WO2014137097A1 - 전기방사장치 - Google Patents

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WO2014137097A1
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electrospinning
spinning solution
electrospinning apparatus
voc
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PCT/KR2014/001586
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박종철
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(주)에프티이앤이
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    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01F—CHEMICAL FEATURES IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS; APPARATUS SPECIALLY ADAPTED FOR THE MANUFACTURE OF CARBON FILAMENTS
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • B01D5/00—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation
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    • B01D5/006—Condensation of vapours; Recovering volatile solvents by condensation in combination with other processes with evaporation or distillation
    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B01—PHYSICAL OR CHEMICAL PROCESSES OR APPARATUS IN GENERAL
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    • B01D53/002—Separation of gases or vapours; Recovering vapours of volatile solvents from gases; Chemical or biological purification of waste gases, e.g. engine exhaust gases, smoke, fumes, flue gases, aerosols by condensation
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D13/00—Complete machines for producing artificial threads
    • D—TEXTILES; PAPER
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    • B01D2257/70—Organic compounds not provided for in groups B01D2257/00 - B01D2257/602
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    • D10B—INDEXING SCHEME ASSOCIATED WITH SUBLASSES OF SECTION D, RELATING TO TEXTILES
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    • Y02P70/62—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product related technologies for production or treatment of textile or flexible materials or products thereof, including footwear

Definitions

  • the present invention relates to an electrospinning apparatus, and more particularly, it is possible to reuse and recycle the spinning solution overflowed during the spinning process of the electrospinning apparatus and VOC (Volatile Organic Compounds) generated during the spraying of the spinning solution.
  • the case of the electrospinning apparatus is formed to mix the conductor and the insulator, so that the insulating member in the case can be removed, and the thickness of the case and the distance between the case and the collector can be optimized for stable mass production of the nanofiber web.
  • Bottom-up and top-down electrospinning methods are alternately installed on the electrospinning apparatus to produce nanofibers with different polymers or diameters, and to improve the performance of the filter media by forming corrugations in the manufactured filter media. It relates to an electrospinning apparatus that can be.
  • nanofibers refer to microfibers having a diameter of only tens to hundreds of nanometers.
  • Products such as nonwoven fabrics, membranes, and braids composed of nanofibers are used for household goods, Widely used in agriculture, clothing and industrial use.
  • Nanofibers as described above are produced by electric fields. That is, the nanofibers are subjected to a high voltage electric field to the polymer material as a raw material to generate an electric repulsion inside the polymer material as a raw material, and thus the molecules are agglomerated into nano-sized yarns to produce and produce the nanofibers.
  • Electrospinning apparatus for manufacturing and producing such thin nanofibers is provided with a spinning solution main tank filled with spinning solution, a metering pump for quantitative supply of spinning solution, and a plurality of nozzles for ejecting spinning solution. It is configured to include a nozzle block that is located at the bottom of the nozzle, a collector for accumulating fibers to be emitted and a voltage generator for generating a voltage.
  • the electrospinning device having the structure as described above is provided for the quantitative supply of the spinning solution main tank (not shown) filled with the spinning solution and the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank.
  • the nozzle block 111 Dispensing the polymer spinning solution in the metering pump (not shown) and the spinning solution main tank, the nozzle block 111 is arranged in a plurality of nozzles 112 is arranged in the pin and the lower end of the nozzle 112
  • the unit 110 includes a collector 113 spaced apart from the nozzle 112 and a voltage generator 114 for generating a high voltage to the collector 113 to accumulate the polymer spinning solution to be injected.
  • the spinning solution in the spinning solution main tank in which the spinning solution is filled is continuously metered into a plurality of nozzles 112 to which a high voltage is applied through a metering pump.
  • the spinning solution supplied to the nozzle 112 is radiated and focused through the nozzle 112 on the collector 114 on which a high voltage is applied, thereby forming a nanofiber web, and the unit 110 of the electrospinning apparatus 100.
  • the nanofiber web is formed on the long sheet 115 to be transferred to the furnace, and the long sheet 115 on which the nanofiber web is laminated is passed through each unit 110, and the nanofiber web is repeatedly laminated. It is made of nonwoven fabric by embossing or needle punching.
  • the mounting sheet 115 is conveyed by the drive of the belt 116 by the rotation of the conveying roller 117.
  • the electrospinning device is divided into a bottom-up electrospinning device, a top-down electrospinning device, and a horizontal electrospinning device according to the direction of the position on the collector. That is, the electrospinning device is made of a configuration in which the collector is located at the top of the nozzle, a bottom-up electrospinning apparatus capable of producing uniform and relatively thin nanofibers, and the collector is configured in the bottom of the nozzle, It is possible to produce thick nanofibers, and is divided into a top-down electrospinning apparatus capable of increasing the production of nanofibers per unit time and a horizontal electrospinning apparatus consisting of a collector and a nozzle arranged in a horizontal direction.
  • the bottom-up electrospinning device has the advantage of producing a uniform and relatively thin nanofibers
  • the productivity is reduced during the manufacture of the product is made of a thinner nanofibers
  • the top-down electrospinning device has the advantage of being able to produce relatively large diameter nanofibers and increasing the production of nanofibers per unit time, while the spinning solution is continuously discharged by a high voltage nozzle.
  • the effect of the electric force imparted due to supply is lowered.
  • the horizontal electrospinning device has a disadvantage in that it is difficult to radiate by arranging a plurality of nozzles. That is, in order to erect the nozzle plate containing the nozzle and the spinning solution in the horizontal direction with the collector, the nozzle located at the top line and the nozzle and collector located at the bottom line should be arranged at the same tip-to-collector distance. It is difficult to arrange nozzles and collectors at the same radiation distance, so there is a problem that only a limited number of nozzles can be arranged. Since only a limited number of nozzles are arranged in a certain space, it is difficult to mass-produce products required for commercialization. There was this.
  • the nanofibers produced by the electrospinning apparatus are made of products such as nonwoven fabrics, membranes and braids, and are widely used in agriculture, clothing, and industrial use, and include artificial leather, artificial suede, sanitary napkins, clothes, diapers, It is used in various fields such as packaging materials, miscellaneous materials, various filter materials, medical materials for gene carriers and defense materials such as bulletproof vests.
  • nanofibers produced by electrospinning devices are applied as filter media used in various industries such as electricity, electronics, food, beverages and pharmaceuticals, filtration of impurities and foreign substances from fluids used as product materials in various industries Perform the process.
  • Such filters include a deep filtration filter called a depth filter and a surface filtration filter called a screen filter, and the filter medium applied to each filter is mechanically stable. Installed within the filter structure provides good filtration, high particle capture and minimal flow restriction efficiency as the gas or liquid passes through the filter media.
  • the deep filtration filter is configured to collect solids in the fluid inside the filter and to wind the nonwoven fabric serving as the filter medium into a cylindrical shape.
  • the depth filtration filter 310 is formed of a structure in which the filter medium is simply wound in a cylindrical shape is limited the filtration area of the filter medium, there is a problem that the filtration flow rate is small.
  • the surface filtration filter 320 as shown in Figure 3, bending the filter medium 321 of the sheet (Sheet) made of a synthetic resin such as polypropylene by a bending machine, the injection core 322 and After the injection case 323 is inserted between the upper and lower ends of the injection end caps (324, 325) is composed of a configuration that the melt compression.
  • the surface filtration filter as described above requires a process of bending the filter medium with a bending machine, requires an injection core, an injection case, and an injection end cap, and manufactures these parts through a separate injection process. There is a problem that the process is complicated, the production cost increases.
  • the electrospinning device is a spinning solution is injected through the nozzle of the nozzle block, the spinning solution is made of a configuration to form a nanofiber web while being laminated on the lower surface or the upper surface of the long sheet.
  • the elongated sheet in which the nanofiber web is laminated by spraying the spinning solution through a nozzle in one unit of the electrospinning apparatus is transferred into another unit and is transferred into another unit.
  • the nanofibers are prepared by repeatedly performing the above-described process, such as spraying the spinning solution on the long sheet through a nozzle and stacking nanofibers again.
  • the spinning solution injected through the nozzle of the nozzle block comprises a polymer polymer and a solvent.
  • the spinning solution is sprayed through the nozzle of the electrospinning device nozzle block, the polymer polymer included in the spinning solution is laminated on a long sheet to form a nanofiber web, but the solvent included in the spinning solution is generated in the electrospinning device. Due to the high voltage, it is volatilized and vaporized into VOC (Volatile Organic Compounds).
  • VOC Volatile Organic Compounds
  • VOC generated when the spinning solution is sprayed through an electrospinning agent is a toxic chemical having carcinogenicity, a substance that causes air pollution, a substance causing global warming, and regulations according to the Enforcement Decree of the Air Environment Conservation Act.
  • the target substance is a toxic chemical having carcinogenicity, a substance that causes air pollution, a substance causing global warming, and regulations according to the Enforcement Decree of the Air Environment Conservation Act. The target substance.
  • the electrospinning device 900 is a spinning nozzle for discharging the polymer solution stored in the spinning solution main tank 901 ( 904 and an unwinding roll 924 and a winding roll for conveying the collector 920 and the collecting base 918 comprising the nozzle block 902 and the conductive element, the gas nozzle 906 forming a gas flow.
  • a suction blower 912, a gas collecting tube 914, and a supporting member 922 are provided.
  • the top-down electrospinning apparatus 900 applies negative high voltage to the collector 920 and simultaneously discharges the polymer solution from the spinning nozzle 904 while the nozzle block 902 is grounded.
  • the nanofibers are electrospun onto the collecting substrate 918.
  • the electrospinning device 900 applies a high voltage to the collector 920 formed in a relatively simple shape and structure, and electrospinning while the nozzle block 902 having a relatively complex shape and structure is grounded. It is difficult to cause an undischarged discharge or a voltage drop, and it is possible to always electrospin under stable conditions.
  • the electrospinning device as described above is likely to have insufficient insulation between the collector, the case and the other members, and the collector may be applied when an extremely high voltage is applied between the nozzle block and the collector to produce a nanofiber having a desired performance. Insulation breakdown may occur between the case and the other members, and in addition to the breakdown breakdown, the leak current may be increased to an undesirable level.
  • the present invention has been made in order to solve the problems as described above, liquefied by condensing the VOC generated when the spinning solution sprayed from the nozzle of the electrospinning device nozzle block on the long sheet to liquefy, and distilled liquefied VOC Classify and vaporize by type, condensate and liquefy each vaporized VOC again, add it to spinning solution, reuse and recycle, and do not nanofiberize after spinning from nozzle and overflow solution that overflowed spinning system
  • the purpose of the present invention is to provide an electrospinning device that can be reused and recycled by transferring to a regeneration tank, and that an amount of solvent required for the spinning solution can be used as a solvent obtained through the VOC recycling system.
  • the present invention by forming the lower portion of the case of the electrospinning device as a conductor, and the upper portion of the electrospinning device is formed of an insulator, it is possible to remove the upper insulating member in the case for the collector is mounted, thereby the whole of the electrospinning device for nanofiber manufacturing
  • the aim of the present invention is to provide an electrospinning device capable of stable mass production. .
  • the bottom-up electrospinning device and the top-down electrospinning device is installed alternately by spraying the spinning solution alternately, it is possible to manufacture different polymers or nanofibers having different diameters, bottom-up and The top-down electrospinning enables the production of complementary and advanced nanofiber products, and by forming corrugations in the filter media produced, the filtration area of the filter media can be expanded when fabricating the filter media from nanofibers. As a result, it is possible to secure an improved filtration area of the filter media, thereby improving the performance of the filter media and at the same time extending the life of the filter media.
  • nanofibers and filter media are manufactured continuously, and in one process Preparation only nanofibers, or it is possible to form parts of the folds produced nanofiber to manufacture only the filter media is an object of the present invention to provide an electro-emission device that can decrease the production cost and improving the manufacturing fairness.
  • the present invention in the electrospinning apparatus for manufacturing nanofibers, by condensing and distilling the VOC generated from the spinning solution sprayed through a nozzle installed in each unit of the electrospinning apparatus VOC (Volatile Organic Compounds) recycling system for reuse and recycling is provided.
  • VOC Volatile Organic Compounds
  • the VOC recycling system comprises a condenser for condensing and liquefying the VOC, a distillation apparatus for distilling and liquefying the VOC condensed through the condenser and a storage device for storing the liquefied solvent in the distillation apparatus do.
  • each solvent in the storage tank which is distilled in the distillation apparatus and liquefied by the difference in vaporization temperature is classified and stored for each solvent, is reused and recycled as the spinning solution of the electrospinning apparatus.
  • the spinning solution which is not nanofibers is recovered from the spinning solution radiated through the nozzles installed in each unit of the electrospinning apparatus, and reused and recycled as a raw material of the nanofibers.
  • Overflow system; And a VOC (Volatile Organic Compounds) recycling system capable of condensing and distilling VOCs generated during the spinning process for reuse and recycling. It includes, characterized in that the overflow system and the VOC recycling system is connected and operated at the same time.
  • the tip end of the nozzle is formed in a fallopian tube shape.
  • the overflow system includes a spinning solution recovery path for recovering the spinning solution that is not nanofibers, a raw material tank for storing the spinning solution as a raw material of the nanofibers, and a spinning solution transferred from the raw material tank through the first transfer pipe. And an intermediate tank for storing the spinning solution transported from the raw material tank or the regeneration tank through the second transfer pipe, and the VOC recycling system condenses the VOC. And a solvent reservoir for storing the VOC condensed through the condenser.
  • the VOC recycling system further comprises a distillation apparatus for supplying the liquefied VOC to the solvent storage after distilling and liquefying the VOC condensed through the condenser between the condenser and the solvent storage device.
  • the regeneration tank has a first sensor for measuring the liquid level of the recovered spinning solution, the first transfer control device for controlling the transfer operation of the first transfer pipe in accordance with the liquid level measured by the first sensor,
  • the intermediate tank has a second sensor for measuring the liquid level of the spinning solution, and is provided with a second conveyance control device for controlling the conveying operation of the second conveying pipe according to the liquid level measured by the second sensor.
  • the regeneration tank of the overflow system recovers the spinning solution and simultaneously measures the solvent content of the recovered spinning solution, and distills in the distillation apparatus of the VOC recycling system according to the result of the measurement. It is recovered and added to the regeneration tank as needed to be reused and recycled.
  • a nozzle block having a conductive case, a collector mounted to the case via an insulating member, a plurality of nozzles facing the collector and discharging the polymer spinning solution, and a voltage between the nozzle block and the collector
  • An electric radiation source having a power supply device for applying, wherein one of the positive electrode and the negative electrode of the power supply device is connected to the collector, and the other electrode is connected to the nozzle block and the case to produce nanofibers by electrospinning.
  • the case is formed of a lower portion of the case, the upper portion of the case is formed of an insulator, the collector is installed in direct contact with the upper inner surface of the case, the thickness of the case and the distance between the collector is the following condition (1) And (2).
  • a is the thickness of the case formed of an insulator
  • b is the distance between the inner surface of the case formed of the insulator and the outer surface of the collector.
  • a ⁇ 8 mm is satisfied.
  • the electrospinning apparatus characterized by satisfying a + b ⁇ 80 mm.
  • the insulator forming the case is polyamide, polyacetal, polycarbonate, modified polyphenylene ether, polybutylene terephthalate, polyethylene terephthalate, amorphous polyarylate, polysulfone, polyethersulfone, poly Phenylene sulfide, polyether ether ketone, polyimide, polyethylimide, fluorocarbon resin, liquid crystal polymer, polypropylene, high density polyethylene, and polyethylene.
  • an electrospinning apparatus for manufacturing nanofibers the collector of the high voltage is generated upward electrospinning apparatus located at the top of the nozzle; And a top-down electrospinning apparatus in which a collector for generating high voltage is located at the bottom of the nozzle. It is configured to include, the bottom-up electrospinning device and the top-down electrospinning device is installed in succession arranged alternately toward the horizontal direction.
  • the nanofibers are laminated on the bottom surface of the long sheet of the collector by the polymer spinning solution sprayed from the nozzle of the bottom-up electrospinning apparatus, and then transferred to the collector of the top-down electrospinning apparatus, and the polymer spinning is sprayed from the nozzle of the top-down electrospinning apparatus.
  • Nanofibers are laminated on the upper surface of the elongated sheet by the use solution, and the above process is continuously and repeatedly performed.
  • the coarse diameter nanofibers formed by the polymer spinning solution sprayed from the nozzle of the top-down electrospinning apparatus and the fine diameter nanofibers sprayed from the nozzle of the bottom-up electrospinning apparatus Composite electrospinning apparatus characterized in that the stack is formed repeatedly repeatedly on the lower surface and the upper surface.
  • the polymer spinning solution sprayed from the nozzle of the bottom-up electrospinning apparatus and the polymer spinning solution sprayed from the nozzle of the top-down electrospinning apparatus are the same kind, or two or more different kinds.
  • a filter media manufacturing apparatus for producing a filter medium by forming a pleated portion in the nanofibers produced by the electrospinning positioned behind the electrospinning apparatus.
  • the filter medium manufacturing apparatus is provided to be movable above and below the nanofiber, it consists of a pair of pressure rollers consisting of a heating roller.
  • the protrusions are formed to be protruded so as to be spaced apart at regular intervals in the circumferential direction on the outer circumference of the pair of pressure rollers, the protrusions are made of any one of a triangular, trapezoidal, wavy or square.
  • the filter medium manufacturing apparatus is provided on the upper and lower portions of the nanofiber, consisting of a heating press, the upper, lower pressure press.
  • the upper and lower pressing presses are provided at the upper and lower surfaces thereof so as to be mutually coupled to each other, and the protrusions are made of any one of triangular, trapezoidal, wavy or rectangular shapes.
  • the filter medium manufacturing apparatus when the filter medium manufacturing apparatus is provided to be movable on the upper and lower portions of the nanofibers, a pair of pressure rollers protruding projections on the outer periphery, a pair of heating rollers when the nanofibers are injected As the pressure roller rotates, protrusions projecting on the outer circumference thereof are engaged with each other to continuously form wrinkles in the longitudinal direction of the nanofibers; It further comprises.
  • the filter medium manufacturing apparatus is provided on the upper and lower portions of the nanofibers, and the upper and lower presses are formed on the upper and lower surfaces of the nanofibers. Pressing the nanofibers while pressing the upper and lower surfaces to form wrinkles continuously in the longitudinal direction of the nanofibers; It further comprises.
  • the present invention having the configuration as described above is capable of reusing and recycling VOCs, which are harmful components, and simultaneously recovering the overflowed spinning solution to be reused as a raw material of nanofibers to remove and discharge VOCs. It is possible to delete separate facilities and devices, thereby reducing the installation cost of facilities and devices, and recovering and reusing and recycling VOCs generated during the lamination of the spinning solution sprayed from the electrospinning device. It is possible to reduce equipment operation costs and solvent usage, and it is eco-friendly by repeatedly reusing and recycling VOCs harmful to human body and environment, and it is possible to manufacture high quality nanofibers without the occurrence of droplet phenomenon. It can work.
  • the present invention it is possible to remove the upper insulating member in the case for the collector is attached to simplify the overall configuration of the electrospinning apparatus for manufacturing nanofiber, it is possible to reduce the device cost and overall cost,
  • a high voltage is applied between the nozzle block and the collector, it prevents breakdown between the case and the collector and prevents leakage current from rising to dangerous levels, and enables long-term continuous operation and at the same time nanofibers with desired performance.
  • the stable mass production of the web is possible, and the productivity and yield of the nanofibers can be increased per unit time, and the nanofibers can be produced according to the characteristics of the product.
  • the present invention can be applied to various types of polymers according to the characteristics of the final product, it is possible to manufacture different polymers and nanofibers having different diameters, complementary by applying the bottom-up and top-down electrospinning process at the same time Advanced and advanced nanofiber products can be produced, and the production speed of nanofibers can be increased or decreased according to the characteristics of the product, and corrugation is formed on the nanofibers to increase the filtration area per unit area of the filter media.
  • FIG. 1 is a view schematically showing a bottom-up electrospinning device according to the prior art
  • FIG. 2 is a view schematically showing a deep filtration filter according to the prior art
  • FIG. 4 is a view schematically showing a top-down electrospinning device according to the prior art
  • FIG. 5 is a view schematically showing a VOV recycling system of the electrospinning apparatus according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view schematically showing how the VOC recycling system is installed in the electrospinning apparatus according to the present invention.
  • FIG. 7 is a flow chart showing a VOC recycling system of the electrospinning apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view schematically showing how an overflow system and a VOC recycling system are installed in an electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 9 is a view schematically showing a state in which a distillation apparatus is installed in a VOC recycling system of an electrospinning apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 10 is a view schematically showing a state in which a conductor and an insulator are mixed in a case of an electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 11 is an enlarged view of a part of a collector and a case of the electrospinning apparatus according to the present invention.
  • FIG. 12 is a side view schematically showing a composite electrospinning device according to the present invention.
  • FIG. 13 is a view schematically showing a nanofiber filter medium manufacturing apparatus consisting of a pair of pressure rollers provided in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 14 is a view schematically showing an operation process of the nanofiber filter medium manufacturing apparatus according to the present invention.
  • FIG. 15 is a view schematically showing another embodiment of a nanofiber filter medium manufacturing apparatus consisting of a pair of pressure rollers provided in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 16 is a view schematically showing another embodiment of the nanofiber filter medium manufacturing arrangement consisting of a pair of pressure rollers provided in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 17 is a view schematically showing an apparatus for manufacturing a nanofiber filter medium comprising an upper and a lower pressurizing press provided in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 18 is a view schematically showing another embodiment of the nanofiber filter medium manufacturing apparatus consisting of the upper and lower pressurization presses provided in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 19 is a view schematically showing another embodiment of the nanofiber filter media manufacturing apparatus consisting of the upper and lower pressurization presses provided in the electrospinning apparatus according to the present invention.
  • FIG. 20 is a block diagram showing a manufacturing process of the nanofiber filter media according to the nanofiber filter media manufacturing apparatus according to the present invention.
  • 172 auxiliary belt
  • 174 roller for the auxiliary belt
  • 200 overflow system
  • 210 raw material tank
  • 535a, 535b, 535c, 535d upper press press
  • 535a ', 535b', 535c ', 535d' lower pressure press
  • FIG. 5 is a view schematically showing a VOV recycling system of the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 6 is a view schematically showing a state in which the VOC recycling system is installed in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. FIG. 8 is a flowchart illustrating a VOC recycling system of an electrospinning apparatus according to the present invention.
  • FIG. 8 is a view schematically illustrating an overflow system and a VOC recycling system installed in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. FIG. 10 is a view schematically showing a distillation apparatus installed in a VOC recycling system of an electrospinning apparatus
  • FIG. 10 is a view schematically showing a mixture of a conductor and an insulator in a case of the electrospinning apparatus according to the present invention.
  • 12 is an enlarged view of a part of a collector and a case of the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 13 is a side view schematically showing a composite electrospinning device according to the present invention
  • FIG. 13 is a view schematically showing a nanofiber filter medium manufacturing apparatus including a pair of pressure rollers provided in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 15 is a view schematically showing the operation process of the nanofiber filter media manufacturing apparatus according to the present invention
  • Figure 15 is another embodiment of the nanofiber filter media manufacturing apparatus consisting of a pair of pressure rollers provided in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • 16 is a view schematically showing another embodiment of the nanofiber filter media manufacturing method consisting of a pair of pressure rollers provided in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. Nanofiber filter media made of upper and lower pressurization presses provided in the electrospinning apparatus 18 is a diagram schematically showing an apparatus
  • FIG. 18 is a diagram schematically showing another embodiment of a nanofiber filter medium manufacturing apparatus including upper and lower pressurization presses provided in an electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 20 is a view schematically showing another embodiment of the apparatus for manufacturing nanofiber filter media including an upper and lower pressurization press provided in the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 20 is a nanofiber according to the apparatus for manufacturing nanofiber filter media according to the present invention. It is a block diagram which shows the manufacturing process of a filter medium.
  • the electrospinning apparatus 1 condenses and distills VOCs (Volatile Organic Compounds) generated during electrospinning, and classifies and collects VOCs by solvent and type. And a VOC (Volatile Organic Compounds) recycling system 30 for collecting and reusing and recycling the same.
  • VOCs Volatile Organic Compounds
  • the electrospinning apparatus 1 includes a spinning solution main tank (not shown) in which a spinning solution is filled and a spinning solution of polymer filled in the spinning solution main tank.
  • a metering pump (not shown) for supplying a fixed amount and a spinning solution in the spinning solution main tank are discharged, and the nozzle block 11 and the nozzle block 11 are provided with a plurality of nozzles 12 arranged in a pin shape.
  • the voltage generator 14 for generating a voltage to the collector 13 therein It comprises a unit 10 for receiving.
  • the spinning solution supplied through the nozzle 12 in the unit 10 is composed of a solute and a solvent
  • the solute is a siloxane group alone or a siloxane group and monomethacrylate, vinyl, hydride, distearate, Bis (1,2-hydroxy), methoxy, ethoxylate, propoxylate, diglycidyl ether, monoglycidyl ether, monohydroxyalkyl, bishydroxyalkyl, chlorine and bis ((aminoethyl A polymer containing a linking group selected from -aminopropyl) dimethoxysilyl) ether may be used, and polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinylacetate, and polymethylmethacryl Latex, polyacrylonitrile (PAN), polyurethane (PUR), polybutylene terephthalate (PBT), polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, poly
  • Aromatic polyesters such as polysulfone, polyetherketone, polyetherimi
  • Phosphorus water, N-methylmorpholine N-oxide, chloroform, tetrahydrofuran and aliphatic ketone groups, methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, aliphatic hydroxyl group, m-butyl alcohol, isobutyl alcohol, iso As propyl alcohol, methyl alcohol, ethanol, aliphatic compound group, hexane, tetrachloroethylene, acetone, glycol group, propylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol, halogen compound group, trichloroethylene, dichloromethane, aromatic As the compound group, toluene, xylene, aliphatic ring compound group, cyclohexanone, cyclohexane and A hotel group, n- butyl acetate, ethyl acetate, an aliphatic ether group, a butyl cells salbeu acetate, 2-e
  • the electrospinning apparatus 1 comprises a plurality of nozzles 12 in which the spinning solution filled in the spinning solution main tank in the unit 10 is provided with a high voltage through a metering pump. Continuously quantitatively supplied, the spinning solution of the polymer supplied to the nozzle 12 is spun and focused on a collector 13 subjected to a high voltage through the nozzle 12 to form a nanofiber web (not shown) To form a non-woven fabric, a filter by laminating the formed nanofiber web.
  • the collector 13 of the electrospinning device 1 is provided with a long sheet 15 for sagging prevention and transport of the nanofiber web formed on the collector 13 when spraying the spinning solution through the nozzle 12.
  • the long sheet 15 is wound on one side and the other side of the feed roller 3 provided at the front end of the electrospinning apparatus 1 and the winding roller 5 provided at the rear end.
  • the present invention is made through the nozzle 12 of the electrospinning device 1 is sprayed to the long sheet 15 is located on the collector 13 to form a nanofiber web ,
  • a separate support (not shown) is supplied on the long sheet 15, and a separate feed roller (not shown) is provided to supply the support so that the spinning solution is provided on the support through the nozzle 12. It is also possible to be sprayed to form nanofiber webs.
  • the support on which the polymer spinning solution injected from the nozzle 12 of the electrospinning apparatus 1 is laminated is preferably made of a nonwoven fabric or a woven fabric, but is not limited thereto.
  • the belt 16 is provided on the outside of the collector 13, the feed rollers 17 are provided on both sides in the longitudinal direction of the collector 13, the belt (by rotating the feed roller 17) 16 is driven, and the long sheet 15 is transferred from the front end of the electrospinning apparatus 1 to the rear end by driving the belt 16.
  • the spinning solution filled in the spinning solution main tank in the unit 10 of the electrospinning apparatus 1 is sprayed on the long sheet 15 of the collector 13 through the nozzle 12.
  • the belt 16 is driven by the rotation of the feed roller 17 provided on both sides of the collector 13.
  • the elongated sheet 15 is placed in another unit 10 'while being transported to produce the final product while repeatedly performing the above process.
  • the electrospinning apparatus 1 is composed of a bottom-up electrospinning apparatus for spraying the spinning solution in the upward direction, but may be made of a top-down electrospinning apparatus for spraying the spinning solution in the downward direction.
  • VOC recycling system 30 is connected to each unit (10, 10 ') of the electrospinning apparatus 1 is injected into the spinning solution through the nozzle 12 inside the unit (10, 10') Condensate, distill, and recycle VOCs generated during recycling.
  • the VOC recycling system 30 distills the condensed VOC condensed through the condenser 31 and the condenser 31 to condense and liquefy the vaporized VOC discharged through each unit. It comprises a distilling device (Distilling Plant) 33 and a storage device 35 for storing the liquefied solvent through the distillation device (33).
  • a distilling device Distilling Plant
  • a storage device 35 for storing the liquefied solvent through the distillation device (33).
  • the VOC recycling system 30 supplies condensation and liquefaction by supplying air and cooling water to the vaporized VOC discharged through the units 10 and 10 'and the condenser 31.
  • the condenser 31 is preferably made of a water-cooled, evaporative or air-cooled condenser, and the distillation apparatus 35 is preferably made of a fractional distillation apparatus, but is not limited thereto.
  • the vaporized VOC generated in each of the units 10 and 10 ' is introduced into the condenser 31, and the liquefied VOC generated in the condenser 31 is introduced into the distillation apparatus 33.
  • the pipes 10a, 31a, and 33a for storing the liquefied VOCs generated in the distillation apparatus 33 in the storage device 35 are connected to each other.
  • pipes for interconnecting the units 10 and 10 'and the condenser 31, the condenser 31 and the distillation apparatus 35, and the distillation apparatus 35 and the storage device 35 are connected to each other.
  • the distillation apparatus 33 is connected to the condenser 31, and vaporized by heating the liquefied VOC consisting of various solvents with high temperature heat, and then cooled again by the difference in the evaporation temperature, that is, the boiling point
  • Each VOC sequentially liquefied is liquefied while being separated for each solvent and supplied to the storage device 35.
  • the VOC composed of several kinds of mixed solvents is sequentially vaporized due to the difference in boiling point by high temperature heat, and each of the vaporized VOCs is liquefied by being separated by the solvent. Supplied to storage 35.
  • At least one pipe 33a connecting the distillation apparatus 33 and the storage device 35 is provided, and is stacked in a vertical direction, and is liquefied while being separated by solvent through each pipe 33a. Is supplied to the storage device 35.
  • the storage device 35 is preferably made of a plurality in order to store each VOC in a liquefied state classified by solvent, but consisting of one storage device 35, the inside is divided into at least one configuration It is also possible to be made to store each VOC.
  • evaporation and evaporation are performed in the order of the solvent having a low boiling point and the solvent having a high boiling point.
  • the boiling point is evaporated in a low order
  • the evaporated and liquefied VOC is discharged in order from the pipe provided in the upper direction of the distillation apparatus 33 from the pipe provided in the lower direction is supplied to the storage device (35).
  • the liquefied VOCs supplied to the respective storage devices 35 are supplied to the spinning solution main tank of the electrospinning device 1 again through the pipe 35a, and then added to the spinning solution and reused and recycled.
  • the long sheet 15 is supplied into the unit 10 of the electrospinning apparatus 1 through the supply roller 3 provided at the tip of the electrospinning apparatus 1 according to the present invention.
  • the spinning solution filled in the spinning solution main tank is continuously metered into a plurality of nozzles 12 to which a high voltage is applied through a metering pump (not shown), and the spinning solution is supplied to each nozzle 12.
  • the silver is sprayed on the long sheet 15 while spinning and focusing on the collector 13 under high voltage through the nozzle 12 to form a nanofiber web.
  • the long sheet 15 in which the nanofiber web is stacked in the unit 10 positioned at the front end of each of the units 10 and 10 'of the electrospinning apparatus 1 is formed of a motor (not shown). Transfer from the unit 10 located at the front end to the unit 10 'located at the rear end by the feed roller 17 operating by the drive and the belt 16 driven by the rotation of the feed roller 17. The nanofiber web is laminated on the long sheet 15 while repeating the above process.
  • the VOC in the vaporized state generated in each unit 10, 10 'of the electrospinning apparatus 1 and discharged to the condenser 31 may be water cooled, air cooled or evaporated in the condenser 31. It cools and condenses by a cooling method, and changes to a liquefied state.
  • the liquefied VOC After liquefying the liquefied VOC condensed through the condenser 31, the liquefied VOC is moved to the distillation apparatus 33 and distilled.
  • the VOC in the liquefied state moved to the distillation apparatus 33 is sequentially vaporized according to the difference in boiling point by the high temperature heat, and each VOC vaporized is liquefied and discharged while being separated and classified for each solvent.
  • the liquefied VOC distilled through the distillation apparatus 33 is evaporated and evaporated in the order of the solvent having a low boiling point from the solvent having a high boiling point.
  • the boiling point is evaporated in a low order
  • the evaporated and liquefied VOC is discharged in the order of the pipe provided in the lower direction from the pipe provided in the upper direction of the distillation apparatus 33 is supplied to each storage device (35).
  • the VOC composed of various types of mixed solvents are classified by solvent, and each solvent is classified by each solvent and stored in each storage tank 35, and the solvent stored in the storage tank 35 is classified by each solvent and classified by classification.
  • the solvent is added to the spinning solution for reuse and recycling.
  • the electrospinning apparatus 1 does not require a separate discharge device for removing and discharging the VOC by reusing and recycling the VOC, which is a hazardous component, and thus repeatedly repeats the VOC harmful to the human body and the environment. Can be reused and recycled.
  • the electrospinning apparatus 1 is provided with a VOC recycling system 30 alone, as shown in Figure 8 to 9, the electrospinning apparatus 1 '
  • the VOC recycling system 300 and the overflow system 200 are provided to condense and distill the VOC generated during spinning while being made to reuse the spinning solution that was spun from the electrospinning apparatus 1 ', but which is not nanofiberized. It is then collected and collected in a solvent for reuse and recycling.
  • the electrospinning apparatus 1 includes a case 102, a nozzle block 110, a collector 150, and a power supply device 160 and an auxiliary belt device 170.
  • An overflow system 200 consisting of a raw material tank 210, a second transfer pipe 216, a second transfer control device 218, an intermediate tank 220 and a regeneration tank 230, each unit ( 100, 100 ') and a condenser 310 and the condenser 310 for condensing and liquefying the VOC generated during the spinning of the spinning solution through the nozzle 112 inside the unit 100, 100'.
  • It is configured to include a VOC recycling system consisting of a storage device of the solvent 330 for storing the liquefied solvent through).
  • the case 102 is preferably made of a conductor, but the case 102 may be made of an insulator, or may be made of various other materials.
  • the nozzle block 110 is provided with a plurality of nozzles 112 are arranged in the upward direction, and receives the spinning solution from the intermediate tank 220.
  • the tip portion of the nozzle 112 is preferably formed in a shape cut along a plane that crosses the cylinder at an angle with the axis of the cylinder, but some of the tip of the nozzle 112 provided in the nozzle block 110 is a fallopian tube shape. It is also possible to form.
  • the collector 150 is disposed above the nozzle block 110 and is mounted to the case 102 through the insulating member 152.
  • the power supply device 160 applies a high voltage between the nozzle 112 and the collector 150 are arranged in a plurality of nozzle block 110 in the upward direction, the positive electrode of the power supply device 160 is a collector The negative electrode of the power supply device 160 is connected to the nozzle block 110 through the case 102, and the spinning solution of the nozzle block 110 is moved upward from the discharge port.
  • the nanofibers produced through the nozzle 112 for discharging the nanofibers are deposited on a long sheet (not shown) and move while maintaining a uniform thickness.
  • the outer side of the collector 150 is provided with an auxiliary belt device 170, the auxiliary belt device 170 of the auxiliary belt 172 and the auxiliary belt 172 to rotate in synchronization with the feed rate of the long sheet.
  • the auxiliary belt roller 174 preferably rotates the auxiliary belt 172 by the auxiliary belt driving device, but also by using a roller with a low coefficient of friction to assist the transfer of the long sheet without a separate driving device. It is possible.
  • the raw material tank 210 of the overflow system 200 provided in the electrospinning apparatus 1 ' stores the spinning solution that is a raw material of the nanofibers, and the spinning solution is separated in the raw material tank 210.
  • a stirring device 211 is provided to prevent solidification.
  • the second conveying pipe 216 is composed of a pipe and valves 212, 213, 214 connected to the raw material tank 210 or the regeneration tank 230, and the raw material tank 210 or the regeneration tank 230. Transfer the spinning solution to the intermediate tank 220 from the
  • the second transfer control device 218 controls the transfer operation of the second transfer pipe 216 by controlling the valve (212, 213, 214) of the second transfer pipe 216, the valve 212 is a raw material Control the transfer of the spinning solution from the tank 210 to the intermediate tank 220, the valve 213 controls the transfer of the spinning solution from the regeneration tank 230 to the intermediate tank 220, the valve 214 The control the amount of spinning solution flowing into the intermediate tank 220 from the raw material tank 210 and the regeneration tank 230.
  • the control method as described above is preferably controlled according to the liquid level of the spinning solution measured by the second sensor 222 provided in the intermediate tank (230).
  • the intermediate tank 220 stores the spinning solution supplied from the raw material tank 210 or the regeneration tank 230, supplies the spinning solution to the nozzle block 110, and measures the liquid level of the supplied spinning solution.
  • the second sensor 222 is provided, the second sensor 222 may be a sensor capable of measuring the liquid level, for example, it is preferably made of an optical sensor or an infrared sensor.
  • the lower portion of the intermediate tank 220 is provided with a supply pipe 240 and a supply control valve 242 for supplying the spinning solution to the nozzle block 110, the supply control valve 242 is the supply pipe
  • the supply operation of 240 is controlled.
  • the regeneration tank 230 stores a spinning solution recovered by overflow, and has a stirring device 231 therein for preventing separation or solidification of the spinning solution, and measuring a liquid level of the recovered spinning solution.
  • the sensor 232 is provided, and the first sensor 232 is preferably made of a sensor capable of measuring the liquid level, for example, it is preferably made of an optical sensor or an infrared sensor.
  • the spinning solution overflowed from the nozzle block 110 is recovered through the spinning solution recovery path 250 provided below the nozzle block 110, the spinning solution recovery path 250 is the first transfer pipe ( The spinning solution is recovered to the regeneration tank 230 through 251.
  • the first transfer pipe 251 is provided with a pipe and a pump connected to the regeneration tank 230, the power of the pump transfers the spinning solution from the spinning solution recovery path 250 to the regeneration tank 230. .
  • the regeneration tank 230 is preferably at least one, in the case of two or more it is preferable that the plurality of the first sensor 232 and the valve 233 is provided, the regeneration tank 230 is two When provided above, a plurality of valves 233 located above the regeneration tank 230 are also provided, and accordingly, the first transfer control device (not shown) is provided with the first sensor provided in the regeneration tank 230. Two or more valves 233 located above are controlled according to the liquid level of 232 to control which one of the plurality of regeneration tanks to transfer the spinning solution to.
  • VOC recycling system 330 provided in the electrospinning apparatus 1 'has been described in detail above, and will be briefly described below.
  • the VOC recycling system 300 condenses and liquefies by supplying air and cooling water to the vaporized VOC discharged through the units 100 and 100 'through the condenser 310, and through the condenser 310.
  • the condensed VOCs are stored in the reservoir 330 of solvent.
  • the condenser 310 is preferably made of a water-cooled, evaporative or air-cooled condenser, but is not limited thereto.
  • pipes 311 and 331 are connected to the units 100 and 100 ', respectively, to introduce the vaporized VOC generated in each unit 100 and 100' to the condenser 310, and the The liquefied VOC generated by the condenser 310 is stored in the storage 330. That is, the pipes 311 and 331 for interconnecting the units 100 and 100 'and the condenser 310 and the condenser 310 and the solvent storage device 330 are connected to each other. do.
  • the condensed VOC is condensed through the condenser 310, and the condensed liquefied VOC is supplied to the storage device 330 of the solvent, but as shown in FIG.
  • a distillation apparatus 220 is further provided between the apparatus 310 and the solvent reservoir 330 to distill and liquefy the VOC condensed through the condenser 310 to separate each solvent when one or more solvents are applied. And classify.
  • the distillation apparatus 320 is connected to the condenser 310 is heated to vaporize the liquefied VOC with high temperature heat, and cooled again to supply the liquefied VOC to the storage device 330 of the solvent.
  • the VOC recycling system 300 condenses and liquefies the vaporized VOC discharged through each unit (100, 100 ') by supplying air and cooling water through the condenser 310, the condenser 310 VOC condensed through the heat is applied to the vaporized state through the distillation apparatus 320, and then cooled again to make a liquefied state, the VOC liquefied through the distillation apparatus 320 is the storage device of the solvent 330 Are stored in.
  • the distillation apparatus 320 is preferably made of a fractional distillation apparatus, but is not limited thereto.
  • the condenser 310 and the distillation apparatus 320 and the distillation apparatus 320 and the solvent storage device 330 are simultaneously connected to each unit 100 and 100 'and the condenser 310. Pipings 311, 321, and 331 for interconnection are respectively installed.
  • the spinning solution overflowed and recovered in the regeneration tank 230 measures the content of the solvent, and the measurement is performed by extracting a part of the spinning solution as a sample in the regeneration tank 230 and analyzing the sample. can do. Analysis of the spinning solution can be carried out by a known method, and based on the measurement result, the required amount of solvent is liquefied VOC supplied to the solvent storage device 330 through the regeneration tank through the pipe 332. Supplied to 230. That is, the liquefied VOC is supplied to the regeneration tank 230 in an amount necessary according to the measurement result and can be reused and recycled as a solvent.
  • the electrospinning apparatus 1 ′ does not generate a droplet phenomenon generated in the top-down electrospinning by performing the electrospinning in a bottom-up manner, thereby enabling the production of high quality nanofibers. Since the overflowed spinning solution can be recovered and reused as a raw material of nanofibers, raw materials and raw material costs can be reduced, thereby reducing raw material costs and thus reducing the overall manufacturing cost of nanofibers.
  • VOCs which are harmful components
  • VOCs harmful components
  • the case 102 of the electrospinning apparatus 1 ′′ is made to have conductivity, and the collector 150 is mounted on the upper inner surface of the case 102.
  • the positive electrode of the power supply device 160 is connected to the collector 150, and the negative electrode of the power supply device 160 is connected to the nozzle block 110 and the case 102.
  • the case 102 has a lower portion formed of a conductor, an upper portion formed of an insulator, and the collector 150 is installed to directly contact the upper inner surface of the case 102. That is, the lower side where the nozzle block 110 is located in the case 102 is formed of a conductor, and the upper side on which the collector 150 is mounted is formed of an insulator, and an upper inner side surface of the case 102 formed of an insulator. The collector 150 is installed in direct contact with it.
  • the case 102 is preferably formed of one case 102 by being coupled to a lower portion formed of a conductor and an upper portion formed of an insulator, but is not limited thereto.
  • the case 102 is formed of a conductor and an insulator, and is separately provided to attach the collector 150 to the upper inner surface of the case 102 by forming an upper portion of the case 102 as an insulator. It is possible to remove the insulating member (not shown), which can simplify the configuration of the device.
  • the insulator forming the case 102 is preferably made of a material having high insulation performance, high mechanical strength, and high workability, and includes polyamide, polyacetal, polycarbonate, modified polyphenylene ether, and polybutylene.
  • the thickness of the case 102 made of an insulator, the distance between the case 102 and the collector 150 should satisfy the following conditions.
  • a is the thickness of the case 102 formed of an insulator
  • b is a distance between the inner surface of the case 102 formed of the insulator and the outer surface of the collector 150, and when the above conditions are satisfied, The insulation between the collector 150 and the case 102 is optimized.
  • the leak current can be stopped within a predetermined range, and as a result, the frequency of stopping the operation of the electrospinning apparatus 1 "can be reduced to an extremely low level, which allows the device to be operated continuously for a long time, It is possible to stably mass produce nanofibers with the required performance.
  • the leakage current can be stopped within a predetermined range, so that the current supplied from the power supply device 160 can be monitored, and an abnormality in the electrospinning device 1 "can be detected early.
  • the thickness of the case 102 formed of an insulator is made to satisfy "a ⁇ 8mm".
  • the distance between the inner surface of the case 102 formed of the insulator and the outer circumferential surface of the collector 150 is made to satisfy "a + b ⁇ 80mm".
  • the electrospinning device (1 ) by laminating the nanofibers to the long sheet 140, the case of the thickness of the case 102 formed of an insulator when the nanofiber web is manufactured, the case formed of an insulator Since the distance between the inner surface of the 102 and the outer surface of the collector 150 satisfies the above condition, the insulation between the collector 160 and the case 102 and other members becomes sufficiently good.
  • the electrospinning apparatus 1 "proceeds with electrospinning in the case 102 formed in an atmosphere having a temperature of 20 ° C to 40 ° C and a humidity of 20% to 60%, the leakage current is maintained at a stable low level. Electrospinning is possible.
  • the bottom-up electrospinning apparatus (410, 410 ') and the top-down electrospinning apparatus (430, 430') is an electrospinning apparatus (1 ') arranged in succession alternately toward the horizontal direction '').
  • the bottom-up electrospinning apparatus 410, 410 'and the top-down electrospinning apparatus 430, 430' of the electrospinning apparatus 1 '' ' are filled with a polymer spinning solution (not shown).
  • the nozzle blocks 11 and 41 in which a plurality of nozzles 12 and 42 having a pin shape are arranged are arranged, and the polymer spinning solution sprayed by being disposed at the lower end of the nozzles 12 and 42.
  • a voltage generator (not shown) for generating a voltage at the collectors 13 and 43 and the collectors 13 and 43 spaced apart from the nozzles 12 and 42 by the electrospinning apparatus 1 '.
  • a spinner is sprayed to supply a long roller 15 for supplying a long sheet 15 in which nanofibers (not shown) are laminated, and a winding for winding the long sheet 3 in which a nanofiber is laminated at a rear end thereof.
  • Rollers 5 are provided, and a plurality of nozzles 12 in which the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tanks 19 and 49 of the electrospinning device 1 '' 'is given high voltage through a metering pump. , 42) continuously and quantitatively supplied to the nozzles 12 and 42, the polymer spinning solution supplied to the nozzles 12 and 42 is spun onto and concentrated on the collectors 13 and 43 under high voltage through the nozzles 12 and 42 to form nanofibers.
  • the web is formed, and the formed nanofibers are embossed or needle punched to prepare a nanofiber nonwoven fabric.
  • the bottom-up electrospinning apparatus (410, 410 ') and the top-down electrospinning apparatus (430, 430') are arranged to be symmetrical to each other in the upward and downward directions based on the collector (13, 43). That is, the bottom-up electrospinning apparatuses 410 and 410 'have collectors 13 and 43 positioned at the tops of the nozzles 12 and 42, and the top-down electrospinning apparatuses 430 and 430' are collectors 13 and 43. Is located at the bottom of the nozzles 12, 42.
  • the long sheet 15 in which the polymer spinning solution radiated from the bottom-up electrospinning apparatus 410, 410 ′ and the top-down electrospinning apparatus 430, 430 ′ is preferably formed of a nonwoven fabric or a fabric, may be used. It is not limited.
  • the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank 19 of the bottom-up electrospinning apparatus 410, 410 ′ is formed on the long sheet 15 of the collector 13 through the nozzle 12. Sprayed onto the long sheet 15 of the collector 13, the polymer spinning solution is accumulated, and the nanofibers are stacked to form the long fiber sheet 15.
  • the top-down electrospinning apparatus 430, 430 ' is transported onto the collector 43 of the electrospinning apparatuses 430 and 430', and the nanofibers transferred onto the collector 43 are stacked.
  • Upward electrospinning apparatuses 410 and 410 'and top-down electrospinning apparatuses 430 and 430' are alternately continuous, such as a polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank 49 is sprayed through the nozzle 42.
  • the final product is manufactured by arranging and installing the above process continuously and repeatedly. do.
  • a bottom-up electrospinning apparatus 410 is provided at the tip of the electrospinning apparatus 1 '' ', and a bottom-up electrospinning apparatus 430 is provided at the rear end of the bottom-up electrospinning apparatus 410.
  • the bottom-up electrospinning apparatus 410, 410 'and the top-down electrospinning apparatus 430, 430' are arranged in sequence, the top-down electrospinning apparatus 430 at the tip of the electrospinning apparatus 1 '' '.
  • a bottom-up electrospinning apparatus 430 and a bottom-up electrospinning apparatus 410 are provided at the rear end of the top-down electrospinning apparatus 430, and the bottom-up electrospinning apparatus 410, 410 '. It is also possible to be arranged in series.
  • two or more bottom-up electrospinning apparatuses 410 and 410 ' are continuously installed at the front end of the electrospinning apparatus 1' '', and the top and bottom electrospinning apparatuses 430 and 430 'are arranged at the rear end thereof.
  • 2 or more arranged in succession, or two or more top-down electrospinning apparatus (430, 430 ') is arranged in a continuous arrangement, the bottom of the bottom electrospinning apparatus (410, 410') 2 It is also possible to arrange more than two.
  • the polymer spinning solution is injected into the long sheet 15 through the nozzles 12 and 42 of the bottom-up electrospinning apparatuses 410 and 410 'and the top-down electrospinning apparatuses 430 and 430'.
  • Nanofibers are laminated on the bottom and top surfaces of the long sheet 15 on the top of the long sheet 15, and the nozzles of the top and bottom electrospinning devices 410 and 410 'and the top and bottom electrospinning devices 430 and 430'. 12, 42) by laminating the polymer spinning solution is sprayed to form a plurality of nanofibers to produce a final nanofiber product.
  • the nanofibers having a thin diameter formed by the polymer spinning solution sprayed from the nozzle 12 of the bottom-up electrospinning apparatus 410 are laminated on the bottom surface of the long sheet 15, and the long sheet 15 is formed.
  • On the upper surface of the) is formed a thick diameter nanofibers formed by the polymer spinning solution sprayed from the nozzle 42 of the top-down electrospinning apparatus 430, the lower surface and the upper surface of the long sheet 15
  • the thin and nanofibers of the thin diameter and the coarse diameter nanofibers are formed by laminating repeatedly such that the final product is manufactured.
  • the same type of polymer spinning solution is filled into the spinning solution main tanks 19 and 49 of the bottom-up electrospinning apparatuses 410 and 410 'and the top-down electrospinning apparatuses 430 and 430', respectively,
  • the polymer spinning solution of the nanofibers produced through the electrospinning device (1 '' ') can be produced in various ways according to the characteristics.
  • the polymer spinning solution sprayed from the bottom-up electrospinning apparatus (410, 410 ') and the polymer solution sprayed from the top-down electrospinning apparatus (430, 430') are made of the same kind of polymer spinning solution, or different kinds of It is made of a polymer spinning solution and sprayed on the lower surface and the upper surface of the long sheet 15 can be produced in various ways depending on the characteristics of the nanofibers required.
  • the polymer filled in the spinning solution main tank (19) of the bottom-up electrospinning apparatus (410, 410 ') and the polymer filled in the spinning solution main tank (49) of the top-down electrospinning apparatus (430, 430') Different spinning solutions or different polymer spinning solutions filled in the spinning solution main tanks 19 of the bottom-up electrospinning devices 410 and 410 ', and at the same time, the room of the top-down electrospinning devices 430 and 430'. It is also possible to vary the polymer spinning solution filled in the working liquid main tank 49, respectively.
  • the long-length sheet 15 laminated on the upper surface of the nanofibers produced through the bottom-up electrospinning apparatuses 410 and 410 'and the top-down electrospinning apparatuses 430 and 430' is laminated to the laminating apparatus 50.
  • the laminating device 50 is located at the rear end of the electrospinning device (1 '' 'according to the present embodiment to perform a post-process.
  • the laminating device 50 is provided at the rear end of the electrospinning device (1 '' ') is produced through the bottom-up electrospinning device (410, 410') and the top-down electrospinning device (430, 430 ') , Laminating the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated on the lower and upper surfaces thereof, but a supply roller (not shown) is provided to supply the substrate (not shown) to the lower side of the laminating apparatus 50.
  • the substrate supplied through the feed roller is laminated to the multilayer through the laminating device 50 while laminating the lower portion of the long sheet (15) in which the nanofibers are laminated.
  • a feeding roller (not shown) is provided on the upper side of the laminating device 50 to supply another substrate (not shown), and laminating the substrate on the top of the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated. It is also preferred to make the laminate through the device 50 in multiple layers.
  • the laminating device 50 is provided at the rear end of the electrospinning device 1 '' 'so that only the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated on the upper and lower surfaces thereof is laminated, or the nanofibers are upper, Laminating while laminating the substrate required only on the lower surface of the long sheet 15 that is laminated on the lower surface, or laminating the substrate required only on the upper surface of the long sheet 15 that the nanofibers are laminated on the upper and lower surfaces
  • the substrate may be laminated on the long sheet 15 such as laminating or laminating the substrate required on both the upper and lower surfaces of the long sheet 15 to be laminated on the upper and lower surfaces of the nanofibers, and may be laminated in multiple layers. have.
  • the long sheet 15 is supplied to the bottom-up electrospinning apparatus 410 through a feed roller 5 provided at the front end of the composite electrospinning apparatus 1 according to the present invention, and then on the lower surface of the collector 43.
  • a high voltage of a voltage generator (not shown) is generated on the collector 43 through the nozzle 12, and the polymer chamber is filled in the spinning solution main tank 19 on the collector 43 where the high voltage is generated.
  • the working liquid is sprayed through the nozzle 12 of the nozzle block 11.
  • the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated on the bottom surface through the bottom-up electrospinning device 410 is supplied to the top-down electrospinning device 430 to be provided on the top surface of the collector 37.
  • the high voltage of the voltage generator is generated on the collector 13 through the nozzle 42, and the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank 49 is collected on the collector 13 where the high voltage is generated. It is sprayed through the nozzle 42 of the nozzle block 41.
  • each of the voltage generators has the same structure as a general electrospinning apparatus to generate a high voltage to the collectors 13 and 43 through the nozzles 12 and 42 and to promote the generation of nanofibers by electric force.
  • 12, 42 and the collectors 13, 43 below the nozzle blocks 11, 41 are preferably applied with a voltage of 1 kV or more, and more preferably with a voltage of 20 kV or more.
  • the long sheet 15 is transported to the bottom-up electrospinning apparatus 410, 410 'and the top-down electrospinning apparatus 430, 430' which are alternately arranged in a continuous direction toward the horizontal direction.
  • the nanofibers are laminated in a plurality of layers on the long sheet 15.
  • nanofibers having a thin diameter are repeatedly formed by laminating the polymer spinning solution sprayed from the nozzle 12 of the bottom-up electrospinning apparatuses 410 and 410 'on the lower surface of the long sheet 15.
  • Thin diameter and coarse nano are formed by repeatedly stacking the coarse diameter nanofibers by the polymer spinning solution sprayed from the nozzle 42 of the top-down electrospinning apparatus 430, 430 'on the upper surface of the sheet 15.
  • the fibers are repeatedly laminated to produce the final product.
  • a long sheet is formed by filling polymer spinning solutions of the same or different types into the spinning solution main tanks 19 and 49 of the bottom-up electrospinning devices 410 and 410 'and the top-down electrospinning devices 430 and 430'.
  • polymer spinning solutions of the same or different types into the spinning solution main tanks 19 and 49 of the bottom-up electrospinning devices 410 and 410 'and the top-down electrospinning devices 430 and 430'.
  • the electrospinning apparatus 1 '' ' having the bottom-up electrospinning apparatuses 410, 410' and the top-down electrospinning apparatuses 430, 430 'which are alternately arranged in a horizontal direction.
  • the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated in multiple layers on the lower surface and the upper surface is wound through a winding roller 5, and the manufactured nanofibers are embossed or needle punched to produce a nonwoven fabric.
  • the laminating device 50 to the long sheet 15, the nanofibers produced through the bottom-up electrospinning device (410, 410 ') and the top-down electrospinning device (430, 430') is laminated on the lower surface, Laminating (Laminating) to perform a post-process, laminating the long sheet 15, the nanofiber is laminated on the upper and lower surfaces through the laminating device 50, or the nanofiber is laminated on the upper, lower surface Laminating while laminating the substrate required only on the lower surface of the long sheet 15 to be laminated, or laminating while laminating the substrate required only on the upper surface of the long sheet 3 in which the nanofibers are laminated on the upper and lower surfaces, or nanofiber Laminating the substrate on the long sheet 15, such as laminating the substrate required on both the upper and lower surfaces of the long sheet 15 to be laminated on the upper surface, the lower surface of the final product by laminating in multiple layers To manufacture is desirable.
  • an air permeability measuring device 70 for measuring the presence or absence of abnormalities such as air permeability of the manufactured nanofibers and other process devices for other post-processing are further provided in the electrospinning device 1 '' '. It is also possible.
  • the filter media manufacturing apparatus 530 for manufacturing the nanofibers as the filter media is provided at the rear of the electrospinning apparatus (1). That is, in order to manufacture the nanofibers 27 manufactured by the electrospinning apparatus 1 into the filter media 539 by a post process, the filter media manufacturing apparatus 530 is provided at the rear of the electrospinning apparatus 1. do.
  • the filter media manufacturing apparatus 530 moves to the upper and lower portions of the nanofibers 27 to manufacture the nanofibers 27 manufactured through the respective units 10 and 10 'as the filter media 39. It consists of a pair of pressure rollers 531a and 531a 'which are possibly located.
  • the outer periphery of the pair of pressure rollers (531a, 531a ') protrusions 533a, 533a' in the circumferential direction are spaced apart by a predetermined interval, but protruding to each of the pressure rollers (531a, 531a ')
  • the protrusions 533a and 533a ' are engaged with each other when the pair of pressure rollers 531a and 531a' are rotated.
  • the protrusions 533a and 533a 'formed in the circumferential direction on the outer circumference of the pair of pressure rollers 531a and 531a' are preferably formed in a triangular shape, and the protrusions 533a and 533a 'are formed in a triangular shape.
  • the pair of pressure rollers (531a, 531a ') is rotated by the corrugated portion (539a) is formed in the nanofibers 27 bent in a wave form.
  • the pair of pressure rollers (531a, 531a ') is preferably made to be movable, and moved to the upper and lower sides of the nanofibers 27 only when manufacturing the nanofibers 27 through the electrospinning apparatus (1). To form the wrinkles 539a in the nanofibers 27.
  • the pair of pressure rollers (531a, 531a ') is preferably made of a heating (Heating) roller made of nanofibers 27 to be introduced to fix the wrinkles (539a) formed through the projections, but separately It is also possible to provide a heating device and a steam device of one side of each of the pressure rollers (531a, 531a ') to fix the wrinkles (539a) formed on the nanofibers (27).
  • the pair of pressure rollers 531a and 531a ' are preferably made of a heating roller having a temperature range of 50 ° C to 200 ° C, but is not limited thereto.
  • the depth and interval of the wrinkle part 539a formed in the nanofibers 27 may be variously adjustable.
  • the filter medium manufacturing apparatus 530 is made of a pair of pressure rollers (531a, 531a '), the pair of pressure rollers (531a, 531a') formed in a triangular shape on the outer periphery
  • the protrusions 533a and 533a ' are protruded to be spaced apart at regular intervals in the circumferential direction, as shown in FIG. 15, the trapezoidal protrusions are formed on the outer circumference of the pair of pressure rollers 531b and 531b'.
  • 533b, 533b ' may be formed to protrude, and the wavy protrusions 533c and 533c' may be formed to protrude from the outer circumference of the pair of pressure rollers 531c and 531c '.
  • Square protrusions 533ad and 533d ' may be formed on the outer circumference of the pressure rollers 531d and 531d'.
  • a pair of pressure rollers 531a, 531a ', 531b, 531b', 531c, 531c ', 531d, and 531d' has a triangular, trapezoidal, wavy or rectangular protrusion (outer periphery).
  • 533a, 533a ', 533b, 533b', 533c, 533c ', 533d, and 533d' are protruded in the circumferential direction, but the pressure rollers 531a, 531a ', 531b, 531b', 531c, 531c ', and 531d 531d ') the protrusions 533a, 533a', 533b, 533b ', 533c, 533c', 533d, and 533d 'protruding from the outer circumference are not limited thereto.
  • a pair of pressure rollers 531b, 531b ', 531c, 531c' in which trapezoidal, wavy or rectangular protrusions 533b, 533b ', 533c, 533c', 533d, and 533d 'protrude in the circumferential direction.
  • 531d and 531d ' are also movable, and preferably made of a heating roller to fix the wrinkles 539a formed through the projections to the nanofibers 27 to be introduced.
  • the nanofibers 27 introduced between the pair of pressure rollers 531b, 531b ', 531c, 531c', 531d, and 531d 'by the structure as described above are trapezoidal or wavy or rectangular corrugated portions 539a. ) Is formed.
  • the filter media manufacturing apparatus 530 located behind the unit 10 'of the electrospinning apparatus 1 has triangular, trapezoidal, wavy and rectangular projections 533a. , 533a ', 533b, 533b', 533c, 533c ', 533d, 533d'), a pair of pressure rollers 531a, 531a ', 531b, 531b', 531c, 531c ', 531d, 531d protruding in the circumferential direction ')
  • press rollers 531a, 531a', 531b, 531b ', 531c, 531c', 531d, and 531d 'suitable for the required products are placed on the top and bottom of the nanofiber 27.
  • press rollers 531a, 531a', 531b, 531b ', 531c, 531c', 531d, and 531d ' suitableable for the required products are placed on the top and bottom of the
  • the filter medium manufacturing apparatus 530 is triangular, trapezoidal, wavy or rectangular projections 533a, 533a ', 533b, 533b', 533c, 533c ', 533d, 533d' protrude in the circumferential direction.
  • a pair of pressure rollers (531a, 531a ', 531b, 531b', 531c, 531c ', 531d, 531d') is provided with at least one movable in a regular or irregularly continuous manner, and a triangle to suit the required product As long as the pair of pressure rollers 531a and 531a 'having the projections 533a and 533a' of the phase are moved to the upper and lower portions of the nanofiber 27 to rotate, or have the trapezoidal projections 533b and 533b '.
  • the pair of pressure rollers 531b and 531b ' are moved to rotate up and down the nanofibers 27, or the pair of pressure rollers 531c and 531c' having wavy protrusions 533c and 533c '
  • the pair of pressing rollers 531d and 531d 'having the rectangular protrusions 533d and 533d' are moved to and rotated up and down the nanofibers 27, respectively. , Is moved to the lower part it is also possible to manufacture the filter media 539 having pleats (539a) of the shape required by rotation.
  • the filter medium manufacturing apparatus 530 is composed of a pair of pressure rollers (531a, 531a ', 531b, 531b', 531c, 531c ', 531d, 531d'), each pressurized Triangular, trapezoidal, wavy or rectangular protrusions 533a, 533a ', 533b and 533b in the circumferential direction on the outer circumference of the rollers 531a, 531a', 531b, 531b ', 531c, 531c', 531d and 531d '.
  • ', 533c, 533c', 533d, 533d ') is formed to form a triangular, trapezoidal, wavy or rectangular corrugated portion 539a in the nanofibers 27 that are injected and formed,
  • the filter medium manufacturing apparatus 530 is formed of upper and lower pressure presses (Press: 535a and 535a '), and the upper pressure press 535a and the lower pressure press ( Triangular protrusions 537a and 537a 'are formed on the 535b so as to be mutually coupled to each other, and are inserted between the upper and lower pressure presses 535a and 535a' by pressing the upper and lower pressure presses 535a and 535a '. It is also possible to form triangular wrinkled portions 539a in the nanofibers 27 to be formed.
  • trapezoidal, wavy or rectangular protrusions 537b which are formed on the lower and upper surfaces of the upper press presses 535b, 535c, 535d and the lower press presses 535b ', 535c', 535d '. 537b ', 537c, 537c', 537d, and 537d 'are formed to be coupled to each other, and are introduced by pressurization of the upper and lower pressure presses 535b, 535b', 535c, 535c ', 535d, and 535d'. It is also possible to form trapezoidal, wavy or rectangular pleated portions 539a in the nanofibers 27.
  • triangular, trapezoidal, wavy and rectangular protrusions 537a, 537a ', 537b, 537b', 537c, 537c ', 537d and 537d' are formed to be mutually coupled.
  • the upper and lower pressure presses 535a, 535a ', 535b, 535b', 535c, 535c ', 535d, and 535d' are sequentially provided, and press presses 535a, 535a ', 535b and 535b' suitable for the required products.
  • 535c, 535c ', 535d, and 535d' may press the upper and lower portions of the nanofibers 27 to form wrinkles 539a having a specific shape on the nanofibers 27.
  • the upper and lower pressurizing presses 535a, 535a ', 535b, 535b', 535c, 535c ', 535d, and 535d' are made of a heating press capable of heating. Projections 537a, 537a ', 537b, 537b', 537c, 537c ', 537d, 537d' to the nanofibers 27 that are placed and positioned between ', 535b, 535b', 535c, 535c ', 535d, 535d'). It is preferable to be made to fix the wrinkles (539a) formed through.
  • the upper and lower pressure presses (535a, 535a ', 535b, 535b', 535c, 535c ', 535d, 535d') is preferably made of a heating press having a temperature range of 50 °C to 200 °C, It is not limited.
  • a long sheet (not shown) is supplied into each unit 10, 10 ′ of the electrospinning apparatus 1 through a supply roller 3 provided at the tip of the electrospinning apparatus 1, and the long The polymer spinning solution is electrospun through the nozzle 12 on the sheet (S10).
  • the long sheet 15 in which the nanofibers 27 are stacked in the unit 10 positioned at the front end of each of the units 10 and 10 'of the electrospinning apparatus 1 is a motor (not shown).
  • Unit 10 'located at the rear end of the unit 10 located at the front end by the feed roller 17 operating by driving of the < RTI ID 0.0 > and < / RTI > the belt 16 driven by the rotation of the feed roller 17.
  • the nanofibers 27 are laminated and manufactured on the long sheet 15 while being transferred to the same process as described above (S20).
  • the elongated sheet in which the nanofibers are electrospun while passing through each unit 10 and 10 'of the electrospinning apparatus 1 performs a post-process such as laminating (not shown) and manufactured as a final product. do.
  • each unit of the electrospinning apparatus when manufacturing the filter medium (539) from the nanofibers 27 produced while passing through each unit (10, 10 ') of the electrospinning apparatus 1, each unit of the electrospinning apparatus ( The nanofibers 27 manufactured through the 10 and 10 'are introduced into the filter media manufacturing apparatus 530 provided at the rear of the unit 10' at the rear end of each unit 10 and 10 '(S30).
  • the nanofibers 27 introduced into the filter media manufacturing apparatus 530 pass through the filter media manufacturing apparatus 530 and a pleated portion 539a is formed (S40).
  • the pair of pressure rollers 531a, 531a ') is rotatably moved to the upper and lower portions of the nanofibers 27 so that the respective pressure rollers 531a and 531a' are engaged to rotate in the same direction as the entry direction of the nanofibers 27, and the nanofibers 27 ) Is pressed against the protrusions 533a and 533a 'protruding in the circumferential direction on the outer circumference of each of the pressure rollers 531a and 531a', and the wrinkles 539a are formed (S41).
  • the pair of pressure rollers 531a and 531a ' fix the wrinkles 539a formed on the nanofibers 27 introduced by the heating rollers.
  • the pair of pressure rollers (531a, 531a ') is made of a heating roller to fix the wrinkles (539a) formed on the nanofiber 27, the pressure rollers (531a, 531a')
  • a separate heating device or steam device is provided in the nanofibers 27 to fix the wrinkles 539a formed on the surface.
  • Corrugations 539a having a shape corresponding to the shapes of the protrusions 533a and 533a 'are formed.
  • the pair of pressure rollers (531a, 531a ') is made of a heating roller having a temperature range of 50 °C to 200 °C wrinkles of the shape corresponding to the shape of the projections (533a, 533a') on the nanofiber 27 (539a) is formed.
  • the nanofibers are introduced between the pair of pressure rollers 531a and 531a '.
  • a triangular corrugated portion 539a corresponding thereto is formed, and when protrusions 533b and 533b 'protruding from the outer circumference of the pair of pressure rollers 531b and 531b' are formed in a trapezoidal shape, A trapezoidal corrugation portion 539a corresponding to the nanofibers 27 introduced between the pair of pressure rollers 531b and 531b 'is formed, and is formed on the outer circumference of the pair of pressure rollers 531c and 531c'.
  • the protrusions 533c and 533c 'protruding are formed in a wavy shape, the corrugated wrinkles 539a corresponding to the nanofibers 27 introduced between the pair of pressure rollers 531c and 531c' are formed.
  • the projections 533d and 533d 'protruding from the outer circumference of the pair of pressure rollers 531d and 531d' are formed in a quadrangular shape, A rectangular wrinkled portion 539a corresponding to the nanofibers 27 introduced between the pair of pressure rollers 531d and 531d 'is formed.
  • the protrusions 533a, 533a ', 533b, and 533b which protrude in the circumferential direction on the outer circumference of the pair of pressure rollers 531a, 531a', 531b, 531b ', 531c, 531c', 531d, and 531d '.
  • the protrusions formed on the outer circumference may be formed in various ways, and the protrusions 533a, 533a', 533b, and 533b may be formed in the form of filter media 539. ', 533c, 533c', 533d, and 533d 'may be variously modified.
  • triangular, trapezoidal, wavy and rectangular projections 533a, 533a ', and 533b are located at the rear of the unit 10' positioned at the rear end of the units 10 and 10 'of the electrospinning apparatus 1.
  • a pair of pressure rollers 531a, 531a', 531b, 531b ', 531c, 531c', 531d, 531d ' each of which is formed to protrude in the circumferential direction on its outer circumference.
  • a pair of pressure rollers 531a, 531a ', 531b, 531b', 531c, 531c ', 531d, and 531d' having a) are selectively moved to the top and bottom of the nanofibers 27 to be injected.
  • the upper and lower pressing presses 535a and 535a ' are provided as the filter medium manufacturing apparatus 530, the upper and lower surfaces of the nanofibers 27 manufactured by the electrospinning apparatus 1 are pressurized and wrinkled.
  • the filter media 539 in which the portion 539a is formed may be manufactured. That is, when the filter medium manufacturing apparatus 530 is made of upper and lower pressure presses 535a and 535a 'respectively provided on the upper and lower portions of the nanofibers 27 to be transported after being manufactured by the electrospinning apparatus 1.
  • the nanofibers 27 by pressing the upper and lower portions of the nanofibers 27 manufactured and transported by the electrospinning apparatus 1 by moving the upper and lower pressing presses 535a and 535a 'in the downward direction and upward direction.
  • the pleated portion 539a may be formed in the filter medium 539 (S43).
  • the upper and lower pressing presses 535a and 535a ' are respectively formed on the upper and lower surfaces, and the upper and lower pressing presses 535a and 535a' are formed to be coupled to each other when the nanofibers 27 are pressed.
  • Corrugations 539a are formed in the nanofibers 27 by the protrusions 537a and 537a '.
  • the upper and lower pressing presses (535a, 535a ') is made of a heating press capable of heating (Heating) formed in the nanofibers 27 introduced through the protrusions (537a, 537a') through the wrinkles (539a) It is preferable to be made to be fixed, but the heating device or a steam device is provided in the upper, lower pressure press (535a, 535a ') is made to fix the wrinkles (539a) formed on the nanofiber 27 It is also possible.
  • the upper and lower pressure presses (535a, 535a ') is made of a heating press having a temperature range of 50 °C to 200 °C wrinkles of the shape corresponding to the shape of the protrusions (537a, 537a') on the nanofiber 27
  • the part 539a is formed.
  • the nanofibers are injected between the upper and lower pressing presses 535a and 535a '.
  • the filter medium 539 having a triangular pleated portion 539a corresponding thereto is formed at 27 and the trapezoidal protrusions 537b and 537b 'are formed, the upper and lower pressure presses 535b and 535b' are formed.
  • the filter medium 539 having a trapezoidal pleat portion 539a corresponding to the nanofibers 27 introduced therebetween is formed, and when the wavy protrusions 537c and 537c 'are formed, On the nanofibers 27 introduced between the press presses 35c and 35c ', a filter medium 539 having a corrugated corrugation portion 539a is formed, and rectangular protrusions 537d and 537d' are formed. If it is, the main shape of the square corresponding to the nanofibers 27 introduced between the upper, lower press press (35d, 35d ') The filter media (539) having a portion (539a) is formed.
  • 537c, 537c ', 537d, and 537d') are triangular, trapezoidal, wavy, and square, but the protrusions 537a, 537a 'may be manufactured in the form of filter media 539 in the form required in the field.
  • 537b, 537b ', 537c, 537c', 537d, and 537d ' may be variously modified.
  • the upper and lower pressure presses (535a, 535a', 535b, 535b ', 535c, 535c', 535d, 535d ') selectively press the upper and lower portions of the nanofibers 27
  • Upper and lower pressure presses 535a, 535a ', 535b, 535b' with various shaped protrusions 537a, 537a ', 537b, 537b', 537c, 537c ', 537d, 537d' to suit the situation and required product.
  • the filter media 539 may be formed by selectively forming triangular, trapezoidal, wavy or rectangular pleated portions 539a on the nanofibers 27 manufactured through the electrospinning apparatus 1 by the above structure. It is possible to manufacture and produce a filter medium 539 suitable for a situation in which manufacturing is required in the field, and to perform a batch manufacturing process.
  • the nanofibers 27 produced by electrospinning through the electrospinning apparatus 1 are made of a nonwoven fabric through a later process such as laminating, or by forming a pleated portion 539a by the filter medium manufacturing apparatus 530. It is made of a filter medium (539) (S50).
  • the filtration area 539a of the filter media 539 is expanded and increased by forming the pleated portion 539a with the filter media manufacturing apparatus 530 on the nanofibers 27 manufactured through the electrospinning apparatus 1.
  • the life of the filter medium 539 can be extended.
  • the nanofiber manufacturing process and the filter media manufacturing process in the electrospinning apparatus 1 are united to form wrinkles 539a in the nanofibers 27 through a post-process after the nanofibers 27 are manufactured by electrospinning.

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Abstract

본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 전기방사장치 노즐블록의 노즐에서 분사되는 방사용액을 장척시트 상에 적층 시 발생되는 VOC 및 나노섬유화되지 못하고 오버플로우된 방사용액을 응축 및 액화시켜 방사용액에 첨가하여 재사용 및 재활용할 수 있으며, 전기방사장치의 케이스 하부를 도전체로 형성하고, 상부를 절연체로 형성함으로써 컬렉터가 취부되기 위한 케이스 내 상부 절연부재의 삭제가 가능하여 전기방사장치의 전체 구성을 간소화할 수 있으며, 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치를 교대로 설치되어 방사용액을 교대로 분사함으로써 서로 다른 고분자 또는 서로 다른 직경을 갖는 나노섬유의 제조가 가능하고, 하나의 공정에서 상향식 및 하향식 전기방사가 이루어져 상호 보완적이면서도 진보된 나노섬유 제품의 생산이 가능하며, 제조되는 필터여재에 주름부(Corrugation)를 형성함으로써 나노섬유로 필터여재의 제작 시 필터여재의 여과 면적을 확장시킬 수 있으며, 이로 인해 필터여재의 향상된 여과 면적 확보가 가능하여 필터여재의 성능을 향상시킴과 동시에 필터여재의 수명을 연장킬 수 있는 전기방사장치에 관한 것이다.

Description

전기방사장치
본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기방사장치의 방사과정에서 오버플로우된 방사용액 및 방사용액의 분사 시 발생되는 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물)를 재사용 및 재활용할 수 있으며, 전기방사장치의 케이스를 도전체 및 절연체가 혼용되게 형성하여 케이스 내 절연부재의 삭제가 가능하고, 케이스의 두께 및 케이스와 컬렉터 사이의 거리를 최적화하여 나노섬유 웹의 안정적인 대량 생산이 가능하며, 전기방사장치에 상향식 및 하향식 전기방사방식이 교대로 설치되어 서로 다른 고분자 또는 직경을 갖는 나노섬유를 생산할 수 있고, 제조된 필터여재에 주름부(Corrugation)를 형성하여 필터여재의 성능을 향상시킬 수 있는 전기방사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 나노섬유(Nano Fiber)란, 지름이 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세사(超極細絲 : Micro Fiber)를 지칭하는 것으로서, 나노섬유로 구성된 부직포, 멤브레인 및 브레이드 등의 제품은 생활용품, 농업용, 의류용 및 산업용 등으로 널리 사용된다.
뿐만 아니라, 인조 피혁, 인조 스웨이드, 생리대, 의복, 기저귀, 포장재, 잡화용 소재, 각종 필터 소재, 유전자 전달체의 의료용 소재 및 방탄 조끼 등 국방용 소재에 적용되는 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
상술한 바와 같은 나노섬유는 전기장에 의해 생산된다. 즉, 나노섬유는 원료인 고분자 물질에 고전압의 전기장을 걸어서 원료인 고분자 물질 내부에 전기적인 반발력을 발생시키고, 이로 인해 분자들이 뭉쳐 나노 크기의 실 형태로 갈라짐으로써 나노섬유가 제조 및 생산된다.
이때, 전기장이 강할수록 원료인 고분자 물질이 가늘게 찢어지기 때문에 10 내지 1000㎚의 가늘기를 갖는 나노섬유를 얻을 수 있다.
이러한 가늘기를 갖는 나노섬유를 제조 및 생산하기 위한 전기방사장치는 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크, 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프, 방사용액을 토출하기 위한 노즐이 다수개 배열설치되는 노즐블록, 노즐 하단에 위치하여 방사되는 섬유들을 집적하는 컬렉터 및 전압을 발생시키는 전압발생장치를 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어지는 전기방사장치는 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(112)이 다수개 배열설치되는 노즐블록(111)과 상기 노즐(112)의 하단에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(112)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(113) 및 상기 컬렉터(113)에 고전압을 발생시키는 전압발생장치(114)를 포함하는 유닛(110)으로 구성된다.
이러한 전기방사장치(100)를 통한 나노섬유의 제조방법은 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크 내의 방사용액이 계량 펌프를 통해 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(112) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 노즐(112)로 공급되는 방사용액은 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(114) 상에 노즐(112)을 통하여 방사, 집속되어 나노섬유 웹이 형성되되, 상기 전기방사장치(100)의 유닛(110)들로 이송되는 장척시트(115) 상에 나노섬유 웹을 형성하고, 상기 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트(115)가 각 유닛(110)을 통과하여 반복적으로 나노섬유 웹이 적층된 후 라미네이팅, 엠보싱 또는 니들펀칭하여 부직포로 제조한다.
이때, 상기 장착시트(115)는 이송롤러(117)의 회전에 의한 벨트(116)의 구동에 의해 이송된다.
여기서, 전기방사장치는 컬렉터 상의 위치하는 방향에 따라 상향식 전기방사장치, 하향식 전기방사장치 및 수평식 전기방사장치로 나뉜다. 즉, 전기방사장치는 컬렉터가 노즐의 상단에 위치하는 구성으로 이루어지고, 균일하고 상대적으로 가는 나노섬유를 제조할 수 있는 상향식 전기방사장치, 컬렉터가 노즐의 하단에 위치하는 구성으로 이루어지고, 상대적으로 굵은 나노섬유를 제조할 수 있으며, 단위시간 당 나노섬유의 생산량을 증대시킬 수 있는 하향식 전기방사장치 및 컬렉터와 노즐이 수평방향으로 배열되는 구성으로 이루어지는 수평식 전기방사장치로 나뉜다.
상술한 바와 같이, 상기 상향식 전기방사장치는 균일하고 상대적으로 가는 굵기의 나노섬유를 제조할 수 있다는 장점을 갖는 반면에, 나노섬유가 가는 굵기로 이루어짐으로써 제품의 제조 시 생산성이 저하된다는 문제점이 있으며, 하향식 전기방사장치는 상대적으로 굵은 직경의 나노섬유를 제조할 수 있고, 단위시간 당 나노섬유의 생산량을 증대시킬 수 있다는 장점을 갖는 반면에, 높은 전압이 걸려있는 노즐에 의해 방사용액이 연속적으로 공급되기 때문에 부여되는 전기력의 효과가 저하된다는 문제점이 있었다.
그리고, 수평식 전기방사장치는 다수의 노즐을 배열하여 방사하는 것이 어렵다는 단점이 있다. 즉, 노즐과 방사용액이 포함된 노즐 판을 컬렉터와 수평방향으로 세우기 위하여 최상부 라인에 위치하는 노즐과 최하부 라인에 위치하는 노즐과 컬렉터를 동일 방사거리(Tip-to-collector distance)로 배열하여야 하나, 노즐과 컬렉터를 동일 방사거리로 배열하는 것이 어려워 한정된 갯수의 노즐만을 배열할 수 밖에 없다는 문제점이 있으며, 일정한 공간 내에 한정된 갯수의 노즐만이 배열되기 때문에 상업화에 필요한 제품의 대량 생산이 곤란하다는 문제점이 있었다.
이로 인해, 나노섬유의 대량 및 연속 생산이 가능하고, 전기적인 안정성을 갖으며, 드롭렛 현상을 억제하여 방사 안정성을 갖는 나노섬유의 대량 생산을 위한 전기방사장치가 요구되고 있는 실정이다.
한편, 상술한 바와 같이 전기방사장치에 의해 제조된 나노섬유는 부직포, 멤브레인 및 브레이드 등의 제품으로 제작되어 농업용, 의류용 및 산업용 등으로 널리 사용되고, 인조 피혁, 인조 스웨이드, 생리대, 의복, 기저귀, 포장재, 잡화용 소재, 각종 필터 소재, 유전자 전달체의 의료용 소재 및 방탄 조끼 등 국방용 소재에 적용되는 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
이렇게 전기, 전자 또는 식, 음료 및 제약 등 각종 산업에 필터 소재로 사용되는 필터여재로 전기방사장치에 의해 제조된 나노섬유가 적용될 경우, 각종 산업에서 제품 소재로 이용되는 유체로부터 불순물 및 이물질의 여과공정을 수행한다.
이러한 필터(Filter)는 적층형 필터(Depth Filter)라 지칭되는 심층여과식 필터와 주름형 필터(Screen Filter)라 지칭되는 표면여과식 필터를 들 수 있으며, 각 필터에 적용되는 필터여재는 기계적으로 안정한 필터 구조물 내에 설치되어 기체 또는 액체가 필터여재 통과 시 우수한 여과능, 높은 입자 포획능 및 최소 유동 제한 효율을 제공한다.
여기서, 심층여과식 필터는 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 유체 중의 고형물을 필터의 내부에서 포집하고, 필터여재인 부직포를 원통형상으로 권취하는 구성으로 이루어진다.
이때, 상기 심층여과식 필터(310)는 필터여재가 단순히 원통형으로 권취되는 구조로 이루어짐으로써 필터여재의 여과면적이 한정되어 있으며, 이로 인해 여과유량이 작다는 문제점이 있었다.
한편, 표면여과식 필터(320)는 도 3에서 도시하고 있는 바와 같이, 폴리프로필렌과 같은 합성수지 등으로 이루어지는 시트(Sheet) 상태의 필터여재(321)를 절곡기로 절곡하고, 사출 코어(322) 및 사출 케이스(323) 사이에 삽입한 후 상, 하 양단에 사출 엔드 캡(324, 325)을 용융 압착하는 구성으로 이루어진다.
그러나, 상술한 바와 같은 표면여과식 필터는 필터여재를 절곡기로 절곡하는 공정이 요구되고, 사출 코어 및 사출 케이스 및 사출 엔드 캡이 요구되며, 이들 부품을 별도의 사출 공정을 통해 제조하여야 하기 때문에 제조 공정이 복잡하고, 생산 단가가 높아지는 문제점이 있었다.
한편, 이러한 전기방사장치는 노즐블록의 노즐을 통하여 방사용액이 분사되고, 분사되는 방사용액이 장척시트의 하부면 또는 상부면에 적층되면서 나노섬유 웹을 형성하는 구성으로 이루어진다.
상술한 바와 같은 구성에 의하여 상기 전기방사장치의 어느 한 유닛 내부에서 노즐을 통하여 방사용액을 분사하여 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트는 다른 한 유닛 내부로 이송되고, 다른 한 유닛 내부로 이송되는 장척시트에 노즐을 통하여 방사용액을 분사하여 또 다시 나노섬유를 적층형성하는 등 상기한 공정을 반복적으로 수행하면서 나노섬유를 제조한다.
여기서, 노즐블록의 노즐을 통하여 분사되는 방사용액은 고분자 폴리머 및 용매를 포함하여 이루어진다.
이때, 전기방사장치 노즐블록의 노즐을 통하여 방사용액의 분사 시 방사용액에 포함되는 고분자 폴리머는 장척시트 상에 적층형성되어 나노섬유 웹을 형성하나, 방사용액에 포함되는 용매는 전기방사장치에서 발생되는 고전압으로 인해 휘발되어 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물)로 기화된다.
이렇게 상기 노즐을 통하여 방사되었으나, 섬유화되지 못하고 오버플로우되는 고분자 폴리머로 인해 원료의 사용량이 증대되는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같이, 전기방사장치를 통하여 방사용액의 분사 시 발생되는 VOC는 발암성을 지닌 독성 화학물질로서, 대기오염을 발생시키는 물질이고, 지구 온난화의 원인물질이며, 대기환경보전법시행령에 따른 규제대상 물질이다.
이렇게, 전기방사장치에서 방사용액의 분사 시 발생되는 VOC를 처리하기 위하여 VOC를 연소하여 제거하는 방법이 제안되었으나, 단순히 VOC를 연소시켜 제거하는 방법 외에 이를 재사용 및 재활용할 수 있는 방법의 필요성이 대두되고 있는 실정이다.
한편, 상기 전기방사장치가 하향식 전기방사장치로 이루어질 경우, 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(900)는 방사용액 주탱크(901)에 저장되는 폴리머 용액이 토출되는 방사노즐(904)와 가스 흐름을 형성하는 가스노즐(906)을 포함하고, 노즐블록(902)과 도전성 요소로 이루어지는 컬렉터(920) 및 수집기재(918)를 이송하기 위한 풀림 롤(924) 및 권취 롤(926)이 구비되고, 흡인 블로어(912)와 가스 수집관(914) 및 지지부재(922)가 구비된다.
상술한 바와 같이, 하향식 전기방사장치(900)는 컬렉터(920)에 부(負)의 고전압을 인가하는 동시에 노즐블록(902)을 접지한 상태에서 방사노즐(904)로부터 폴리머 용액을 토출함으로써 이송되는 수집기재(918)상에 나노섬유를 전기방사하게 된다.
그리고, 상기 노즐블록(902)를 시작으로 하여 방사노즐(904)로부터 토출되기 전의 폴리머 용액과 상기 폴리머 용액을 저장하는 원료탱크(901) 및 상기 폴리머 용액을 원료탱크(901)로부터 노즐블록(902)까지 이송하는 폴리머 용액 이송기구 등 모든 구성요소가 접지 전위가 되기 때문에, 원료탱크(901) 및 폴리머 용액 이송 기구를 고내전압 사양으로 할 필요가 없어진다. 따라서, 상기 전기방사장치(900)는 원료탱크(901) 및 폴리머 용액 이송기구를 고내전압 사양으로 하는 것으로 인해 전체 구성이 복잡해지는 것을 피할 수 있다.
또한, 상기 전기방사장치(900)가 비교적 단순한 형상 및 구조로 형성되는 컬렉터(920)에 고전압을 인가하는 동시에 비교적 복잡한 형상 및 구조를 갖는 노즐블록(902)을 접지한 상태에서 전기방사하기 때문에 바람직하지 않은 방전이나, 전압강하를 일으키기 어려워지고, 항상 안정된 조건 아래에서 전기방사하는 것이 가능해진다.
그러나, 상술한 바와 같은 전기방사장치는 컬렉터와 케이스 및 그 외 기타 부재 사이의 절연이 불충분하기 쉬우며, 원하는 성능을 갖는 나노섬유를 제조하기 위하여 노즐블록과 컬렉터 사이에 극히 높은 전압의 인가 시 컬렉터와 케이스 및 그 외 기타 부재 사이에 절연 파괴가 발생될 수 있으며, 절연 파괴 외에도 리크 전류가 바람직하지 않은 레벨까지 높아지는 문제가 있었다.
이로 인해, 전기방사장치의 운전을 정지하거나, 장시간에 걸쳐 연속적으로 운전이 어려우며, 원하는 성능을 갖는 나노섬유의 안정적인 대량 생산이 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전기방사장치 노즐블록의 노즐에서 분사되는 방사용액을 장척시트 상에 적층 시 발생되는 VOC를 응축하여 액화시키고, 액화된 VOC를 증류하여 종류별로 분류 및 기화시키며, 분류되어 기화된 각 VOC를 다시 응축하여 액화시켜 방사용액에 첨가하여 재사용 및 재활용할 수 있으며, 노즐에서 방사된 후 나노섬유화되지 못하고 오버플로우된 방사용액을 오버플로우 시스템을 이용하여 재생탱크로 이송함으로써 재사용 및 재활용할 수 있으며, 방사용액에 필요한 양만큼의 용매를 VOC 재활용 시스템을 통해 얻은 용매로 이용할 수 있는 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 전기방사장치의 케이스 하부를 도전체로 형성하고, 상부를 절연체로 형성함으로써 컬렉터가 취부되기 위한 케이스 내 상부 절연부재의 삭제가 가능하고, 이로 인해 나노섬유 제조용 전기방사장치의 전체 구성을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라, 장치비의 절감 및 전체 비용의 절감이 가능하며, 케이스의 두께 및 케이스의 내측면과 컬렉터의 외측면 사이의 거리를 최적화함으로써 노즐블록과 컬렉터 사이에 높은 전압 인가 시 케이스와 컬렉터 사이의 절연 파괴를 방지함과 동시에 리크 전류가 위험한 레벨까지 상승하는 것을 방지할 수 있으며, 이로 인해 나노섬유 제조용 전기방사장치의 장시간 연속 운전이 가능함과 동시에 원하는 성능을 갖는 나노섬유 웹의 안정적인 대량 생산이 가능한 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치를 교대로 설치되어 방사용액을 교대로 분사함으로써 서로 다른 고분자 또는 서로 다른 직경을 갖는 나노섬유의 제조가 가능하고, 하나의 공정에서 상향식 및 하향식 전기방사가 이루어져 상호 보완적이면서도 진보된 나노섬유 제품의 생산이 가능하며, 제조되는 필터여재에 주름부(Corrugation)를 형성함으로써 나노섬유로 필터여재의 제작 시 필터여재의 여과 면적을 확장시킬 수 있으며, 이로 인해 필터여재의 향상된 여과 면적 확보가 가능하여 필터여재의 성능을 향상시킴과 동시에 필터여재의 수명을 연장시킬 수 있으며, 제조된 나노섬유에 주름부 형성 후공정 및 열처리 후공정을 통하여 주름부를 형성함으로써 나노섬유 및 필터여재 제조가 연속적으로 진행되고, 하나의 공정상에서 나노섬유만을 제조하거나, 제조된 나노섬유에 주름부를 형성하여 필터여재만을 제조할 수 있어 제조 공정성의 향상 및 제품단가를 저하시킬 수 있는 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐을 통하여 분사되는 방사용액에서 발생되는 VOC를 응축 및 증류시켜 재사용 및 재활용하기 위한 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물) 재활용 시스템이 구비되는 것을 특징으로 한다.
여기서, VOC 재활용 시스템은 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치와, 응축장치를 통하여 응축되어 액화된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치 및 증류장치에서 액화된 용매를 저장하기 위한 저장장치를 포함하여 구성된다.
이때, 전기방사장치의 유닛 내에서 발생되는 기화상태의 VOC를 응축장치로 유입시키기 위한 배관과, 응축장치에서 발생되는 액화상태의 VOC를 증류장치로 유입시키기 위한 배관 및 증류장치에서 발생되는 액화상태의 VOC를 저장장치로 이송시키기 위한 배관이 각각 연결설치된다.
그리고, 증류장치에서 증류되어 기화 온도차에 의해 액화되는 VOC가 각 용매별로 분류하여 저장되는 저장탱크 내의 각 용매를 전기방사장치의 방사용액으로 재사용 및 재활용한다.
한편, 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐을 통하여 방사되는 방사용액에서 나노섬유화되지 못한 방사용액을 다시 회수하여 나노섬유의 원료로 재사용 및 재활용하는 오버플로우 시스템; 및 방사 과정에서 발생하는 VOC를 응축 및 증류시켜 재사용 및 재활용할 수 있는 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물) 재활용 시스템; 을 포함하고, 오버플로우 시스템과 VOC 재활용 시스템이 연결되어 동시에 작동되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 노즐의 선단부가 나팔관 모양의 형상으로 형성된다.
그리고, 오버플로우 시스템은 나노섬유화되지 못한 방사용액을 회수하기 위한 방사용액 회수 경로와, 나노섬유의 원료가 되는 방사용액을 저장하는 원료탱크와, 원료탱크로부터 제1 이송배관을 통해 이송되는 방사용액을 재생 및 저장하고, 적어도 하나 이상으로 구비되는 재생탱크와, 원료탱크 또는 재생탱크로부터 제2 이송배관을 통해 이송되는 방사용액을 저장하는 중간탱크를 포함하여 이루어지고, VOC 재활용 시스템은 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치와, 응축장치를 통하여 응축된 VOC를 저장하기 위한 용매 저장장치를 포함하여 구성된다.
이때, VOC 재활용 시스템은 응축장치와 용매 저장장치 사이에 응축장치를 통하여 응축된 VOC를 증류하여 액화시킨 후 액화된 VOC를 용매 저장장치로 공급하기 위한 증류장치를 더 포함하여 구성된다.
또한, 재생탱크는 회수된 방사용액의 액면높이를 측정하는 제1 센서를 갖고, 제1 센서로 계측된 액면높이에 따라서 제1 이송배관의 이송동작을 제어하는 제1 이송제어장치가 구비되고, 중간탱크는 방사용액의 액면높이를 측정하는 제2 센서를 갖고, 제2 센서로 계측된 액면높이에 따라서 제2 이송배관의 이송동작을 제어하는 제2 이송제어장치가 구비된다.
여기서, 오버플로우 시스템의 재생탱크는 방사용액을 회수하는 동시에 회수된 방사용액의 용매 함유율을 측정하고, 해당 측정결과에 따라 VOC 재활용 시스템의 증류장치에서 증류된 후 기화 온도차에 의해 액화된 VOC 용매를 회수하여 재생탱크에 필요한 양만큼 첨가하여 재사용 및 재활용되도록 이루어진다.
한편, 도전성을 갖는 케이스와, 케이스에 절연부재를 통하여 취부되는 컬렉터와, 컬렉터에 대향되게 위치하고, 고분자 방사용액을 토출하는 복수의 노즐을 갖는 노즐블록과, 노즐블록과 컬렉터와의 사이에 전압을 인가하는 전원공급장치를 구비하되, 전원공급장치의 정전극 및 부전극 중 어느 한 전극은 컬렉터에 접속되고, 다른 한 전극은 노즐블록 및 케이스에 접속되어 전기방사에 의해 나노섬유를 제조하는 전기방사장치에 있어서, 케이스는 하부가 도전체로 형성되고, 그 상부가 절연체로 형성되며, 케이스의 상부 내측면에 컬렉터가 직접적으로 맞닿게 설치되되, 케이스의 두께와 컬렉터와의 거리는 하기의 조건 (1) 및 (2)를 만족시킨다.
(1) a≥6mm,
(2) a＋b≥50mm
상기 식에서 a는 절연체로 형성되는 케이스의 두께이며, b는 상기 절연체로 형성되는 케이스의 내측면과 컬렉터의 외측면 사이 거리이다.
바람직하게는, a≥8mm를 만족시킨다.
대안적으로는, a＋b≥80mm를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
여기서, 케이스를 형성하는 절연체는 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 변성폴리페닐렌에테르, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 비정(非晶)폴리아릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에틸이미드, 불소수지, 액정폴리머, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼용으로 이루어진다.
한편, 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 고전압이 발생되는 컬렉터가 노즐의 상단에 위치하는 상향식 전기방사장치; 및 고전압이 발생되는 컬렉터가 노즐의 하단에 위치하는 하향식 전기방사장치; 를 포함하여 구성되되, 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치가 수평방향을 향하여 교대로 연속되게 배열설치된다.
여기서, 상향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 컬렉터의 장척시트 하부면에 나노섬유가 적층형성된 후 하향식 전기방사장치의 컬렉터로 이송되고, 하향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 장척시트의 상부면에 나노섬유가 적층형성되며, 상기한 공정을 연속되게 반복적으로 수행한다.
그리고, 상향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 형성되는 가는 직경의 나노섬유 및 하향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 형성되는 굵은 직경의 나노섬유가 상기 장척시트의 하부면 및 상부면에 연속되게 반복적으로 적층형성되는 것을 특징으로 하는 복합식 전기방사장치.
또한, 상향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액과 하향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액이 동일한 종류이거나, 2종 이상의 다른 종류로 이루어진다.
한편, 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 전기방사장치의 후방에 위치되어 전기방사에 의해 제조된 나노섬유에 주름부를 형성하여 필터여재를 제조하는 필터여재 제조장치가 구비된다.
바람직하게는, 필터여재 제조장치는 상기 나노섬유의 상, 하부에 이동가능하게 구비되되, 히팅롤러로 이루어지는 한 쌍의 가압롤러로 이루어진다.
이때, 한 쌍의 가압롤러 외주연에 원주방향으로 일정간격 이격되어 돌기가 치합가능하게 돌출형성되되, 돌기는 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상 중 어느 하나로 이루어진다.
대안적으로는, 필터여재 제조장치는 상기 나노섬유의 상, 하부에 구비되되, 히팅프레스로 이루어지는 상, 하부 가압 프레스로 이루어진다.
여기서, 상, 하부 가압 프레스는 그 하, 상부면에 돌출부가 상호 결합가능하게 구비되되, 상기 돌출부는 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상 중 어느 하나로 이루어진다.
한편, 전기방사장치의 각 유닛 내부에서 노즐을 통하여 컬렉터 상부의 장척시트에 방사용액을 전기방사하는 단계; 전기방사된 방사용액이 적층형성되어 나노섬유를 제조하는 단계; 나노섬유를 필터여재 제조장치로 투입하는 단계; 필터여재 제조장치로 투입된 나노섬유에 주름부를 형성하는 단계; 및 주름부가 형성되는 나노섬유를 배출하여 필터여재로 제조하는 단계; 를 포함하여 이루어진다.
여기서, 필터여재 제조장치가 나노섬유의 상, 하부에 이동가능하게 구비되되, 그 외주연에 돌기가 돌출형성되는 한 쌍의 가압롤러로 이루어질 경우, 나노섬유의 투입 시 히팅롤러로 이루어지는 한 쌍의 가압롤러가 회전되면서 그 외주연에 돌출형성되는 돌기가 상호 치합되어 나노섬유의 길이방향에 연속적으로 주름부를 형성하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.
그리고, 필터여재 제조장치가 나노섬유의 상, 하부에 가압가능하게 구비되되, 그 하, 상부면에 돌출부가 형성되는 상, 하부 가압 프레스로 이루어질 경우, 나노섬유 투입 시 히팅프레스로 이루어지는 상, 하부 가압 프레스가 나노섬유를 상, 하부면을 가압하면서 상호 결합되어 나노섬유의 길이방향에 연속적으로 주름부를 형성하는 단계; 를 더 포함하여 이루어진다.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 유해 성분인 VOC를 재사용 및 재활용함과 동시에 오버플로우된 방사용액을 회수하여 나노섬유의 원료로 재사용이 가능함으로써 VOC를 제거 및 배출하기 위한 별도의 시설 및 장치의 삭제가 가능하여 시설 및 장치의 설치비 절감이 가능하고, 전기방사장치에서 분사되는 방사용액의 적층 시 발생되는 VOC를 다시 회수하여 재사용 및 재활용함과 동시에 용매로 재사용 및 재활용이 가능함으로써 장비 운용비 절감 및 용매의 사용량을 절감시킬 수 있으며, 인체 및 환경에 유해한 VOC를 반복적으로 재사용 및 재활용함으로써 친환경적이고, 드롭 렛 현상이 발생하는 일이 없어 고품질의 나노섬유 제조가 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
또한, 본 발명은, 컬렉터가 취부되기 위한 케이스 내 상부 절연부재의 삭제가 가능하여 나노섬유 제조용 전기방사장치의 전체 구성을 간소화할 수 있을 뿐만 아니라, 장치비의 절감 및 전체 비용의 절감이 가능하고, 노즐블록과 컬렉터 사이에 높은 전압의 인가 시 케이스와 컬렉터 사이의 절연 파괴를 방지함과 동시에 리크 전류가 위험한 레벨까지 상승하는 것을 방지할 수 있으며, 장시간 연속 운전이 가능함과 동시에 원하는 성능을 갖는 나노섬유 웹의 안정적인 대량 생산이 가능하고, 단위시간 당 나노섬유의 생산성 및 생산량을 증대시킬 수 있을 뿐만 아니라, 제품의 특성에 따른 나노섬유의 제조가 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
그리고, 본 발명은, 최종 제품의 특성에 따라 다양한 종류의 고분자의 적용이 가능하여 서로 다른 고분자 및 서로 다른 직경을 갖는 나노섬유의 제조가 가능하고, 상향식 및 하향식 전기방사공정이 동시에 적용됨으로써 상호 보완적이면서도 진보된 나노섬유 제품의 생산이 가능하며, 제품의 특성에 따라 나노섬유의 생산 속도를 증감할 수 있고, 나노섬유에 주름부(Corrugation)를 형성하여 필터여재의 단위 면적 당 여과 면적을 크게 하여 필터여재의 여과 면적을 확장시키고, 이로 인해 필터여재의 성능 및 수명을 연장시킬 수 있으며, 필터여재 주름부의 깊이(Depth)와 간격(Interval) 등의 다양한 조절이 가능하여 다양한 제품의 제조 및 생산이 가능하고, 이로 인해 필터여재의 분진 포집량(Dust Holding Capacity)을 증가시키며, 하나의 공정으로 연속적인 제조가 진행되어 제조 공정성 향상 및 제품 단가 절감이 가능하고, 장치 운용의 편의성 및 필터여재의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 향상된 여과 면적 확보가 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
도 1은 종래기술에 따른 상향식 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 종래기술에 따른 심층여과식 필터를 개략적으로 나타내는 도면,
도 3은 종래기술에 따른 표면여과식 필터를 개략적으로 나타내는 도면,
도 4는 종래기술에 따른 하향식 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 5는 본 발명에 의한 전기방사장치의 VOV 재활용 시스템을 개략적으로 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 의한 전기방사장치에 VOC 재활용 시스템이 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 발명에 의한 전기방사장치의 VOC 재활용 시스템을 나타내는 흐름도,
도 8은 본 발명에 의한 전기방사장치에 오버플로우 시스템과 VOC 재활용 시스템이 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 9는 본 실시예에 의한 전기방사장치의 VOC 재활용 시스템에 증류장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 10은 본 발명에 의한 전기방사장치의 케이스에 도전체와 절연체가 혼용된 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 11은 본 발명에 의한 전기방사장치의 컬렉터와 케이스의 일부를 확대하여 나타내는 도면,
도 12는 본 발명에 의한 복합식 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도,
도 13은 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 한 쌍의 가압롤러로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 14는 본 발명에 의한 나노섬유 필터여재 제조장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면,
도 15는 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 한 쌍의 가압롤러로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 16은 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 한 쌍의 가압롤러로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조방치의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 17은 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 상, 하부 가압 프레스로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 18은 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 상, 하부 가압 프레스로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 19는 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 상, 하부 가압 프레스로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 20은 본 발명에 의한 나노섬유 필터여재 제조장치에 따른 나노섬유 필터여재의 제조공정을 나타내는 블록도.
<부호의 설명>
1, 1', 1", 1''' : 전기방사장치, 3 : 공급롤러,
5 : 권취롤러, 10, 10' : 유닛,
10a : 배관, 11, 41, 110 : 노즐블록,
12, 42, 112 : 노즐, 13, 43, 150 : 컬렉터,
14, 160 : 전원공급장치, 15, 140 : 장척시트,
16 : 벨트, 17 : 이송롤러,
19, 49 : 방사용액 주탱크, 27 : 나노섬유,
30, 300 : VOC 재활용 시스템, 31, 310 : 응축장치,
31a, 33a, 35a, 311, 321, 331, 332 : 배관,
33, 320 : 증류장치, 35, 330 : 저장장치,
50 : 라미네이팅 장치,
70 : 공기 투과도 측정장치,
100, 100' : 유닛, 102 : 케이스,
152 : 절연부재, 170 : 보조벨트장치,
172 : 보조벨트, 174 : 보조벨트용 롤러,
200 : 오버플로우 시스템, 210 : 원료탱크,
211 : 교반장치, 212, 213, 214 : 밸브,
216 : 제2 이송배관, 218 : 제2 이송제어장치,
220 : 중간탱크, 222 : 제2 센서,
230 : 재생탱크, 231 : 교반장치,
232 : 제1 센서, 233 : 밸브,
240 : 공급배관, 242 : 공급제어밸브,
250 : 방사용액 회수 경로, 251 : 제1 이송배관,
410, 410' : 상향식 전기방사장치,
430, 430' : 하향식 전기방사장치,
530 : 필터여재 제조장치,
531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d' : 가압롤러,
533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d' : 돌기,
535a, 535b, 535c, 535d : 상부 가압 프레스,
535a', 535b', 535c', 535d' : 하부 가압 프레스,
537a, 537a', 537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d' : 돌출부,
539 : 필터여재, 539a : 주름부.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 5는 본 발명에 의한 전기방사장치의 VOV 재활용 시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 의한 전기방사장치에 VOC 재활용 시스템이 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7은 본 발명에 의한 전기방사장치의 VOC 재활용 시스템을 나타내는 흐름도이고, 도 8은 본 발명에 의한 전기방사장치에 오버플로우 시스템과 VOC 재활용 시스템이 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 9는 본 실시예에 의한 전기방사장치의 VOC 재활용 시스템에 증류장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 10은 본 발명에 의한 전기방사장치의 케이스에 도전체와 절연체가 혼용된 모습을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 11은 본 발명에 의한 전기방사장치의 컬렉터와 케이스의 일부를 확대하여 나타내는 도면이고, 도 12는 본 발명에 의한 복합식 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도이며, 도 13은 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 한 쌍의 가압롤러로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 14는 본 발명에 의한 나노섬유 필터여재 제조장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 15는 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 한 쌍의 가압롤러로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 16은 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 한 쌍의 가압롤러로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조방치의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 17은 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 상, 하부 가압 프레스로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 18은 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 상, 하부 가압 프레스로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 19는 본 발명에 의한 전기방사장치에 구비되는 상, 하부 가압 프레스로 이루어지는 나노섬유 필터여재 제조장치의 또 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 20은 본 발명에 의한 나노섬유 필터여재 제조장치에 따른 나노섬유 필터여재의 제조공정을 나타내는 블록도이다.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 전기방사 시 발생되는 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물)를 응축 및 증류하고, VOC를 용매별 및 종류별로 분류하여 수거 및 수집한 후 이를 재사용 및 재활용하기 위한 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물) 재활용 시스템(30)을 포함하여 구성된다.
여기서, 도 5 내지 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)는 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자의 방사용액을 정량 공급하기 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내의 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(12)이 다수개 배열설치되는 노즐블록(11)과 상기 노즐블록(11)의 노즐(12)에서 분사되는 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(12)에서 일정간격 이격되게 설치되는 컬렉터(13) 및 상기 컬렉터(13)에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(14)를 그 내부에 수용하는 유닛(10)을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 유닛(10) 내에서 노즐(12)을 통하여 공급되는 방사용액은 용질 및 용매로 이루어지고, 용질로는 실록산기 단독 또는 실록산기와 모노메타크릴레이트, 비닐, 하이드라이드, 디스테아레이트, 비스(1,2-하이드록시), 메톡시, 에톡시레이트, 프로폭시레이트, 디글리시딜 에테르, 모노글리시딜 에테르, 모노하이드록시알킬, 비스하이드록시알킬, 클로린 및 비스((아미노에틸-아미노프로필)디메톡시실릴)에테르 중에서 선택된 결합기가 포함된 고분자를 사용할 수 있으며, 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴플루라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리롤산(PLGA), 실크, 셀룰로오스, 키토산 등이 있으며, 그 중 폴리프로필렌(PP)재질의 소재와 내열성 고분자 물질인 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리 비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]과 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등의 폴리머로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것이 바람직하고, 용매로는 페놀, 포름산, 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로푸란과 지방족 케톤 군으로서, 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 지방족 수산기 군으로서, m-부틸알콜, 이소부틸알콜, 이소프로필알콜, 메틸알콜, 에탄올, 지방족 화합물 군으로서, 헥산, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 글리콜 군으로서, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 할로겐 화합물 군으로서, 트리클로로에틸렌, 다이클로로메테인, 방향족 화합물 군으로서, 톨루엔, 자일렌, 지방족 고리 화합물 군으로서, 사이클로헥사논, 시클로헥산과 에스테르 군으로서, n-부틸초산염, 초산에틸, 지방족에테르 군으로서, 부틸셀로살브, 아세트산2-에톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 아미드 군으로서. 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것이 바람직하며, 복수 종류의 용매를 혼합하여 이용할 수 있다. 방사용액에는 도전성 향상제 등의 첨가제를 함유하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 상기 유닛(10) 내의 방사용액 주탱크에 충진되는 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 노즐(12)로 공급되는 고분자의 방사용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되어 나노섬유 웹(미도시)을 형성하며, 형성된 나노섬유 웹을 라미네이팅하여 부직포, 필터 등으로 제조한다.
이때, 상기 전기방사장치(1)의 컬렉터(13) 상에는 노즐(12)을 통하여 방사용액 분사 시 컬렉터(13) 상에 형성되는 나노섬유 웹의 처짐 방지 및 이송을 위한 장척시트(15)가 구비되고, 상기 장척시트(15)는 전기방사장치(1)의 선단에 구비되는 공급롤러(3) 및 후단에 구비되는 권취롤러(5)에 그 일측과 타측이 권취된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 노즐(12)을 통하여 고분자의 방사용액이 컬렉터(13) 상에 위치하는 장척시트(15)에 분사되어 나노섬유 웹을 형성하도록 이루어져 있으나, 상기 장척시트(15) 상에 별도의 지지체(미도시)가 공급되고, 상기 지지체를 공급하기 위한 별도의 공급롤러(미도시)가 구비되어 상기 지지체 상에 노즐(12)을 통하여 방사용액이 분사되어 나노섬유 웹을 형성하도록 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 노즐(12)에서 분사되는 고분자 방사용액이 적층되는 지지체는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 상기 컬렉터(13)의 외측에는 벨트(16)가 구비되고, 상기 컬렉터(13)의 길이방향 양측에는 이송롤러(17)가 각각 구비되며, 상기 이송롤러(17)의 회전에 의해 벨트(16)가 구동하고, 상기 벨트(16)의 구동에 의해 상기 장척시트(15)가 전기방사장치(1)의 선단에서 후단으로 이송된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(1) 유닛(10) 내의 방사용액 주탱크 내에 충진된 방사용액이 노즐(12)을 통하여 컬렉터(13)의 장척시트(15) 상에 분사되고, 상기 장척시트(15) 상에 분사된 방사용액이 집적되면서 나노섬유 웹을 형성하며, 상기 컬렉터(13)의 양측에 구비되는 이송롤러(17)의 회전에 의한 벨트(16)의 구동에 의해 장척시트(15)가 이송되면서 또 다른 유닛(10') 내에 위치되어 상기한 공정을 반복적으로 수행하면서 최종제품으로 제조된다.
이때, 상기 노즐블록(11)의 노즐(12)의 출구가 상방향으로 형성되고, 상기 컬렉터(13)가 노즐블록(11)의 상부에 위치하여 방사용액을 상방향으로 분사한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)가 방사용액을 상방향으로 분사하는 상향식 전기방사장치로 이루어져 있으나, 방사용액을 하방향으로 분사하는 하향식 전기방사장치로 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 VOC 재활용 시스템(30)은 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10')에 연결설치되어 상기 유닛(10, 10') 내부에서 노즐(12)을 통하여 방사용액의 분사 시 발생되는 VOC를 응축 및 증류시켜 재사용 및 재활용한다.
이를 위하여 상기 VOC 재활용 시스템(30)은 각 유닛을 통하여 배출되는 기화상태의 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치(Condenser : 31)와 상기 응축장치(31)를 통하여 응축되어 액화된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치(Distilling Plant : 33) 및 상기 증류장치(33)를 통하여 액화된 용매를 저장하기 위한 저장장치(35)를 포함하여 구성된다.
즉, 상기 VOC 재활용 시스템(30)은 각 유닛(10, 10')을 통하여 배출되는 기화된 VOC에 공기 및 냉각수를 공급하여 응축 및 액화시키는 응축장치(31)와 상기 응축장치(31)를 통하여 응축되어 액화된 VOC에 열을 가하여 기화상태로 만든 다음, 다시 냉각시켜 액화상태로 만드는 증류장치(33) 및 상기 증류장치(33)를 통하여 액화된 용매를 저장하기 위한 저장장치(35)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 응축장치(31)는 수냉식, 증발식 또는 공냉식 응축장치로 이루어지는 것이 바람직하고, 상기 증류장치(35)는 분별증류장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 상기 각 유닛(10, 10') 내에서 발생되는 기화상태의 VOC를 응축장치(31)로 유입시키고, 상기 응축장치(31)에서 발생되는 액화상태의 VOC를 증류장치(33)로 유입시키며, 상기 증류장치(33)에서 발생되는 액화상태의 VOC를 저장장치(35)에 저장하기 위한 배관(10a, 31a, 33a)이 각각 연결설치된다.
즉, 상기 각 유닛(10, 10')과 응축장치(31), 상기 응축장치(31)와 증류장치(35) 및 상기 증류장치(35)와 저장장치(35)를 상호 연결하기 위한 배관(10a, 31a, 33a)이 각각 연결설치된다.
이때, 상기 증류장치(33)는 응축장치(31)에 연결되되, 여러 종류의 용매로 이루어지는 액화상태의 VOC를 고온의 열로 가열하여 기화시키고, 이를 다시 냉각하여 기화 온도차, 즉 끓는점의 차이에 의해 순차적으로 액화되는 각 VOC가 용매별로 분리되면서 액화되어 저장장치(35)로 공급된다.
즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 내에서 방사용액의 분사 시 발생되되, 여러 종류의 용매가 혼합된 상태로 이루어지는 VOC가 응축장치(31)를 통하여 응축되어 액화된 후 증류장치(33)로 공급 시 여러 종류의 혼합 용매로 이루어지는 VOC는 고온의 열에 의해 끓는점의 차이로 순차적으로 기화되고, 기화되는 각각의 VOC는 용매별로 분리되면서 액화되며, 액화상태의 VOC는 저장장치(35)로 공급된다.
이를 위하여 상기 증류장치(33)와 저장장치(35)를 연결하는 배관(33a)은 하나 이상으로 구비되되, 수직방향으로 적층설치되고, 각각의 배관(33a)을 통하여 용매별로 분리되면서 액화된 VOC가 저장장치(35)로 공급된다.
이때, 각각의 용매별로 분리되어 액화된 VOC를 저장하기 위한 저장장치(35)는 적어도 하나 이상으로 구비된다.
여기서, 상기 저장장치(35)는 용매별로 분류되는 액화상태의 각 VOC를 저장하기 위하여 다수개로 이루어지는 것이 바람직하나, 하나의 저장장치(35)로 이루어지되, 그 내부가 적어도 하나 이상으로 구획되는 구성으로 이루어져 각각의 VOC를 저장하도록 이루어지는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 끓는점이 낮은 용매부터 끓는점이 높은 용매의 순서대로 증발되어 기화된다. 이때, 끓는점이 낮은 순서대로 증발되고, 증발되어 액화된 VOC는 증류장치(33)의 상측방향에 구비되는 배관부터 하측방향에 구비되는 배관의 순서대로 배출되어 저장장치(35)로 공급된다.
이렇게 상기 각 저장장치(35)로 공급되는 액화상태의 VOC는 배관(35a)을 통하여 다시 전기방사장치(1)의 방사용액 주탱크로 공급된 후 방사용액에 첨가되어 재사용 및 재활용된다.
이하, 본 발명에 의한 전기방사장치의 동작과정을 설명한다.
먼저, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 선단에 구비되는 공급롤러(3)를 통하여 장척시트(15)가 전기방사장치(1)의 유닛(10) 내로 공급된다.
이렇게 상기 공급롤러(3)를 통하여 전기방사장치(1)의 유닛(10) 내로 공급되는 장척시트(15)는 컬렉터(13) 상에 위치하고, 전압발생장치(14)의 고전압이 노즐(12)을 통해 컬렉터(13) 상에 발생되며, 고전압이 발생되는 컬렉터(13) 상의 장척시트(15)에 방사용액 주탱크(미도시)에 충진된 고분자 방사용액이 노즐블록(11)의 노즐(12)을 통해 분사된다.
여기서, 상기 방사용액 주탱크 내에 충진되는 방사용액이 계량 펌프(미도시)를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 각 노즐(12)로 공급되는 방사용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되면서 장척시트(15) 상에 분사되어 나노섬유 웹을 적층형성한다.
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 나노섬유 웹이 적층되는 장척시트(15)는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작하는 이송롤러(17) 및 상기 이송롤러(17)의 회전에 의해 구동하는 벨트(16)에 의해 선단에 위치하는 유닛(10)에서 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내로 이송되어 상기와 같은 공정을 반복되면서 장척시트(15) 상에 나노섬유 웹이 적층형성된다.
이때, 상기 각 유닛(10, 10') 내에서 노즐(12)을 통하여 방사용액의 장척시트(15) 상에 분사 시 발생되는 기화상태의 VOC는 배관(10a)을 통하여 응축장치(31)로 배출되고, 상기 응축장치(31)로 배출되는 기화상태의 VOC는 응축되어 액화상태로 변화한다.
즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 내에서 발생되어 응축장치(31)로 배출되는 기화상태의 VOC는 응축장치(31) 내에서 수냉, 공냉 또는 증발식 등의 냉각방법에 의해 냉각되어 응축됨으로써 액화상태로 변화한다.
이렇게 상기 응축장치(31)를 통하여 응축된 액화상태의 VOC를 액화시킨 다음, 상기 액화상태의 VOC를 증류장치(33)로 이동시켜 증류시킨다.
여기서, 상기 증류장치(33)로 이동된 액화상태의 VOC는 고온의 열에 의해 끓는점의 차이에 따라 순차적으로 기화되고, 기화되는 각각의 VOC가 용매별로 분리 및 분류되면서 액화시켜 배출한다.
이때, 상기 증류장치(33)를 통하여 증류되는 액화상태의 VOC는 끓는점이 낮은 용매부터 끓는점이 높은 용매의 순서대로 증발되어 기화된다. 이때, 끓는점이 낮은 순서대로 증발되고, 증발되어 액화된 VOC는 증류장치(33)의 상측방향에 구비되는 배관부터 하측방향에 구비되는 배관의 순서대로 배출되어 각 저장장치(35)로 공급된다.
이렇게, 여러 종류의 혼합 용매로 이루어지는 VOC를 용매별로 분류하여 배출 시 각 용매별로 분류하여 각 저장탱크(35)에 저장하고, 상기 각 용매별로 분류되어 분류별로 저장탱크(35)에 저장된 용매는 다시 방사용액에 용매로 첨가하여 재사용 및 재활용한다.
상기와 같은 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 유해 성분인 VOC를 재사용 및 재활용함으로써 VOC를 제거 및 배출하기 위한 별도의 배출장치가 요구되지 않으며, 이로 인해 인체 및 환경에 유해한 VOC를 반복적으로 재사용 및 재활용할 수 있다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)에 VOC 재활용 시스템(30)이 단독으로 구비되어 있으나, 도 8 내지 도 9에서 도시하고 있는 바와 같이, 전기방사장치(1')에 VOC 재활용 시스템(300) 및 오버플로우 시스템(200)이 구비되어 상기 전기방사장치(1')에서 방사되었으나, 나노섬유화되지 못한 방사용액을 재사용하도록 이루어짐과 동시에 방사 시 발생되는 VOC를 응축 및 증류하고, 용매로 수거 및 수집한 후 이를 재사용 및 재활용하도록 이루어진다.
이를 위하여 상기 전기방사장치(1')는 케이스(102)와 노즐블록(110), 컬렉터(150 및 전원공급장치(160)와 보조 벨트장치(170)를 내부에 수용하는 각 유닛(100, 100'), 원료탱크(210)와 제2 이송배관(216)과 제2 이송제어장치(218)와 중간탱크(220) 및 재생탱크(230)로 이루어지는 오버플로우 시스템(200), 상기 각 유닛(100, 100')에 연결설치되어 상기 유닛(100, 100') 내부에서 노즐(112)을 통하여 방사용액의 방사 시 발생되는 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치(310)와 상기 응축장치(310)를 통하여 액화된 용매를 저장하기 위한 용매의 저장장치(330)로 이루어지는 VOC 재활용 시스템을 포함하여 구성된다.
이때, 상기 케이스(102)는 도전체로 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 케이스(102)가 절연체로 이루어지는 것도 가능하고, 기타 다양한 재질로 이루어지는 것도 가능하다.
본 실시예에서도, 상기 노즐블록(110)은 노즐(112)이 상향식으로 다수개 배열설치되고, 중간탱크(220)로부터 방사용액을 공급받는다. 그리고, 상기 노즐(112)의 선단부는 원통을 해당 원통의 축과 비스듬히 교차하는 평면을 따라 절단된 형상으로 이루어지는 것이 바람직하나, 노즐블록(110)에 구비되는 일부의 노즐(112) 선단부가 나팔관 모양으로 형성되는 것도 가능하다. 또한, 상기 컬렉터(150)는 노즐블록(110)보다 상측에 배치되어 있으며, 절연부재(152)를 통하여 케이스(102)에 취부된다. 이때, 상기 전원공급장치(160)는 노즐블록(110)에 상향식으로 다수개 배열설치된 노즐(112)과 컬렉터(150)와의 사이에 고전압을 인가하되, 상기 전원공급장치(160)의 정극은 컬렉터(150)에 접속되고, 전원공급장치(160)의 부극은 케이스(102)를 통하여 노즐블록(110)에 접속되며, 상기 노즐블록(110)의 방사용액을 토출구로부터 상향의 컬렉터(150)를 향하여 나노섬유를 토출하는 노즐(112)을 통해 제작된 나노섬유는 장척시트(도번 미도시)에 퇴적되어 균일한 두께를 유지하면서 이동한다. 한편, 상기 컬렉터(150)의 외측에는 보조 벨트장치(170)가 구비되며, 상기 보조벨트장치(170)는 장척시트의 이송속도에 동기하여 회전하는 보조벨트(172)와 보조벨트(172)의 회전을 돕는 보조벨트용 롤러(174) 및 보조벨트(172)의 구동을 위한 보조벨트 구동장치(미도시)로 구성된다. 이때, 보조벨트용 롤러(174)는 보조벨트 구동장치에 의하여 보조벨트(172)를 회전시키는 것이 바람직하나, 마찰계수가 낮은 롤러를 사용하여 별도의 구동장치가 없이 장척시트의 이송을 보조하는 것도 가능하다.
여기서, 상기 전기방사장치(1')에 구비되는 오버플로우 시스템(200)의 원료탱크(210)는 나노섬유의 원료가 되는 방사용액을 저장하고, 상기 원료탱크(210) 내에는 방사용액의 분리나, 응고를 방지하기 위한 교반장치(211)가 구비된다.
상기 제2 이송배관(216)은 원료탱크(210) 또는 재생탱크(230)에 접속된 파이프와 밸브(212, 213, 214)로 구성되어 있고, 상기 원료탱크(210) 또는 재생탱크(230)로부터 중간탱크(220)에 방사용액을 이송한다
상기 제2 이송제어장치(218)는 제2 이송배관(216)의 밸브(212, 213, 214)를 제어함으로써 제2 이송배관(216)의 이송동작을 제어하고, 상기 밸브(212)는 원료탱크(210)로부터 중간탱크(220)로의 방사용액의 이송을 제어하며, 상기 밸브(213)는 재생탱크(230)로부터 중간탱크(220)로의 방사용액의 이송을 제어하고, 상기 밸브(214)는 원료탱크(210) 및 재생탱크(230)로부터 중간탱크(220)에 유입하는 방사용액의 양을 제어한다.
상기와 같은 제어방법은 중간탱크(230)에 구비된 제2 센서(222)로 계측된 방사용액의 액면높이에 따라서 제어되는 것이 바람직하다.
상기 중간탱크(220)는 원료탱크(210) 또는 재생탱크(230)로부터 공급된 방사용액을 저장하고, 노즐블록(110)에 방사용액을 공급하며, 공급된 방사용액의 액면높이를 측정하는 제2 센서(222)가 구비되고, 상기 제2 센서(222)는 액면높이 측정이 가능한 센서면 가능하고, 예를 들면 광센서 혹은 적외선 센서 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 중간탱크(220)의 하부에는 노즐블록(110)으로 방사용액을 공급하는 공급배관(240)과 공급제어밸브(242)가 구비되어 있는데, 상기 공급제어밸브(242)는 상기 공급배관(240)의 공급동작을 제어한다.
상기 재생탱크(230)는 오버플로우되어 회수된 방사용액을 저장하고, 방사용액의 분리나 응고를 방지하기 위한 교반장치(231)를 내부에 갖고, 회수된 방사용액의 액면높이를 측정하는 제1 센서(232)가 구비되고, 상기 제1 센서(232)는 액면높이 측정이 가능한 센서로 이루어지는 것이 바람직하고, 예를 들면 광센서 혹은 적외선 센서 등으로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 상기 노즐블록(110)에서 오버플로우된 방사용액은 노즐블록(110)하부에 구비된 방사용액 회수 경로(250)를 통하여 회수되고, 상기 방사용액 회수 경로(250)는 제1 이송배관(251)을 통해 재생탱크(230)로 방사용액을 회수한다.
여기서, 상기 제1 이송배관(251)은 재생탱크(230)에 접속되는 파이프와 펌프를 구비하고, 상기 펌프의 동력으로 방사용액을 방사용액 회수경로(250)로부터 재생탱크로(230)이송한다.
이때, 재생탱크(230)는 적어도 하나 이상인 것이 바람직하며, 2개 이상인 경우에는 상기 제1 센서(232)와 밸브(233)가 복수개로 구비되는 것이 바람직하고, 상기 재생탱크(230)가 2개 이상으로 구비될 경우, 재생탱크(230) 상부에 위치한 밸브(233)도 복수로 구비되고, 이에 따라 상기 제1 이송제어장치(미도시)는 상기 재생탱크(230)에 구비된 상기 제1 센서(232)의 액면높이에 따라서 상부에 위치한 2개 이상의 밸브(233)를 제어하여 방사용액을 복수의 재생탱크 중 어느 하나의 재생탱크로 이송할지를 제어한다.
한편, 상기 전기방사장치(1')에 구비되는 VOC 재활용 시스템(330)은 위에서 상세히 설명하였으며, 이하에서는 간략하게 설명한다.
상기 VOC 재활용 시스템(300)은 각 유닛(100, 100')을 통하여 배출되는 기화된 VOC에 응축장치(310)를 통해 공기 및 냉각수를 공급하여 응축 및 액화시키고, 상기 응축장치(310)를 통하여 응축된 VOC가 용매의 저장장치(330)로 저장된다.
여기서도, 상기 응축장치(310)는 수냉식, 증발식 또는 공냉식 응축장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 상기 각 유닛(100, 100')에는 배관(311, 331)이 각각 연결설치되어 각 유닛(100, 100') 내에서 발생되는 기화상태의 VOC를 응축장치(310)로 유입시키고, 상기 응축장치(310)에서 발생되는 액화상태의 VOC를 저장장치(330)로 저장시킨다. 즉, 상기 각 유닛(100, 100')과 응축장치(310)를 상호 연결하고, 상기 응축장치(310)와 용매 저장장치(330)를 상호 연결하기 위한 배관(311, 331)이 각각 연결설치된다.
본 실시예에서는 상기 응축장치(310)를 통하여 VOC를 응축시킨 후 응축된 액화상태의 VOC가 용매의 저장장치(330)로 공급되는 구조로 이루어져 있으나, 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 응축장치(310)와 용매 저장장치(330) 사이에 응축장치(310)를 통하여 응축된 VOC를 증류하여 액화시키기 위한 증류장치(220)가 더 구비되어 하나 이상의 용매가 적용될 경우, 각각의 용매를 분리 및 분류하도록 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 증류장치(320)는 응축장치(310)에 연결되어 액화상태의 VOC를 고온의 열로 가열하여 기화시키고, 이를 다시 냉각하여 액화되는 VOC를 용매의 저장장치(330)로 공급한다.
이 경우, 상기 VOC 재활용 시스템(300)은 각 유닛(100, 100')을 통하여 배출되는 기화된 VOC가 응축장치(310)를 통해 공기 및 냉각수를 공급하여 응축 및 액화시키고, 상기 응축장치(310)를 통하여 응축된 VOC가 증류장치(320)를 통해 열을 가하여 기화상태로 만든 다음, 다시 냉각시켜 액화상태로 만들며, 상기 증류장치(320)를 통하여 액화된 VOC가 용매의 저장장치(330)에 저장된다.
여기서, 상기 증류장치(320)는 분별증류장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
이때, 상기 각 유닛(100, 100')과 응축장치(310)를 상호 연결함과 동시에 상기 응축장치(310)와 증류장치(320) 및 상기 증류장치(320)와 용매 저장장치(330)를 상호 연결하기 위한 배관(311, 321, 331)이 각각 연결설치된다.
한편, 오버플로우되어 상기 재생탱크(230)에 회수된 방사용액은 용매의 함유율을 측정하며, 해당 측정은 재생탱크(230) 중에 방사용액의 일부를 샘플로 하여 추출하고, 해당 샘플을 분석함으로 실시할 수 있다. 방사용액의 분석은 이미 알려진 방법으로 수행할 수 있으며, 해당 측정 결과를 기초로 하여 필요한 양의 용매는 상기 용매 저장장치(330)에 공급되는 액화상태의 VOC가 배관(332)을 통하여 상기 재생탱크(230)에 공급된다. 즉, 액화된 VOC는 측정결과에 따라 필요한 양 만큼 상기 재생탱크(230)에 공급되어 용매로써 재사용 및 재활용이 가능하다.
상기한 바와 같이, 본 실시예에 의한 전기방사장치(1')는 상향식으로 전기방사를 수행함으로써 하향식 전기방사에서 발생되는 드롭 렛 현상이 발생되지 않으며, 이로 인해 고품질 나노섬유의 제조가 가능하고, 오버플로우된 방사용액을 회수하여 나노섬유의 원료로 재사용이 가능하기 때문에 원료 및 원료비를 저감시킬 수 있으며, 이로 인해 원료비를 절감시킬 수 있어 나노섬유 전체 제조비용을 절감할 수 있다.
또한, 유해성분인 VOC를 재사용 및 재활용함으로써 VOC를 제거 및 배출하기 위한 별도의 시설 및 장치의 삭제가 가능하고, 이로 인해 시설 및 장치 설비의 절감이 가능하며, 방사 시 발생되는 VOC를 다시 회수하여 재사용 및 재활용함으로써 장비 운용비 절감 및 용매의 사용량을 절감시킬 수 있으며, 인체 및 환경에 유해한 VOC를 외부로 배출하지 않고, 재사용 및 재활용함으로써 친환경적이라는 등의 효과를 거둘 수 있다.
한편, 도 10 내지 도 11에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1")의 케이스(102)는 도전성을 갖도록 이루어지고, 상기 케이스(102)의 상부 내측면에 컬렉터(150)가 취부되되, 전원공급장치(160)의 정극(正極)은 컬렉터(150)에 접속되고, 전원공급장치(160)의 부극(負極)은 노즐블록(110) 및 케이스(102)에 접속된다.
여기서, 상기 케이스(102)는 하부가 도전체로 형성되고, 상부가 절연체로 형성되며, 케이스(102)의 상부 내측면에 컬렉터(150)가 직접적으로 맞닿게 설치된다. 즉, 상기 케이스(102)에서 노즐블록(110)이 위치하는 하부측은 도전체로 형성되고, 상기 컬렉터(150)가 취부되는 상부측은 절연체로 형성되며, 절연체로 형성되는 케이스(102)의 상부 내측면에 컬렉터(150)가 직접적으로 맞닿아 설치된다.
이를 위하여 상기 케이스(102)는 도전체로 형성되는 하부와 절연체로 형성되는 상부가 상호 결합되어 하나의 케이스(102)로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
상기한 바와 같이, 상기 케이스(102)가 도전체 및 절연체로 형성되되, 상기 케이스(102)의 상부를 절연체로 형성함으로써 케이스(102)의 상부 내측면에 컬렉터(150)를 취부하기 위하여 별도로 구비되는 절연부재(미도시)의 삭제가 가능하고, 이로 인해 장치의 구성을 간소화할 수 있다.
여기서, 상기 케이스(102)를 형성하는 절연체로는 높은 절연 성능과 높은 기계적 강도 및 높은 가공성을 갖는 재료로 이루어지는 것이 바람직하며, 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 변성폴리페닐렌에테르, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 비정(非晶)폴리아릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에틸이미드, 불소수지, 액정폴리머, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼용으로 이루어지는 것이 바람직하다.
한편, 절연체로 이루어지는 케이스(102)의 두께, 케이스(102)와 컬렉터(150) 사이의 거리는 하기의 조건을 만족해야 한다.
(1) a≥6mm
(2) a＋b≥50mm
상기 식에서 a는 절연체로 형성되는 케이스(102)의 두께이며, b는 상기 절연체로 형성되는 케이스(102)의 내측면과 컬렉터(150)의 외측면 사이 거리이며, 상기한 조건을 만족할 경우, 상기 컬렉터(150)와 케이스(102) 사이의 절연이 최적화된다.
여기서, 상기 노즐블록(110)과 컬렉터(150) 사이에 35kV를 인가하여 전기방사를 실시할 경우, 상기 컬렉터(150)와 케이스(102) 및 그 외 기타 부재 사이에서 발생될 수 있는 절연파괴를 방지할 수 있다.
또한, 리크 전류를 소정 범위 내에 멈출 수 있으며, 그 결과 전기방사장치(1")의 운전을 정지해야만 하는 빈도를 지극히 낮은 레벨까지 감소시킬 수 있으며, 이로 인해 장시간 연속하여 장치의 운전이 가능하고, 요구되는 성능을 갖는 나노섬유를 안정적으로 대량 생산할 수 있다.
뿐만 아니라, 리크 전류를 소정 범위 내에서 멈출 수 있어 전원공급장치(160)로부터 공급되는 전류의 감시가 가능하고, 전기방사장치(1")의 이상 여부를 조기에 발견할 수 있다.
한편, 절연체로 형성되는 케이스(102)의 두께는 "a≥8mm"를 만족시키도록 이루어진다. 이로 인해, 상기 노즐블록(110)과 컬렉터(150) 사이에 40kV를 인가하여 전기방사를 실시할 경우, 컬렉터(150)와 케이스(102) 및 그 외 기타 부재 사이에서 발생될 수 있는 절연 파괴를 방지할 수 있으며, 리크 전류를 소정 범위 내로 제한할 수 있다.
또한, 절연체로 형성되는 케이스(102)의 내측면과 컬렉터(150)의 외주면 사이 거리가 "a＋b≥80mm"를 만족시키도록 이루어진다. 이로 인해, 상기 노즐블록(110)과 컬렉터(150) 사이에 40kV를 인가하여 전기방사를 실시할 경우, 컬렉터(150)와 케이스(102) 및 그 외 기타 부재 사이에서 발생될 수 있는 절연 파괴를 방지할 수 있으며, 리크 전류를 소정 범위 내로 제한할 수 있다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(1")에서 장척시트(140)에 나노섬유를 적층하여 나노섬유 웹의 제조 시 절연체로 형성되는 케이스(102)의 두께, 절연체로 형성되는 케이스(102)의 내측면과 컬렉터(150) 외측면 사이의 거리가 상기한 조건을 만족하므로 상기 컬렉터(160)와 케이스(102) 및 그 외 기타 부재 사이의 절연히 충분히 양호해진다.
이로 인해, 상기 노즐블록(110)과 컬렉터(150) 사이에 35kV를 인가하여 전기방사를 실시하는 경우, 컬렉터(150)와 케이스(102) 및 그 외 기타 부재 사이에서 발생될 수 있는 절연 파괴를 방지하고, 리크 전류를 소정 범위 내로 제한할 수 있다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(1")를 장시간에 걸쳐서 연속하여 운전하는 것이 가능하고, 원하는 성능을 갖는 나노섬유의 안정적인 대량 생산이 가능해지며, 전기방사장치(1)의 리크 전류를 소정 범위 내에서 멈출 수 있어 전원공급장치(160)의 이상 여부를 조기에 발견할 수 있다.
또한, 상기 전기방사장치(1")는 온도 20℃ 내지 40℃, 습도 20% 내지 60%의 분위기로 조성된 케이스(102) 내부에서 전기방사를 진행하기 때문에 리크 전류를 안정된 낮은 레벨로 유지하면서 전기방사가 가능하다.
한편, 도 12에서 도시하고 있는 바와 같이, 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')가 수평방향을 향하여 교대로 연속되게 배열설치되는 전기방사장치(1''')로 이루어진다.
이때에도, 상기 전기방사장치(1''')의 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')에는 고분자 방사용액(도번 미도시)이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(19, 49)와 상기 방사용액 주탱크(19, 49) 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크(19, 49) 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(12, 42)이 다수개 배열설치되는 노즐블록(11, 41)과 상기 노즐(12, 42)의 하단에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(12, 42)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(13, 43) 및 상기 컬렉터(13, 43)에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(미도시)를 포함하여 구성되고, 상기 전기방사장치(1''')의 전단에는 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')에서 고분자 방사용액이 분사되어 나노섬유(미도시)가 적층형성되는 장척시트(15)를 공급하는 공급롤러(3)가 구비되고, 후단에는 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(3)를 권취하기 위한 권취롤러(5)가 구비되며, 상기 전기방사장치(1''')의 각 방사용액 주탱크(19, 49) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(12, 42) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 노즐(12, 42)로 공급되는 고분자 방사용액은 노즐(12, 42)을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(13, 43) 상에 방사, 집속되어 나노섬유 웹을 형성하며, 형성되는 나노섬유를 엠보싱 또는 니들펀칭하여 나노섬유 부직포로 제조한다.
한편, 상기 상향식 전기방사장치(410, 410')와 하향식 전기방사장치(430, 430')는 컬렉터(13, 43)를 기준으로 그 하, 상방향으로 상호 대칭되게 각각 배열설치된다. 즉, 상기 상향식 전기방사장치(410, 410')는 컬렉터(13, 43)가 노즐(12, 42)의 상단에 위치하고, 상기 하향식 전기방사장치(430, 430')는 컬렉터(13, 43)가 노즐(12, 42)의 하단에 위치한다.
여기서, 상기 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')에서 방사되는 고분자 방사용액이 적층되는 장척시트(15)는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 상향식 전기방사장치(410, 410')의 방사용액 주탱크(19) 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐(12)을 통하여 컬렉터(13)의 장척시트(15) 상에 분사되고, 상기 컬렉터(13)의 장척시트(15) 상에 분사된 고분자 방사용액이 집적되면서 나노섬유를 형성한 후 나노섬유가 적층형성된 장척시트(15)가 이송롤러(17)를 통하여 하향식 전기방사장치(430, 430')의 컬렉터(43) 상으로 이송되고, 상기 컬렉터(43) 상으로 이송된 나노섬유가 적층된 장척시트(15)에 상기 하향식 전기방사장치(430, 430')의 방사용액 주탱크(49) 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐(42)을 통하여 분사되는 등 상향식 전기방사장치(410, 410')와 하향식 전기방사장치(430, 430')가 교대로 연속되게 배열설치되어 상기한 과정을 연속되게 반복적으로 수행하면서 최종 제품이 제조된다.
본 실시예에서는 상기 전기방사장치(1''')의 선단에 상향식 전기방사장치(410)가 구비되고, 상기 상향식 전기방사장치(410)의 후단에 하향식 전기방사장치(430)가 구비되는 등 상향식 전기방사장치(410, 410')와 하향식 전기방사장치(430, 430')의 순서로 연속되게 배열설치되어 있으나, 상기 전기방사장치(1''')의 선단에 하향식 전기방사장치(430)가 구비되고, 상기 하향식 전기방사장치(430)의 후단에 상향식 전기방사장치(410)가 구비되는 등 하향식 전기방사장치(430, 430')와 상향식 전기방사장치(410, 410')의 순서로 연속되게 배열설치되는 것도 가능하다.
또한, 상기 전기방사장치(1''')의 선단에 상향식 전기방사장치(410, 410')가 연속되게 2개 이상으로 배열설치되고, 그 후단에 하향식 전기방사장치(430, 430')가 연속되게 2개 이상으로 배열설치되거나, 선단에 하향식 전기방사장치(430, 430')가 연속되게 2개 이상으로 배열설치되고, 그 후단에 상향식 전기방사장치(410, 410')가 연속되게 2개 이상으로 배열설치되는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 전기방사장치(1''')의 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')를 통과하면서 제조되는 나노섬유는 장척시트(15)에 상기 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')의 각 노즐(12, 42)을 통하여 고분자 방사용액이 분사되어 컬렉터(13, 43) 상의 장척시트(15) 하부면 및 상부면에 나노섬유가 적층형성되는 등 상기 장척시트(15)에 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')의 노즐(12, 42)에서 분사되는 고분자 방사용액이 적층되어 나노섬유가 다수 층으로 형성됨으로써 최종 나노섬유 제품이 제조된다.
이로 인해, 상기 장척시트(15)의 하부면에 상향식 전기방사장치(410)의 노즐(12)에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 형성되는 가는 직경의 나노섬유가 적층형성되고, 상기 장척시트(15)의 상부면에 하향식 전기방사장치(430)의 노즐(42)에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 형성되는 굵은 직경의 나노섬유가 적층형성되며, 상기 장척시트(15)의 하부면 및 상부면에 가는 직경 및 굵은 직경으로 적층형성되는 나노섬유의 하부면 및 상부면에 다시 상향식 전기방사장치(410') 및 하향식 전기방사장치(430')의 각 노즐(12, 42)에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 형성되는 가는 직경 및 굵은 직경의 나노섬유가 적층형성되는 등 가는 직경의 나노섬유와 굵은 직경의 나노섬유가 반복적으로 적층형성되어 최종 제품이 제조된다.
여기서, 상기 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')의 각 방사용액 주탱크(19, 49)에 동일한 종류의 고분자 방사용액을 충진시키거나, 각기 다른 종류의 고분자 방사용액을 충진시킴으로써 상기 전기방사장치(1''')를 통하여 제조되는 나노섬유를 특성에 따라 다양하게 제조할 수 있다. 즉, 상기 상향식 전기방사장치(410, 410')에서 분사되는 고분자 방사용액과 하향식 전기방사장치(430, 430')에서 분사되는 고분자 용액이 동일한 종류의 고분자 방사용액으로 이루어지거나, 각기 다른 종류의 고분자 방사용액으로 이루어져 장척시트(15)의 하부면 및 상부면에 분사함으로써 요구하는 나노섬유의 특성에 따라 다양하게 제조할 수 있다.
한편, 상기 상향식 전기방사장치(410, 410')의 방사용액 주탱크(19)에 충진되는 고분자 방사용액과 하향식 전기방사장치(430, 430')의 방사용액 주탱크(49)에 충진되는 고분자 방사용액을 달리하거나, 각 상향식 전기방사장치(410, 410')의 방사용액 주탱크(19)에 충진되는 고분자 방사용액을 각각 달리함과 동시에 각 하향식 전기방사장치(430, 430')의 방사용액 주탱크(49)에 충진되는 고분자 방사용액을 각각 달리하는 것도 가능하다.
이렇게 상기 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')를 통하여 제작되는 나노섬유가 하, 상부면에 적층형성되는 장척시트(15)가 라미네이팅 장치(50)에 의해 라미네이팅(Laminating)되고, 상기 라미네이팅 장치(50)는 본 실시예에 의한 전기방사장치(1''')의 후단에 위치하여 후공정을 수행한다.
본 실시예에서는 상기 전기방사장치(1''')의 후단에 라미네이팅 장치(50)가 구비되어 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')를 통하여 제작되되, 그 하부면 및 상부면에 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(15)를 라미네이팅하도록 이루어져 있으나, 상기 라미네이팅 장치(50)의 하측에 기재(미도시)를 공급하는 공급롤러(미도시)가 구비되고, 상기 공급롤러를 통하여 공급되는 기재를 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(15)의 하부에 적층하면서 상기 라미네이팅 장치(50)를 통하여 다층으로 라미네이팅하도록 이루어지는 것도 바람직하다.
또한, 상기 라미네이팅 장치(50)의 상측에 또 다른 기재(미도시)를 공급하는 공급롤러(미도시)가 구비되어 상기 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(15)의 상부에 기재를 적층하면서 라미네이팅 장치(50)를 통하여 다층으로 라미네이팅하도록 이루어지는 것도 바람직하다.
상기한 바와 같이 상기 전기방사장치(1''')의 후단에 라미네이팅 장치(50)가 구비됨으로써 나노섬유가 상, 하부면에 적층형성되는 장척시트(15)만을 라미네이팅하거나, 나노섬유가 상, 하부면에 적층형성되는 장척시트(15)의 하부면에만 요구되는 기재를 적층하면서 라미네이팅하거나, 나노섬유가 상, 하부면에 적층형성되는 장척시트(15)의 상부면에만 요구되는 기재를 적층하면서 라미네이팅하거나, 나노섬유의 상, 하부면에 적층형성되는 장척시트(15)의 상, 하부면 모두에 요구되는 기재를 적층하면서 라미네이팅하는 등 기재를 장척시트(15)에 적층하여 다층으로 라미네이팅할 수 있다.
이하, 본 실시예에 의한 전기방사장치의 동작과정을 설명한다.
먼저, 본 발명에 의한 복합식 전기방사장치(1)의 선단에 구비되는 공급롤러(5)를 통하여 장척시트(15)가 상향식 전기방사장치(410)로 공급되어 컬렉터(43)의 하부면 상에 위치하고, 이때 전압 발생장치(미도시)의 고전압이 노즐(12)을 통해 컬렉터(43) 상에 발생되며, 고전압이 발생되는 컬렉터(43) 상에 방사용액 주탱크(19) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 노즐블록(11)의 노즐(12)을 통해 분사된다.
상기한 바와 같이, 상기 상향식 전기방사장치(410)를 통하여 그 하부면에 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(15)는 하향식 전기방사장치(430)로 공급되어 컬렉터(37)의 상부면 상에 위치하고, 이때에도 상기 전압 발생장치의 고전압이 노즐(42)을 통해 컬렉터(13) 상에 발생되며, 고전압이 발생되는 컬렉터(13) 상에 방사용액 주탱크(49) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 노즐블록(41)의 노즐(42)을 통해 분사된다.
여기서, 상기 각 전압 발생장치는 일반적인 전기방사장치와 동일한 구조로 노즐(12, 42)을 통하여 컬렉터(13, 43)에 높은 전압을 발생시키고, 전기력에 의한 나노섬유의 생성을 촉진시키기 위하여 노즐(12, 42)과 노즐블록(11, 41) 하부의 컬렉터(13, 43)에서 1kV 이상의 전압을 걸어주는 것이 바람직하고, 보다 바람직하게는 20kV 이상의 전압을 걸어준다.
상기한 바와 같이, 상기 장척시트(15)가 수평방향을 향하여 교대로 연속되게 배열설치되는 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')로 이송되면서 장척시트(15)의 하부면 및 상부면에 나노섬유가 적층형성되는 공정을 반복함으로써 상기 장척시트(15)에 나노섬유가 다수의 층으로 적층형성된다.
이로 인해, 상기 장척시트(15)의 하부면에 상향식 전기방사장치(410, 410')의 노즐(12)에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 가는 직경의 나노섬유가 반복적으로 적층형성되고, 상기 장척시트(15)의 상부면에 하향식 전기방사장치(430, 430')의 노즐(42)에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 굵은 직경의 나노섬유가 반복적으로 적층형성되는 등 가는 직경 및 굵은 직경의 나노섬유가 반복적으로 적층형성되어 최종 제품이 제조된다.
한편, 상기 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')의 각 방사용액 주탱크(19, 49)에 동일 또는 각기 다른 종류의 고분자 방사용액을 충진시켜 장척시트(15)의 하부면 및 상부면에 분사함으로써 요구되는 나노섬유의 특성에 따라 다양하게 제조할 수 있다.
상기한 바와 같이, 수평방향을 향하여 교대로 연속되게 배열설치되는 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')를 갖는 전기방사장치(1''')를 통하여 나노섬유가 하부면 및 상부면에 다층으로 적층형성되는 장척시트(15)는 권취롤러(5)를 통하여 권취되고, 제조된 나노섬유를 엠보싱 또는 니들펀칭하여 부직포로 제조한다.
여기서, 상기 상향식 전기방사장치(410, 410') 및 하향식 전기방사장치(430, 430')를 통하여 제작되는 나노섬유가 하, 상부면에 적층형성되는 장척시트(15)를 라미네이팅 장치(50)로 라미네이팅(Laminating)하여 후공정을 수행하되, 상기 라미네이팅 장치(50)를 통하여 나노섬유가 상, 하부면에 적층형성되는 장척시트(15)를 라미네이팅하거나, 나노섬유가 상, 하부면에 적층형성되는 장척시트(15)의 하부면에만 요구되는 기재를 적층하면서 라미네이팅하거나, 나노섬유가 상, 하부면에 적층형성되는 장척시트(3)의 상부면에만 요구되는 기재를 적층하면서 라미네이팅하거나, 나노섬유의 상, 하부면에 적층형성되는 장척시트(15)의 상, 하부면 모두에 요구되는 기재를 적층하면서 라미네이팅하는 등 기재를 장척시트(15)에 적층하여 다층으로 라미네이팅하여 최종 제품을 제작하는 것이 바람직하다.
또한, 제조된 나노섬유의 공기 투과도 등의 이상 유, 무를 측정하기 위한 공기 투과도 측정장치(70) 및 기타 후공정을 위한 별도의 공정장치들이 상기 전기방사장치(1''')에 더 구비되는 것도 가능하다.
한편, 도 13 내지 도 20에서 도시하고 있는 바와 같이, 나노섬유를 필터여재로 제조하기 위한 필터여재 제조장치(530)가 전기방사장치(1)의 후방에 구비되는 것도 가능하다. 즉, 상기 전기방사장치(1)에서 제조된 나노섬유(27)를 후공정에 의해 필터여재(539)로 제조하기 위하여 상기 필터여재 제조장치(530)는 전기방사장치(1)의 후방에 구비된다.
상기 전기방사장치(1)의 구성 및 동작은 위에서 상세하게 설명하였기에 이하에서는 생략하고, 상기 전기방사장치(1)의 후방에 후공정을 위하여 구비되는 필터여재 제조장치(530)에 대하여 상세히 설명한다.
상기 필터여재 제조장치(530)는 상기 각 유닛(10, 10')을 통하여 제조되는 나노섬유(27)를 필터여재(39)로 제조하기 위하여 상기 나노섬유(27)의 상, 하부에 각각 이동가능하게 위치하는 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')로 이루어진다.
이때, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 외주연에는 원주방향으로 돌기(533a, 533a')가 일정간격 이격되어 돌출형성되되, 상기 각 가압롤러(531a, 531a')에 돌출형성되는 돌기(533a, 533a')는 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 회전 시 상호 치합되도록 이루어진다.
상기한 바와 같이, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 외주연에 돌출형성되는 돌기(533a, 533a')에 의하여 각 가압롤러(531a, 531a')의 회전 시 투입되는 나노섬유(27)에 주름부(539a)가 형성된다. 즉, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 외주연에 돌출형성되는 돌기(533a, 533a')가 각 상호 치합되도록 이루어짐으로써 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 사이에 나노섬유(27)의 투입 시 상기 각 가압롤러(531a, 531a')의 회전되면서 나노섬유(27)의 길이방향으로 주름부(539a)가 연속적으로 형성되면서 필터여재(539)로 제조된다.
여기서, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 외주연에 원주방향으로 형성되는 돌기(533a, 533a')가 삼각형상으로 형성되는 것이 바람직하며, 삼각형상으로 형성되는 돌기(533a, 533a')에 의하여 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 회전 시 상기 나노섬유(27)에 파형으로 절곡되는 주름부(539a)가 형성된다.
한편, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')는 이동가능하게 이루어지는 것이 바람직하며, 전기방사장치(1)를 통하여 나노섬유(27) 제조 시에만 나노섬유(27)의 상, 하부측으로 이동되어 나노섬유(27)에 주름부(539a)를 형성하도록 이루어지는 것이 바람직하다.
이때, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')는 히팅(Heating)롤러로 이루어져 투입되는 나노섬유(27)에 돌기를 통하여 형성되는 주름부(539a)를 고정시키도록 이루어지는 것이 바람직하나, 별도의 히팅장치 및 스팀장치 등이 각 가압롤러(531a, 531a')의 일측에 구비되어 나노섬유(27)에 형성되는 주름부(539a)를 고정시키도록 이루어지는 것도 가능하다.
이를 위하여 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')는 50℃ 내지 200℃의 온도범위를 갖는 히팅롤러로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
여기서, 상기 나노섬유(27)에 형성되는 주름부(539a)의 깊이(Depth) 및 간격(Interval)은 다양하게 조절가능하도록 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 필터여재 제조장치(530)가 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')로 이루어지되, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 외주연에 삼각형상으로 형성되는 돌기(533a, 533a')가 원주방향으로 일정간격 이격되어 돌출형성되어 있으나, 도 15에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 한 쌍의 가압롤러(531b, 531b') 외주연에 사다리꼴형상의 돌기(533b, 533b')가 돌출형성되는 것도 가능하고, 상기 한 쌍의 가압롤러(531c, 531c') 외주연에 물결형상의 돌기(533c, 533c')가 돌출형성되는 것도 가능하며, 상기 한 쌍의 가압롤러(531d, 531d') 외주연에 사각형상의 돌기(533ad ,533d')가 돌출형성되는 것도 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d') 외주연에 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상의 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')가 원주방향으로 돌출형성되어 있으나, 상기 각 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d') 외주연에 돌출형성되는 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')의 형상은 이에 한정하지 아니한다.
여기서, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상의 돌기(533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')가 원주방향으로 돌출형성되는 한 쌍의 가압롤러(531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d')도 이동가능하게 이루어지는 것이 바람직하며, 히팅(Hebting)롤러로 이루어져 투입되는 나노섬유(27)에 돌기를 통하여 형성되는 주름부(539a)를 고정시키도록 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 한 쌍의 가압롤러(531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d') 사이로 투입되는 나노섬유(27)는 사다리꼴형상 또는 물결형상 또는 사각형상의 주름부(539a)가 형성된다.
한편, 도 16에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 유닛(10') 후방에 위치하는 필터여재 제조장치(530)는 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 및 사각형상의 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')가 원주방향으로 돌출형되는 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d')가 이동가능하게 순차적으로 구비되고, 요구되는 제품에 적합한 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d')가 나노섬유(27)의 상, 하부로 이동되어 회전됨으로써 나노섬유(27)에 특정형상의 주름부(539a)를 형성하도록 이루어지는 것도 가능하다.
즉, 상기 필터여재 제조장치(530)는 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상의 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')가 원주방향으로 돌출형되는 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d')가 규칙 또는 불규칙적으로 연속되게 적어도 하나 이상 이동가능하게 구비되고, 요구되는 제품에 적합하도록 삼각형상의 돌기(533a, 533a')를 갖는 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')가 나노섬유(27)의 상, 하부로 이동되어 회전하거나, 사다리꼴형상의 돌기(533b, 533b')를 갖는 한 쌍의 가압롤러(531b, 531b')가 나노섬유(27)의 상, 하부로 이동되어 회전하거나, 물결형상의 돌기(533c, 533c')를 갖는 한 쌍의 가압롤러(531c, 531c')가 나노섬유(27)의 상, 하부로 이동되어 회전하거나, 사각형상의 돌기(533d, 533d')를 갖는 한 쌍의 가압롤러(531d, 531d')가 나노섬유(27)의 상, 하부로 이동되어 회전함으로써 요구되는 형상의 주름부(539a)를 갖는 필터여재(539)를 제조하는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 필터여재 제조장치(530)가 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d')로 이루어지되, 각 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d')의 외주연에 원주방향으로 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상의 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')가 돌출형성되어 투입되는 나노섬유(27)에 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상의 주름부(539a)를 형성하도록 이루어져 있으나,
도 17 내지 도 18에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 필터여재 제조장치(530)가 상, 하부 가압 프레스(Press : 535a, 535a')로 이루어고, 상기 상부 가압 프레스(535a) 및 하부 가압 프레스(535b)에 삼각형상의 돌출부(537a, 537a')가 상호 결합가능하게 각각 형성되고, 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')의 가압에 의해 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 삼각형상의 주름부(539a)를 형성하도록 이루어지는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서도 상기 상부 가압 프레스(535b, 535c, 535d) 및 하부 가압 프레스(535b', 535c', 535d')의 하부면 및 상부면에 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상의 돌출부(537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d')가 상호 결합가능하게 각각 형성되고, 상기 상, 하부 가압 프레스(535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d')의 가압에 의해 투입되는 나노섬유(27)에 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상의 주름부(539a)를 형성하도록 이루어지는 것도 가능하다.
또한, 도 19에서 도시하고 있는 바와 같이, 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 및 사각형상의 돌출부(537a, 537a', 537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d')가 상호 결합가능하게 형성되는 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d')가 순차적으로 구비되고, 요구되는 제품에 적합한 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d')가 나노섬유(27)의 상, 하부를 가압하여 나노섬유(27)에 특정형상의 주름부(539a)를 형성하는 것도 가능하다.
본 실시예에서도 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d')는 히팅(Heating) 가능한 히팅프레스로 이루어져 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d') 사이로 투입 및 위치하는 나노섬유(27)에 돌출부(537a, 537a', 537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d')를 통하여 형성되는 주름부(539a)를 고정시키도록 이루어지는 것이 바람직하다.
이때에도, 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d')는 50℃ 내지 200℃의 온도범위를 갖는 히팅프레스로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
이하, 본 실시예에 의한 필터여재 제조장치에 따른 제조공정을 도 20을 참조하여 설명한다.
먼저, 상기 전기방사장치(1)의 선단에 구비되는 공급롤러(3)를 통하여 장척시트(도번 미도시)가 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 내로 공급되고, 상기 장척시트에 노즐(12)을 통하여 고분자 방사용액이 전기방사된다(S10).
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 중 선단에 위치하는 유닛(10) 내에서 나노섬유(27)가 적층되는 장척시트(15)는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작하는 이송롤러(17) 및 상기 이송롤러(17)의 회전에 의해 구동하는 벨트(16)에 의해 선단에 위치하는 유닛(10)에서 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내로 이송되어 상기와 같은 공정이 반복되면서 장척시트(15) 상에 나노섬유(27)가 적층형성되어 제조된다(S20).
이렇게 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10')을 통과하면서 나노섬유가 전기방사된 장척시트는 라미네이티(Laminating : 미도시) 등의 후공정을 수행하고, 최종제품으로 제작된다.
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10')을 통과하면서 제조된 나노섬유(27)로 필터여재(539)를 제조할 경우, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10')을 통하여 제조된 나노섬유(27)가 각 유닛(10, 10') 중 후단의 유닛(10') 후방에 구비되는 필터여재 제조장치(530)로 투입된다(S30).
이렇게 상기 필터여재 제조장치(530)로 투입되는 나노섬유(27)는 필터여재 제조장치(530)를 통과하면서 주름부(539a)가 형성된다(S40).
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10')을 통하여 전기방사되어 제조된 나노섬유(27)로 필터여재(539)를 제조할 경우, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')가 나노섬유(27)의 상, 하부로 치합가능하게 이동되어 각 가압롤러(531a, 531a')가 치합되면서 나노섬유(27)의 진입방향과 동일하게 회전되고, 상기 나노섬유(27)가 각 가압롤러(531a, 531a')의 외주연에 원주방향으로 돌출형성되는 돌기(533a, 533a')에 가압되면서 주름부(539a)가 형성된다(S41).
이때, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')는 히팅(Heating)롤러로 이루어져 투입되는 나노섬유(27)에 형성되는 주름부(539a)를 고정시킨다. 본 실시예에서는 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')가 히팅롤러로 이루어져 나노섬유(27)에 형성되는 주름부(539a)를 고정하도록 이루어져 있으나, 상기 각 가압롤러(531a, 531a')에 별도의 히팅장치 또는 스팀장치가 구비되어 나노섬유(27)에 형성되는 주름부(539a)를 고정시키도록 이루어지는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 각 가압롤러(531a, 531a')의 외주연에 원주방향으로 일정간격 이격되게 돌출형성되는 돌기(533a, 533a')의 형상과 대응되는 형상의 주름부(539a)가 형성된다.
이때, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')가 50℃ 내지 200℃의 온도범위를 갖는 히팅롤러로 이루어져 나노섬유(27)에 돌기(533a, 533a') 형상과 대응되는 형상의 주름부(539a)를 형성한다.
여기서, 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a')의 외주연에 삼각형상의 돌기(533a, 533a')가 돌출형성될 경우, 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 이에 대응되는 삼각형상의 주름부(539a)가 형성되고, 상기 한 쌍의 가압롤러(531b, 531b') 외주연에 돌출형성되는 돌기(533b, 533b')가 사다리꼴형상으로 형성될 경우, 한 쌍의 가압롤러(531b, 531b') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 이에 대응되는 사다리꼴형상의 주름부(539a)가 형성되고, 상기 한 쌍의 가압롤러(531c, 531c') 외주연에 돌출형성되는 돌기(533c, 533c')가 물결형상으로 형성될 경우, 한 쌍의 가압롤러(531c, 531c') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 이에 대응되는 물결형상의 주름부(539a)가 형성되며, 상기 한 쌍의 가압롤러(531d, 531d') 외주연에 돌출형성되는 돌기(533d, 533d')가 사각형상으로 형성될 경우, 한 쌍의 가압롤러(531d, 531d') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 이에 대응되는 사각형상의 주름부(539a)가 형성된다.
본 실시예에서는 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d') 외주연에 원주방향으로 돌출형성되는 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')가 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상, 사각형상으로 형성되어 있으나, 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d') 외주연에 돌출형성되어 나노섬유(27)에 주름부(539a)를 형성하기 용이하다면 상기 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d') 외주연에 돌출형성되는 돌기의 형상은 기타 다양하게 형성되는 것도 가능하고, 현장에서 요구하는 형태의 필터여재(539)로 제조가 가능하다면 상기 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')의 형상은 다양하게 변형가능하다.
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 중 후단에 위치하는 유닛(10')의 후방에 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 및 사각형상의 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')가 그 외주연에 원주방향으로 돌출형성되는 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d')가 이동가능하게 순차적으로 각각 구비되고, 요구되는 필터여재(539)의 주름부(539a) 형상에 적합한 형상의 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')를 갖는 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d')가 선택적으로 나노섬유(27)의 상, 하부로 이동되어 투입되는 나노섬유(27) 상, 하부면 맞닿아 상호 치합되어 회전되는 등 현장의 상황 및 요구되는 제품에 적합하도록 다양한 형상의 돌기(533a, 533a', 533b, 533b', 533c, 533c', 533d, 533d')를 갖는 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d') 중 선택된 형상의 돌기를 갖는 한 쌍의 가압롤러(531a, 531a', 531b, 531b', 531c, 531c', 531d, 531d')를 나노섬유(27)의 상, 하부로 이동시킨 후 나노섬유(27)에 특정형상의 주름부(539a)를 형성하여 필터여재(539)로 제조하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 전기방사장치(1)를 통하여 제조된 나노섬유(27)에 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상의 주름부(539a)를 선택적으로 형성함으로써 현장에서 요구되는 상황에 적합한 필터여재(539)의 제조 및 생산이 가능하고, 일괄적인 제조공정을 수행할 수 있다.
한편, 상기 필터여재 제조장치(530)로 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')가 구비될 경우, 전기방사장치(1)에서 제조된 나노섬유(27)의 상, 하부면을 가압하여 주름부(539a)가 형성되는 필터여재(539)를 제조할 수 있다. 즉, 상기 필터여재 제조장치(530)가 전기방사장치(1)에서 제조된 후 이송되는 나노섬유(27)의 상부 및 하부에 각각 구비되는 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')로 이루어질 경우, 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')가 하방향 및 상방향으로 이동되어 전기방사장치(1)에서 제조되어 이송되는 나노섬유(27)의 상, 하부를 가압함으로써 나노섬유(27)에 주름부(539a)를 형성하여 필터여재(539)로 제조할 수 있다(S43).
여기서, 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')의 하, 상부면에 각각 형성되되, 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')로 나노섬유(27)의 가압 시 상호 결합될 수 있도록 형성되는 돌출부(537a, 537a')에 의해 나노섬유(27)에 주름부(539a)가 형성된다.
이때에도, 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')는 히팅(Heating) 가능한 히팅프레스로 이루어져 투입되는 나노섬유(27)에 돌출부(537a, 537a')를 통하여 형성되는 주름부(539a)를 고정시키도록 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')에 별도의 히팅장치 또는 스팀장치 등이 구비되어 나노섬유(27)에 형성되는 주름부(539a)를 고정시키도록 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')가 50℃ 내지 200℃의 온도범위를 갖는 히팅프레스로 이루어져 나노섬유(27)에 돌출부(537a, 537a')의 형상과 대응되는 형상의 주름부(539a)를 형성한다.
여기서, 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a')의 하, 상부면에 삼각형상의 돌출부(537a, 537a')가 형성될 경우, 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 이에 대응되는 삼각형상의 주름부(539a)를 갖는 필터여재(539)가 형성되고, 사다리꼴형상의 돌출부(537b, 537b')가 형성될 경우, 상, 하부 가압 프레스(535b, 535b') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 이에 대응되는 사다리꼴형상의 주름부(539a)를 갖는 필터여재(539)가 형성되며, 물결형상의 돌출부(537c, 537c')가 형성될 경우, 상, 하부 가압 프레스(35c, 35c') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 이에 대응되는 물결형상의 주름부(539a)를 갖는 필터여재(539)가 형성되고, 사각형상의 돌출부(537d, 537d')가 형성될 경우, 상, 하부 가압 프레스(35d, 35d') 사이로 투입되는 나노섬유(27)에 이에 대응되는 사각형상의 주름부(539a)를 갖는 필터여재(539)가 형성된다.
본 실시예에서는 상기 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d')의 하, 상부면에 형성되는 돌출부(537a, 537a', 537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d')가 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상, 사각형상으로 이루어져 있으나, 현장에서 요구하는 형태의 필터여재(539)로 제조가 가능하다면 상기 돌출부(537a, 537a', 537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d')의 형상은 기타 다양하게 변형가능하다.
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 중 후단에 위치하는 유닛(10')의 후방에 필터여재 제조장치(530)로서 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 및 사각형상의 돌출부(537a, 537a', 537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d')가 그 하, 상부면에 형성되는 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d')가 순차적으로 각각 구비되고, 요구되는 필터여재(539)의 주름부(539a) 형상에 적합한 형상의 돌출부(537a, 537a', 537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d')를 갖는 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d')가 선택적으로 나노섬유(27)의 상, 하부를 가압하는 등 현장의 상황 및 요구되는 제품에 적합하도록 다양한 형상의 돌출부(537a, 537a', 537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d')를 갖는 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d') 중 선택된 형상의 돌출부(537a, 537a', 537b, 537b', 537c, 537c', 537d, 537d')를 갖는 상, 하부 가압 프레스(535a, 535a', 535b, 535b', 535c, 535c', 535d, 535d')로 나노섬유(27)에 주름부(539a)를 형성하여 필터여재(539)를 제조하는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 전기방사장치(1)를 통하여 제조된 나노섬유(27)에 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상의 주름부(539a)를 선택적으로 형성함으로써 필터여재(539)의 제조가 현장에서 요구되는 상황에 적합한 필터여재(539)의 제조 및 생산이 가능하고, 일괄적인 제조공정을 수행할 수 있다.
이렇게 상기 전기방사장치(1)를 통하여 전기방사되어 제조된 나노섬유(27)는 라미네이팅 등의 후공정을 통하여 부직포 등으로 제조되거나, 필터여재 제조장치(530)로 주름부(539a)를 형성하여 필터여재(539)로 제조된다(S50).
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)를 통하여 제조된 나노섬유(27)에 필터여재 제조장치(530)로 주름부(539a)를 형성함으로써 필터여재(539)의 여과면적을 확장 및 증대시켜 필터여재(539)의 유량을 증가시킴과 동시에 필터여재(539)의 성능을 향상시키고, 이로 인해 필터여재(539)의 수명을 연장시킬 수 있다.
또한, 상기 전기방사장치(1)에 나노섬유 제조공정 및 필터여재 제조공정이 일원화되어 전기방사에 따른 나노섬유(27) 제조 후 후공정을 통하여 나노섬유(27)에 주름부(539a)를 형성하여 필터여재(539)를 제조함으로써 나노섬유 제조 및 필터여재의 제조가 연속적으로 진행됨과 동시에 하나의 공정으로 나노섬유(27) 또는 필터여재(539)의 선택적인 생산이 가능하여 제조 공정성을 향상시킴과 동시에 제품단가를 저하시킬 수 있으며, 필터여재(539)의 향상된 여과 면적 확보가 가능하다.
이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (26)

  1. 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서,
    상기 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐을 통하여 분사되는 방사용액에서 발생되는 VOC를 응축 및 증류시켜 재사용 및 재활용하기 위한 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물) 재활용 시스템이 구비되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 VOC 재활용 시스템은 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치와, 상기 응축장치를 통하여 응축되어 액화된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치 및 상기 증류장치에서 액화된 용매를 저장하기 위한 저장장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 전기방사장치의 유닛 내에서 발생되는 기화상태의 VOC를 응축장치로 유입시키기 위한 배관과, 상기 응축장치에서 발생되는 액화상태의 VOC를 증류장치로 유입시키기 위한 배관 및 상기 증류장치에서 발생되는 액화상태의 VOC를 저장장치로 이송시키기 위한 배관이 각각 연결설치되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  4. 청구항 3에 있어서,
    상기 증류장치에서 증류되어 기화 온도차에 의해 액화되는 VOC가 각 용매별로 분류하여 저장되는 저장탱크 내의 각 용매를 전기방사장치의 방사용액으로 재사용 및 재활용하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  5. 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서,
    상기 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐을 통하여 방사되는 방사용액에서 나노섬유화되지 못한 방사용액을 다시 회수하여 나노섬유의 원료로 재사용 및 재활용하는 오버플로우 시스템; 및
    방사 과정에서 발생하는 VOC를 응축 및 증류시켜 재사용 및 재활용할 수 있는 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물) 재활용 시스템;
    을 포함하고, 상기 오버플로우 시스템과 VOC 재활용 시스템이 연결되어 동시에 작동되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 노즐의 선단부가 나팔관 모양의 형상으로 형성되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 오버플로우 시스템은 나노섬유화되지 못한 방사용액을 회수하기 위한 방사용액 회수 경로와, 상기 나노섬유의 원료가 되는 방사용액을 저장하는 원료탱크와, 상기 원료탱크로부터 제1 이송배관을 통해 이송되는 방사용액을 재생 및 저장하고, 적어도 하나 이상으로 구비되는 재생탱크와, 상기 원료탱크 또는 재생탱크로부터 제2 이송배관을 통해 이송되는 방사용액을 저장하는 중간탱크를 포함하여 이루어지고,
    상기 VOC 재활용 시스템은 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치와, 상기 응축장치를 통하여 응축된 VOC를 저장하기 위한 용매 저장장치를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 VOC 재활용 시스템은 응축장치와 용매 저장장치 사이에 상기 응축장치를 통하여 응축된 VOC를 증류하여 액화시킨 후 액화된 VOC를 용매 저장장치로 공급하기 위한 증류장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  9. 청구항 7에 있어서,
    상기 재생탱크는 회수된 방사용액의 액면높이를 측정하는 제1 센서를 갖고,
    상기 제1 센서로 계측된 액면높이에 따라서 상기 제1 이송배관의 이송동작을 제어하는 제1 이송제어장치가 구비되고,
    상기 중간탱크는 방사용액의 액면높이를 측정하는 제2 센서를 갖고,
    상기 제2 센서로 계측된 액면높이에 따라서 상기 제2 이송배관의 이송동작을 제어하는 제2 이송제어장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 오버플로우 시스템의 재생탱크는 방사용액을 회수하는 동시에 회수된 방사용액의 용매 함유율을 측정하고, 해당 측정결과에 따라 상기 VOC 재활용 시스템의 증류장치에서 증류된 후 기화 온도차에 의해 액화된 VOC 용매를 회수하여 재생탱크에 필요한 양만큼 첨가하여 재사용 및 재활용되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  11. 도전성을 갖는 케이스와, 상기 케이스에 절연부재를 통하여 취부되는 컬렉터와, 상기 컬렉터에 대향되게 위치하고, 고분자 방사용액을 토출하는 복수의 노즐을 갖는 노즐블록과, 상기 노즐블록과 상기 컬렉터와의 사이에 전압을 인가하는 전원공급장치를 구비하되, 상기 전원공급장치의 정전극 및 부전극 중 어느 한 전극은 컬렉터에 접속되고, 다른 한 전극은 노즐블록 및 케이스에 접속되어 전기방사에 의해 나노섬유를 제조하는 전기방사장치에 있어서,
    상기 케이스는 하부가 도전체로 형성되고, 그 상부가 절연체로 형성되며, 상기 케이스의 상부 내측면에 컬렉터가 직접적으로 맞닿게 설치되되, 상기 케이스의 두께와 컬렉터와의 거리는 하기의 조건 (1) 및 (2)를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
    (1) a≥6mm, a는 절연체로 형성되는 케이스의 두께
    (2) a＋b≥50mm, b는 상기 절연체로 형성되는 케이스의 내측면과 컬렉터의 외측면 사이 거리.
  12. 청구항 11에 있어서,
    a≥8mm를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  13. 청구항 11에 있어서,
    a＋b≥80mm를 만족시키는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  14. 청구항 11에 있어서,
    상기 케이스를 형성하는 절연체는 폴리아미드, 폴리아세탈, 폴리카보네이트, 변성폴리페닐렌에테르, 폴리부틸렌테레프탈레이트, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 비정(非晶)폴리아릴레이트, 폴리설폰, 폴리에테르설폰, 폴리페닐렌술파이드, 폴리에테르에테르케톤, 폴리이미드, 폴리에틸이미드, 불소수지, 액정폴리머, 폴리프로필렌, 고밀도 폴리에틸렌 및 폴리에틸렌 중에서 선택된 어느 하나 또는 이들의 혼용으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  15. 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서,
    고전압이 발생되는 컬렉터가 노즐의 상단에 위치하는 상향식 전기방사장치; 및
    고전압이 발생되는 컬렉터가 노즐의 하단에 위치하는 하향식 전기방사장치;
    를 포함하여 구성되되, 상기 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치가 수평방향을 향하여 교대로 연속되게 배열설치되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  16. 청구항 15에 있어서,
    상기 상향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 컬렉터의 장척시트 하부면에 나노섬유가 적층형성된 후 하향식 전기방사장치의 컬렉터로 이송되고, 상기 하향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 장척시트의 상부면에 나노섬유가 적층형성되며, 상기한 공정을 연속되게 반복적으로 수행하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 상향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 형성되는 가는 직경의 나노섬유 및 상기 하향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액에 의해 형성되는 굵은 직경의 나노섬유가 상기 장척시트의 하부면 및 상부면에 연속되게 반복적으로 적층형성되는 것을 특징으로 하는 복합식 전기방사장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 상향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액과 상기 하향식 전기방사장치의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액이 동일한 종류이거나, 2종 이상의 다른 종류로 이루어지는 것을 특징으로 하는 복합식 전기방사장치.
  19. 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서,
    상기 전기방사장치의 후방에 위치되어 전기방사에 의해 제조된 나노섬유에 주름부를 형성하여 필터여재를 제조하는 필터여재 제조장치가 구비되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  20. 청구항 19에 있어서,
    상기 필터여재 제조장치는 상기 나노섬유의 상, 하부에 이동가능하게 구비되되, 히팅롤러로 이루어지는 한 쌍의 가압롤러로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터여재 제조장치.
  21. 청구항 20에 있어서,
    상기 한 쌍의 가압롤러 외주연에 원주방향으로 일정간격 이격되어 돌기가 치합가능하게 돌출형성되되, 상기 돌기는 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터여재 제조장치.
  22. 청구항 19에 있어서,
    상기 필터여재 제조장치는 상기 나노섬유의 상, 하부에 구비되되, 히팅프레스로 이루어지는 상, 하부 가압 프레스로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터여재 제조장치.
  23. 청구항 22에 있어서,
    상기 상, 하부 가압 프레스는 그 하, 상부면에 돌출부가 상호 결합가능하게 구비되되, 상기 돌출부는 삼각형상, 사다리꼴형상, 물결형상 또는 사각형상 중 어느 하나로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터여재 제조장치.
  24. 전기방사장치의 각 유닛 내부에서 노즐을 통하여 컬렉터 상부의 장척시트에 방사용액을 전기방사하는 단계(S10);
    상기 전기방사된 방사용액이 적층형성되어 나노섬유를 제조하는 단계;(S20)
    상기 나노섬유를 필터여재 제조장치로 투입하는 단계(S30);
    상기 필터여재 제조장치로 투입된 나노섬유에 주름부를 형성하는 단계(S40); 및
    상기 주름부가 형성되는 나노섬유를 배출하여 필터여재로 제조하는 단계(S50);
    를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사장치의 필터여재 제조장치에 따른 필터여재 제조공정.
  25. 청구항 24에 있어서,
    상기 필터여재 제조장치가 나노섬유의 상, 하부에 이동가능하게 구비되되, 그 외주연에 돌기가 돌출형성되는 한 쌍의 가압롤러로 이루어질 경우, 상기 나노섬유의 투입 시 히팅롤러로 이루어지는 한 쌍의 가압롤러가 회전되면서 그 외주연에 돌출형성되는 돌기가 상호 치합되어 나노섬유의 길이방향에 연속적으로 주름부를 형성하는 단계(S41);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사장치의 필터여재 제조장치에 따른 필터여재 제조공정.
  26. 청구항 24에 있어서,
    상기 필터여재 제조장치가 나노섬유의 상, 하부에 가압가능하게 구비되되, 그 하, 상부면에 돌출부가 형성되는 상, 하부 가압 프레스로 이루어질 경우, 상기 나노섬유 투입 시 히팅프레스로 이루어지는 상, 하부 가압 프레스가 나노섬유를 상, 하부면을 가압하면서 상호 결합되어 나노섬유의 길이방향에 연속적으로 주름부를 형성하는 단계(S43);
    를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사장치의 필터여재 제조장치에 따른 필터여재 제조공정.
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