극(미도시)이 복합 방적 노즐의 말단부(6)로부터 주어진 거리로 떨어져 있는 지점에 배치되어 있으며 고전압 공급부(역시 미도시)가 상기 수집 전극과 박벽 전극(1) 사이에 결합되어 있다. 본 예시적인 실시 형태에서, 상기 제 1, 2, 3 및 4 비도전체(2, 4, 7, 8) 또한 판 형상으로 되어 있다.

작동시, 본 발명에 따른 상기 이중단 선형 복합 노즐의 작용은 본 발명에 따른 상기 단일단 선형 복합 노즐의 작용과 유사하다. 여기서도, 폴리머 용액은 홈(5)을 통해 복합 노즐의 말단부(6) 쪽으로 압출된다. 이어서, 폴리머 용액은 박벽 도전성 전극(1)의 가장자리에 도달한 후에 혼합되어, 작은 액적 또는 작은 곡률 반경을 갖는 연속적인 얇은 층으로 성형된다. 박벽 전극(1)의 말단부에서 발생되는 상당한 구배의 정전기장으로 인해, 폴리머 용액으로부터 액적(섬유를 형성하게 됨)이 나오게 된다. 그런 다음, 액적은 수집 전극쪽으로 이동하게 되는데, 그 전극은 본 실시 형태에서 제로의 전압을 갖는다. 본 실시 형태에서, 상기 홈(5)의 수는 두배로 증가되어 있는데, 그리 하여 방적 공정의 효율이 증가될 수 있다. 이는 또한 개선에 대한 새로운 가능성을 줄 수 있다. 도 3 및 4 에 나타나 잇는 본 발명의 예시적인 실시 형태에서, 제 1 비도전체(2)의 표면에 형성되어 있는 홈(5)과 제 3 비도전체(7)의 표면에 형성되어 있는 홈은 서로 직접 반대쪽에 배치된다. 이 경우, 제 1 비도전체(2)의 표면에 형성되어 있는 홈(5)과 제 3 비도전체(7)의 표면에 형성되어 있는 홈은 상이한 액체 혼합물을 공급하는데 사용될 수 있다. 반응성 혼합물의 준비는 이어지는 방적 공정의 개시 바로 전에 이루어질 수 있다. 이러면, 방적 공정 중에 혼합물의 바람직하기 않은 반응을 방지할 수 있다. 상기 내부 공간(3)은 공기를 공급하고 또한 흐르는 공기를 선형 복합 노즐의 말단부(6) 쪽으로 보내는 역할을 한다.

여기서도, 동시에 형성되는 마이크로섬유 또는 나노섬유의 수는 상기 홈(5)의 수와 대략 같다. 따라서, 섬유의 수는 실제적인 실현 가능성에 대해서만 제한된다. 본 발명에 따른 이중단 선형 복합 방적 노즐을 사용하면, 본 발명에 따른 단일단 선형 복합 방적 노즐을 사용하는 경우와 유사하게, 안정적인 조성과 품질 특성을 갖는 마이크로섬유와 나노섬유의 제조 효율이 증가된다. 단일단 및 이중단 선형 복합 노즐 둘다는, 선형 복합 노즐의 말단부에서 액적이 형성되기 전에는 폴리머 용액이 주변 공기와 접촉하지 않으므로 단일단 선형 복합 노즐이 처리 중인 폴리머 용액을 주위의 유해한 영향으로부터 보호해 주며, 액적이 형성된 다음에는 즉시 마이크로섬유 또는 나노섬유가 형성된다. 따라서, 폴리머 용액의 개별적인 구성 성분이 증발되는 것이 방지되고 또한 형성되는 마이크로섬유 또는 나노섬유의 조성이 변하는 일이 없게 된다. 다른 이점은, 선형 복합 노즐의 개벌 부품들이 간단하게 분해될 수 있어 노출 홈(5)을 갖는 제 1 및 3 비도전체(2, 7)의 평평한 표면 및 박벽 전극(1)의 표면이 정화를 위해 접근가능하게 되기 때문에 상기 선형 복합 노즐의 용이한 유지 보수 및 정화와 관련이 있다.

본 발명에 따른 원통형 복합 방적 노즐의 일 예시적인 실시 형태가 도 5 에 나타나 있다. 이 방적 노즐은 원통형 박벽 전극(1)을 포함하는데, 이 전극은 섕크 안으로 기단부쪽으로 점차적으로 들어가 있고, 비도전성 재료로 만들어진 중공 원통(10)의 내부에 수용되어 있다. 상기 원통형 박벽 전극(1)은 중실 원통으로 형성된 제 1 도전체(2)를 수용하며, 이 도전체의 외부 표면에는 홈의 열이 제공되어 있으며, 이 홈은 원통형 복합 방적 노즐의 말단부(6) 쪽으로 연장되어 있다. 제 1 비도전체(2)의 기단부에는 공급 채널(11)이 제공되어 있는데, 이 공급 채널은 제 1 비도전체(2)을 둘러싸는 링의 형태로 되어 있으며, 모든 홈(5)의 기단 입구 및 폴리머 용액을 위한 공급 라인의 입구 둘다를 받는다. 수집 전극(9)이 복합 방적 노즐의 말단부(6)로부터 주어진 거리로 떨어져 있는 지점에 배치되어 있으며 고전압 공급부(역시 미도시)가 상기 수집 전극과 박벽 전극(1) 사이에 결합되어 있다. 원통형 복합 방적 노즐은 유지 컵(12) 안에 내장된다. 박벽 전극(1)의 기단부(13)는 노즐 홀더(14)를 지니고 있으며, 이 노즐 홀더에는 박벽 전극(1)의 고전압 공급 라인을 수용하기 위한 채널(15)이 제공되어 있다.

본 발명에 따른 방적 노즐의 상기 모든 실시 형태들에 있어서, 본 발명에 따른 복합 방적 노즐의 작용에 중요한 것은 박벽 전극(1) 자체의 개별적인 전위 라기 보다는 전압, 즉 박벽 전극(1)과 수집 전극(9) 사이의 전위차임을 명백히 알 수 있다.

작동시, 본 발명에 따른 상기 원통형 복합 노즐의 작용은 본 발명에 따른 상기 선형 복합 노즐의 작용과 유사하다. 폴리머 용액은 공급 채널(11)로부터 홈(5)을 통해 복합 노즐의 말단부(6) 쪽으로 압출된다. 이어서, 폴리머 용액은 박벽 도전성 전극(1)의 가장자리에 도달한 후에 혼합되어, 작은 곡률 반경을 갖는 작은 액적 또는 연속적인 얇은 층으로 성형된다. 박벽 전극(1)의 말단부에서 발생되는 상당한 구배의 정전기장으로 인해, 폴리머 용액으로부터 액적(섬유를 형성하게 됨)이 나오게 된다. 그런 다음, 액적은 수집 전극쪽으로 이동하게 되는데, 그 전극은 원통형 복합 방적 노즐의 말단부(6)의 맞은 편에 있으며 실시 형태에서는 제로의 전압을 갖는다. 액적의 이러한 운동은 내부 공간(3)을 통과하여 선형 복합 노즐의 말단부(6) 쪽으로 가는 공기 흐름의 도움을 받게 된다. 동시에 형성되는 마이크로섬유 또는 나노섬유의 수는 상기 홈(5)의 수와 대략 같다. 따라서, 섬유의 수는 실제적인 실현 가능성에 대해서만 제한된다. 본 발명에 따른 원통형 복합 방적 노즐을 사용하면, 안정적인 조성과 품질 특성을 갖는 마이크로섬유와 나노섬유의 제조 효율이 증가된다. 이는 선형 복합 노즐의 말단부에서 액적이 형성되기 전에는 폴리머 용액이 주변 공기와 접촉하지 않으므로 원통형 복합 노즐이 처리 중인 폴리머 용액을 주위의 유해한 영향으로부터 보호해주기 때문이며, 액적이 형성된 다음에는 즉시 마이크로섬유 또는 나노섬유가 형성된다. 따라서, 폴리머 용액의 개별적인 구성 성분이 증발되는 것이 방지되고 또한 형성되는 마이크로섬유 또는 나노섬유의 조성이 변하는 일이 없게 된다. 다른 이점은, 원통형 복합 노즐의 개벌 부품들이 간단하게 분해될 수 있어 노출 홈(5)을 갖는 제 1 비도전체(2)의 평평한 표면 및 박벽 전극(1)의 표면에 정화를 위해 접근할 수 있기 때문에 상기 원통형 복합 노즐의 용이한 유지 보수 및 정화와 관련이 있다.

본 발명의 전술한 모든 실시 형태에 따른 복합 방적 노즐은 나노섬유 또는 마이크로섬유로 쉽게 전환되지 않는 다양한 종류의 합성 및 천연 폴리머로부터 섬유를 형성할 수 있게 해준다. 박벽 전극(1)을 사용하기 때문에, 본 발명에 따른 복합 방적 노즐은 정전기장의 구배력(gradient force)를 증대시켜 주며, 그리 하여 더 큰 힘이 폴리머 용액에 작용될 수 있다. 이에 띠라, 섬유의 형성이 현저히 더 용이하게 된다. 폴리머 용액의 표면에 작용하는 추가적인 접선방향 힘으로 인해, 섬유, 특히 어렵게 방적가능한 폴리머로 만들어지는 섬유의 형성이 용이하게 된다. 본 발명에 따른 방적 노즐은 전제적인 생산성을 증가시킬 것이다. 본 방적 노즐은 정전기 방적법에 의한 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 산업적 생산에 사용될 수 있다. 동시에, 본 발명의 방적 노즐은 복합 노즐의 내부에 폴리머 용액을 분배하기 위한 채널의 영역이 막힐 위험을 최소화해 주고 또한 복수의 노즐이 사용되더라도 후속 정화를 용이하게 해준다. 방적 공정 전에, 폴리머 혼합물은 높은 온도를 받지 않는다. 더욱이, 그 혼합물은 방적 공정 전에 일어나는 폴리머 용액의 물리적, 화학적 특성의 변화를 방지하는 폐쇄 공간 내부에서 처리된다.

이는 본 발명에 따른 복합 방적 노즐의 부근에서의 공기 유선(streamline) 및 정전기력선의 분포를 보여주기 위해 본 발명으로 수행된 수치 시뮬레이션의 결과에 기초한 노즐의 구조적 구성에 의해 달성되었다. 위의 결과는 합성 폴리머 및 천연 폴리머(천연 폴리머는 어렵게 방적가능하다) 둘다를 포함한 많은 방적 실험에 의해 확인된 것이다. 본 발명에 따라 노즐을 설계하면, 당업계에 알려져 있는 노즐과 관련된 기존의 문제들, 즉 정전기장의 부적절한 분포, 노즐의 빈번한 막힘 및 정화의 어려움, 낮은 생산성 및 방적 공정 중에 폴리머 혼합물의 특성이 변하는 것을 해결할 수 있다. 본 발명에 따른 복합 방적 노즐은, 폴리머 혼합물을 조절 및 형성하고 고전압을 받을 때 정전기력선이 유리하게 분포되도록 만들고 또한 공기 유선도 유리하게 분포되도록 만드는 최적의 방안을 제공한다. 따라서, 노즐 안 으로 공급되는 공기의 영향을 최소화할 수 있다.

폴리머 혼합물은 금속 박벽 전극(1) 및 인접한 제 1 비도전체(2) 또는 경우에 따라서는 인접한 제 3 비도전체(7) 사이에 형성되는 얇은 홈(5)을 통해 조절된다. 압출될 때 폴리머 재료는 도전성 박벽 전극(1)의 가장자리에서 자발적으로 작은 액적으로 성형된다. 폴리머 혼합물의 이러한 초기 형성으로 인해, 테일러 원추의 형성 및 이어지는 방적 공정의 개시에 유리한 조건이 얻어지게 된다. 전술한 방식으로 준비된 후에, 폴리머 재료는 폐쇄된 공간 안에 유지된다. 따라서, 폴리머 혼합물의 성분의 증발로 인해 그 폴리머 혼합물의 물리적, 화학적 파라미터가 바람직하지 않게 변하는 것이 효과적으로 회피될 수 있다. 본 발명에 따른 복합 방적 노즐의 다른 이점은 노즐의 모든 구성품을 정화하는 것이 매우 쉽다는 것인데, 왜냐하면 노즐은 접근이 불가능한 얇고 긴 구멍(모세관 등과 같은)을 갖지 않기 때문이다. 복합 방적 노즐은 이 노즐을 분해하는 것이 매우 쉽고 또한 그 노즐의 큰 구성품을 세척하는 것이 쉽도록 설계되어 있다.

상기 박벽 전극(1)이 높은 전위(강한 정전기장을 발생시킴)에 연결되면, 그 정전기장의 가장 강한 구배는 박벽 전극(1)의 작은 영역, 즉 폴리머 용액의 액적이 형성되고 있는 박벽 전극(1)의 말단부에 있는 지점에 대응하는 영역에서 생기게 된다. 정전기장의 이러한 큰 구배력은 테일러 원추의 형성 및 이어지는 방적 공정의 개시에 중요하다. 복합 방적 노즐의 설계는, 무엇 보다도 용이한 정화 방적 공정 중의 막힘의 무시가능한 위험성 및 비할데 없이 높은 생산성을 포함한 여러 특유의 이점들을 갖는 얇은 모세관 노즐에 유리하게 기초하고 있는 것이다.

본 발명을 참조하여 설명한 구성의 다른 이점은, 막힘, 방적 공정중에 폴리머 용액의 파라미터의 변화, 이어지는 복잡한 정화 등과 같은 종래 기술의 단점들이 없이, 어떤 공지된 유형의 방적 노즐로도 얻어질 수 없는 복합 방적 노즐의 높은 효율에 있다. 이러한 높은 효율은, 단일단 이중단 선형 복합 방적 노즐의 평평한 표면 또는 원통형 복합 방적 노즐의 만곡된 표면 상에 있는 분배 채널의 수의 증대 및 테일러 원추 및 이어서 섬유가 형성되는 많은 소형 액적들의 결과적인 형성으로 인해 얻어지는 것이다.

더욱이, 복합 방적 노즐의 전술한 모든 실시 형태들은, 증가된 온도로 인해 방적 대상 폴리머 용액의 특성에 영향을 주는 일이 없이 테일러 원추의 형성 및 이어지는 섬유의 형성을 접선 방향 힘으로 도와주는 추가적인 공기 흐름 성분을 이용한다. 공기의 유량을 제어하여, 방적되고 있는 폴리머 용액의 양을 증가시킬 수 있으며, 그래서 전체 공정의 생산성을 개선할 수 있다. 그 외에도, 가능한 온도 제어는 개별 섬유가 형성되는 지점 및 전체 증착 챔버의 내부에서의 기후 조건에 유리하게 영향을 주게 된다. 따라서, 유량 및 온도와 같은 공기 특성과 관련된 물리량은, 나노섬유 및 마이크로섬유 재료의 바람직한 형태적 특성을 얻기 위해 공정을 제어할 수 있게 해주는 피조절 파라미터이다.

실시예 1

본 발명의 바람직한 실시 형태에서, 정전기 방적법을 수행하기 위한 단일단 복합 노즐은 도 1 및 2 에서 보는 바와 같이 3개의 평행한 판상 요소를 포함한다. 5 mm 의 두께를 갖는 제 1 비도전체(2)는 고전압 공급부의 전위에 연결되는 박벽 전극(1)에 밀착된다. 상기 전극의 벽은 1 mm의 두께를 갖는다. 박벽 전극(1)에 인접한 표면에서 상기 제 1 비도전체(2)에는 1 x 2 mm 의 치수를 갖는 홈(5)이 제공되어 있는데, 이 홈은 폴리머 혼합물을 분배하는 역할을 한다. 폴리머 혼합물은 홈(5)에 의해 박벽 전극(1)의 가장자리 쪽으로 공급되고, 혼합물은 그 가장자리에서 혼합되어 작은 곡률을 갖는 작은 액적 또는 연속적인 얇은 층으로 성형된다. 제 2 비도전체(4)가 박벽 전극(1)의 제 2 벽으로부터 8 mm 떨어져 위치되어 있고, 따라서 공기 흐름이 공급될 수 있게 해주는 내부 공간(3)이 형성된다.

실시예 2

본 발명의 다른 바람직한 실시 형태에서, 정전기 방적법을 수행하기 위한 이중단 복합 노즐은, 제 2 비도전체(4), 제 1 비도전체(2), 박벽 전극(1), 제 제 3 비도전체(7) 및 제 4 비도전체(8)의 순서로 배치되는 5개의 평행한 판상 요소를 포함한다. 따라서, 중간의 요소는 1 mm 의 두께, 50 mm 의 높이 및 100 mm 의 길이를 갖는 판으로 형성된 박벽 전극(1)이며, 이 전극은 고전압 공급부의 전위에 연결된다. 이 박벽 전극(1)의 표면의 양 측에는, 5 mm 두께의 판으로 형성되는 제 1 비도전체(2) 및 역시 5 mm 두께의 판으로 형성되는 제 3 비도전체(7)가 가까히 인접해 있다. 박벽 전극(1)에 인접하는 표면에서 제 1 및 3 비도전체(2, 7)에는 1 x 2 mm 의 치수를 갖는 홈(5)이 제공되어 있는데, 이 홈은 두개의 상이한 액체 혼합물을 분배하는 역할을 한다. 각각의 혼합물은 대응하는 홈(5)에 의해 박벽 전극(1)(이중단 복합 방적 노즐의 말단부(6)에서 중앙에 위치함)의 가장자리 쪽으로 개별적으로 공급되고, 혼합물은 그 가장자리에서 혼합되어 작은 곡률을 갖는 작은 액적 또는 연속적인 얇은 층으로 성형된다. 제 2 비도전체(4)는 제 1 비도전체(2)로부터 길이 방향으로 8 mm 떨어져 위치되어 있고, 이들 두 도전체 사이에 형성되어 있는 내부 공간(3)은 복합 방적 노즐의 말단부(6) 쪽으로 흐르는 공기를 공급하고 그 말단부 쪽으로 보내는 역할을 한다. 마찬가지로, 제 4 비도전체(8)가 제 3 비도전체(7)로부터 길이 방향으로 8 mm 떨어져 위치되어 있고, 이들 두 도전체 사이에 형성되어 있는 내부 공간(3)은 복합 방적 노즐의 말단부(6) 쪽으로 흐르는 공기를 공급하고 그 말단부 쪽으로 보내는 역할을 한다.

실시예 3

본 발명의 또 다른 바람직한 실시 형태에서, 복합 방적 노즐은 박벽 중공 원통(50 mm 의 직경과 1 mm 의 벽 두께를 가짐) 형태로 된 박벽 전극(1)을 포함한다. 상기 원통의 벽의 내측에는 중실 원통의 형태로 된 제 1 비도전체(2)가 인접해 있다. 상기 중실 원통의 표면에는 1 x 2 mm 의 치수를 갖는 16개의 홈(5)이 제공되어 있으며, 이 홈은 폴리머 혼합물을 공급하는 역할을 한다. 이 폴리머 혼합물은 저장 탱크로부터 상기 제 1 비도전체(2)를 둘러싸는 이송 채널(11)을 통과해 홈(5) 안으로 공급되며 이어서 그 홈과 이의 하류에 있는 오리피스를 통해 박벽 전극(1)의 가장자리 쪽으로 압출되며, 이어서 그 가장자리에서 혼합물은 작은 액적으로 성형된다. 폴리머 혼합물의 유량은 10 ∼ 10,000 ㎕/min 이다. 역시 중공 원통의 형태로 된 제 2 비도전체(4)가 박벽 전극(1)으로부터 외측으로 떨어져 부착되어 있다. 이 예시적인 실시 형태에서, 박벽 전극(1)과 제 2 비도전체(4) 사이의 8 mm 거리에 의해 내부 공간(3)이 형성되는데, 이 공간은 예열된 공기의 흐름을 공급하는 역할을 하며, 그 공기의 온도와 유량은 각각 20 ∼ 100℃ 및 0 ∼ 1000 ℓ/min 이다. 상기 내부 공간(3)은 전기 절연성 및 열절연성을 갖는 중공의 비도전성 원통(10)을 수용한다. 따라서, 전기장의 구배는 더 잘 집중되고 증대되며, 흐르는 공기로부터 열이 박벽 전극(1)을 통해 폴리머 혼합물에 전달되는 것이 방지되며, 또한 더욱이, 전기장의 외곽의 외주의 형상은 여분의 폴리머 혼합물을 유지하기에 적절하게 되어 있다.

산업상 이용가능성

본 발명은 정전기 방적법에 의해 나노섬유 또는 마이크로섬유로 구성된 재료와 같은 섬유 재료를 실험실에서 준비하고 산업적으로 생산하는데 특히 유용하다.

Claims (6)

1. 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐로서, 박벽 전극(1) 및 이 박벽 전극의 제 1 벽에 인접하는 제 1 비도전체(2)를 포함하고, 박벽 전극(1)과 대면하는 제 1 비도전체(2)의 벽에는 홈(5)들의 열이 형성되어 있고, 이 홈들은 복합 방적 노즐의 말단부(6)까지 이르며 또한 홈들의 기단부는 방적 혼합물 공급부에 연결되어 있는 것을 특징으로 하는, 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐.
2. 제 1 항에 있어서,
   상기 박벽 전극(1)의 제 2 벽에 인접하는 제 2 비도전체(4)를 더 포함하고, 이 비도전체는 공기를 복합 방적 노즐의 말단부(6) 쪽으로 보내는 것을 특징으로 하는, 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐.
3. 제 2 항에 있어서,
   상기 박벽 전극(1)은 원통형 쉘의 형태로 되어 있고, 이 쉘 안에는 원통형의 상기 제 1 비도전체(2)가 수용되어 있으며 이 비도전체의 표면에는 홈들이 제공되어 있으며, 상기 제 1 비도전체의 외부 표면은 상기 원통형 쉘의 내부 표면에 인접해 있으며, 공기를 복합 방적 노즐의 말단부(6) 쪽으로 보내는 역할을 하는 상기 제 2 비도전체(4)는 원통형 쉬스(sheath)로 형성되어 있고, 박벽 전극(1)은 비도전성 재료로 만들어진 원통형 케이싱(10) 안에 수용되며, 이 케이싱 및 제 2 비도전체(4)의 사이에는 공기를 복합 방적 노즐의 말단부(6) 쪽으로 보내기 위한 동축 내부 공간(3)이 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐.
4. 제 3 항에 있어서,
   비도전성 재료로 만들어진 상기 원통형 케이싱(10)의 말단부는 박벽 전극(1)의 말단부 높이의 아래에 위치되는 것을 특징으로 하는, 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐.
5. 제 1 항 또는 제 2 항에 있어서,
   상기 박벽 전극(1), 제 1 비도전체(1) 및 제 2 비도전체(4)는 판 형상으로 되어 있고, 박벽 전극(1)의 제 1 벽에는 제 1 비도전체(1)가 인접해 있으며, 박벽 전극(1)에 인접하는 제 1 비도전체의 표면에는 그 박벽 전극(1)의 말단부 쪽으로 이르는 홈들이 제공되어 있으며, 제 2 비도전체(4)는 박벽 전극(1)의 제 2 벽에 대해 평행하게 배치되어 있어, 공기를 복합 방적 노즐의 말단부(6) 쪽으로 보내는 내부 공간(3)이 제 2 비도전체와 박벽 전극(1) 사이에 형성되어 있는 것을 특징으로 하는, 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐.
6. 제 1 항에 있어서,
   상기 노즐에는 제 3 및 4 비도전체(7, 8)가 제공되어 있으며, 박벽 전극(1) 과 제 1, 2, 3 및 4 비도전체(2, 4, 7, 8)는 판 형상으로 되어 있고, 박벽 전극(1)의 제 2 벽에는 제 3 비도전체(7)의 제 1 벽이 인접해 있고, 박벽 전극(1)에 인접하는 그 제 1 벽의 표면에는 박벽 전극(1)의 기단부에서부터 말단부쪽으로 이르는 홈들이 제공되어 있으며, 상기 제 2 비도전체(4)는 제 1 비도전체(2)의 제 2 벽의 반대편에 배치되고, 따라서 제 2 비도전체와 제 1 비도전체(2) 사이에는 공간(3)이 형성되며, 이 공간은 공기를 복합 방적 노즐의 말단부(6) 쪽으로 보내는 역할을 하고, 상기 제 4 비도전체(8)는 제 3 비도전체(7)의 제 2 벽의 반대편에 배치되며, 따라서 제 4 비도전체와 제 3 비도전체(7) 사이에는 공간(3)이 형성되며, 이 공간역시 공기를 복합 방적 노즐의 말단부(6) 쪽으로 보내는 역할을 하는 것을 특징으로 하는, 나노섬유 또는 마이크로섬유 재료의 제조를 위한 복합 방적 노즐.
   
   

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