KR20190097432A - The Fabrication Method of Eco-friendly and High Strength Nanocellulose Longfiber Using the Magnetic and Electric Field - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자기장 및 전기장을 이용하여 고강도 나노셀룰로오스 장섬유를 친환경적인 방법으로 제조할 수 있는 방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 화학적인 방법 및 물리적인 방법으로 추출된 나노셀룰로오스를 자기장 및 전기장 환경에서 배향(配向)시켜 친환경적인 방법으로 고강도 장섬유를 제조하는 방법을 개시한다.
The present invention relates to a method for producing a high-strength nanocellulose long fiber using an environmentally friendly method using a magnetic field and an electric field, and more particularly, the nanocellulose extracted by chemical and physical methods in a magnetic and electric field environment. Disclosed is a method for producing high strength long fibers by orientation and environmentally friendly methods.
지구상에서 가장 풍부한 천연재료 중의 하나인 셀룰로오스는 사용 후 빠르게 자연으로 순환되는 지속가능 소재이다. 목재를 탑다운(top down) 방식으로 분해하여 추출한 나노셀룰로오스는 길이방향의 탄성계수가 약 150 GPa이며 수직방향은 약 20 ~ 50 GPa 정도로 무게 대비 기계적 강도가 금속이나 유리 등에 비해 비교적 높다.Cellulose, one of the richest natural ingredients on earth, is a sustainable material that circulates quickly into nature after use. Nanocellulose extracted by disintegrating wood in the top down method has a modulus of elasticity of about 150 GPa in the longitudinal direction and about 20 to 50 GPa in the vertical direction, and has a relatively high mechanical strength to weight compared to metals or glass.
또한, 열팽창계수도 매우 낮기 때문에 경량 고강도 복합재를 제조하는데 있어서 큰 장점을 갖고 있다. 이 뿐만 아니라 나노셀룰로오스가 갖는 물리적 및 화학적 특성으로 인해 센서, 건축자재, 식품 포장재, 필터, 이차전지의 분리막, 및 의료 분야 등에서도 큰 관심을 받고 있다.In addition, since the coefficient of thermal expansion is very low, it has a great advantage in manufacturing a lightweight high strength composite material. In addition, due to the physical and chemical properties of nanocellulose has attracted great attention in the field of sensors, construction materials, food packaging materials, filters, separators of secondary batteries, and medical fields.
나노셀룰로오스는 목재, 식물, 및 조류와 같은 셀룰로오스 원재료로부터 물리적 및 화학적 공정을 통하여 나노 크기의 섬유를 분리 추출한 것이다. 이러한 나노셀룰로오스는 수 나노 크기의 직경과 수 백 나노에서 수 마이크로에 이르는 길이로 높은 종횡비를 갖는다.Nanocellulose is the separation and extraction of nano-sized fibers through physical and chemical processes from cellulose raw materials such as wood, plants, and algae. These nanocelluloses have a high aspect ratio with diameters of several nanometers and lengths of several hundred nanometers to several micrometers.
나노섬유의 제조방법은 전단력과 마찰력을 이용한 그라인딩(Grinding), 고압 균질처리(High pressure homogenizing), 및 초고압 워터젯 상호충돌(Aqueous counter collision) 등이 있다. 일반적으로, 그라인딩 혹은 고압 충돌과 같은 기계적 전단을 이용한 제조법으로 섬유를 추출할 수 있지만 적절한 화학적 방법과 물리적 방법을 함께 활용하면 보다 높은 종횡비와 균질성을 가진 나노셀룰로오스를 제조할 수가 있다.Method of producing nanofibers may include Grinding (Grinding), high pressure homogenizer treatment (High pressure homogenizing), and ultra-high pressure water jet cross-collision (collision counter Aqueous) using a shearing force and friction force. In general, the fiber can be extracted by a manufacturing method using a mechanical shear such as grinding or high pressure impact, but by using the appropriate chemical and physical methods can be produced nanocellulose with a higher aspect ratio and homogeneity.
상기한 나노셀룰로오스의 우수한 기계적 물성은 나노셀룰로오스가 이루는 형상에 의해 구조물의 물성으로 나타난다. 예로서, 나노셀룰로오스가 망상(網狀)구조로 이루어진 구조물의 경우 비교적 한 방향으로 배향된 나노셀룰로오스로 이루어진 구조물보다 낮은 비강성과 비강도를 보인다. 이는 나노셀룰로오스 적층 구조에 따른 나노섬유간의 수소결합 크기와도 깊은 연관을 보인다. 일반적으로, 나노섬유의 배향은 상호간의 결합을 증가시켜 기계적 특성을 향상시킨다.The excellent mechanical properties of the nanocellulose is represented by the physical properties of the structure by the shape of the nanocellulose. For example, a structure in which nanocellulose has a network structure shows lower specific rigidity and specific strength than a structure composed of nanocellulose having a relatively oriented orientation. This shows a deep correlation with the hydrogen bond size between nanofibers according to the nanocellulose stack structure. In general, the orientation of nanofibers increases the bonds between each other to improve mechanical properties.
나노섬유가 가지는 고유의 특징에 따라 전단 및 인장응력, 전기장, 및 자기장 등에 의하여 배향이 가능하다.According to the inherent characteristics of nanofibers, orientation is possible by shear and tensile stress, electric field, and magnetic field.
나노셀룰로오스는 전기장을 인가하면 길이 방향이 전기장 방향으로 배열이 되며 이는 글루코스 체인이 다이폴 모멘트를 가짐으로 이 다이폴 모멘트가 전기장에 의해 배열되기 때문이다. 자기장의 경우 인가된 자기장 방향과 길이 방향이 수직으로 배열되는데 이는 나노셀룰로오스가 음성의 자기 이방성 효과를 가지기 때문이다. 양성을 띠는 탄소섬유의 경우 자기장의 방향과 길이 방향이 평행하게 배열되는 특징을 보인다.When the nanocellulose is applied to the electric field, the longitudinal direction is arranged in the direction of the electric field because the glucose chain has a dipole moment, and the dipole moment is arranged by the electric field. In the case of the magnetic field, the applied magnetic field direction and the longitudinal direction are arranged vertically because the nanocellulose has a negative magnetic anisotropy effect. In the case of positive carbon fiber, the magnetic field direction and the length direction are arranged in parallel.
종래의 기술로서 국내공개특허제10-2016-0033149호는 산화된 또는 마이크로피브릴화된 셀룰로오스의 제조 방법을 기술하고 있는바, 아자아다만탄-N-옥실(AZADO) 및 2,2,6,6-테트라메틸피페리딘-1-옥실(TEMPO)를 사용하여 산화된 하이드록시기를 갖는 수성 펄프 현탁액을 제조함으로써, 낮은 농도로 희석된 산화된 현탁액은 균질화되어 겔상 마이크로피브릴화된 셀룰로오스(MFC)을 수득하고 있다.As a prior art, Korean Patent Publication No. 10-2016-0033149 describes a method for preparing oxidized or microfibrillated cellulose, including azaadamantane- N-oxyl ( AZADO ) and 2,2,6 By preparing an aqueous pulp suspension with oxidized hydroxy groups using 6-tetramethylpiperidine-1-oxyl ( TEMPO ), the oxidized suspension diluted to low concentrations was homogenized to give gel microfibrillated cellulose ( MFC ) is obtained.
국내특허제1536330호는 초음파 이온 제거술을 이용한 압전 종이 제조방법에 관한 것으로, 셀룰로오스 펄프에 용매를 가하여 셀룰로오스 용액을 만들고, 상기 셀룰로오스 용액의 셀룰로오스 파이버를 일정한 방향으로 배열시켜 셀룰로오스 박막을 형성하며, 상기 셀룰로오스 박막을 물 또는 증류수 아이소프로필알콜(IPA) 혼합용액과 반응시켜 용매와 이온을 제거한 후 상기 셀룰로오스 박막에 전극을 설치하는 것을 포함하는 압전 종이의 제조 방법을 기술하고 있다. 이에 따르면, 셀룰로오스 방향을 보다 더 배열시키기 위해 기계적인 연신(stretching)을 가하면 잡아당기는 기계방향으로 셀룰로오스 파이버들이 배열되게 되며, 높은 직류나 교류 전기장을 기계방향이나 두께방향으로 걸어주게 되면 인가된 전기장에 따라 셀룰로오스 파이버들이 배열되게 된다.Korean Patent No. 1536330 relates to a method for manufacturing piezoelectric paper using ultrasonic ion removal, to add a solvent to the cellulose pulp to make a cellulose solution, to form a cellulose thin film by arranging the cellulose fibers of the cellulose solution in a predetermined direction, the cellulose A method of manufacturing piezoelectric paper comprising reacting a thin film with a water or distilled water isopropyl alcohol ( IPA ) mixed solution to remove a solvent and ions and then installing an electrode on the cellulose thin film. According to this, when mechanical stretching is applied to further arrange the cellulose direction, the cellulose fibers are arranged in the pulling machine direction, and when a high direct current or alternating electric field is applied in the machine direction or the thickness direction, it is applied to the applied electric field. The cellulose fibers are arranged accordingly.
또한, 본 발명인의 논문에 따르면, 전기장에 의해 재생셀룰로오스의 셀룰로오스 체인이 전기장 인가 방향으로 배열되는 현상을 기술하고 있고(Sungryul Yun, Jung Hwan Kim, Yuanxie Li and Jaehwan Kim, "Alignment of cellulose chains of regenerated cellulose by corona poling and its piezoelectricity," J. Appl. Phys. 103, 83301-83304, April 21, 2008.0) In addition, according to the paper of the present inventors, the phenomenon in which cellulose chains of regenerated cellulose are arranged in an electric field application direction by an electric field is described ( Sungryul Yun, Jung Hwan Kim, Yuanxie Li and Jaehwan Kim, "Alignment of cellulose chains of regenerated cellulose by corona poling and its piezoelectricity, "J. Appl. Phys. 103, 83301-83304, April 21, 2008.0)
거대 자기장에 의해 재생셀룰로오스의 셀룰로오스 체인이 거대 자기장과 직각방향으로 배열됨을 기술하고 있는바, 이는 용매를 사용하여 녹인 셀룰로오스 용액을 가지고 자기장 배열을 수행하고 있다 (Jaehwan Kim, Yi Chen, Kwang-Sun Kang, Young-Bin Park and Justin Schwartz, "Magnetic field effect for cellulose nanofiber alignment," J. Appl. Phys. 104 (9), 096104-096106, November 2008) It describes that the cellulose chain of regenerated cellulose is arranged at right angles to the huge magnetic field by the large magnetic field, which performs the magnetic field arrangement with the dissolved cellulose solution using a solvent ( Jaehwan Kim, Yi Chen, Kwang-Sun Kang). , Young-Bin Park and Justin Schwartz, "Magnetic field effect for cellulose nanofiber alignment," J. Appl. Phys. 104 (9), 096104-096106, November 2008 )
그러나, 상기 논문에서 사용하고 있는 셀룰로오스용액과 본 발명에 따른 현탁액과는 매우 상이하다.
However, the cellulose solution used in the above paper and the suspension according to the present invention are very different.
본 발명은 나노셀룰로오스가 가진 우수한 기계적 물성을 유지하기 위해, 도 1에 개략적으로 나타낸 바와 같이, 자기장과 전기장을 이용하여 친환경적인 배향기술로 나노셀룰로오스 장섬유의 기계적 물성을 향상시키는데 목적이 있다.
In order to maintain the excellent mechanical properties of the nano cellulose, as shown schematically in FIG. 1, an object of the present invention is to improve the mechanical properties of the nano-cellulose long fibers by using an environmentally friendly orientation technology using a magnetic field and an electric field.
상기한 본 발명의 목적을 이루기 위한 수단으로서, 셀룰로오스 원재료에서 화학적인 방법과 물리적인 방법으로 높은 종횡비와 균질성을 가진 나노셀룰로오스를 추출하는 단계를 포함하며, 화학적인 방법으로 TEMPO 산화법을 사용함으로써 연화(軟化)된 셀룰로오스 원재료는 물리적 방법에 해당하는 초고압 워터젯 상호 충돌 (Aqueous counter collision)을 이용하여 나노셀룰로오스가 분산된 현탁액을 추출하게 된다. Means for achieving the above object of the present invention, comprising the step of extracting the nanocellulose having a high aspect ratio and homogeneity by chemical and physical methods from the cellulose raw material, softening by using the TEMPO oxidation method in a chemical method ( The refined cellulose raw material extracts a suspension in which nanocellulose is dispersed using an ultra-high pressure water jet collision , which is a physical method.
또한, 추출된 나노셀룰로오스 현탁액은 균질성을 높이기 위해 초고속 원심분리 공정을 통한 크기 분별을 실시하는 단계를 포함하며, 이 공정에 의해서 낮은 종횡비를 가진 수 나노 길이의 나노셀룰로오스는 제거되고 나노 크기로 분해되지 못한 거대 셀룰로오스 섬유 또한 제거된다.In addition, the extracted nanocellulose suspension includes a step of size fractionation through an ultra-fast centrifugation process to increase homogeneity, by which a few nanometer length nanocellulose having a low aspect ratio is removed and not degraded to nano size. Giant cellulose fibers are also removed.
더욱이, 상기 추출된 균질한 나노셀룰로오스 현탁액은 알코올계 수용액에 습식 방사되어 젖은 상태의 나노셀룰로오스 장섬유를 형성하는 단계를 포함하며, 이 공정에 따르면 젖은 상태의 나노셀룰로오스 장섬유는 교각 형태의 구리 구조물 위로 옮겨 진 후 직류 자기장 내부에 위치시키게 된다. 이 때 젖은 상태의 나노셀룰로오스 장섬유는 직류 자기장의 방향에 수직하게 놓이게 되며 구조물은 구리를 비롯하여 자기장에 영향을 받지 않는 비자성(non-magnetic) 물질로 구성된다. 이 후 자기장 내부에서 교각 형태의 구리 구조물에 직류 혹은 교류의 전압을 가하여 걸려있는 젖은 상태의 나노셀룰로오스에 길이 방향으로 전류가 흐를 수 있도록 한다. 이렇게 나노셀룰로오스는 전기장과 함께 직류 자기장 아래에서 건조가 시작되며 길이방향으로 나노셀룰로오스의 배향을 가지는 고강도 나노셀룰로오스 장섬유가 제조된다.
Further, the extracted homogeneous nanocellulose suspension comprises the step of wet spinning in an aqueous alcohol-based solution to form a wet nanocellulose long fibers, according to this process the nanocellulose long fibers in the wet state is a bridged copper structure After moving up, it is placed inside the DC magnetic field. At this time, the wet nanocellulose filament is placed perpendicular to the direction of the direct current magnetic field, the structure is composed of a non-magnetic material that is not affected by the magnetic field, including copper. Thereafter, a direct current or alternating voltage is applied to the pier-type copper structure inside the magnetic field to allow current to flow in the wet nanocellulose in the longitudinal direction. Thus, the nanocellulose starts to dry under the direct current magnetic field together with the electric field, and a high-strength nanocellulose long fiber having an orientation of the nanocellulose in the longitudinal direction is produced.
본 발명에 따른 친환경 고강도 나노셀룰로오스 장섬유 제조 방법은 자기장과 전기장을 이용함으로써 배향 공정에 있어 어떠한 폐기물도 발생되지 않는다. 또한 전단 및 인장응력을 이용하는 캐스팅공정, 연신공정과 같이 재료에 직접적인 기계적 힘이 작용되지 않아 끊어짐이나 갈라짐과 같은 물리적 손상을 최소화 할 수 있다.Eco-friendly high-strength nanocellulose long fiber manufacturing method according to the present invention does not generate any waste in the alignment process by using a magnetic field and an electric field. In addition, no direct mechanical force is applied to the material, such as casting and drawing processes using shear and tensile stress, thereby minimizing physical damage such as breaking or cracking.
기존 제조법에서 보일 수 있는 국소적인 배향이 아닌 자기장 및 전기장내에서 나노셀룰로오스가 전반적으로 동시적 배향이 발생되기 때문에 나노셀룰로오스 표면에 있는 수산기 (hydroxyl group)들의 수소결합을 더욱 많이 유도할 수 있어 보다 높은 품질의 장섬유를 제조할 수 있다. The simultaneous orientation of the nanocellulose in the magnetic and electric fields, rather than the local orientations that can be seen in conventional manufacturing, results in more hydrogen bonding of hydroxyl groups on the surface of the nanocellulose . Long fibers of quality can be produced.
또한 본 발명에 따른 방법은 연속적이고 반복적으로 연결이 가능하기 때문에 같은 공간대비 많은 양의 장섬유를 동시에 제조 가능하여 설비비용을 줄일 수 있으며 끊임없는 연속 공정에도 적용가능 하다는 장점이 있다. 띠라서 본 발명은 고강도 장섬유 제조에 있어 공정 효율 및 품질 증가에 크게 기여할 수 있다.
In addition, since the method according to the present invention can be continuously and repeatedly connected, it is possible to manufacture a large amount of long fibers at the same time at the same time, thereby reducing the installation cost and having the advantage of being applicable to a continuous continuous process. Therefore, the present invention can greatly contribute to increasing process efficiency and quality in producing high strength long fibers.
도 1은 자기장과 전기장을 이용한 나노셀룰로오스 기반 고강도 장섬유의 친환경 제조 개요도,
도 2는 전기장과 전기장을 이용한 나노셀룰로오스 기반 고강도 장섬유의 주사전자현미경 분석 결과 사진,
도 3은 전기장과 전기장을 이용한 나노셀룰로오스 기반 고강도 장섬유의 X선 회절 분석 결과 그래프, 및
도 4는 전기장과 전기장을 이용한 나노셀룰로오스 기반 고강도 장섬유의 인장시험 결과 그래프이다.1 is a schematic view of eco-friendly manufacturing of nanocellulose-based high strength long fibers using magnetic and electric fields;
2 is a scanning electron microscope analysis of the nanocellulose-based high-strength long fiber using an electric field and an electric field,
3 is a graph showing the results of X-ray diffraction analysis of nanocellulose-based high-strength long fibers using electric and electric fields, and
Figure 4 is a graph of the tensile test results of nanocellulose-based high-strength long fibers using electric and electric fields.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속한 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명하기로 한다. 다만 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail to enable those skilled in the art to easily practice the present invention. However, in the following detailed description of the preferred embodiment of the present invention, if it is determined that the detailed description of the related known function or configuration may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.
본 발명은 자기장 및 전기장을 이용하여 나노셀룰로오스를 길이 방향으로 배향하여 고강도 장섬유를 친환경적인 방법으로 제조 가능한 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a method capable of producing high strength long fibers in an environmentally friendly manner by orienting the nanocellulose in the longitudinal direction using magnetic and electric fields.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 자기장과 전기장을 이용한 나노셀룰로오스 기반 고강도 장섬유의 친환경 제조 개요도로서, 셀룰로오스 펄프를 화학적인 처리 방법인 TEMPO 산화법과 물리적인 처리 방법인 ACC을 적용하고, 초고속원심분리를 통해 지름이 10 nm 이하를 가진 미세 셀룰로오스 및 분해되지 않은 지름이 300 nm 이상의 거대 셀룰로오스를 제거하여 균질의 나노셀룰로오스 현탁액을 얻고 이를 알코올계 수용액에 방사하여 젖은 상태의 나노셀룰로오스 장섬유를 형성한다. 이렇게 형성된 젖은 상태의 나노셀룰로오스 장섬유는 도 1에서 도시한 바와 같이 본 발명에 따른 구조물을 통해 자기장과 전기장 하에서 건조되어 길이방향으로 나노셀룰로오스의 배향을 가지는 고강도 장섬유가 만들어 진다.1 is a schematic diagram of eco-friendly manufacturing of nanocellulose-based high-strength long fibers using magnetic and electric fields according to an embodiment of the present invention. The cellulose pulp is chemically treated with TEMPO oxidation and physical treatment with ACC, and ultra-fast centrifugal Separation removes fine cellulose with a diameter of 10 nm or less and large cellulose with an undecomposed diameter of 300 nm or more to obtain a homogeneous nanocellulose suspension, which is then spun into an alcohol-based aqueous solution to form wet nanocellulose long fibers. . The wet nanocellulose long fiber thus formed is dried under a magnetic field and an electric field through the structure according to the present invention, as shown in FIG.
도 2는 전기장과 전기장을 이용한 나노셀룰로오스 기반 고강도 장섬유의 주사전자현미경 분석 결과이다. 도 2에서 나타낸 바와 같이 나노셀룰로오스가 자기장(H field) 방향에는 수직한 방향으로 전기장(E field) 방향과는 평행한 방향으로 배열된 것을 확인 할 수 있다.Figure 2 is a scanning electron microscope analysis of the nanocellulose-based high-strength long fiber using an electric field and the electric field. As shown in Figure 2 it can be seen that the nanocellulose is arranged in a direction parallel to the electric field ( E field ) direction in a direction perpendicular to the magnetic field ( H field ) direction.
도 3은 전기장과 자기장을 이용한 나노셀룰로오스 기반 고강도 장섬유의 X선 회절 분석 결과이다. 도 3에서 나타낸 바와 같이 어떠한 장(場)을 적용하지 않은 경우(No field) 50.6 %로 가장 낮은 나노셀룰로오스의 배열도 지수를 보였고 자기장(M field)만 적용 되었을 경우 53.3 %, 전기장(E field)만 적용 되었을 경우 58.9 %, 자기장과 전기장이 함께 (M+E field) 적용 되었을 경우는 61.1%로 가장 높은 나노셀룰오스의 배열도 지수를 보여준다.3 is an X-ray diffraction analysis of nanocellulose-based high strength long fibers using electric and magnetic fields. As shown in FIG. 3, when no field was applied ( No field ), the lowest nanocellulose array index was 50.6%, and when only the magnetic field ( M field ) was applied, 53.3% and E field was used . Only 58.9% is applied and magnetic field and electric field ( M + E field ) are applied to 61.1%, which shows the highest nanocellulose array index.
도 4는 자기장과 전기장을 이용한 나노셀룰로오스 기반 고강도 장섬유의 인장시험 결과이다. 도 4에 나타낸 바와 같이 자기장과 전기장이 함께 적용 되었을 경우 가장 높은 인성(Toughness)을 보인다. 영률과 인장강도의 경우 No field 경우 각각 10.5 GPa, 127.8 MPa을 보였으며, M field의 경우 13.2 GPa, 220.5 MPa, E field의 경우 16.5 GPa, 237.9 MPa, M+E field의 경우 19.3 GPa, 289.9 MPa를 보였다. 이를 통해 자기장과 전기장이 함께 적용되었을 때가 자기장 혹은 전기장이 없이 혹은 따로 적용되었을 때보다 향상된 나노셀룰로오스 배향성을 보이며 이를 통해 장섬유의 기계적 강도 또한 상승되었음을 알 수 있다.
4 is a tensile test results of nanocellulose-based high-strength long fiber using a magnetic field and an electric field. As shown in Figure 4 when applied with the magnetic field and the electric field show the highest toughness (Toughness). The Young's modulus and tensile strength were 10.5 GPa and 127.8 MPa for No field, 13.2 GPa, 220.5 MPa for M field, 16.5 GPa, 237.9 MPa for E field, and 19.3 GPa and 289.9 MPa for M + E field, respectively. Showed. This shows that when the magnetic field and the electric field are applied together, the nanocellulose orientation is improved compared to the case where the magnetic field and the electric field are not applied or separately, and the mechanical strength of the long fiber is also increased.
Claims (4)
셀룰로오스 원재료에서 화학적 공정 및 물리적 공정에 의해서 나노셀룰로오스 현탁액을 추출하는 단계;
상기 추출한 나노셀룰로오스 현탁액으로부터 지름이 10 nm 이하를 가진 미세 셀룰로오스 및 분해되지 않은 지름이 300 nm 이상의 거대 셀룰로오스를 제거하는 단계;
상기 불필요한 셀룰로오스를 제거한 나노셀룰로오스 현탁액을 알코올계 수용액에 습식방사하여 젖은 상태의 나노셀룰로오스 장섬유를 형성하는 단계; 및
상기 젖은 상태의 나노셀룰로오스 장섬유에 자기장 및 전기장을 인가하여 배향을 가진 고강도 나노셀룰로오스 장섬유를 제조하는 단계를 포함하는 자기장 및 전기장을 이용한 친환경 고강도 나노셀룰로오스 장섬유 제조방법.
In the environmentally friendly high-strength nanocellulose long fiber manufacturing method using a magnetic field and an electric field,
Extracting the nanocellulose suspension from the cellulose raw material by chemical and physical processes;
Removing the fine cellulose having a diameter of 10 nm or less from the extracted nanocellulose suspension and the giant cellulose having an undecomposed diameter of 300 nm or more;
Forming a wet nanocellulose long fiber by wet spinning the nanocellulose suspension from which the unnecessary cellulose has been removed in an aqueous alcohol solution; And
Eco-friendly high-strength nanocellulose long fiber manufacturing method using a magnetic field and an electric field comprising the step of applying a magnetic field and an electric field to the nanocellulose long fiber in the wet state to produce a high strength nanocellulose long fiber having an orientation.
상기 나노셀룰로오스 현탁액을 추출하는 단계에서 화학적 공정은 TEMPO 산화법을 사용하고, 물리적 공정은 ACC 방법을 사용하는 자기장 및 전기장을 이용한 친환경 고강도 나노셀룰로오스 장섬유 제조방법.
The method of claim 1,
In the step of extracting the nanocellulose suspension, a chemical process uses a TEMPO oxidation method, and a physical process uses an ACC method and an environmentally friendly high strength nanocellulose long fiber manufacturing method using an electric field.
상기 불필요한 셀룰로오스를 제거하는 단계는 초고속 원심분리법을 사용하는 자기장 및 전기장을 이용한 친환경 고강도 나노셀룰로오스 장섬유 제조방법.
The method of claim 1,
The step of removing the unnecessary cellulose is an environmentally friendly high-strength nanocellulose long fiber manufacturing method using a magnetic field and an electric field using ultra-high speed centrifugation.
상기 자기장 및 전기장을 인가하는 단계는 전극 구조물 위에 직류 자기장의 방향과 수직으로 놓이게 하며, 길이방향으로 전기장을 가하도록 하고, 상기 전극 구조물은 자기장에 영향을 받지 않는 비자성 물질로 구성한 자기장 및 전기장을 이용한 친환경 고강도 나노셀룰로오스 장섬유 제조방법.
The method of claim 1,
The applying of the magnetic field and the electric field is to be placed perpendicular to the direction of the direct current magnetic field on the electrode structure, to apply an electric field in the longitudinal direction, the electrode structure is a magnetic and electric field composed of a nonmagnetic material that is not affected by the magnetic field Eco-friendly high strength nanocellulose long fiber manufacturing method using.
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