KR20240001613A

KR20240001613A - Electro-spinning apparatus for stable twist induction of aligned nanofibers

Info

Publication number: KR20240001613A
Application number: KR1020220078505A
Authority: KR
Inventors: 이재창; 이학용; 박재희; 김진경
Original assignee: 한국화학연구원
Priority date: 2022-06-27
Filing date: 2022-06-27
Publication date: 2024-01-03

Abstract

본 발명에 따른 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치는 기존의 부직포와 같은 무정렬 형태의 나노섬유를 개선하여 정렬된 형태의 나노섬유 얀을 안정적으로 대량 생산하는 장치를 제공하는 것이다.
자세하게는, 나노섬유가 노즐부로부터 나노섬유 유도부로 이송되는 경로 상에 마련되는 하우징부와 상기 하우징부에 형성된 외기 유입부를 통해 유입되는 외기가 나선형 유동을 형성하여 나노섬유에 꼬임을 부여할 수 있다.
또한, 상기 하우징부로 소정 온도로 가열된 공기를 공급하여 나노섬유에 잔존하는 용액이 휘발되도록 할 수 있다.
The electrospinning device for forming a stable twist of aligned nanofibers according to the present invention provides a device for stably mass producing aligned nanofiber yarns by improving unaligned nanofibers such as existing nonwoven fabrics. .
In detail, the external air flowing in through the housing part provided on the path through which the nanofibers are transferred from the nozzle part to the nanofiber guide part and the external air inlet formed in the housing part can form a spiral flow to impart a twist to the nanofibers. .
Additionally, air heated to a predetermined temperature may be supplied to the housing unit to volatilize the solution remaining in the nanofibers.

Description

Electro-spinning apparatus for stable twist induction of aligned nanofibers}

본 발명은 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치에 관한 것으로 폴리머 용액에 고전압을 인가하면 노즐을 통해 나노섬유가 전기방사되고, 방사된 나노섬유에 꼬임을 유도하여 나노섬유 얀으로 포집하여 다양한 산업에 활용될 수 있는 나노섬유 얀을 생산하는 장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrospinning device for forming a stable twist of aligned nanofibers. When high voltage is applied to a polymer solution, nanofibers are electrospun through a nozzle, and twist is induced in the spun nanofibers and captured into nanofiber yarn. This relates to a device for producing nanofiber yarn that can be used in various industries.

보통의 섬유는 긴 실을 만들기 위해 섬유질에 열과 압력을 가하여 0.1mm에서 수 mm의 노즐을 통과시키는 방식으로 생산된다.Ordinary fibers are produced by applying heat and pressure to the fibers and passing them through a nozzle measuring from 0.1 mm to several mm to create a long thread.

반면, 나노섬유의 생산은 고압 대신에 전기장을 사용하며, 이를 전기방사 방식이라고 할 수 있다. 고전압 전기장이 원재료인 고분자에 걸리면 고분자 내부에 전기 반발이 일어나면서 나노 크기로 갈라지게 된다.On the other hand, the production of nanofibers uses an electric field instead of high pressure, and this can be called an electrospinning method. When a high-voltage electric field is applied to the polymer, which is the raw material, electric repulsion occurs inside the polymer, causing it to split into nano-sized pieces.

이러한 전기방사 방식은 나노구조 소재를 효율적이면서도 저렴한 비용으로 구현할 수 있는 실용적인 기술로 인식되어 오고 있다.This electrospinning method has been recognized as a practical technology that can produce nanostructured materials efficiently and at low cost.

도 1에 도시된 바와 같이 일반적인 전기방사 장치는 액상의 점성을 지닌 전구체를 밀어낼 수 있는 실린지 펌프(syringe pump), DC 고전압 발생기(power supply), 나노섬유를 뽑아내기 위한 바늘(needle) 및 접지된 하부 기판으로 구성될 수 있다.As shown in Figure 1, a typical electrospinning device includes a syringe pump capable of pushing out a liquid viscous precursor, a DC high voltage generator (power supply), a needle for extracting nanofibers, and It may consist of a grounded lower substrate.

실린지 펌프의 압력으로 수직 또는 수평에 위치한 바늘 등의 모세관 단부에 고분자 용액이 분포되며, 고분자 용액은 중력, 표면장력 및 실린지 펌프 압력 사이에 평형을 이루며 반구형 방울을 형성하며 매달려 있게 된다.The pressure of the syringe pump distributes the polymer solution to the end of a capillary tube such as a needle positioned vertically or horizontally, and the polymer solution hangs in equilibrium between gravity, surface tension, and syringe pump pressure, forming a hemispherical drop.

전기장이 부여될 때 반구형 방울 표면에 전하 또는 쌍극자 배향이 공기층과 용액의 계면에 유도되고, 전하 또는 쌍극자 반발로 표면장력과 반대되는 힘을 발생시킨다.When an electric field is applied, a charge or dipole orientation is induced on the surface of a hemispherical droplet at the interface between the air layer and the solution, and charge or dipole repulsion generates a force opposite to the surface tension.

도 2에 도시된 바와 같이 반구형 표면은 테일러 콘(Taylor Cone, 1)으로 알려진 원추형 모양으로 늘어나게 되고, 어떤 임계 전기장 세기에서 정전기력이 표면장력을 극복하게 되면서 하전된 고분자 용액의 제트(Jet, 2)가 테일러 콘(1) 끝에서 방출된다.As shown in Figure 2, the hemispherical surface is stretched into a conical shape known as a Taylor Cone (1), and at a certain critical electric field strength, electrostatic forces overcome the surface tension, forming a jet (2) of charged polymer solution. is emitted from the end of the Taylor cone (1).

이러한 제트는 소정의 점도를 가지는 용액인 경우 제트가 붕괴되지 않고 기판을 향하며 공기 중을 날아가면서 용매가 증발하게 되고 집전판에는 하전된 고분자 연속상 섬유가 쌓이게 된다. If this jet is a solution with a predetermined viscosity, the jet does not collapse but flies through the air toward the substrate, causing the solvent to evaporate and charged polymer continuous fibers to accumulate on the current collector.

즉, 나노섬유는 일반적인 섬유와 달리 별도의 직물 처리 과정이 없이 복수 가닥의 나노섬유가 상호 간에 얽힘으로써 직물을 형성하게 된다.In other words, unlike general fibers, nanofibers form a fabric by entangling multiple strands of nanofibers without a separate fabric treatment process.

이러한 전기방사 방식에서는 나노섬유의 섬유 형태를 달리할 수 있으며, 주 공정변수로 용액특성(농도, 점도, 표면장력), 모세관 끝에서 집전판까지의 거리, 전기장의 세기, 방사시간, 방사환경 등이 있을 수 있으며, 이러한 공정변수를 조절하여 다양한 형태의 나노섬유를 생산함으로써 다양한 산업 분야에 적용될 수 있도록 한다.In this electrospinning method, the fiber shape of the nanofiber can be changed, and the main process variables include solution characteristics (concentration, viscosity, surface tension), distance from the tip of the capillary to the current collector plate, electric field strength, spinning time, spinning environment, etc. This can be done by controlling these process variables to produce various types of nanofibers so that they can be applied to various industrial fields.

다만, 종래의 나노섬유 전기방사 장치의 경우에는 집전판에 하전된 고분자 연속상 섬유가 쌓이는 방식으로 부직포 형태의 나노섬유가 포집 및 생산되며, 이러한 형태의 나노섬유 역시 그 활용 분야가 매우 다양하나 강도 등의 물리적 특성을 향상시키는 것에 한계가 있다.However, in the case of a conventional nanofiber electrospinning device, nanofibers in the form of non-woven fabric are collected and produced by stacking charged continuous polymer fibers on a current collector. This type of nanofiber also has a wide variety of applications, but its strength There are limits to improving physical properties such as

즉, 기존에 부직포 형태의 나노섬유에서 보통의 섬유와 같은 정렬된 형태의 나노섬유로의 개선 요구가 있어왔고, 나아가 이러한 정렬된 나노섬유의 대량 생산을 통해서 나노섬유의 산업상 활용 가치를 더욱 높이고자 하는 연구가 지속적으로 이루어지고 있다.In other words, there has been a demand for improvement from existing non-woven nanofibers to nanofibers in an aligned form like ordinary fibers, and further increasing the industrial use value of nanofibers through mass production of such aligned nanofibers. Research is continuously being conducted.

또한, 종래의 전기방사장치는 니들 또는 노즐의 방향이 중력 방향(이하 "하향 방사 방식"이라고 함)으로 향하도록 구비되어 점성, 표면장력, 중력 등의 힘의 균형을 이용하여 테일러 콘(1)을 형성하는 방식을 취하고 있다.In addition, the conventional electrospinning device is equipped so that the direction of the needle or nozzle is directed in the direction of gravity (hereinafter referred to as "downward spinning method"), using the balance of forces such as viscosity, surface tension, and gravity to form the Taylor cone (1). A method is being used to form a .

하향 방사 방식의 경우 중력에 의해서 나노섬유가 하향 이동 및 집전판에 포집되므로 별도의 외력이 요구되지 않는다는 장점이 있다.In the case of the downward spinning method, the nanofibers move downward by gravity and are collected on the current collector, so there is an advantage that no separate external force is required.

다만, 나노섬유 전기방사에 있어서 중요한 이슈 중의 하나로서 잔존 용매의 휘발 또는 제거가 있으며, 하향 방사 방식의 경우 나노섬유가 하향 이동하면서 잔존 용매가 휘발될 수 있는 충분한 시간이 확보되기 어려운 측면이 있다.However, one of the important issues in nanofiber electrospinning is the volatilization or removal of the remaining solvent, and in the case of the downward spinning method, it is difficult to secure sufficient time for the remaining solvent to volatilize as the nanofiber moves downward.

즉, 용매가 축적되어 형성된 방울 형태의 액적도 중력에 의해서 탈락될 우려가 있으며, 이러한 액적이 탈락되며 나노섬유 적층체에 충돌한다면 나노섬유에 심각한 데미지를 입힐 수 있다.In other words, there is a risk that droplets formed by accumulation of solvent may fall off due to gravity, and if these droplets fall off and collide with the nanofiber laminate, they may cause serious damage to the nanofibers.

한편, 나노섬유가 꼬임을 형성한 형태인 나노섬유 얀은 나노기술의 빌딩블록으로 주목받으며 물리적, 화학적 특성 규명 및 다양한 응용분야에 관한 연구가 수행되고 있다.Meanwhile, nanofiber yarn, which is a twisted form of nanofiber, is attracting attention as a building block of nanotechnology, and research is being conducted on its physical and chemical properties and various application fields.

나노섬유 얀은 완벽한 구조와 기계적, 물리적, 전기적 및 열적 특성을 갖고 있는 것으로 알려져 있으며 전기전자, 정보통신, 에너지, 바이오, 우주항공, 스포츠, 국방 등 폭넓은 분야에서 응용가능성이 제시되고 있다. Nanofiber yarn is known to have a perfect structure and mechanical, physical, electrical, and thermal properties, and has been shown to have applicability in a wide range of fields, including electrical and electronics, information and communications, energy, bio, aerospace, sports, and national defense.

부직포 형태로 도출되는 나노섬유를 섬유소재로 응용하기 위해서는 번들형상 또는 엉킴현상 등의 응집특성을 해석하고 분산을 통한 분리-재정렬 과정을 반드시 해결해야 한다. 이러한 응집현상은 물리, 화학적으로 다루기에 매우 어려운 상황이며 나노섬유 응용에 있어 큰 걸림돌이 되고 있다.In order to apply nanofibers obtained in the form of non-woven fabric as a fiber material, the cohesion characteristics such as bundle shape or entanglement must be analyzed and the separation-rearrangement process through dispersion must be solved. This agglomeration phenomenon is very difficult to handle physically and chemically and is a major obstacle in the application of nanofibers.

나노섬유 얀은 그 독특한 성질로 인하여 액츄에이터(Actuator), 전기 화학적 에너지 저장재료, 분자전자재료, 센서재료, 구조재료 등 다양한 분야에서 응용이 가능할 것으로 제안되어 왔다.Due to its unique properties, nanofiber yarn has been proposed to be applicable to various fields such as actuators, electrochemical energy storage materials, molecular electronic materials, sensor materials, and structural materials.

특히, 나노섬유 얀은 기계적 성질이 매우 우수하기 때문에 아라미드섬유, 탄소섬유와 같은 기존의 고성능 섬유재료를 능가하는 섬유재료의 탄생이 가능할 것으로 예상된다.In particular, since nanofiber yarn has excellent mechanical properties, it is expected that it will be possible to create fiber materials that surpass existing high-performance fiber materials such as aramid fiber and carbon fiber.

하지만, 이러한 특성들은 큰 물질을 제작하는데 적용하기는 쉽지 않다. 만일, 단일 나노섬유 얀의 물성을 그대로 유지시키면서 합사와 같은 섬유를 제조할 수 있다면 세상에서 가장 큰 강도와 탄성률을 갖는 섬유가 될 것이다. 이 정도의 강도가 실현된다면 지구와 달을 연결하는 우주 엘리베이터 로프에 적용 가능한 유일한 재료가 될 것이다. However, these properties are not easy to apply to fabricating large materials. If it were possible to manufacture a fiber like a braided yarn while maintaining the physical properties of a single nanofiber yarn, it would become a fiber with the highest strength and elastic modulus in the world. If this level of strength were realized, it would be the only material applicable to the space elevator rope connecting the Earth and the Moon.

그러나 이렇게 우수한 물성을 갖는 재료임에도 불구하고 나노섬유 얀을 안정적으로 대량생산하기 위한 기술은 아직 확립되지 않은 상황이며, 각 선진국에서는 다양한 방법으로 섬유제조기술 확보를 위해 노력하고 있는 실정이다. However, despite the material having such excellent physical properties, the technology for stable mass production of nanofiber yarn has not yet been established, and each advanced country is making efforts to secure fiber manufacturing technology through various methods.

대한민국 등록특허 제10-1846823호 "나노섬유 대량 생산 용융전기방사장치 및 무용매 용융전기방사방법"Republic of Korea Patent No. 10-1846823 “Nanofiber mass production melt electrospinning device and solvent-free melt electrospinning method” 대한민국 등록특허 제10-1870156호 "드럼타입 나노섬유 대량 생산 용융전기방사장치 및 무용매 용융전기방사방법"Republic of Korea Patent No. 10-1870156 “Drum-type nanofiber mass production melt electrospinning device and solvent-free melt electrospinning method” 대한민국 등록특허 제10-1954223호 "플랫 타입 나노섬유 대량 생산 용융 전기 방사 장치 및 무용매 용융 전기 방사 방법"Republic of Korea Patent No. 10-1954223 “Flat type nanofiber mass production melt electrospinning device and solvent-free melt electrospinning method”

본 발명에서 해결하고자 하는 과제는 상술한 바와 같이 도출된 문제점을 해결하는 것으로서, 기존의 부직포와 같은 불규칙 형태의 나노섬유를 개선하여 정렬된 형태의 나노섬유를 안정적으로 대량 생산하는 장치를 제공하는 것이다.The problem to be solved by the present invention is to solve the problems derived as described above, and to provide a device for stably mass producing aligned nanofibers by improving irregularly shaped nanofibers such as existing nonwoven fabrics. .

또한, 정렬된 나노섬유에 꼬임을 부여하여 균일한 얀 형태를 생산할 수 있는 전기방사장치를 제공하는 것이다.In addition, an electrospinning device capable of producing a uniform yarn shape by imparting twist to aligned nanofibers is provided.

본 발명에 따른 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치는 단부가 향하는 방향이 중력 반대 방향을 포함하고, 폴리머 용액을 나노섬유로 방사하는 노즐부, 상기 노즐부가 하나 이상 설치되고, 내부에 수용된 폴리머 용액을 상기 노즐부로 균일하게 분배하는 상기 폴리머 용액 분배 수단, 상기 노즐부로부터 중력 반대 방향으로 소정 거리 이격하여 구비되고, 상기 노즐부에서 방사된 나노섬유가 전기적으로 유도되는 나노섬유 유도부, 상기 노즐부에서 폴리머 용액이 나노섬유로 방사되도록 소정의 전압을 제공하는 고전압 제공부, 상기 노즐부와 상기 나노섬유 유도부 사이에 형성되어 상기 노즐부로부터 방사된 나노섬유가 경유하는 방사 공간부, 상기 나노섬유 유도부의 후단에서 고압을 송출하여, 상기 방사 공간부를 경유하는 나노섬유를 상기 나노섬유 유도부 내부로 이송시키기 위한 공기 흐름을 생성하는 고압송출부, 상기 방사 공간부을 둘러싸서 상기 방사 공간부를 경유하는 나노섬유를 외기로부터 차단시키는 하우징부 및 상기 하우징부의 복수 개 지점에 관통 형성된 유입공으로 이루어지는 외기 유입부를 포함하여, 상기 고압송출부에 전원이 인가되면 상기 방사 공간부에 상기 나노섬유 유도부로 향하는 공기 흐름이 생성되면서 상기 외기 유입부를 통해서는 외기가 유입되고, 상기 방사 공간부에 회전하는 공기 유동이 형성되어 나노섬유에 꼬임이 부여되는 것을 특징으로 한다.The electrospinning device for forming a stable twist of aligned nanofibers according to the present invention includes a direction in which the end faces is opposite to gravity, a nozzle part for spinning a polymer solution into nanofibers, one or more nozzle parts are installed, and an internal The polymer solution distribution means for uniformly distributing the polymer solution contained in the nozzle unit, a nanofiber guide unit provided at a predetermined distance away from the nozzle unit in a direction opposite to gravity, and through which the nanofibers spun from the nozzle unit are electrically guided, A high voltage providing part that provides a predetermined voltage so that the polymer solution is spun into nanofibers from the nozzle part, a spinning space formed between the nozzle part and the nanofiber guiding part through which the nanofibers spun from the nozzle part pass, A high pressure delivery unit that sends out high pressure from the rear end of the nanofiber guide part and generates an air flow to transport the nanofibers passing through the radiating space into the inside of the nanofiber guiding part, surrounding the radiating space and passing through the radiating space. It includes a housing part that blocks the nanofibers from external air and an external air inlet part consisting of inlet holes formed through a plurality of points of the housing part, and when power is applied to the high pressure transmission part, air flows toward the nanofiber guide part in the radiating space part. As this is generated, external air flows in through the external air inlet, and a rotating air flow is formed in the radiating space, thereby imparting a twist to the nanofiber.

그리고, 상기 유입공은 경사를 갖도록 형성되어 상기 외기 유입부를 통해 유입되는 외기는 상기 하우징부의 중심부로부터 소정거리 이격된 위치를 향해 유입되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inlet hole is formed to have an inclination, so that the outside air flowing in through the outside air inlet flows toward a position spaced a predetermined distance away from the center of the housing portion.

또한, 상기 유입공은 상기 하우징부의 측벽 중심으로부터 동일 방향으로 소정 거리 이격된 위치에 형성되어, 상기 외기 유입부를 통해 유입되는 외기는 상기 하우징부의 중심부로부터 소정거리 이격된 위치를 향해 유입되는 것을 특징으로 한다.In addition, the inlet hole is formed at a position spaced a predetermined distance away from the center of the side wall of the housing part in the same direction, so that the outside air flowing in through the outside air inflow part flows toward a position spaced a predetermined distance away from the center of the housing part. do.

아울러, 상기 유입공 중에서 상기 하우징부의 중심부를 기준으로 맞은편에 배치된 것은 상호 간에 대칭이 되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.In addition, among the inlet holes, those disposed on opposite sides of the center of the housing portion are arranged to be symmetrical to each other.

나아가, 상기 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치에는 상기 하우징부를 소정 간격으로 이격하여 둘러싸는 단열 재킷 및 상기 단열 재킷의 일측에 연결되는 에어히터가 더 포함되고, 상기 단열 재킷은 상기 방사 공간부를 단열시키면서 외기로부터 차단시키되, 상기 에이히터로부터 소정 온도로 가열된 공기가 공급되어 상기 방사 공간부가 소정 온도로 조절되는 것을 특징으로 한다.Furthermore, the electrospinning device for forming a stable twist of the aligned nanofibers further includes an insulating jacket surrounding the housing unit at a predetermined interval and an air heater connected to one side of the insulating jacket, and the insulating jacket is The radiating space is insulated and blocked from external air, and air heated to a predetermined temperature is supplied from the A heater to adjust the radiating space to a predetermined temperature.

본 발명에 따른 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치에서는 기존의 부직포 형태 나노섬유가 개선되어 정렬된 형태의 나노섬유가 대량 생산되는 효과가 있다.In the electrospinning device for forming a stable twist of aligned nanofibers according to the present invention, the existing nonwoven nanofibers are improved, and aligned nanofibers are mass-produced.

또한, 나노섬유가 나노섬유 유도부를 향해 상향 이송되도록 함으로써 잔존 용매가 휘발 또는 제거 될 수 있는 충분한 시간이 확보되어, 방울 형태의 액적 탈락 현상이 방지된다.In addition, by allowing the nanofibers to be transported upward toward the nanofiber guide portion, sufficient time is secured for the remaining solvent to volatilize or be removed, thereby preventing the droplet-shaped droplet drop phenomenon.

그리고, 상향 이송되는 나노섬유는 배향 및 신장되어 나노섬유의 물성이 향상되고, 그 활용 분야가 더욱 넓어진다.In addition, the upwardly transported nanofibers are oriented and elongated, improving the physical properties of the nanofibers and broadening their field of application.

아울러, 고압 송출로 잔존 용매가 휘발 또는 제거되고 음압이 형성되어 나노섬유의 고속 이동이 유발된다.In addition, the high-pressure delivery volatilizes or removes the remaining solvent and creates negative pressure, causing high-speed movement of the nanofibers.

한편, 이송관 내벽에 형성되는 나선형 유체 흐름 생성 부재에 의해 정렬된 나노섬유의 꼬임이 유도된다.Meanwhile, twisting of the aligned nanofibers is induced by a spiral fluid flow generating member formed on the inner wall of the transfer pipe.

이러한 나선형 유체 흐름 생성 부재는 이송 방향을 따라 마련되므로, 나노섬유 길이 전체에 균일한 꼬임이 형성되도록 할 수 있을 것으로 기대된다.Since this spiral fluid flow generating member is provided along the transport direction, it is expected to enable uniform twisting to be formed throughout the length of the nanofiber.

아울러, 나노섬유가 노즐부로부터 나노섬유 유도부로 이송되는 경로 상에 마련되는 하우징부와 상기 하우징부에 형성된 외기 유입부를 통해 유입되는 외기가 나선형 유동을 형성하여 나노섬유에 꼬임을 부여할 수 있다.In addition, the outside air flowing in through the housing part provided on the path through which the nanofibers are transferred from the nozzle part to the nanofiber guide part and the outside air inlet formed in the housing part may form a spiral flow to impart twist to the nanofibers.

또한, 상기 하우징부로 소정 온도로 가열된 공기를 공급하여 나노섬유에 잔존하는 용액이 휘발되도록 할 수 있다.Additionally, air heated to a predetermined temperature may be supplied to the housing unit to volatilize the solution remaining in the nanofibers.

도 1은 나노섬유 제조를 위한 전기방사 장치의 기본 모식도이다.
도 2는 임계 전기장 세기에서의 테일러 콘(Taylor cone) 및 테일러 콘으로부터 방출되는 제트(Jet)를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유 얀 전기방사 제조장치를 나타낸 것이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유 얀 전기방사 제조장치에서 폴리머 용액 분배 수단의 내부공간에 구비된 폴리머 용액 분배관을 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유 얀 전기방사 제조장치에서 나노섬유 유도부의 단면을 나타낸 것이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유 얀 전기방사 제조장치에서 노즐부를 측면에서 나타낸 것이다.
도 7은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유 얀 전기방사 제조장치에서 고압송출부를 나타낸 것이다.
도 7a은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유 얀 전기방사 제조장치에서 고압송출부에 구비되는 송출구를 나타낸 것이다.
도 8은 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유 얀 전기방사 제조장치에서 나노섬유 이송부를 나타낸 것이다.
도 9는 본 발명의 일 실시 예에 따른 나노섬유 얀 전기방사 제조장치에서 에어커튼 생성 수단을 나타낸 것이다.
도 10은 본 발명의 다른 실시 예에 따른 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치를 나타낸 것이다.
도 11은 도 10에서 하우징부의 일 실시 예를 나타낸 것이다.
도 12은 도 10에서 하우징부의 다른 실시 예를 나타낸 것이다.
도 13은 도 12의 단면 AA'를 나타낸 것이다.Figure 1 is a basic schematic diagram of an electrospinning device for nanofiber production.
Figure 2 shows a Taylor cone and a jet emitted from the Taylor cone at a critical electric field strength.
Figure 3 shows a nanofiber yarn electrospinning manufacturing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 4 shows a polymer solution distribution pipe provided in the inner space of the polymer solution distribution means in the nanofiber yarn electrospinning manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 5 shows a cross-section of the nanofiber guide portion in the nanofiber yarn electrospinning manufacturing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 6 is a side view of the nozzle unit in the nanofiber yarn electrospinning manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 7 shows a high pressure delivery unit in the nanofiber yarn electrospinning manufacturing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 7a shows a delivery port provided in the high pressure delivery unit in the nanofiber yarn electrospinning manufacturing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 8 shows a nanofiber transfer unit in the nanofiber yarn electrospinning manufacturing device according to an embodiment of the present invention.
Figure 9 shows an air curtain generating means in the nanofiber yarn electrospinning manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention.
Figure 10 shows an electrospinning device for forming stable twists of aligned nanofibers according to another embodiment of the present invention.
Figure 11 shows an example of the housing part in Figure 10.
Figure 12 shows another example of the housing part in Figure 10.
FIG. 13 shows cross section AA' of FIG. 12.

이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예를 상세하게 설명하고자 한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings.

도 3에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치(10)는 폴리머 용액 공급 수단(100), 폴리머 용액 분배 수단(200), 노즐부(300), 나노섬유 유도부(400), 고전압 제공부(500), 나노섬유 이송부(600), 고압송출부(700), 온도/압력 조절 수단(800), 나노섬유 포집 수단(900)을 구성으로 포함할 수 있다.As shown in Figure 3, the electrospinning device 10 for forming a stable twist of aligned nanofibers according to the present invention includes a polymer solution supply means 100, a polymer solution distribution means 200, a nozzle unit 300, It may include a nanofiber guide unit 400, a high voltage provider unit 500, a nanofiber transfer unit 600, a high pressure delivery unit 700, a temperature/pressure control unit 800, and a nanofiber collection unit 900. there is.

상기 폴리머 용액 공급 수단(100)은 폴리머 용액 등을 저장하고 저장된 폴리머 용액을 상기 폴리머 용액 분배 수단(200)으로 공급한다.The polymer solution supply means 100 stores a polymer solution and supplies the stored polymer solution to the polymer solution distribution means 200.

상기 폴리머 용액 공급 수단(100)에는 폴리머 용액 탱크(120) 및 실린지 펌프(110)가 포함될 수 있다.The polymer solution supply means 100 may include a polymer solution tank 120 and a syringe pump 110.

상기 실리지 펌프(110)에서 소정의 펌프 압력으로 상기 폴리머 용액 탱크(120)에 저장된 폴리머 용액을 상기 폴리머 용액 분배 수단(200)으로 공급할 수 있다.The sillage pump 110 may supply the polymer solution stored in the polymer solution tank 120 to the polymer solution distribution means 200 at a predetermined pump pressure.

상기 폴리머 용액 분배 수단(200)은 상기 폴리머 용액 공급 수단(100)으로부터 공급받은 폴리머 용액을 상기 노즐부(300)로 균일하게 분배한다.The polymer solution distribution means 200 uniformly distributes the polymer solution supplied from the polymer solution supply means 100 to the nozzle unit 300.

상기 폴리머 용액 분배 수단(200)은 도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 내부공간이 형성된 극판(210), 상기 내부공간에 구비되는 폴리머 용액 분배관(230)을 포함할 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 4, the polymer solution distribution means 200 may include an electrode plate 210 having an internal space, and a polymer solution distribution pipe 230 provided in the internal space.

상기 극판(210)은 상기 폴리머 용액 공급 수단(100)과 일측이 연통되는 통상으로서, 바람직한 일 실시 예로는 내부공간이 형성된 원형 통상이 될 수 있다. 다만, 상기 극판(210)의 형상은 원형 통상으로만 한정되지 않으며, 다각형 통상이 될 수도 있다.The electrode plate 210 is a cylinder on one side of which communicates with the polymer solution supply means 100. In a preferred embodiment, it may be a circular cylinder with an internal space. However, the shape of the electrode plate 210 is not limited to a circular shape, and may also be a polygonal shape.

도 4는 상기 폴리머 용액 공급 수단(100)의 단면도로서, 상기 폴리머 용액 공급 수단(100)의 내부공간에 구비되는 폴리머 용액 분배관(230)을 나타내었다.Figure 4 is a cross-sectional view of the polymer solution supply means 100, showing the polymer solution distribution pipe 230 provided in the inner space of the polymer solution supply means 100.

상기 폴리머 용액 분배관(230)은 상기 노즐부(300)가 구비되는 영역만을 연결하도록 마련되는 관체일 수 있다. The polymer solution distribution pipe 230 may be a pipe body provided to connect only the area where the nozzle unit 300 is provided.

따라서, 상기 폴리머 용액 분배관(230)이 구비되는 위치는 상기 노즐부(300)가 구비되는 영역에 따라서 변경될 수 있다.Accordingly, the location where the polymer solution distribution pipe 230 is provided may change depending on the area where the nozzle unit 300 is provided.

상기 노즐부(300)의 하단부는 상기 폴리머 용액 분배관(230)에 각각 연결되는 것으로써, 폴리머 용액은 상기 노즐부(300)로 균일하게 공급될 수 있다.The lower ends of the nozzle unit 300 are each connected to the polymer solution distribution pipe 230, so that the polymer solution can be uniformly supplied to the nozzle unit 300.

상기 폴리머 용액 분배관(230)은 가장자리 분배관(231), 교차 분배관(232)으로 구분될 수 있다.The polymer solution distribution pipe 230 may be divided into an edge distribution pipe 231 and a cross distribution pipe 232.

상기 가장자리 분배관(231)은 상기 극판(210)의 둘레를 따라서 마련된 형태이다.The edge distribution pipe 231 is provided along the circumference of the electrode plate 210.

상기 교차 분배관(232)은 상기 가장자리 분배관(231)을 가로지르는 형태로서 하나 이상으로 마련될 수 있다.The cross distribution pipe 232 may be provided in a form that crosses the edge distribution pipe 231.

상기 노즐부(300)는 상기 가장자리 분배관(231), 상기 교체 분배관(232)에 복수 개 배열될 수 있고, 복수 개의 노즐 배열은 상기 극판(210)의 중심부를 기준으로 대칭을 형성할 수 있다.The nozzle unit 300 may be arranged in plural numbers on the edge distribution pipe 231 and the replacement distribution pipe 232, and the plurality of nozzle arrangements may be symmetrical with respect to the center of the electrode plate 210. there is.

폴리머 용액은 상기 실린지 펌프(110) 압력으로 상기 노즐부(300)의 단부로 밀려 올라가서 테일러 콘으로 형성되고, 전기적 힘에 의해 나노섬유로 방사될 수 있다.The polymer solution is pushed up to the end of the nozzle unit 300 by the pressure of the syringe pump 110, is formed into a Taylor cone, and can be spun into nanofibers by electrical force.

상기 노즐부(300)는 폴리머 용액을 나노섬유로 방사하되, 단부가 향하는 방향이 중력 반대 방향을 포함하도록 설치된다. 즉, 나노섬유는 중력 반대 방향으로 상향 방사된다.The nozzle unit 300 radiates the polymer solution into nanofibers, and is installed so that the end faces a direction opposite to gravity. In other words, the nanofibers radiate upward in the direction opposite to gravity.

여기서, 상기 노즐부(300)에는 도 6에 도시된 바와 같이 노즐 바디(310), 테일러콘 형성 수단(320), 노즐관(330) 및 노즐 체결 수단(340)이 포함될 수 있다.Here, the nozzle unit 300 may include a nozzle body 310, a Taylor cone forming means 320, a nozzle pipe 330, and a nozzle fastening means 340, as shown in FIG. 6.

상기 노즐 바디(310)는 양측이 개구된 통상으로 마련되어, 일측은 상기 폴리머 용액 분배 수단(200)과 유통되고, 타측은 나노섬유가 방사되기 위하여 개구되어 있다.The nozzle body 310 is generally provided with openings on both sides, so that one side communicates with the polymer solution distributing means 200 and the other side is open for spinning nanofibers.

자세하게는, 상기 노즐 바디(310) 내부에 마련된 상기 노즐관(330)이 상기 폴리머 용액 분배 수단(200)의 내부공간 또는 폴리머 용액 분배관(230)과 유통된다.In detail, the nozzle pipe 330 provided inside the nozzle body 310 communicates with the inner space of the polymer solution distribution means 200 or the polymer solution distribution pipe 230.

상기 노즐관(330)은 상기 폴리머 용액 분배 수단(200)과 직접 연결되는 제1 노즐관(331) 및 상기 제1 노즐관(331)로부터 단면적이 감소하면서 연장 형성되는 제2 노즐관(332)으로 구분될 수 있다.The nozzle pipe 330 includes a first nozzle pipe 331 directly connected to the polymer solution distribution means 200 and a second nozzle pipe 332 extending from the first nozzle pipe 331 with a reduced cross-sectional area. It can be divided into:

상술한 바와 같이 상기 노즐관(330)은 나노섬유가 방사되는 방향으로 갈수록 단면적이 작아지도록 마련되어, 전단력이 형성되므로 나노섬유의 방사성이 향상될 수 있다.As described above, the nozzle pipe 330 is provided so that the cross-sectional area becomes smaller in the direction in which the nanofibers are radiated, thereby forming a shear force, thereby improving the spinability of the nanofibers.

고분자 용융체(비뉴튼유체)의 경우 고분자 사슬이 큰 전단율에서 전단방향으로 배열을 하기 때문에 강한 전단박화 현상을 나타내고, 점도가 감소되므로 방사성이 향상될 수 있다.In the case of polymer melts (non-Newtonian fluids), polymer chains are aligned in the shear direction at high shear rates, resulting in strong shear thinning, and the viscosity is reduced, which can improve spinnability.

상기 테일러콘 형성 수단(320)은 상기 노즐부(300) 상부의 개구된 곳에 마련되는 것으로서, 나노섬유의 방사방향과 반대 방향으로 오목한 사발 형상으로 마련될 수 있다. The Taylor cone forming means 320 is provided in an opening in the upper part of the nozzle unit 300, and may be provided in a concave bowl shape in a direction opposite to the radial direction of the nanofibers.

상기 테일러콘 형성 수단(320)의 하부는 상기 노즐관(330)의 단부와 유통될 수 있다. 즉, 상기 제2 노즐관(332)과 유통될 수 있다.The lower part of the Taylor cone forming means 320 may communicate with the end of the nozzle pipe 330. That is, it can circulate with the second nozzle pipe 332.

상기 노즐관(330)을 통해 상기 테일러콘 형성 수단(320)의 사발 내부로 소정의 폴리머 용액이 수용되면서 전기적 힘에 의해 테일러 콘을 형성할 수 있다.As a predetermined polymer solution is received into the bowl of the Taylor cone forming means 320 through the nozzle pipe 330, a Taylor cone can be formed by electrical force.

테일러 콘으로부터 나노섬유가 방사되는 경우에도 상기 테일러콘 형성 수단(320)에 수용된 폴리머 용액량은 단번에 고갈되지 않고 일정한 양이 유지될 수 있는 효과가 있다.Even when nanofibers are spun from the Taylor cone, the amount of polymer solution contained in the Taylor cone forming means 320 is not depleted at once and has the effect of maintaining a constant amount.

이를 통해, 나노섬유가 방사되면서 폴리머 용액의 양이 급격하게 감소되는 것을 방지하는 효과가 있다.This has the effect of preventing the amount of polymer solution from rapidly decreasing as the nanofibers are spun.

폴리머 용액이 균일하게 공급되어 테일러콘으로부터 생성된 jet를 지속적으로 유지하고, 나노섬유가 연속적인 형태로 생산되도록 하는 효과가 있다.The polymer solution is supplied uniformly, which has the effect of continuously maintaining the jet generated from the Taylor cone and producing nanofibers in a continuous form.

한편, 상기 노즐부(300)에는 상기 노즐부(300)와 상기 폴리머 용액 분배 수단(200)을 결합하기 위한 노즐 체결 수단(340)이 더 포함될 수 있다.Meanwhile, the nozzle unit 300 may further include a nozzle fastening unit 340 for coupling the nozzle unit 300 and the polymer solution distribution unit 200.

상기 노즐 체결 수단(340)은 노즐 각도를 조절하기 위한 회전 힌지 부재로 마련될 수 있다.The nozzle fastening means 340 may be provided as a rotating hinge member for adjusting the nozzle angle.

상술한 바와 같은 노즐부(300)는 도 1에 도시된 바와 같은 실린지 펌프(110), DC 고전압 발생기(510), 나노섬유를 뽑아내기 위한 바늘(needle) 및 접지된 하부 기판을 포함하는 다른 전기방사 장치에도 적용될 수 있을 것이다.The nozzle unit 300 as described above includes a syringe pump 110 as shown in FIG. 1, a DC high voltage generator 510, a needle for extracting nanofibers, and a grounded lower substrate. It could also be applied to electrospinning devices.

예를 들어, 측방 방사 전기 방사 장치 또는 하향 방사 전기 방사 장치에도 적용될 수 있다.For example, it can also be applied to a side-radiating electrospinning device or a downward-radiating electrospinning device.

상기 나노섬유 유도부(400)는 접지된 하부 기판 기능을 하는 것으로서, 상기 노즐부(300)로부터 방사된 나노섬유가 상기 나노섬유 유도부(400)를 향해 전기적으로 유도된다.The nanofiber guide portion 400 functions as a grounded lower substrate, and nanofibers radiated from the nozzle portion 300 are electrically guided toward the nanofiber guide portion 400.

상기 고전압 제공부(500)에는 고전압 발생기(510)가 포함될 수 있고, 상기 노즐부(300)에서 폴리머 용액이 나노섬유로 방사되도록 소정의 전압을 제공한다.The high voltage providing unit 500 may include a high voltage generator 510, and provides a predetermined voltage so that the polymer solution is emitted into nanofibers from the nozzle unit 300.

여기서, 상기 나노섬유 유도부(400)는 접지될 수 있으며, 상기 노즐부(300)와 상기 나노섬유 유도부(400) 사이에는 소정의 전기장이 형성될 수 있다.Here, the nanofiber guide part 400 can be grounded, and a predetermined electric field can be formed between the nozzle part 300 and the nanofiber guide part 400.

상기 나노섬유 유도부(400)는 상기 노즐부(300)로부터 중력 반대 방향으로 소정 거리 이격하여 구비된다.The nanofiber guiding part 400 is provided at a predetermined distance away from the nozzle part 300 in a direction opposite to gravity.

상기 나노섬유 유도부(400)는 도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이 나노섬유가 이송되는 방향으로 갈수록 직경이 작아지는 관 형상으로 마련될 수 있다.As shown in FIGS. 3 and 5, the nanofiber guide portion 400 may be provided in a tubular shape whose diameter becomes smaller in the direction in which the nanofibers are transported.

이를 통해, 관 형상을 따라 형성되는 전기적 힘에 의해 하나 이상의 상기 노즐부(300)로부터 방사된 나노섬유가 중앙으로 모이도록 유도될 수 있다.Through this, nanofibers emitted from one or more nozzle units 300 may be induced to gather in the center by electrical force formed along the tube shape.

또한, 나노섬유가 상기 나노섬유 유도부(400)를 통과하는 경우에도 중앙으로 모이는 공기 흐름에 의해 정렬된 형태의 나노섬유 다발로 이송될 수 있다.In addition, even when nanofibers pass through the nanofiber guiding part 400, they can be transferred as a bundle of nanofibers in an aligned form by the air flow that gathers at the center.

한편, 상기 나노섬유 유도부(400)는 유도부 입구(410), 유도부 출구(420), 유도부 경사면(430) 및 유도부 체결 수단(440)으로 이루어질 수 있다.Meanwhile, the nanofiber guide part 400 may be composed of a guide part inlet 410, a guide part outlet 420, a guide part inclined surface 430, and a guide part fastening means 440.

상기 유도부 입구(410)의 면적은 상기 유도부 출구(420)의 면적보다 크게 형성될 수 있다.The area of the induction part inlet 410 may be larger than the area of the induction part outlet 420.

상기 유도부 입구(410)와 상기 유도부 출구(420)는 상기 유도부 경사면(430)으로 연결될 수 있다.The inlet 410 of the induction section and the outlet 420 of the induction section may be connected to the inclined surface 430 of the induction section.

상기 유도부 경사면(430)은 부드러운 곡선 형태일 수 있다. The guide portion inclined surface 430 may have a smooth curved shape.

나아가, 상기 유도부 입구(410)의 면적 크기는 상기 노즐부(300)에서 방사되는 모든 나노섬유가 상기 나노섬유 유도부(400)에 형성되는 전기적 힘에 의해 상기 나노섬유 유도부(400) 또는 상기 나노섬유 유도부(400)의 내측으로 이송될 수 있는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.Furthermore, the area size of the guide part inlet 410 is such that all nanofibers radiated from the nozzle part 300 are connected to the nanofiber guide part 400 or the nanofibers by the electrical force formed in the nanofiber guide part 400. It is preferable that it be formed in a size that can be transported inside the guide part 400.

상기 유도부 입구(410)의 면적 크기는 상기 노즐부(300)의 단부를 가상의 선으로 연결하여 형성된 소정의 면적을 내포하는 크기로 형성되는 것이 바람직하다.The area size of the inlet 410 of the induction unit is preferably formed to encompass a predetermined area formed by connecting the ends of the nozzle unit 300 with an imaginary line.

한편, 상기 고전압 제공부(500)에는 전기장 조절 수단(520)이 더 포함될 수 있다.Meanwhile, the high voltage provider 500 may further include an electric field adjustment means 520.

상기 전기장 조절 수단(520)에는 상기 나노섬유 유도부(400)와 상기 노즐부(300)의 이격거리를 조절하는 높이 조절 부재가 포함될 수 있다.The electric field control means 520 may include a height adjustment member that adjusts the separation distance between the nanofiber guide part 400 and the nozzle part 300.

또한, 상기 높이 조절 부재는 제1 높이 조절 부재와 제2 높이 조절 부재로 구분될 수 있다.Additionally, the height adjustment member may be divided into a first height adjustment member and a second height adjustment member.

상기 제1 높이 조절 부재를 통해 1차적으로 높이를 조절하고, 제2 높이 부재를 통해 2차적으로 미세 높이 조절을 함으로써 전기장 세기를 정밀하게 조절할 수 있다.The electric field intensity can be precisely adjusted by primarily adjusting the height through the first height adjustment member and secondarily fine height adjustment through the second height member.

전기장 세기가 강해지면 나노섬유가 방사되는 폭이 넓어지는 효과가 있다.As the electric field intensity becomes stronger, the width at which the nanofibers are radiated becomes wider.

한편, 상기 나노섬유 유도부(400)와 상기 노즐부(300)의 이격거리가 증가되면 나노섬유가 상기 노즐부(300)로부터 방사된 이후에 나노섬유가 상기 노즐부(300)로부터 상기 나노섬유 유도부(400)로 접근되는 시간이 증가하므로, 나노섬유에 잔존하는 용매의 휘발 또는 제거되는 시간이 확보되는 효과가 있다.On the other hand, when the separation distance between the nanofiber guide portion 400 and the nozzle portion 300 increases, the nanofibers are emitted from the nozzle portion 300 to the nanofiber guide portion after the nanofibers are radiated from the nozzle portion 300. Since the time to approach (400) increases, the time for volatilization or removal of the solvent remaining in the nanofiber is secured.

상술한 바를 종합하면, 상기 고전압 제공부(500)에 전원이 인가되면 상기 노즐부(300)에서 나노섬유가 방사되고, 방사된 나노섬유는 상기 나노섬유 유도부(400)를 향해 상향 이송되는 특징이 있다.Summarizing the above, when power is applied to the high voltage providing unit 500, nanofibers are spun from the nozzle unit 300, and the spun nanofibers are transported upward toward the nanofiber guiding unit 400. there is.

상술한 바와 같은 구성을 통해서 상기 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치(10)는 기존의 부직포 형태의 나노섬유를 개선하여 정렬된 형태의 나노섬유를 대량 생산하는 효과가 있다.Through the above-described configuration, the electrospinning device 10 for forming a stable twist of the aligned nanofibers has the effect of mass producing aligned nanofibers by improving the existing nonwoven nanofibers.

또한, 노즐부(300)에서 방사되는 나노섬유의 방사방향이 중력 반대방향을 포함하도록 구비되어 나노섬유가 나노섬유 유도부(400)를 향해 상향 이송되도록 함으로써 잔존 용매가 휘발 또는 제거 될 수 있는 충분한 시간이 확보될 수 있도록 하며, 방울 형태의 액적 탈락 현상을 방지할 수 있다.In addition, the radial direction of the nanofibers emitted from the nozzle unit 300 is provided to include a direction opposite to gravity, so that the nanofibers are transported upward toward the nanofiber guide unit 400, thereby allowing sufficient time for the remaining solvent to be volatilized or removed. This can be ensured and the phenomenon of dropping droplets in the form of droplets can be prevented.

그리고, 나노섬유가 상향 이송되면서 신장되어 나노섬유의 물성을 향상시킬 있고, 나노섬유가 일 방향으로 정렬되면서 포집되어 대량생산된 나노섬유의 활용 가치를 높일 수 있다.In addition, the nanofibers are stretched as they are transported upward, improving the physical properties of the nanofibers, and the nanofibers are collected while aligned in one direction, increasing the utility value of mass-produced nanofibers.

다음으로, 나노섬유 이송부(600)는 상기 나노섬유 유도부(400)의 후단에 열결되어, 상기 나노섬유 유도부(400)로 접근되거나 상기 나노섬유 유도부(400)를 통과한 정렬된 형태의 나노섬유 다발이 추가로 상향 이송되는 통로가 된다.Next, the nanofiber transfer unit 600 is connected to the rear end of the nanofiber guide part 400, and the nanofiber bundle in an aligned form approaches the nanofiber guide part 400 or passes through the nanofiber guide part 400. This additionally becomes a passage for upward transport.

상기 나노섬유 이송부(600)는 도 3 및 도 8에 도시된 바와 같이 이송관(610), 나선형 유체 흐름 생성 부재(620), 이송관 스케일 조절 수단(630)을 포함할 수 있다.The nanofiber transfer unit 600 may include a transfer pipe 610, a spiral fluid flow generating member 620, and a transfer pipe scale adjustment means 630, as shown in FIGS. 3 and 8.

상기 이송관(610)에는 나노섬유 다발의 이송 방향을 따라서 형성되어 상기 이송관(610)을 통과하는 유체의 흐름을 나선형 흐름으로 형성되도록 하는 나선형 유체 흐름 생성 부재(620)가 마련된다.The transfer pipe 610 is provided with a spiral fluid flow generating member 620 that is formed along the transfer direction of the nanofiber bundle and allows the flow of fluid passing through the transfer pipe 610 to be formed as a spiral flow.

상기 나선형 유체 흐름 생성 부재(620)는 상기 이송관(610)의 내벽에 나노섬유의 이송 방향을 따라서 형성되는 나사산(621) 및 나사골(622)로 구분될 수 있다.The helical fluid flow generating member 620 may be divided into a screw thread 621 and a screw bone 622 formed along the transport direction of the nanofibers on the inner wall of the transport pipe 610.

즉, 상기 나사산(621) 및 나사골(622)을 따라서 나선형 유체 흐름이 생성되며 나노섬유 다발이 유체 흐름을 따라서 꼬임을 형성하여 나노섬유 얀이 생성될 수 있다.That is, a spiral fluid flow is generated along the screw thread 621 and the screw bone 622, and the nanofiber bundle forms a twist along the fluid flow to create a nanofiber yarn.

종래에 나노섬유 얀을 생성하기 위해서는 직접 꼬임을 형성하는 방식을 취하거나, 이송관(610)의 입구에서 프로펠러 등의 회전에 의해 나노섬유 얀의 생성을 유도하는 방식을 취하였다.Conventionally, in order to create a nanofiber yarn, a method of directly forming a twist was used, or a method of inducing the generation of a nanofiber yarn by rotating a propeller at the entrance of the transfer pipe 610 was used.

본 발명에 따른 나선형 유체 흐름 생성 부재(620)는 나노섬유 다발이 이송되는 방향을 따라서 마련되므로, 나노섬유 길이 전체에 균일한 꼬임이 형성되도록 할 수 있을 것으로 기대된다. Since the spiral fluid flow generating member 620 according to the present invention is provided along the direction in which the nanofiber bundle is transported, it is expected to be able to form a uniform twist throughout the length of the nanofiber.

한편, 상기 이송관(610)은 내벽이 평평한 관체로 마련되어 꼬임을 형성하지 않고 정렬된 형태인 나노섬유 다발 상태로도 이송되도록 할 수 있다. 즉, 연속되고 나노섬유 내부 고분자의 고차구조가 한 방향으로 배향된 나노섬유를 구현할 수도 있다.Meanwhile, the transfer pipe 610 is provided as a tube body with a flat inner wall, so that it can be transferred in the form of an aligned nanofiber bundle without forming a twist. In other words, it is possible to implement a nanofiber that is continuous and the higher order structure of the polymer inside the nanofiber is oriented in one direction.

상술한 바와 같은 이송관(610)은 그 스케일을 변경하여 정렬된 형태의 나노섬유 다발 또는 정렬된 형태의 나노섬유 얀의 꼬임정도 및 물성을 다양하게 형성되도록 할 수 있다.The transfer pipe 610 as described above can vary the degree of twist and physical properties of the aligned nanofiber bundle or the aligned nanofiber yarn by changing its scale.

또한, 상기 나사산(621) 및 나사골(622) 상호간의 간격, 깊이, 나사산(621) 또는 나사골(622)의 수를 조절하여 정렬된 형태의 나노섬유 얀의 물성을 다양하게 형성되도록 할 수 있다.In addition, the physical properties of the aligned nanofiber yarn can be formed in various ways by adjusting the spacing between the threads 621 and the threads 622, the depth, and the number of the threads 621 or the threads 622.

상기 나사산(621)을 중심으로 양쪽 나사골(622)까지의 길이 비율 조절, 나사산(621)의 형태(각진형, 네모형, 둥근형 등), 나사골(622)의 형태(각진형, 편평한 형, 둥근형 등), 나사산(621)의 높이, 나사골(622)의 깊이, 이송관(610) 내의 나사산(621) 또는 나사골(622)의 수, 이송 방향 기준 나사산(621) 또는 나사골(622)의 각도를 조절할 수 있다.Adjusting the length ratio from the screw thread 621 to both screw bones 622, the shape of the screw thread 621 (angular, square, round, etc.), the shape of the screw bone 622 (angular, flat, round) etc.), the height of the screw thread 621, the depth of the screw bone 622, the number of screw threads 621 or screw bones 622 in the transfer pipe 610, and the angle of the screw thread 621 or screw bone 622 based on the transfer direction. It can be adjusted.

이송관(610) 외부의 경우, 이송관(610)의 길이, 이송관(610)의 상하 송출구(710)의 직경비율, 이송관(610) 내부의 조도를 조절할 수 있다.For the outside of the transfer pipe 610, the length of the transfer pipe 610, the diameter ratio of the upper and lower outlets 710 of the transfer pipe 610, and the illuminance inside the transfer pipe 610 can be adjusted.

상술한 바와 같은 구성을 통해 정렬된 형태의 나노섬유 얀을 대량으로 안정적인 생산을 함으로서 취할 수 있는 산업상 이용 가능성은 다음과 같다.The industrial applicability that can be achieved by producing stable nanofiber yarns in an aligned form in large quantities through the above-described configuration is as follows.

나노섬유 얀은 부피대비 표면적이 크고, 높은 공극률, 선택적 투과 제어 등의 특성을 갖는 나노섬유의 특성을 요하는 산업 전 분야에서 얀 형태 그대로 또는 직조하여 활용할 수 있을 것이다.Nanofiber yarn can be used in the form of yarn or woven in all industrial fields that require the characteristics of nanofibers, such as a large surface area to volume ratio, high porosity, and selective permeation control.

상세하게는 솜, 양모, 생사 등의 천연섬유, 인견, 합성섬유 등을 얀(yarn)화하여, 굴곡성, 균일한 굵기, 연속된 길이, 적당한 강도, 신도 등의 특성을 부여하여 합사 또는 직조물의 형태로 활용하는 것과 같은 방법이 되며,In detail, natural fibers such as cotton, wool, raw silk, rayon, and synthetic fibers are turned into yarn, and properties such as flexibility, uniform thickness, continuous length, appropriate strength, and elongation are given to the braided yarn or woven material. It is the same way as using the form,

본 발명으로 생성되는 나노섬유 또한 다양한 형태로 활용될 수 있다. 예를 들어 의료용 소재, 미용소재, 보건용 소재, 국방소재, 분리막 소재, 센서 등의 다양한 정밀, 고부가가치 산업, 일반 산업에 적용할 수 있을 것으로 기대된다.Nanofibers produced by the present invention can also be used in various forms. For example, it is expected to be applicable to various precision, high value-added industries and general industries such as medical materials, cosmetic materials, health materials, defense materials, separator materials, and sensors.

한편, 본 발명에 따른 나노섬유 이송부(600)는 도 1에 도시된 바와 같은 실린지 펌프(110), DC 고전압 발생기(510), 나노섬유를 뽑아내기 위한 바늘(needle) 및 접지된 하부 기판을 포함하는 다른 전기방사 장치에도 적용할 수 있다.Meanwhile, the nanofiber transfer unit 600 according to the present invention includes a syringe pump 110, a DC high voltage generator 510, a needle for extracting nanofibers, and a grounded lower substrate as shown in FIG. It can also be applied to other electrospinning devices, including:

다른 전기방사의 예시로는, 측방 전기방사 장치 또는 하향 전기방사 장치 등이 있다.Other examples of electrospinning include a lateral electrospinning device or a downward electrospinning device.

즉, 다른 전기방사 장치에 본 발명에 따른 나노섬유 이송부(600)를 적용하여 정렬된 나노섬유(다발) 또는 정렬된 나노섬유 얀이 생성되도록 할 수 있고, 상기 나노섬유 이송부(600)의 스케일을 다양하게 조절함으로써 다양한 물성의 나노섬유 또는 나노섬유 얀이 생성되도록 할 수 있다.That is, by applying the nanofiber transfer unit 600 according to the present invention to another electrospinning device, aligned nanofibers (bundles) or aligned nanofiber yarns can be generated, and the scale of the nanofiber transfer unit 600 can be adjusted. By various adjustments, nanofibers or nanofiber yarns with various physical properties can be created.

다음으로, 고압송출부(700)는 상기 나노섬유 유도부의 후단에서 중력 반대 방향으로 고압을 송출하여 나노섬유의 고속 이동을 유도할 수 있다.Next, the high pressure transmitting unit 700 can induce high-speed movement of the nanofibers by transmitting high pressure in the direction opposite to gravity from the rear end of the nanofiber guiding unit.

상기 고압송출부(700)는 상기 나노섬유 유도부(400) 또는 상기 나노섬유 이송부(600)의 일측에 구비될 수 있다.The high pressure delivery unit 700 may be provided on one side of the nanofiber guide unit 400 or the nanofiber transfer unit 600.

상기 고압송출부(700)는 도 3, 도 7, 도 7a에 도시된 바와 같이 송출구(710), 고압 송출 수단(720), 유체 방향 설정 수단(730)을 포함할 수 있다.The high pressure delivery unit 700 may include an outlet 710, a high pressure delivery unit 720, and a fluid direction setting unit 730, as shown in FIGS. 3, 7, and 7A.

상기 고압 송출 수단(720)에서는 조절 가능한 소정의 압력을 제공할 수 있다.The high pressure delivery means 720 can provide a predetermined, adjustable pressure.

상기 유체 방향 설정 수단(730)에서는 상기 고압 송출 수단(720)에서 제공한 소정의 압력이 소정의 방향으로 유도되도록 할 수 있다.The fluid direction setting means 730 can guide the predetermined pressure provided by the high pressure delivery means 720 in a predetermined direction.

상기 유체 방향 설정 수단(730)에는 음압 챔버(731), 어댑터(732), 압력 이송관(733)을 포함될 수 있다.The fluid direction setting means 730 may include a negative pressure chamber 731, an adapter 732, and a pressure transfer pipe 733.

상기 음압 챔버(731)는 상기 나노섬유 유도부(400) 또는 상기 나노섬유 이송부(600)의 일측에 결합될 수 있다. The negative pressure chamber 731 may be coupled to one side of the nanofiber guide part 400 or the nanofiber transfer part 600.

상기 음압 챔버(731)에는 나노섬유가 이송되는 방향으로 형성되는 고압송출에 의해서 상기 나노섬유의 이송방향과 반대방향으로 상대적 음압이 형성된다.In the negative pressure chamber 731, a relative negative pressure is formed in the direction opposite to the direction in which the nanofibers are transported by high pressure discharge formed in the direction in which the nanofibers are transported.

따라서, 상기 나노섬유 유도부(400) 및 상기 나노섬유 이송부(700)에는 상향 기류가 형성될 수 있다.Accordingly, an upward airflow may be formed in the nanofiber guide part 400 and the nanofiber transfer part 700.

상기 음압 챔버(731)에는 고압의 송출 방향을 설정하기 위한 어댑터(732)가 마련될 수 있다.An adapter 732 may be provided in the negative pressure chamber 731 to set the direction of high pressure transmission.

상기 어댑터(732)는 상기 고압 송출 수단(720)으로부터 압력 이송관(733)에 의해 연결될 수 있다.The adapter 732 may be connected from the high pressure delivery means 720 through a pressure transfer pipe 733.

고압 송출의 방향을 설정하기 위하여, 상기 압력 이송관(733)이 상기 음압 챔버(731) 내부에 소정의 방향을 직접 연결될 수도 있다.In order to set the direction of high pressure delivery, the pressure transfer pipe 733 may be directly connected in a predetermined direction inside the negative pressure chamber 731.

상기 음압 챔버(731) 내부에 형성된 고압 유체 흐름은 상기 어댑터(732)에 의해 1차적으로 방향이 설정되고, 2차적으로 상기 송출구(710)에 의해 방향이 설정될 수 있다.The high-pressure fluid flow formed inside the negative pressure chamber 731 may be primarily directed by the adapter 732 and secondarily by the outlet 710.

상기 송출구(710)는 도 7 및 도 7a에 도시된 바와 같이 제1 송출구(711) 및 제2 송출구(712)로 구분될 수 있다.The outlet 710 may be divided into a first outlet 711 and a second outlet 712, as shown in FIGS. 7 and 7A.

상기 제2 송출구(712)는 상기 음압 챔버(731)의 가장자리를 따라서 하나 이상으로 형성될 수 있다.The second outlet 712 may be formed as one or more along the edge of the negative pressure chamber 731.

상기 제1 송출구(711)는 복수 개의 상기 제2 송출구(712)를 구비한 원통 중앙에 형성될 수 있다.The first outlet 711 may be formed at the center of a cylinder including a plurality of second outlets 712.

상기 어댑터(732)에 의해 1차적으로 방향이 설정된 고압 유체는 상기 제2 송출구(712)를 통해 토출된다.The high-pressure fluid whose direction is primarily set by the adapter 732 is discharged through the second discharge port 712.

상기 제1 송출구(711)를 통해서는 음압에 의해 이송된 나노섬유가 통과되고, 상기 제2 송출구(712)로 통과되는 고압 유체는 정렬된 나노섬유 또는 나노섬유 얀을 외부에서 감싸면서 고속으로 이송시킬 수 있다.Nanofibers transported by negative pressure pass through the first outlet 711, and the high-pressure fluid passing through the second outlet 712 wraps the aligned nanofibers or nanofiber yarns on the outside and flows at high speed. It can be transferred to .

나아가, 고압 송출에 의해 나노섬유에 잔존하는 용매가 휘발 또는 제거되는 효과가 있다.Furthermore, high pressure delivery has the effect of volatilizing or removing the solvent remaining in the nanofibers.

상기 고압송출부(700)는 고압을 통해 나노섬유의 고속 이동을 유도하는 구성으로서, 나노섬유가 상기 고압송출부(700)를 통과하기 전/후의 성질이 매우 달라질 수 있다.The high pressure delivery unit 700 is a component that induces high-speed movement of nanofibers through high pressure, and the properties of the nanofibers before and after passing through the high pressure delivery unit 700 may be very different.

이 점을 활용하여, 상기 고압송출부(700)를 통과하기 전/후의 이송관(600)을 다른 스케일로 설정하고, 상기 이송관(600) 상호간의 관계에 따라서 다양한 물성을 갖는 나노섬유 또는 나노섬유 얀이 생성되도록 할 수 있다.Taking advantage of this, the transfer pipes 600 before and after passing through the high pressure delivery unit 700 are set to different scales, and nanofibers or nanowires with various physical properties depending on the relationship between the transfer pipes 600 are used. Fiber yarn can be produced.

다음으로, 온도/압력 조절 수단은 상기 나노섬유 또는 나노섬유 얀이 이송되는 과정에서 온도 또는 압력 환경을 조절하기 위한 수단이다.Next, the temperature/pressure control means is a means for controlling the temperature or pressure environment during the process of transporting the nanofiber or nanofiber yarn.

상기 온도/압력 조절 수단에는 에어히터(810), 에어커튼 생성 수단(820)이 포함될 수 있다.The temperature/pressure control means may include an air heater 810 and an air curtain generating means 820.

상기 에어히터(810)는 열을 제공할 수 있는 어떠한 수단으로서 특정한 종류로 제한되지 않는다.The air heater 810 is any means that can provide heat and is not limited to a specific type.

상기 에어히터(810)로부터 상기 압력 이송관(733)을 통해서 상기 음압 챔버(731)로 소정이 열이 공급될 수 있다.A predetermined amount of heat may be supplied from the air heater 810 to the negative pressure chamber 731 through the pressure transfer pipe 733.

이를 통해, 상기 음압 챔버(731) 내부에 고온 환경이 조성되어 잔존 용매의 휘발성을 증가시키는 효과가 있다.Through this, a high temperature environment is created inside the negative pressure chamber 731, which has the effect of increasing the volatility of the remaining solvent.

한편, 상기 에어커튼 생성 수단(820)은 도 9에 도시된 바와 같이 상기 폴리머 용액 분배 수단(200)의 외부 또는 테일러콘의 jet 보다 낮은 곳에 위치하여 상부로 향해 에어를 분사함으로써 에어커튼을 생성할 수 있다.Meanwhile, as shown in FIG. 9, the air curtain generating means 820 is located outside the polymer solution distributing means 200 or lower than the jet of the Taylor cone and generates an air curtain by spraying air upward. You can.

상기 고압 송출 수단(720)으로부터 상기 압력 이송관(733)을 통해 상기 에어커튼 생성 수단(820)으로 고압이 이송될 수 있다.High pressure may be transferred from the high pressure delivery means 720 to the air curtain generating means 820 through the pressure transfer pipe 733.

상기 에어커튼 생성 수단(820)에서의 에어 분사 방향은 상기 에어커튼 생성 수단(820)에 마련된 커튼송출부(821)의 각도 조절로 제어가 가능하며, 분사되는 에어압력의 세기도 조절될 수 있다.The direction of air injection from the air curtain generating means 820 can be controlled by adjusting the angle of the curtain discharge unit 821 provided in the air curtain generating means 820, and the intensity of the air pressure sprayed can also be adjusted. .

상기 에어커튼으로 나노섬유의 잔존 용매를 휘발시키는 1차적인 역할을 함과 동시에 나노섬유 고화를 촉진하는 효과가 있다.The air curtain plays a primary role in volatilizing the remaining solvent in the nanofibers and has the effect of promoting nanofiber solidification.

다음으로, 상기 나노섬유 포집 수단(900)은 상기 나노섬유 이송부(600)를 통과한 나노섬유 또는 나노섬유 얀을 최종적으로 포집하는 구성이다.Next, the nanofiber collecting means 900 is configured to finally collect the nanofibers or nanofiber yarns that have passed through the nanofiber transfer unit 600.

상기 나노섬유 포집 수단(900)에는 다양한 형태의 평판(도면 미표시), 가이드 롤러(910) 또는 컨베이어 벨트(도면 미표시), 권취 롤러(920)가 될 수 있다.The nanofiber collecting means 900 may include various types of flat plates (not shown), guide rollers 910 or conveyor belts (not shown), and winding rollers 920.

한편, 상술한 바와 같이 나노섬유 유도부(400)는 노즐부(300)로부터 중력 반대 방향으로 소정 거리 이격하여 구비될 수 있다.Meanwhile, as described above, the nanofiber guide part 400 may be provided at a predetermined distance away from the nozzle part 300 in a direction opposite to gravity.

상기 노즐부(300)와 상기 상기 나노섬유 유도부(400) 사이에 형성되는 소정 크기의 공간은 도 10에 도시된 바와 같이 방사 공간부(A)로 정의될 수 있다.A space of a predetermined size formed between the nozzle part 300 and the nanofiber guide part 400 may be defined as a radiating space A, as shown in FIG. 10.

상기 노즐부(300)로부터 방사된 나노섬유는 상기 방사 공간부(A)를 경유하여 상기 나노섬유 유도부(400)를 향해 전기적으로 유도된다.The nanofibers spun from the nozzle unit 300 are electrically guided toward the nanofiber guide unit 400 via the spinning space A.

본 발명에 따른 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치(10)에는 상기 방사 공간부(A)에 마련되는 하우징부(1000), 외기 유입부(1100)가 더 포함될 수 있다.The electrospinning device 10 for forming a stable twist of aligned nanofibers according to the present invention may further include a housing part 1000 and an external air inlet part 1100 provided in the spinning space A.

상기 하우징부(1000)는 상기 방사 공간부(A)를 둘러싸는 다각 기둥 또는 원 기둥 형태일 수 있다.The housing part 1000 may be in the form of a polygonal pillar or circular pillar surrounding the radiating space A.

상기 하우징부(1000)의 개구된 상부면은 상기 나노섬유 유도부(400)와 기밀이 되도록 결합될 수 있다.The open upper surface of the housing portion 1000 may be airtightly coupled to the nanofiber guide portion 400.

또한, 상기 하우징부(1000) 측벽의 높이는 상기 유도부 입구(410)로부터 바닥면까지 형성될 수 있다.Additionally, the height of the side wall of the housing portion 1000 may be formed from the inlet to the guide portion 410 to the bottom surface.

이를 통해, 상기 방사 공간부(A)에 방사된 나노섬유를 외기로부터 차단시킬 수 있다.Through this, the nanofibers spun into the radiation space (A) can be blocked from external air.

상기 하우징부(1000)의 형상이 상기한 사항으로 한정되는 것은 아니고, 상기 방사 공간부(A)에 방사된 나노섬유가 외기로부터 차단될 수 있는 형상이면 모두 포함될 수 있다.The shape of the housing portion 1000 is not limited to the above-described details, and any shape that can block the nanofibers spun into the radiation space (A) from external air may be included.

상기 외기 유입부(1100)는 상기 하우징부(1000)를 하나 이상의 지점에서 관통하여 형성될 수 있다.The external air inlet 1100 may be formed by penetrating the housing 1000 at one or more points.

상기 외기 유입부(1100)는 복수 개의 유입공(1110)으로 이루어질 수 있다.The outside air inlet 1100 may be composed of a plurality of inlet holes 1110.

따라서, 상기 고압송출부(700)에 전원이 인가되면 상기 방사 공간부(A)에 중력 반대 방향의 공기 흐름이 생성되면서 상기 외기 유입부(1100)를 통해서는 외기가 유입될 수 있다.Therefore, when power is applied to the high pressure transmitting unit 700, an air flow in the direction opposite to gravity is generated in the radiating space A, and external air can be introduced through the external air inlet 1100.

상기 유입공(1110) 중에서 상기 하우징부(1000)의 중심부를 기준으로 맞은편에 배치된 것은 상호 간에 대칭이 되도록 마련될 수 있다.Among the inlet holes 1110, those disposed on opposite sides of the center of the housing portion 1000 may be arranged to be symmetrical to each other.

상기 방사 공간부(A)에 유입된 외기에는 코리올리 효과(Coriolis effect)에 의해 나선형 유동이 형성될 수 있고, 나노섬유에 꼬임이 부여될 수 있다.A spiral flow may be formed in the external air flowing into the radiating space A due to the Coriolis effect, and twist may be imparted to the nanofibers.

또한, 상기 유입공(1110)은 도 13에 도시된 바와 같이 경사 방향으로 형성될 수 있다.Additionally, the inlet hole 1110 may be formed in an inclined direction as shown in FIG. 13.

이러한 경사는 측방 경사로 정의될 수 있다.This slope can be defined as a lateral slope.

이를 통해, 상기 유입공(1110)을 통해 유입되는 외기는 상기 하우징부(1000)의 중심부와 소정거리 이격된 위치를 향하므로 상기 방사 공간부(A)에 회전 유동이 형성될 수 있다.Through this, the external air flowing in through the inlet hole 1110 is directed to a position spaced a predetermined distance away from the center of the housing part 1000, so that a rotational flow can be formed in the radiating space A.

상기 유입공(1110)의 경사 방향에는 상향 경사가 포함될 수 있다.The inclination direction of the inlet hole 1110 may include an upward inclination.

이를 통해, 상기 방사 공간부(A)에서 나노섬유의 상향 이송력이 증가될 수 있다.Through this, the upward transport force of the nanofibers in the radiation space (A) can be increased.

본 발명에 따른 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치(10)에는 도 12에 도시된 바와 같이 상기 하우징부(1000)를 소정 간격으로 이격하여 둘러싸는 단열 재킷(1200)이 더 포함될 수 있다.The electrospinning device 10 for forming a stable twist of aligned nanofibers according to the present invention further includes an insulating jacket 1200 surrounding the housing portion 1000 at a predetermined interval, as shown in FIG. 12. You can.

상기 단열 재킷(1200)은 상기 방사 공간부(A)를 외기로부터 단열시킬 수 있는 소재로 마련될 수 있다.The insulation jacket 1200 may be made of a material that can insulate the radiating space A from external air.

상기 단열 재킷(1200)과 상기 상기 하우징부(1000)의 사이에 소정 간격 이격된 공간에는 공기층이 형성될 수 있다An air layer may be formed in a space spaced apart by a predetermined distance between the insulation jacket 1200 and the housing portion 1000.

상기 단열 재킷(1200)의 일측에는 상기 압력 이송관(733)으로 연결되는 상기 에어히터(810)가 연결될 수 있다.The air heater 810 connected to the pressure transfer pipe 733 may be connected to one side of the insulation jacket 1200.

상기 에어히터(810)는 소정 온도로 가열된 공기를 공급할 수 있다.The air heater 810 can supply air heated to a predetermined temperature.

가열된 공기는 상기 외기 유입부(1100)을 통해 상기 방사 공간부(A)로 유입될 수 있다.Heated air may flow into the radiation space A through the outside air inlet 1100.

이를 통해, 나노섬유에 잔존하는 용매의 휘발성을 증가시킬 수 있다.Through this, the volatility of the solvent remaining in the nanofibers can be increased.

나아가, 상기 방사 공간부(A) 외부의 온도와 압력이 증가되므로, 상기 방사 공간부(A)로 유입되는 공기의 유동력이 증가되어 나노섬유의 꼬임성이 향상될 수 있다.Furthermore, since the temperature and pressure outside the radiation space (A) increase, the flow force of air flowing into the radiation space (A) increases, thereby improving the twistability of the nanofibers.

도 11, 도 12에서는 상기 하우징부(1000)의 다양한 형태를 도시하였다.11 and 12 show various shapes of the housing portion 1000.

먼저, 상기 하우징부(1000)는 다각 기둥 형태가 될 수 있다.First, the housing portion 1000 may be in the shape of a polygonal pillar.

도 11에는 다각 기둥 형태의 일례로써 사각 기둥의 형태를 도시하였다.Figure 11 shows the shape of a square pillar as an example of a polygonal pillar shape.

상기 하우징부(1000)의 측벽에 형성된 상기 외기 유입부(1100)는 나노섬유가 이송되는 방향과 동일한 방향이 긴 쪽으로 형성되는 장공 형태의 유입공(1110)일 수 있다.The external air inlet 1100 formed on the side wall of the housing 1000 may be a long inlet hole 1110 formed in the same direction as the direction in which the nanofibers are transported.

상기 유입공(1110)은 상기 하우징부(1000)의 측벽에 복수 개 마련될 수 있다.A plurality of inlet holes 1110 may be provided on the side wall of the housing unit 1000.

상기 유입공(1110)은 상기 하우징부의 측벽 중심으로부터 동일 방향으로 소정 거리 이격된 위치에 형성될 수 있다.The inlet hole 1110 may be formed at a position spaced a predetermined distance away from the center of the side wall of the housing unit in the same direction.

다음으로, 도 12에 도시된 바와 같이 상기 하우징부(1000)는 원기둥 형태가 될 수 있다.Next, as shown in FIG. 12, the housing portion 1000 may have a cylindrical shape.

원기둥 형태에서는 상술한 바와 같이 측방 경사 또는 상향 경사가 포함되는 경사형의 유입공(1110)이 마련될 수 있다.In the cylindrical form, an inclined inlet hole 1110 including a lateral slope or an upward slope may be provided as described above.

한편, 코리올리 힘은 지리적 위치에 따라 세기나 방향이 다르게 작용할 수 있다.Meanwhile, the Coriolis force may act differently in strength or direction depending on geographical location.

따라서, 상기 방사 공간부(A)에 형성되는 회전 유동의 세기나 방향도 다르게 형성될 수 있다.Accordingly, the intensity or direction of the rotational flow formed in the radial space A may be formed differently.

이에, 상술한 바와 같은 편심 거리, 편심 방향, 경사각, 경사 방향, 유입공(1110) 크기, 유입공(1110) 위치, 유입공(1110) 형상, 유입공(1110) 갯수, 상기 에어히터(810)에서 공급되는 공기의 압력이나 온도 등은 나노섬유가 생산되는 지리적 위치나 나노섬유의 사용 용도 등에 따라서 다양하게 설정될 수 있다.Accordingly, as described above, the eccentric distance, eccentric direction, inclination angle, inclination direction, size of the inlet hole 1110, location of the inlet hole 1110, shape of the inlet hole 1110, number of inlet holes 1110, and the air heater 810 ) can be set in various ways depending on the geographical location where the nanofibers are produced or the intended use of the nanofibers.

이상과 같이 도면을 참고하여 상술한 실시 예들은 각각 일 실시 예에 불과한 것으로, 본 발명의 진정한 권리범위는 청구범위에 기재된 청구항들에 의해 결정되어야 할 것이다.As described above, the embodiments described above with reference to the drawings are merely examples, and the true scope of the present invention should be determined by the claims stated in the claims.

1: 테일러 콘
2: 제트
10: 정렬된 나노섬유의 안정적 꼬임 형성을 위한 전기방사장치
100: 폴리머 용액 공급 수단
110: 실린지 펌프
120: 폴리머 용액 탱크
200: 폴리머 용액 분배 수단
210: 극판
230: 폴리머 용액 분배관
231: 가장자리 분배관
232: 교차 분배관
300: 노즐부
310: 노즐 바디
320: 테일러콘 형성 수단
330: 노즐관
331: 제1 노즐관
332: 제2 노즐관
340: 노즐 체결 수단
400: 나노섬유 유도부
410: 유도부 입구
420: 유도부 출구
430: 유도부 경사면
440: 유도부 체결 수단
500: 고전압 제공 수단
510: 고전압 발생기
520: 전기장 조절 수단
600: 나노섬유 이송부
610: 이송관
620: 나선형 유체 흐름 생성 부재
621: 나사산
622: 나사골
700: 고속송출부
710: 송출구
711: 제1 송출구
712: 제2 송출구
720: 고압 송출 수단
730: 유체 방향 설정 수단
731: 음압 챔버
732: 어댑터
733: 압력 이송관
810: 에어히터
820: 에어커튼 생성 수단
821: 커튼송출부
900: 나노섬유 포집 수단
910: 가이드 롤러
920: 권취 롤러
1000: 하우징부
1100: 외기 유입부
1110: 유입공
1200: 단열 재킷
A: 방사 공간부1: Taylor Cone
2: Jet
10: Electrospinning device for forming stable twists of aligned nanofibers
100: polymer solution supply means
110: Syringe pump
120: polymer solution tank
200: polymer solution distribution means
210: pole plate
230: Polymer solution distribution pipe
231: edge distribution pipe
232: Cross distribution pipe
300: nozzle part
310: nozzle body
320: Taylor cone forming means
330: nozzle pipe
331: First nozzle pipe
332: Second nozzle pipe
340: Nozzle fastening means
400: Nanofiber guide part
410: Judo department entrance
420: Judo section exit
430: Guide section slope
440: Guide fastening means
500: means for providing high voltage
510: High voltage generator
520: Electric field control means
600: Nanofiber transfer unit
610: Transfer pipe
620: Helical fluid flow creation member
621: thread
622: Nasagol
700: High-speed transmission unit
710: Sending outlet
711: 1st outlet
712: Second outlet
720: High pressure delivery means
730: means for setting fluid direction
731: Negative pressure chamber
732: adapter
733: Pressure transfer pipe
810: Air heater
820: Air curtain generating means
821: Curtain transmission department
900: Nanofiber collection means
910: Guide roller
920: winding roller
1000: Housing part
1100: Outside air inlet
1110: Inlet hole
1200: Insulated jacket
A: Radial space part

Claims

A nozzle unit whose end faces a direction opposite to gravity and which radiates the polymer solution into nanofibers;
a polymer solution distribution means installed in one or more nozzle units and uniformly distributing the polymer solution contained therein to the nozzle units;
a nanofiber guide unit provided at a predetermined distance from the nozzle unit in a direction opposite to gravity, and through which the nanofibers emitted from the nozzle unit are electrically guided;
a high voltage providing unit that provides a predetermined voltage so that the polymer solution is emitted into nanofibers from the nozzle unit;
a radiation space formed between the nozzle portion and the nanofiber guide portion through which the nanofibers radiated from the nozzle portion pass;
A high pressure transmitting unit that transmits high pressure from the rear end of the nanofiber guiding unit to generate an air flow for transporting the nanofibers passing through the radiating space into the nanofiber guiding unit;
A housing portion surrounding the radiation space to block the nanofibers passing through the radiation space from external air; and
Including an external air inflow portion consisting of inlet holes formed through a plurality of points of the housing portion,
When power is applied to the high pressure transmitting unit, an air flow toward the nanofiber guide is generated in the radiating space, external air flows in through the external air inlet, and a rotating air flow is formed in the radiating space to form nanofibers. An electrospinning device for forming a stable twist of aligned nanofibers, characterized in that a twist is imparted to.

In claim 1,
The inlet hole is formed to have an inclination,
An electrospinning device for forming a stable twist of aligned nanofibers, characterized in that the outside air flowing in through the outside air inlet flows toward a position spaced a predetermined distance away from the center of the housing portion.

In claim 1,
The inlet hole is formed at a position spaced a predetermined distance away from the center of the side wall of the housing portion in the same direction,
An electrospinning device for forming a stable twist of aligned nanofibers, characterized in that the outside air flowing in through the outside air inlet flows toward a position spaced a predetermined distance away from the center of the housing portion.

In claim 1,
An electrospinning device for forming a stable twist of aligned nanofibers, characterized in that among the inlet holes, those disposed opposite the center of the housing portion are symmetrical to each other.

In claim 1,
In the electrospinning device for forming stable twists of the aligned nanofibers,
an insulating jacket surrounding the housing unit at predetermined intervals; and
An air heater connected to one side of the insulation jacket is further included,
The insulation jacket insulates the radiating space and blocks it from external air, and the radiating space is controlled to a predetermined temperature by supplying air heated to a predetermined temperature from the A heater, thereby forming a stable twist of aligned nanofibers. Electrospinning device for.