WO2015076460A1 - 나노섬유 제조용 전기방사장치 - Google Patents

나노섬유 제조용 전기방사장치 Download PDF

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Definitions

  • the present invention relates to an electrospinning apparatus, and more particularly, the polymer spinning solution is electrospun, and the nanofiber web is laminated on one side thereof, while the transported substrate is rotated during transfer so that the nanofiber web is laminated on the other side thereof.
  • This allows the nanofiber web to be laminated on both sides of the substrate in one process, drying the substrate during transfer to remove solvent remaining in the nanofiber web, and electrospinning electrospinning and electroblowing electrospinning on the substrate being transferred. It relates to an electrospinning apparatus for producing nanofibers which can be alternately performed.
  • a filter is a filtration device that filters foreign substances in a fluid, and is classified into a liquid filter and an air filter.
  • the air filter is a semiconductor manufacturing and computing device that removes biologically harmful substances such as microparticles, airborne particles such as dust and bacteria, bacteria, and mold, etc. in order to prevent defects of high-tech products with the development of high-tech industries. Applied in assembly, hospital, food processing plant, agriculture, forestry and fisheries. In addition, a filter is widely used in a workplace where a large amount of dust is generated or in a thermal power plant.
  • gas turbines used in thermal power plants inhale and compress purified air from the outside, and then compress and mix the compressed air with a fuel into a combustor, and burn the mixed air and fuel to burn high-temperature and high-pressure combustion gases. It is a kind of rotary internal combustion engine which obtains a rotational force by spraying on the vane of a turbine after obtaining.
  • the air filter takes the combustion air sucked into the gas turbine in the atmosphere, it is possible to supply the purified air by preventing foreign substances such as dust, dust, and the like contained in the atmosphere into the filter medium.
  • the existing air filter uses the principle that the particles are collected in the filter medium by the electrostatic force by applying static electricity to the fiber aggregate constituting the filter medium, and in 2012, Europe decided to exclude the efficiency of the filter by the electrostatic effect.
  • the electrostatic effect As a result of excluding the electrostatic effect and measuring the efficiency according to EN779, the air filter classification standard, there was a problem that the actual efficiency of the filter was reduced by more than 20%.
  • the specific surface area is larger than that of a conventional filter medium having a large diameter, and flexibility of surface functional groups is also good.
  • the processing size of nano gold efficient filtration of fine dust particles is possible.
  • the conventional electrospinning device to form a nanofiber by laminating a nanofiber web by electrospinning the spinning solution on one surface of the substrate supplied from the outside. That is, the conventional electrospinning device is composed of a bottom-up or top-down electrospinning apparatus to produce a nanofiber web by laminating the nanofiber web by electrospinning the spinning solution only on the lower or upper surface of the substrate supplied into the electrospinning apparatus.
  • the electrospinning apparatus is composed of a bottom-up electrospinning apparatus or a top-down electrospinning apparatus, so that the spinning solution is electrospun on the lower or upper surface of the substrate which is supplied from the outside and is transferred in a predetermined direction so that the nanofiber web is laminated.
  • the nanofibers or nanofiber filters to be formed can be prepared.
  • the bottom-up electrospinning device or the top-down electrospinning device has a structure in which the spinning solution is electrospun only on the bottom surface or the top surface of the substrate to form a nanofiber web, so that the top or bottom surface of the substrate, that is, both sides of the substrate There was a problem in that the nanofiber web could not be laminated by electrospinning.
  • a spinning solution may be formed on a bottom surface or a top surface by a bottom-up electrospinning apparatus or a top-down electrospinning apparatus.
  • the prepared substrate is turned upside down and once again supplied to a bottom-up electrospinning apparatus or a top-down electrospinning apparatus to electrospin the spinning solution on the other side where the nanofiber web is not laminated.
  • nano fiber refers to microfibers having diameters of only tens to hundreds of nanometers, and nonwoven fabrics, membranes and braids composed of nanofibers are used for household goods and agriculture. Widely used in clothing, industrial and industrial purposes.
  • 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.
  • the electrospinning apparatus for producing nanofibers includes an electro-blown electrospinning apparatus and an electro-spinning electrospinning apparatus.
  • the electroblown electrospinning device has a structure of simultaneously spraying the polymer spinning solution and compressed air during electrospinning of the polymer spinning solution, and the electrospinning electrospinning device has a structure of electrospinning the polymer spinning solution.
  • the electro-blowing is capable of producing a nanofiber web having a relatively large diameter through the electrospinning polymer spinning solution, and the electrospinning electrospinning nano having a diameter through the electrospinning polymer spinning solution
  • the manufacture of fibrous webs is possible.
  • nanofibers or nanofiber filters may be manufactured by applying electro-spinning electrospinning to nanofiber webs having a thin diameter, which is applied by an electro blown electrospinning apparatus, to nanofiber webs having a relatively large diameter. It was.
  • the electro blown electrospinning apparatus for producing the thick diameter nanofiber web or the electro spinning electrospinning for producing the fine diameter nanofiber web is relatively relatively thick to the nanofiber web or the narrow diameter nanofiber web.
  • the polymer spinning solution is electrically charged by controlling the intensity of the voltage supplied to the electroblown electrospinning apparatus or electrospinning electrospinning apparatus. The diameter of the nanofiber web being spun and stacked to form a thin or thick.
  • nanofiber web or nanofiber filter is manufactured by stacking nanofiber web of thin diameter through electrospinning electrospinning on nanofiber web and laminating coarse nanofiber web on thin nanofiber web Nanofiber web, nanofiber filter by laminating nanofiber web with thin diameter through electro-spinning electrospinning, and laminating coarse diameter nanofiber web with electroblown electrospinning on thin-fiber nanofiber web.
  • the electro blown electrospinning apparatus or electrospinning electrospinning apparatus Nanofiber or nanofiber filter such as laminating a large diameter nanofiber web or a thin diameter nanofiber web, and laminating a fine diameter nanofiber web or a thick diameter nanofiber web to the laminated nanofiber web
  • nanofibers or nanofiber filters it is possible to mass and continuous production of nanofibers or nanofiber filters, electrical stability, as well as an electrospinning apparatus that can produce nanofibers or nanofiber filters of various materials, diameters and types is required Since the properties of the nanofibers or nanofiber filters manufactured through the electrospinning are different from each other, there is a demand for a product having various properties depending on the final product.
  • the polymer spinning solution is electrospun and the nanofiber web is rotated during transfer while the nanofiber web is laminated on one side of the nanofiber web on the other side
  • nanofiber webs can be laminated on both sides of the substrate through a single manufacturing process, and the drying process is simultaneously performed when the substrate is rotated, thereby laminating the nanofiber webs on both sides of the substrate through a single manufacturing process.
  • the substrate can be dried to remove the solvent remaining in the nanofiber web, and the electro-blown electrospinning device and the electro-spinning electrospinning device are alternately installed as an electrospinning device.
  • Nanofibers capable of alternating electrospinning and electroblowing electrospinning on substrates The purpose is to provide a quiet electrospinning device.
  • the present invention is applicable to both a bottom-up electrospinning apparatus and a top-down electrospinning apparatus, the upper and lower surfaces of the substrate is rotated by 180 ° in the manufacturing process of forming a nanofiber web is rotated by 180 ° to the polymer spinning solution on both sides of the substrate Electrospinning is possible, which simplifies the manufacturing process of nanofibers and nanofiber filters and at the same time reduces manufacturing costs.
  • a flip device for rotating the substrate is formed in a “U” shape, so that each unit of the electrospinning device is By installing and locating in the overlapping direction, it is easy to utilize space when installing the electrospinning device, and it is possible to dry the substrate to be transported by electrospinning the polymer spinning solution on both sides, simplifying the overall configuration and overall process, and manufacturing cost.
  • An object of the present invention is to provide an electrospinning device for manufacturing nanofibers that can be reduced.
  • the present invention by introducing the unit concept in the electrospinning apparatus, by electrospinning the same or different types of polymer spinning solution on the substrate in each unit to form a nanofiber web to form a large amount of nanofibers and nanofiber filters
  • electro-blown electrospinning and electro-spinning electrospinning are installed alternately to electrospin different polymers, or to stack nanofiber webs of the same or different diameters
  • Electrospinning of nanofiber webs with different diameters is possible, which enables the fabrication of nanofibers or nanofiber filters of various materials and diameters, and the lamination of nanofiber webs of different diameters without the strength and difference of voltage.
  • Formable, electroblown electrospinning and electrospinning electrospinning applied simultaneously in one process As an object of the present invention to provide a nanofiber electrospinning apparatus for making possible the manufacture and production of the complementary, yet advanced nanofibers or nanofiber filter.
  • the present invention in the electrospinning apparatus for manufacturing nanofibers, provided with a plurality of at least one or more sequentially installed, the spinning solution main tank filled with a polymer spinning solution,
  • the nozzle block is installed inside the case to inject the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank, the nozzle block in which a plurality of pin-shaped nozzles are arranged to form a nanofiber web laminated on the substrate supplied from the outside, and the nozzle A unit including a collector spaced apart from the nozzle to accumulate the polymer spinning solution sprayed from the nozzle of the block, a voltage generator for generating a voltage to the collector, and an auxiliary transfer device for transferring the substrate; And a flip device provided between the units positioned in the middle of each unit, the substrate being rotated from the front end to the rear end; Characterized in that consisting of a configuration including a.
  • a spinning solution recovery path for recovering the polymer spinning solution overflowed from the nozzle block of each unit, a regeneration tank for storing the polymer spinning solution connected to the spinning solution recovery path, and a regeneration tank and spinning solution
  • An overflow tank connected to the main tank by a transfer pipe and including an intermediate tank through which the polymer spinning solution is transferred, wherein the polymer spinning solution is supplied through the supply pipe from the intermediate tank to the nozzle block; It consists of a configuration that further comprises.
  • a condenser for condensing and liquefying VOCs generated in each unit a distillation apparatus for distilling and liquefying VOCs condensed and liquefied through the condenser, and a storage for storing liquefied solvent in the distillation apparatus.
  • VOC recycling apparatus for reusing and recycling the solvent in the storage tank in which the distilled liquefied VOC is classified and stored in the storage tank; It consists of a configuration that further comprises.
  • the case is made of an upper insulator
  • the lower is made of a conductor
  • the upper and lower parts of the case are coupled to each other.
  • each unit is installed in the rear end of each unit, and measure the thickness of the nanofiber web sprayed on the substrate transported by the ultrasonic wave, the transfer speed of the substrate and the voltage strength of the voltage generator according to the measured thickness of the nanofiber web Thickness measuring device for adjusting the thickness of the nanofiber web by adjusting the; It consists of a configuration that further comprises.
  • each unit is provided, and measure the air permeability of the nanofiber web sprayed on the substrate by the ultrasonic wave, and adjust the transfer speed of the substrate and the voltage intensity of the voltage generator according to the measured air permeability of the nanofiber web
  • Air permeability measuring device for adjusting the air permeability of the nanofiber web It consists of a configuration that further comprises.
  • Substrate feed rate adjusting device including a roller, for adjusting the feed rate of the substrate by the vertical movement of each control roller; It consists of a configuration that further comprises.
  • the spiral block is formed in the inner periphery of each tube of the nozzle block
  • the temperature control controller is formed in the form of a hot wire to adjust the temperature of the polymer spinning solution supplied into the tube; It consists of a configuration comprising a.
  • the flip device is a cylindrical body having a hollow inside, protrudes inwards on both sides of the inner circumference, and includes a left and right guide member having guide grooves for inserting both ends of the substrate to guide in a spiral manner. Is done.
  • the flip device is formed in a substantially "U" shape, a cylindrical body having a hollow inside, protrude inwards on both sides of the inner periphery, both ends of the substrate having a guide groove for helically guided It consists of a configuration including a left, right guide member.
  • the left guide member of the left and right guide member is formed extending in the upper direction along the inner circumference and then formed in the downward direction again extending to the first direction of the right guide member in the form of a spiral, the right guide member along the inner circumference After extending in the downward direction is formed to extend in the upper direction again to extend the spiral direction to the first direction of the left guide member, the substrate inserted in each of the left and right guide groove is rotated 180 ° while being guided to the left and right guide member
  • the lower surface is located at the top, the upper surface is made to be located at the bottom.
  • a drying device for supplying hot air, warm air or steam to the flip device is further provided.
  • each unit is composed of a unit provided with an electro blown electrospinning device and a unit provided with an electro spinning electrospinning device, but a unit consisting of a electro blown electrospinning device and a plurality of units consisting of electro spinning electrospinning devices It is installed alternately in succession.
  • the polymer spinning solution is electrospun from the inner tube provided at each nozzle of the pipe body arranged in plural number on the nozzle block of the unit consisting of the electro blown electrospinning apparatus, and compressed air is injected from the outer tube provided at the outside thereof. Then, the polymer spinning solution is electrospun from each nozzle of the tubular body arranged in a plurality of nozzle blocks of the unit consisting of the electrospinning electrospinning apparatus.
  • nanofiber web of coarse diameter is laminated on each substrate of the unit of the electroblowing electrospinning apparatus on the substrate, and the diameter of the coarse nanofiber web of the coarse diameter of the nanofiber web of the nozzle of the unit of the electrospinning electrospinning apparatus
  • the nanofiber webs of are laminated, and the above steps are alternately repeated.
  • the present invention having the configuration as described above may rotate the substrate on which the nanofiber web is formed to be laminated to form the nanofiber web on both sides of the substrate through one manufacturing process. It can be dried to remove the solvent remaining in the nanofiber web, and can be applied to a bottom-up electrospinning device and a top-down electrospinning device, thereby simplifying the manufacturing process of the nanofibers or nanofiber filters and reducing the manufacturing cost. It can have such effects.
  • the present invention is applied to the electrospinning value as a unit concept, by connecting a plurality of units to produce a nanofiber or nanofiber filter by the continuous continuous of the polymer spinning solution made of the same or different types on the substrate in each unit Electrospinning is possible, which allows the formation of the same or different types of nanofiber webs on the substrate, which enables the fabrication of nanofibers or nanofiber filters of various materials, diameters and types and at the same time required in the field.
  • nanofiber or a nanofiber filter having a material, a form and various characteristics, and the flip device for rotating the substrate is formed in a "U" shape to be installed and positioned in the direction in which the units of the electrospinning device overlap
  • the space can be easily used and the installation space can be afforded.
  • it is possible to install and operate an electrospinning device even in a small space, to manufacture nanofibers and nanofiber filters having high filtration efficiency and low pressure drop, and to mass produce nanofibers or nanofiber filters. It can work.
  • the present invention by alternately installing an electro-blown electrospinning device and an electro-spinning electrospinning device is possible to form a stack of nanofiber web having a different diameter and at the same time Electrospinning of different types of polymer spinning solutions is possible, which enables the production of nanofibers or nanofiber filters of various diameters and materials, and simultaneously applied electroblown electrospinning and electrospinning electrospinning in one process Complementary and advanced nanofibers or nanofiber filters can be manufactured and produced, and the manufacturing process of nanofibers or nanofiber filters is simple, and stacking of nanofiber webs of different diameters without voltage intensities and differences is possible. This reduces equipment costs, manufacturing costs, and product costs, while reducing the cost of nanofibers or nanofiber filters. Mass production is possible, and electrical stability is achieved.
  • FIG. 1 is a side view schematically showing an electrospinning device according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 3 is a front sectional view schematically showing a state in which a heat transfer device is installed in a nozzle block installed in each unit of an electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 5 is a view schematically showing an auxiliary transport apparatus of an electrospinning apparatus according to the present invention.
  • Figure 6 schematically shows another embodiment of the auxiliary belt roller of the auxiliary feed roller of the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 7 to 10 are side views schematically showing an operation process of the substrate feed rate adjusting apparatus of the electrospinning apparatus according to the present invention.
  • FIG. 11 is a perspective view schematically showing a flip device of the electrospinning apparatus according to the present invention.
  • 16 is a side view schematically showing an embodiment of an electrospinning apparatus according to the present invention.
  • FIG. 17 is a plan view schematically showing the electrospinning device according to the present embodiment.
  • FIG. 18 is a perspective view schematically showing a flip device of the electrospinning apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 23 is a plan view schematically showing an electroblown electrospinning device installed in a unit of an electrospinning apparatus according to the present invention.
  • 24 is a side view schematically showing an electro blown electrospinning device installed in a unit of an electrospinning apparatus according to the present invention
  • 25 is a plan view schematically showing an electrospinning electrospinning device installed in a unit of an electrospinning apparatus according to the present invention
  • Fig. 26 is a side view schematically showing an electrospinning electrospinning device installed in a unit of an electrospinning apparatus according to the present invention
  • 16a auxiliary belt
  • 16b auxiliary belt roller
  • 60 temperature control control device
  • 70 thickness measuring device
  • VOC recycling device 300: VOC recycling device, 310: condenser,
  • FIG. 1 is a side view schematically showing an electrospinning device according to the present invention
  • FIG. 2 is a plan view schematically showing a nozzle block installed in each unit of the electrospinning device according to the present invention
  • FIG. 4 is a front sectional view schematically illustrating a state in which a heating device is installed in a nozzle block installed in each unit of a radiator
  • FIG. 4 is a cross-sectional view taken along line A-A '
  • FIG. 5 is an auxiliary feeder of the electrospinning device according to the present invention.
  • FIG. 6 is a view schematically showing another embodiment of the auxiliary belt roller of the auxiliary feed roller of the electrospinning apparatus according to the present invention
  • Figures 7 to 10 is a description of the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 11 is a side view schematically showing an operation process of a feed rate adjusting device
  • FIG. 11 schematically shows a flip device of an electrospinning device according to the present invention.
  • 12 is a sectional view taken along the line B-B '
  • FIG. 13 is a sectional view taken along the line C-C'
  • FIG. 14 is a sectional view taken along the line D-D '
  • FIG. 15 is a sectional view taken along the line E-E'
  • FIG. 17 is a side view schematically showing an embodiment of the electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 17 is a plan view schematically showing the electrospinning apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 18 is a flip device of the electrospinning apparatus according to the present embodiment.
  • 19 is a cross-sectional view taken along the line F-F '
  • FIG. 20 is a cross-sectional view taken along the line G-G'
  • FIG. 21 is a cross-sectional view taken along the line H-H '
  • FIG. 23 is a plan view schematically showing an electro blown electrospinning device installed in a unit of an electrospinning apparatus according to the present invention
  • FIG. 24 is an electroblowing electrospinning device installed in a unit of the electrospinning apparatus according to the present invention. Is a side view schematically showing, according to the present invention It is a top view which shows schematically the electro spinning electrospinning apparatus provided in the unit of an electrospinning apparatus, and FIG. 26 is a side view which shows schematically the electrospinning electrospinning apparatus provided in the unit of the electrospinning apparatus which concerns on this invention.
  • the electrospinning apparatus 1 comprises a bottom-up electrospinning apparatus, at least one or more units 10a, 10b, 10c, 10d are sequentially provided at regular intervals, Each unit (10a, 10b, 10c, 10d) is the electrospinning of the polymer spinning solution of the same material individually, or the electrospinning of the polymer spinning solution of different materials individually to produce a filter material such as nanofibers or nanofiber filters do.
  • the electrospinning apparatus 1 is composed of a bottom-up electrospinning apparatus, but may be made of a top-down electrospinning apparatus (not shown).
  • each unit 10a, 10b, 10c, and 10d of the electrospinning apparatus 1 is provided, but the number of units 10a, 10b, 10c, and 10d is provided in two or more. But is not limited thereto.
  • the collector block 13 and the collector 13 spaced apart from the nozzle 12 in order to accumulate a plurality of nozzle blocks 11 are arranged in the array and the polymer spinning solution injected from the nozzle 12.
  • a voltage generator 14a, 14b, 14c, 14d for generating a voltage.
  • the electrospinning apparatus 1 includes a plurality of nozzles 12 in which the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank 8 is formed in the nozzle block 11 through a metering pump. Continuously quantitatively supplied and supplied to the polymer spinning solution is sprayed and focused on a collector 13 subjected to a high voltage through the nozzle 12, and the nanoparticles on the substrate 15 moved on the collector 13 The fibrous web is laminated and made into nanofibers or nanofiber filters.
  • the front of the unit (10a) located at the front end of each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning apparatus 1 is supplied into the unit (10a) and nanofibers by electrospinning the polymer spinning solution
  • a feed roller 3 is provided for supplying the substrate 15 on which the web is laminated, and a nanofiber web is laminated at the rear of the unit 10d positioned at the rear end of the units 10a, 10b, 10c, and 10d.
  • the winding roller 5 for winding the base material 15 formed is provided.
  • the substrate 15 introduced and supplied through the feed rollers 3 is transferred to the take-up rollers 5 and at the same time. It further comprises an auxiliary transport device 16 for adjusting the transport speed of the substrate (15).
  • the electrospinning apparatus 1 is provided with a main control device 7, wherein the main control device includes a nozzle block 11 and an auxiliary transport device 16 installed in each unit 10a, 10b, 10c, and 10d. ) And the voltage generators 14a, 14b, 14c, and 14d, and at the same time, are connected to the thickness measuring device 70, the substrate feed rate adjusting device 30, and the air permeability measuring device 80 to control them.
  • a laminating device 90 for laminating the nanofiber web electrospun on the substrate 15 through each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1 is the unit 10a.
  • 10b, 10c, 10d is provided at the rear end of the unit (10d) located at the end, the laminating apparatus 90 performs the post-process of the nanofiber web electrospun through the electrospinning apparatus (1) do.
  • the substrate 15 in which the polymer spinning solution is electrospun and the nanofiber web is laminated while passing through the units 10a, 10b, 10c, and 10d of the electrospinning apparatus 1 is formed of a nonwoven fabric or a fabric. It is preferably made of, but not limited to.
  • the material of the polymer spinning solution radiated through each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning apparatus 1 is not limited separately, for example, polypropylene (PP), polyethylene terephthalate ( PET), polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinylacetate, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile (PAN), polyurethane (PUR), polybutylene terephthalate (PBT), polyvinyl butyral, poly Vinyl chloride, polyethyleneimine, polyolefin, polylactic acid (PLA), polyvinyl acetate (PVAc), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polyvinyl alcohol (PVA), polyethyleneimide (PEI), polycapro Lactone (PCL), polylactic acid glycerol (PLGA), silk, cellulose, chitosan, etc.
  • PP polypropylene
  • PET polyethylene terephthalate
  • PET polyvinylidene fluoride
  • the polymer spinning solution supplied through the nozzle 12 in the unit (10a, 10b, 10c, 10d) is a solution in which a polymer made of an electrospinable synthetic resin material is dissolved in a suitable solvent. It will not be limited if it can melt
  • phenol formic acid, sulfuric acid, m-cresol, thifluoroacetic & hydride / dichloromethane, water, N-methylmorpholine N-oxide, chloroform, tetrahydrofuran and methyl which are aliphatic ketone groups Isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, aliphatic hydroxyl group m-butyl alcohol, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, methyl alcohol, ethanol, aliphatic compound hexane, tetrachloroethylene, acetone, glycol group as propylene glycol, diethylene glycol, N-butyl acetate, ethyl acetate, aliphatic ether in the group of cyclohexanone, cyclohexane and esters in the group of trichloroethylene, dichloromethane, aromatic compound, toluene, xylene, alipha
  • the overflow device 200 is provided in the electrospinning apparatus 1. That is, each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning device (1) in the spinning solution main tank 8, the second transfer pipe 216, the second transfer control device 218 and the intermediate tank 220 ) And an overflow device 200 composed of a configuration including a regeneration tank 230 is provided.
  • the overflow device 200 is provided in each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1, but any one of the units 10a, 10b, 10c, 10d is provided.
  • the overflow device 200 may be provided in the unit 10a, and the remaining units 10b, 10c, and 10d may be integrally connected to the overflow device 200.
  • an overflow device 200 is provided in any one of the units 10a, 10b, 10b located at the tip of each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1, and the overflow device (
  • the other device 10b, 10a is connected to the unit 200, or the overflow device 200 is provided in any one unit (10c, 10d) of the unit (10c, 10d) located in the rear end.
  • the other unit 10d or 10c may be integrally connected to the overflow device 200.
  • the spinning solution main tank 8 stores the polymer spinning solution serving as a raw material of the nanofibers or nanofiber filters.
  • a separate stirring device 211 for preventing separation and solidification of the polymer spinning solution is provided therein.
  • the second conveying pipe 216 includes a pipe (not shown) and valves 212, 213, and 214 connected to the spinning solution main tank 8 or the regeneration tank 230.
  • the spinning solution is transferred from the main tank 8 or the regeneration tank 230 to the intermediate tank 220.
  • 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.
  • valve 212 controls the transfer of the polymer spinning solution from the spinning solution main tank 8 to the intermediate tank 220
  • valve 213 is a polymer from the regeneration tank 230 to the intermediate tank 220
  • the spinning solution is controlled to be transferred
  • the valve 214 controls the amount of the polymer spinning solution flowing into the intermediate tank 220 from the spinning solution main tank 8 and the regeneration tank 230.
  • the liquid level of the polymer spinning solution measured through the second sensor 222 provided in the intermediate tank 230 described later is controlled by the control of the valves 212, 213, and 214.
  • the intermediate tank 220 stores the polymer spinning solution supplied from the spinning solution main tank 8 or the regeneration tank 230, supplies the polymer spinning solution to the nozzle block 11, and supplies the polymer spinning solution.
  • a second sensor 222 is provided for measuring the liquid level.
  • the second sensor 222 is preferably made of a sensor capable of measuring the liquid level of the polymer spinning solution, such as an optical sensor or an infrared sensor, but is not limited thereto.
  • a supply pipe 240 and a supply control valve 242 for supplying a polymer spinning solution to the nozzle block 11 are provided below the intermediate tank 220, and the supply control valve 242 is a supply pipe. The supply operation of the polymer spinning solution through 240 is controlled.
  • the regeneration tank 230 is provided with a stirring device 231 therein to store the polymer spinning solution recovered by overflow, and to prevent separation and solidification of the polymer spinning solution.
  • the first sensor 232 is preferably made of a sensor capable of measuring the liquid level of the polymer spinning solution, such as an optical sensor or an infrared sensor, but is not limited thereto.
  • the polymer spinning solution overflowed from the nozzle block 11 is recovered through the spinning solution recovery path 250 provided in the lower portion of the nozzle block 11, the spinning solution recovery path 250 is the first transfer
  • the polymer spinning solution in the regeneration tank 230 is recovered through the pipe 251.
  • the first transfer pipe 251 is configured to include a pipe (not shown) and a pump (not shown) connected to the regeneration tank 230, and recover the spinning solution to the polymer spinning solution by the power of the pump Transfer to the regeneration tank 230 in the path (250).
  • the regeneration tank 230 is provided with at least one.
  • the first sensor 232 and the valve 233 are provided in plural numbers. It is desirable to be.
  • the regeneration tank 230 when the regeneration tank 230 is provided with two, the number of valves 233 located above the regeneration tank 230 is also provided in the corresponding number, thereby the first transfer control device (not shown)
  • the electrospinning apparatus 1 is provided with a VOC recycling apparatus 300. That is, condensing and liquefying VOC (Volatile Organic Compounds) generated during spinning of the polymer spinning solution through the nozzle 12 in each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning apparatus (1)
  • VOC recycling apparatus 300 including a) is provided.
  • the condenser 310 is preferably made of a water-cooled, evaporative or air-cooled condenser, but is not limited thereto.
  • the vaporized VOC generated in each of the units 10a, 10b, 10c, and 10d is introduced into the condenser 310, and the liquefied VOC generated in the condenser 310 is stored in a solvent storage device ( Pipings 311 and 331 for storing in the 330 are respectively installed. That is, pipes 311 and 331 for connecting the units 10a, 10b, 10c and 10d, the condenser 310, and the condenser 310 and the solvent storage device 330 are connected to each other. .
  • the condensed liquefied VOC is configured to be supplied to the solvent storage device 330, the condenser 310 and the solvent storage device 330
  • the distillation apparatus 320 is provided between one or more solvents, it is possible to separate and classify each solvent.
  • the distillation apparatus 320 is connected to the condenser 310 to heat and vaporize the liquefied state of the VOC with high temperature heat, and is cooled again to supply the liquefied VOC to the solvent storage device (330).
  • the VOC recycling apparatus 300 is a condenser (310) and the condensing apparatus (310) for supplying air and cooling water to the vaporized VOC discharged through each unit (10a, 10b, 10c, 10d) to condense and liquefy Heated to the vaporized VOC condensed through 310 to make a vaporized state, and then cooled again to a liquefied state and a solvent storage device for storing the liquefied VOC through the distillation apparatus 320 (330) It is configured to include).
  • the distillation apparatus 320 is preferably made of a fractional distillation apparatus, but is not limited thereto.
  • the units 10a, 10b, 10c, and 10d and the condenser 310, the condenser 310 and the distillation apparatus 320, and the distillation apparatus 320 and the solvent storage device 330 are interconnected. Pipings 311, 321, and 331 are provided for connection.
  • the solvent content in the polymer spinning solution recovered by the regeneration tank 230 after overflow is measured.
  • the content rate is analyzed by extracting a portion of the polymer spinning solution in the regeneration tank 230 as a sample. It can be measured by, and the analysis and measurement of the polymer spinning solution is carried out through a known method.
  • the solvent is supplied to the storage device 330, and the liquefied VOC generated during the electrospinning of the polymer spinning solution by the pipe 332 in the regeneration tank.
  • Supply to 230 That is, the liquefied VOC is supplied to the regeneration tank 230 in a required amount according to the measurement result and reused and recycled as a solvent.
  • the case 18 constituting each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1 is preferably made of a conductor, but the case 18 is made of an insulator or the case ( 18) may be used in combination with a conductor and an insulator, or may be made of various other materials.
  • the case 18 may have an upper part made of an insulator, and the insulating member 19 may be removed when the lower part thereof is used as a conductor.
  • the case 18 is preferably formed as a single case 18 is coupled to the lower portion formed of a conductor and the upper portion formed of an insulator, but is not limited thereto.
  • the case 18 is formed of a conductor and an insulator, and the upper part of the case 18 is formed of an insulator, and is separately provided to attach the collector 13 to the upper inner surface of the case 18. It is possible to delete the insulating member 19, which can simplify the configuration of the device.
  • the insulation between the collector 13 and the case 18 may be optimized, and when the electrospinning is performed by applying 35 kV between the nozzle block 11 and the collector 13, the collector 13 and the case 18 may be optimized. It is possible to prevent breakdown of insulation which may occur between (18) and other members.
  • the leakage current can be stopped within a predetermined range, so that the current supplied from the voltage generators 14a, 14b, 14c, and 14d can be monitored, and the abnormality of the electrospinning device 1 can be detected early, thereby. Due to the long time continuous operation of the electrospinning apparatus 1 is possible, the production of nanofibers of the required performance is stable, mass production of nanofibers is possible.
  • the distance between the inner surface of the case 18 formed of an insulator and the outer circumferential surface of the collector 13 is the distance between the thickness a of the case 18 and the inner surface of the case 18 and the outer surface of the collector 13.
  • the electrospinning apparatus 1 is provided with a thickness measuring device 70. That is, between the units 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1, the thickness measuring apparatus 70 for controlling the feed rate V and the nozzle block 11 of the substrate 15 is provided. It is provided, by measuring the thickness of the nanofiber web laminated on the substrate 15 by the thickness measuring device 70, the feed rate (V) and the nozzle of the substrate 15 in accordance with the measured thickness of the nanofiber web Block 11 is controlled.
  • the thickness of the nanofiber web laminated on the substrate 15 after being radiated from each unit 10a, 10b, 10c of the electrospinning apparatus 1 by the structure as described above is measured to be thinner than the reference value. Then, the feed rate (V) of the units (10b, 10c, 10d) is reduced, or the discharge amount of the polymer spinning solution radiated from the nozzle block (11) is increased, and the voltage generators (14a, 14b, 14c, 14d)
  • the thickness of the nanofiber web laminated on the substrate 15 may be increased by increasing the discharge amount of the polymer spinning solution per unit area by adjusting the voltage intensity.
  • the next unit 10b , 10c, 10d to accelerate the feed rate (V), or reduce the discharge amount of the polymer spinning solution radiated from the nozzle block 11, by adjusting the voltage intensity of the voltage generator (14a, 14b, 14c, 14d)
  • the thickness of the nanofiber web laminated on the substrate 15 can be reduced.
  • the thickness measuring device 70 is disposed so as to face the upper and lower surfaces with the substrate 15 to be inserted and supplied therebetween, the distance to the upper or lower portion of the substrate 15 by the ultrasonic measuring method Is provided with a thickness measuring unit (not shown) for measuring, made of a pair of ultrasonic longitudinal wave transverse wave measuring method.
  • the thickness of the nanofiber web laminated on the substrate 15 may be calculated through the distance measured by the thickness measuring apparatus 70 formed by the ultrasonic measuring method.
  • the thickness measuring device 70 projects the ultrasonic longitudinal wave and the transverse wave together on the substrate 15 on which the nanofiber web is laminated, so that each ultrasonic signal of the longitudinal wave and the transverse wave reciprocates on the substrate 15, that is, the longitudinal wave and Each propagation time of the shear wave is measured, and a predetermined time is obtained by using the measured propagation time of the longitudinal wave and the transverse wave, the propagation speed of the longitudinal wave and the transverse wave, and the temperature constant of the longitudinal wave and the transverse wave propagation speed at the reference temperature of the substrate 15 on which the nanofiber web is formed.
  • the thickness of the inspected object may be calculated by calculating the thickness of the nanofiber web.
  • the thickness of the substrate (15) in which the nanofiber web is laminated can be precisely measured by self-compensating the error caused by the change of the propagation speed according to the temperature change even when the internal temperature is uniform. No matter what type of temperature distribution is present inside the fibrous web, precise thickness measurements are possible.
  • the electrospinning device (1) is provided with a ventilation device 80. That is, the substrate 15 is provided through the units 10a, 10b, 10c, and 10d at the rear of the unit 10d positioned at the end of the units 10a, 10b, 10c, and 10d of the electrospinning apparatus 1.
  • the air permeability measuring device 80 is provided for measuring the air permeability of the nanofiber web laminated to be formed), and the air permeability measuring device 80 measures the air permeability of the nanofiber web by ultrasonic waves.
  • the substrate 15 is supplied with the air permeability measuring device 80 after the polymer spinning solution is spun through the units 10a, 10b, 10c, and 10d of the electrospinning apparatus 1 to form a nanofiber web. If the air permeability measures the measured value according to the ultrasonic signal projected by the measuring device 80, and if the air permeability of the measured nanofiber web is largely measured, the feed rate (V) of each unit 10b, 10c, 10d is reduced or By increasing the discharge amount of the nozzle block 11 and adjusting the voltage intensity of the voltage generators 14a, 14b, 14c, and 14d to increase the discharge amount of the polymer spinning solution per unit area, By increasing the stacking amount, the air permeability is made small.
  • the substrate 15 to which the air permeability is supplied to the measuring device 80 is When the air permeability measures the measured value according to the ultrasonic signal projected by the measuring device 80, and the air permeability of the measured nanofiber web is measured small, the feed rate (V) of each unit (10b, 10c, 10d) is increased.
  • the polymer on the substrate 15 by reducing the discharge amount of the nozzle block 11 and reducing the discharge amount of the polymer spinning solution per unit area by adjusting the voltage intensity of the voltage generators 14a, 14b, 14c, and 14d.
  • the lamination amount of the spinning solution is reduced to increase the air permeability.
  • the feed rate (V) is not changed from the initial value, and if the deviation amount (P) is more than the predetermined value, the feed rate (V) It can be changed from the initial value to simplify the control of the feed rate (V) by the feed rate (V) control device.
  • the discharge amount and voltage intensity of the nozzle block 11 may be adjusted in addition to the control of the feed rate V.
  • the air permeability deviation amount P is less than a predetermined value
  • the discharge amount and voltage intensity of the nozzle block 11 may be adjusted.
  • the deviation amount P is equal to or larger than a predetermined value
  • the discharge amount and voltage intensity of the nozzle block 11 are changed from the initial value to control the discharge amount and voltage intensity of the nozzle block 11 without changing from the initial value. Can be simplified.
  • the substrate transport speed control device for controlling the transport speed of the substrate 15 is transported while the polymer spinning solution is radiated to the rear end of the thickness measuring device 70 of the electrospinning device 1 is laminated nano-web 30 is further provided.
  • the substrate feed rate adjusting device 30 is provided on the buffer section 31 and the buffer section 31 formed between each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1. And a pair of support rollers 33 and 33 'for supporting the substrate 15 and an adjusting roller 35 provided between the pair of support rollers 33 and 33'.
  • the support rollers 33 and 33 ' are transported when the substrate 15 in which the nanofiber web is laminated by the spinning solution radiated from the nozzle 12 in each of the units 10a, 10b, 10c, and 10d. It is for supporting the transfer of the substrate 15, and is provided at the line and the rear end of the buffer section 31 formed between the units 10a, 10b, 10c, and 10d, respectively.
  • the adjustment roller 35 is provided between the pair of support rollers (33, 33 '), the base material 15 is wound, the angle by the up and down movement of the adjustment roller 35 The conveyance speed and travel time of the substrates 15a and 15b for each of the units 10a, 10b, 10c and 10d are adjusted.
  • a detection sensor (not shown) is provided for detecting a feed speed of the substrates 15a and 15b in the units 10a, 10b, 10c, and 10d, and each unit 10a, which is detected by the detection sensor, is provided. It is connected to the main controller 7 to control the movement of the adjusting roller 35 in accordance with the feed speed of the substrates 15a, 15b in 10b, 10c, 10d.
  • the transfer speed of the substrate (15a, 15b) is detected in each of the units (10a, 10b, 10c, 10d), the control unit according to the detected transfer speed of the substrate (15a, 15b) control roller 35 It is configured to control the movement of, but is provided on the outside of the collector 13 to transfer the substrate (15a, 15b), the auxiliary belt 16a or the auxiliary belt for driving the auxiliary belt (16a) to be described later
  • the driving speed of the roller 16b or the motor may be sensed, and accordingly, the controller may be configured to control the movement of the adjustment roller 35.
  • the flip device 110 is provided in the middle portion of the electrospinning apparatus (1). That is, as shown in Figs. 1 and 11, between the unit (10b) and the unit (10c) located in the middle of each of the units (10a, 10b, 10c, 10d) applied to the electrospinning apparatus (1) The flip device 110 for rotating the substrate 15 is provided.
  • the flip device 110 is formed of a cylindrical body having a hollow therein, guide grooves 112 and 112 'for inserting both ends of the substrate 15 on both inner sides of the horizontal direction at the center thereof.
  • the left and right guide members 111 and 111 'having the protrusions are formed to protrude inwardly, and the left and right guide members 111 and 111' are formed to protrude while being spirally rotated on the inner circumference of the flip device 110.
  • the substrate 15 inserted into the guide grooves 112 and 112 ' is rotated.
  • the left guide member 111 of the left and right guide members 111 and 111 ′ formed to protrude inwardly on the inner circumference of the flip device 110 is extended upwardly along the inner circumference and then again downward.
  • the right guide member 111' is formed to extend in the downward direction along the inner circumference and then extend upward again to form the left of the guide member 111
  • the substrate 15 inserted into the guide grooves 112 and 112 'of the left and right guide members 111 and 111' is guided to the left and right guide members 111 and 111 'by being located at the initial position and direction. It will rotate 180 °.
  • the guide grooves 112 and 112 'formed in the left and right guide pieces 111 and 111' are formed to correspond to the width of the nanofiber web laminated on the substrate 15 and the substrate 15. It is preferable that the width of the guide grooves 112 and 112 'is made variable according to the thickness of the manufactured product.
  • the flip device 110 is provided between the unit (10b) and the unit (10c) which is located in the middle of each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning device 1 is the substrate 15 It is configured to rotate, but the flip device 110 is provided between all the units (10a, 10b, 10c) and the unit (10b, 10c, 10d), respectively, the substrate 15 while repeatedly rotating the substrate 15 It is also possible to be made to electrospin the polymer spinning solution on both sides of the.
  • the flip device 110 provided in the electrospinning apparatus 1 is a unit (10b) located in the middle of each unit (10a, 10b, 10c, 10d) and It is formed in a substantially "U" shape to rotate the substrate 15 between the units (10c), formed into a cylindrical body having a hollow therein, the substrate 15 on both sides of the inner peripheral in the horizontal direction in the center It is also possible that the left and right guide members 111 and 111 'having guide grooves 112 and 112' for inserting both ends thereof are respectively projected inwardly.
  • the left guide member 111 of the left and right guide members 111 and 111 ′ formed to protrude inwardly on the inner circumference of the flip device 110 is extended upwardly along the inner circumference and then downward again. Is rotated in a spiral so as to extend in the form is located in the initial position and direction of the right guide member 111 ', the right guide member 111' is formed to extend in a downward direction along the inner circumference and then to form a spiral to extend upward again Rotated in the initial position and direction of the left guide member 111.
  • the substrate 15 inserted into the guide grooves 112 and 112 'of the left and right guide members 111 and 111' formed to protrude inwardly on the inner circumference of the flip device 110 by the structure as described above.
  • the upper and lower surfaces of the substrate 15 are reversed by rotating one side and the other end of the left and right guide members 111 and 111 ′ by rotating the inner circumference of the flip device 110 in a spiral 180 ° to face each other. do.
  • the flip device 110 is formed in a “U” shape, so that the units 10a and 10b positioned at the front end and the units 10c and the rear end located in each of the units 10a, 10b, 10c, and 10d are formed. 10d) is overlapped with respect to the side surface, and thus, not only can there be room in the installation space when installing the electrospinning apparatus 1 according to the present invention, but also the space is easy to be used, thereby installing and operating in a narrow space. This is possible.
  • the polymer spinning solution was electrospun onto the upper surface of the substrate 15 positioned below by rotation through the units 10c and 10d positioned at the rear end, thereby forming a nanofiber web by laminating the substrate in one manufacturing process ( It is possible to laminate the nanofiber web on both sides of 15).
  • the guide grooves 112 and 112 'formed in the left and right guide pieces 111 and 111' are formed to correspond to the width of the nanofiber web laminated on the substrate 15 and the substrate 15. It is preferable that the width of the guide grooves 112 and 112 'is made variable according to the thickness of the product to be manufactured.
  • the flip device 110 is located between the unit 10b and the unit 10c, which are located in the middle of the units 10a, 10b, 10c, and 10d of the electrospinning device 1. "It is provided in a shape to rotate the substrate 15, but the flip device 110 is provided between all the units (10a, 10b, 10c) and the unit (10b, 10c, 10d), respectively, the substrate 15 It is also possible to be made to electrospin the polymer spinning solution of the same or different components on both sides of the substrate 15 while rotating () repeatedly.
  • the drying device 120 is spoken to the flip device 110. That is, the substrate 15 is introduced and supplied to the inlet side of the flip device 110 and then discharged to the outlet side, and rotated 180 ° along the guide member of the inner circumference of the flip device 110 so that its lower surface is rotated upward. Drying apparatus 120 for drying the is installed.
  • a polymer spinning solution made of a solvent and a solute is electrospun and laminated on the substrate 15.
  • the solvent remaining in the nanofiber web formed may be vaporized or evaporated to remove the solvent remaining in the nanofiber web of the substrate 15.
  • the drying device 120 is addressed to the flip device 110, the nanofiber web by supplying hot air, warm air or steam to the substrate 15 rotated through the flip device 110 Although the solvent is left to vaporize or evaporate, the drying device 120 is provided separately at the front or rear of the flip device 110, the polymer spinning solution is electrospun through the unit to form a nanofiber web laminated To supply hot air, hot air, or steam after the discharge of the 15, or to supply hot air, hot air, or steam after the spinning of the substrate 15 in which the polymer spinning solution is electrospun through the flip device 110 so that the nanofiber web is laminated. It is also possible.
  • the polymer spinning solution is electrospun on the lower surface while passing through the units (10a, 10b) located at the front end of each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the nanofiber web is laminated
  • the substrate 15 is supplied to the flip device 110 while being rotated so that the bottom surface on which the nanofiber web is laminated is located at the top, and at the same time, the substrate 15 is heated by hot air, warm air, or steam supplied from the drying device 120.
  • the solvent remaining in the nanofiber web laminated on the bottom surface is vaporized and removed.
  • the temperature control controller in each tube 40 of the nozzle block 11 provided in each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning apparatus 1 ( 60).
  • the polymer spinning solution is installed in each of the units (10a, 10b, 10c, 10d), the polymer spinning solution of the nozzle block 11, the polymer spinning solution is supplied to a plurality of nozzles 12 provided thereon Temperature control controller 60 for adjusting the temperature of the device is provided.
  • the flow of the polymer spinning solution in the nozzle block 11 is supplied to each tube 40 through the spinning solution flow pipe (not shown) from the spinning solution main tank 8 in which the polymer spinning solution is stored.
  • the polymer spinning solution supplied to each of the tubular bodies 40 is spun and discharged through a plurality of nozzles 12 and integrated into the substrate 15 in the form of a nanofiber web.
  • the plurality of nozzles 12 and the plurality of nozzles 12 which are spaced apart at regular intervals in the longitudinal direction on the upper part of each of the tubular body 40 and 40 are made of a conductive member and are mounted to the tubular body 40 in an electrically connected state. .
  • the temperature control controller 60 is provided in the form of a hot wire 41 on the inner periphery of the tube body 40 to control the temperature control of the polymer spinning solution supplied and introduced into each tube body 40. That is, as illustrated in FIGS. 3 to 4, the temperature control controller 60 in the form of a heating wire 41 is formed on the inner circumference of the tubular body 40 of the nozzle block 11. 40) formed in a spiral shape on the inner circumference to control the temperature of the polymer spinning solution supplied and introduced into the tube (40).
  • the temperature control control device 60 is a heating wire It is formed in the form of 41, it is also possible to be provided with a plurality in the longitudinal direction on the inner circumferential spinning of the tubular body 40 to adjust the temperature of the polymer spinning solution, the temperature control controller 60 is approximately "C "It is formed in the shape of a plate body, it is possible to be provided on the inner periphery of the tubular body 40 to adjust the temperature of the polymer spinning solution.
  • each tube 40 and the temperature control controller 60 is connected to the main controller (7) in order to control the temperature of the plurality of tubes (40), the polymer chamber by the main controller (7) Adjust and control the temperature of the liquid used.
  • the substrate 15 introduced and supplied into each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1 is transferred or the substrate 15 is transferred.
  • Auxiliary transfer device 16 for adjusting the speed of the substrate (10a, 10b, 10c, 10d) to the collector 13 is installed in the base 13 so as to facilitate the removal and transport of the substrate 15 attached by electrostatic attraction ( And an auxiliary belt 16a which rotates in synchronization with the feeding speed of 15) and an auxiliary belt roller 16b which supports and rotates the auxiliary belt 16a.
  • the auxiliary belt 16a is rotated by the rotation of the auxiliary belt roller 16b by the structure as described above, and the base 15 is unit 10a, 10b, 10c, by rotating the auxiliary belt 16a. 10d), and the auxiliary belt roller 16b of any of the auxiliary belt rollers 16b is rotatably connected to a motor (not shown).
  • the auxiliary belt 16a is provided with five auxiliary belt rollers 16b, and the auxiliary belt 16a is rotated by rotating one of the auxiliary belt rollers 16b by the operation of the motor. At the same time, the remaining auxiliary belt roller 16b is rotated, but at least two auxiliary belt rollers 16b are provided on the auxiliary belt 16a, and any one of the auxiliary belt rollers 16b is rotated by the operation of the motor. Accordingly, the auxiliary belt 16a and the remaining auxiliary belt roller 16b may be rotated.
  • the auxiliary conveying device 16 is composed of an auxiliary belt roller 16b and an auxiliary belt 16a which can be driven by a motor, as shown in Figure 6, the auxiliary belt
  • the roller 16b is made of a roller having a low coefficient of friction so that the roller is rotated by a small force in which the substrate 15 is drawn in and supplied.
  • the auxiliary belt roller (16b) is preferably made of a roller including a low friction coefficient bearing, it is possible to delete the motor.
  • the auxiliary conveying device 16 is composed of the auxiliary belt 16a and the auxiliary belt roller 16b having a low coefficient of friction, only the roller having a low coefficient of friction excluding the auxiliary belt 16a is provided. It is also possible to be made to transfer the substrate (15).
  • a roller having a low friction coefficient is applied as the auxiliary belt roller 16b, but a roller having a low coefficient of friction is not limited to its shape and configuration, and rolling bearings, oil bearings, ball bearings, Rollers including bearings such as roller bearings, sliding bearings, sleeve bearings, hydraulic journal bearings, hydrostatic journal bearings, pneumatic bearings, pneumatic bearings, pneumatic bearings and air bearings can be applied, and plastics, emulsifiers, etc. It is also possible to apply a roller that reduces the coefficient of friction by including the material and additives.
  • each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1 is provided with an electro-blown electrospinning apparatus (not shown).
  • Electro blown electrospinning and electrospinning electrospinning may be performed alternately by consisting of units 10b and 10d equipped with units 10a and 10c and electro-spinning electrospinning devices (not shown). Do.
  • each nozzle 12 of the tubular body 40 which is installed in a plurality of nozzle blocks 11a in the units 10a and 10c of the electro blown electrospinning apparatus, is sprayed simultaneously with the polymer spinning solution and the compressed air.
  • Each nozzle 12 of the tubular body 40 having a structure and arranged in a plurality of nozzle blocks 11b in the units 10b and 10d consisting of electro-spinning electrospinning apparatuses at a rear end thereof is a polymer spinning solution. It is made of a structure that is injected.
  • the nozzle 12 provided in the tubular body 40 of the units 10a and 10c of the electroblown electrospinning apparatus comprises a nozzle having a double tube shape, and the unit 10b of the electrospinning electrospinning apparatus 10
  • the nozzle 12 provided in the tubular body 40 of 10d) consists of a nozzle of a single tube form.
  • the nozzle 12 in the unit 10a, 10c which is located at the tip of each of the units 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1 and is composed of an electroblown electrospinning apparatus, as described above.
  • the polymer spinning solution and the compressed air are sprayed at the same time, and the polymer spinning solution is electrospun at the nozzle 12 in the units 10b and 10d made of the electrospinning electrospinning apparatus.
  • the nozzle 12 which is located at the tip of each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning device 1, is provided in a double pipe form in the unit (10a, 10c) consisting of an electro blown electrospinning device
  • the polymer spinning solution is electrospun in the inner tube 12a of the tube), and the polymer spinning solution and the compressed air are simultaneously sprayed in the outer tube 12b such that compressed air is injected into the lower side of the inner tube 12a.
  • the nozzles provided in the unitary tubular form in the units 10b and 10d consisting of the electrospinning electrospinning apparatus, only the polymer spinning solution is electrospun.
  • Nanofiber webs having different diameters such as laminating a thick diameter nanofiber web on a substrate transported through the electrospinning apparatus 1 and laminating a thin diameter nanofiber web by the structure as described above. Can be repeatedly formed.
  • electro-spinning units 10a and 10c consisting of alternating electroblown electrospinning devices, such as laminating a nanofiber web having a fine diameter on a nanofiber web having a coarse diameter stacked on the substrate 15.
  • the nanofibers are formed by repeatedly laminating a large diameter nanofiber web and a thin diameter nanofiber web through units 10b and 10d made of an electrospinning apparatus. It is made of a no-fiber filter.
  • each voltage generator 14a provided in the unit 10a, 10c made of the electroblown electrospinning apparatus and the units 10b, 10d made of the electro spinning electrospinning apparatus are provided. Coarse diameter nanofiber webs and thin diameter nanofiber webs are sprayed through each device without the need to separately adjust and control the voltage intensities of 14b, 14c, and 14d).
  • the electrospinning apparatus (1) is made of an electroblown electrospinning apparatus (10a) in order to laminate the nanofiber web having a large diameter on the substrate 15 and then to stack the nanofiber web having a thin diameter again. And alternately provided in the order of the unit (10b) consisting of and electro-spinning electrospinning device, but in order to laminate the nanofiber web of a thick diameter again after laminating a fine diameter nanofiber web on the substrate (15) It is also possible for the electrospinning apparatus 1 to be installed alternately and provided in the order of the unit 10b which consists of an electro spinning electrospinning apparatus, and the unit 10a which consists of an electro blown electrospinning apparatus.
  • the electrospinning apparatus 1 includes units 10a and 10c made of an electro-blown electrospinning apparatus and units 10b and 10d made of an electro-spinning electrospinning apparatus. ) Are alternately repeated, and a thick nanofiber web is laminated on the substrate 15, and then a thin nanofiber web is laminated, and a thick nanofiber web and thin It consists of a structure for sequentially stacking a nanofiber web of diameter, the unit (10a, 10c) of the electrospinning (electro-blown) electrospinning device is continuously provided at the tip, the electrospinning device (1), Subsequently, units 10b and 10d composed of electro-spinning electrospinning apparatuses are continuously provided at the rear end thereof, and the coarse-grained nanofiber webs are laminated on the substrate 15 and then coarse. It may be made of a structure of subsequently deposited in a nanofiber web of going back on the consideration nanofiber web diameter.
  • the overflow device 200 is provided in the units 10a and 10c provided with the electroblown electrospinning apparatus, or in the units 10cb and 10d provided with the electro spinning electrospinning apparatus.
  • the overflow device 200 may be provided, and the overflow device 200 is provided in the unit 10a in which the electroblown electrospinning device is provided, and the remaining unit 10c is provided in the overflow device 200.
  • Electro blown electrospinning device of the () is made of a structure that is integrally connected, or the overflow device 200 is provided in the unit (10b) is provided with the electrospinning electrospinning device, the overflow device (200) It is also preferable to have a structure in which the electro-spinning electrospinning apparatuses of the remaining units 10d are integrally connected, and the units 10a and 10c provided with the electroblown electrospinning apparatuses;
  • the spinning solution main tank 9 provided in each of the units 10b and 10d equipped with the electro spinning electrospinning apparatus stores the polymer spinning solution serving as a raw material of the nanofibers or nanofiber filters, and the spinning solution main tank 8 In), it is preferable that a separate stirring device 211 is provided therein to prevent separation and solidification of the polymer spinning solution.
  • the electroblown electrospinning device Measure the thickness of the nanofiber web laminated by the polymer spinning solution electrospun at and the thickness of the nanofiber web laminated by the polymer spinning solution electrospun in the electrospinning electrospinning apparatus, and according to the measured thickness It is preferable to control the feed rate V and the nozzle block 11 of (15).
  • the unit 10a and the electroblowing unit are installed.
  • the nanofiber web is rotated by rotating the substrate 15 in which a coarse diameter nanofiber web and a relatively thin nanofiber web are laminated in two layers while passing through the unit 10b where the spinning electrospinning apparatus is installed.
  • a relatively thick nanofiber web is passed through the unit 10c on which the electroblowing electrospinning apparatus is installed again and the unit 10d on which the electrospinning electrospinning apparatus is installed on the upper surface of the substrate 15 which is not laminated.
  • a thin diameter nanofiber web is made to laminate in two layers.
  • the base material 15 is the highest end of each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1 through the supply roller 3 provided at the tip of the electrospinning apparatus 1 according to the present invention. It is introduced into and supplied to the unit 10a located at.
  • the substrate 15 thus introduced and supplied into the unit 10a of the electrospinning apparatus 1 through the feed roller 3 is located on the collector 13, and the voltage generators 14a, 14b, 14c, 14d are provided. High voltage is generated on the collector 13 through the nozzle 12, and the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank 8 is filled in the base material 15 on the collector 13 where the high voltage is generated. Electrospinning through the nozzle (12).
  • the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank 8 is continuously metered into a plurality of nozzles 12 to which a high voltage is applied through a metering pump (not shown), and to each of the nozzles 14.
  • the spinning solution supplied is electrospun onto the substrate 15 while spinning and focusing on the collector 13 under high voltage through the nozzle 14 to form a nanofiber web.
  • the substrate 15 introduced and supplied into the unit 10a positioned at the front end among the units 10a, 10b, 10c, and 10d of the electrospinning apparatus 1 operates by driving of a motor (not shown).
  • Each unit is conveyed to the unit 10b located at the rear end thereof by the auxiliary belt roller 16b of the auxiliary transport device 16 and the auxiliary belt 16a driven by the rotation of the auxiliary belt roller 16b.
  • the substrate 15 is transferred into each unit 10a, 10b, 10c, 10d by the operation of the auxiliary transport device 16 provided in (10a, 10b, 10c, 10d), and each unit 10a, 10b, 10c.
  • the same process as the polymer spinning solution of the same type is electrospun on the substrate 15 introduced and supplied in 10d), or the polymer spinning solution of different types is electrospun respectively.
  • a nanofiber web is laminated on top to produce a nanofiber or nanofiber filter.
  • the spinning solution recovery path 250 in which the polymer spinning solution overflowed from the nozzle block 11 by the overflow device 200 provided in the electrospinning device 1 is provided below the nozzle block 11. Recovered through, the recovered polymer spinning solution is reused and recycled again.
  • the VOC recycling apparatus 300 provided in the electrospinning apparatus 1 recycles the VOC generated during spinning of the polymer spinning solution through the nozzle 12 in each unit 10a, 10b, 10c, 10d. And reuse. That is, in each of the units 10a, 10b, 10c, and 10d, the vaporized VOC generated when spinning the polymer spinning solution onto the substrate 15 through the nozzle 12 is condensed through the pipes 311 and 331. The vaporized VOC discharged to the device 310 and discharged to the condenser 310 is condensed and converted into a liquefied state, and then stored in the solvent storage device 330, and the VOC stored in the solvent storage device 330 is Recycled and reused.
  • the VOC in the vaporized state generated in each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1 and discharged to the condenser 310 is water-cooled in the condenser 310, After cooling and condensing by a cooling method such as air cooling or evaporation, the liquid is converted into a liquefied state, and then the liquefied liquefied VOC is liquefied through the condenser 310, and then the liquefied VOC is converted into the distillation apparatus 320.
  • a cooling method such as air cooling or evaporation
  • the liquefied VOC moved to the distillation apparatus 320 is sequentially vaporized according to a difference in boiling point by 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 320 is evaporated and evaporated in the order of the solvent having a low boiling point from the solvent having a high boiling point. That is, the liquefied VOC is evaporated in the order of low boiling point, the evaporated liquefied VOC is discharged from the pipe provided in the upper direction of the distillation apparatus 320 to the pipes (311, 321, 331 provided in the lower direction) Each solvent reservoir 330 is supplied.
  • the VOC consisting of a variety of mixed solvents are classified by solvent, when sorted by each solvent upon storage and stored in each solvent storage device 330, solvents stored in the solvent storage device 330 classified by each solvent by classification Is added to the spinning solution as a solvent for reuse and recycling.
  • the substrate 15 in which the polymer spinning solution is electrospun through the units 10a, 10b, 10c, and 10d of the electrospinning apparatus 1 to form a nanofiber web is laminated to each unit 10a, 10b, 10c. , 10d) passes through the thickness measuring device 70, and when passing through the thickness measuring device 70, the ultrasonic longitudinal wave and the transverse wave are projected together by the thickness measuring device 70, so that each ultrasonic signal of the longitudinal wave and the transverse wave
  • the time for the reciprocating movement on the substrate 15, that is, each propagation time of the longitudinal wave and the transverse wave is measured.
  • the measured object using the measured propagation time of longitudinal wave and transverse wave, propagation speed of longitudinal wave and transverse wave and temperature constant of longitudinal wave and transverse wave propagation speed at the reference temperature of substrate 15 on which nanofiber web is laminated
  • the thickness of the nanofiber web laminated on the substrate 15 is measured by calculating the thickness of the nanofiber web by calculating the thickness of.
  • the thickness of the nanofiber web is measured to be thinner than the reference value when measuring the thickness of the nanofiber web laminated on the substrate 15 passing through each unit (10a, 10b, 10c) through the thickness measuring device 70 If so, then the feed rate (V) of the unit (10b, 10c, 10d) is decelerated, or the voltage intensity of the voltage generator (14a, 14b, 14c, 14d) is adjusted to radiate from the nozzle block 11
  • the thickness of the nanofiber web is made thick by increasing the discharge amount per unit area of the polymer spinning solution.
  • the thickness of the nanofiber web is measured thicker than the reference value when measuring the thickness of the nanofiber web laminated on the substrate 15 passing through each unit (10a, 10b, 10c) through the thickness measuring device 70 If so, then the feed rate (V) of the unit (10b, 10c, 10d) is increased or the voltage intensity of the voltage generator (14a, 14b, 14c, 14d) is injected from the nozzle block 11 The thickness of the nanofiber web is reduced by reducing the discharge amount per unit area of the polymer spinning solution.
  • the substrate transfer speed adjusting device 30 is transferred through the auxiliary transfer device 16. Adjust the speed.
  • the feed rate of the substrate 15a in the units 10a, 10b, 10c in which the sensing sensor installed in the electrospinning apparatus 1 is located at the tip of each unit 10a, 10b, 10c, 10d is the rear end thereof.
  • the units 10a, 10b, and 10c located in the front end are shown.
  • the substrate 15 is wound downward In the units 10a, 10b, 10c to be transferred to the units 10b, 10c, 10d located at the rear end of the substrate 15 to be transferred to the outside of the unit (10a, 10b, 10c) located at the leading end of each unit In the units 10a, 10b, 10c positioned at the front end by pulling the substrate 15a excessively transferred to the buffer section 31 positioned between the 10, 10 '.
  • While the feed rate is controlled to be equal to the correction of the material (15a) feed rate and a unit (10b, 10c, 10d) within the base (15b) which is located in the rear end of the deflection and to prevent wrinkling of the substrate (15a).
  • the unit 10b, 10c the feed rate of the substrate 15a in the unit (10a, 10b, 10c) in which the sensor is located at the front end of each unit (10a, 10b, 10c, 10d) 10d)
  • the substrate 15b to be conveyed in the units 10b, 10c, and 10d positioned at the rear end is torn.
  • the control speed so that the feed rate of the substrate 15a in the units 10a, 10b, and 10c positioned at the front end and the feed rate of the substrate 15b in the units 10b, 10c and 10d located at the rear end are the same.
  • the break of the base material 15b is prevented.
  • the supply roller by the flip device 110 provided between the central unit side (10b, 10c) of the electrospinning device 1 of the units (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning device (1)
  • the substrate 15, which has passed through the units 10a and 10b after being drawn in and supplied through (3), is rotated and its upper surface is rotated downward, and the lower surface is rotated upward and positioned. Rotate 180 ° to reverse the upper and lower surfaces.
  • Substrate 15 is formed so as to protrude inwardly on the inner periphery of both sides of the horizontal direction of the flip device 110 located at the rear end of the unit (10b), the guide grooves for both ends of the substrate 15 is inserted and guided It is rotated 180 degrees while being conveyed along the left and right guide members 111 and 111 'having the 112 and 112' and the upper and lower surfaces thereof are reversed to the lower and upper positions.
  • the substrate 15 is transported upward along the left guide member 111 of the guide member 111, 111 'protrudes inward to the inner circumference of the flip device 110, either end of either end It is again transported downward and positioned at a position and direction opposite to the initial position, and the other end of the substrate 15 is transported downward along the right guide member 111 'and then transported upward again to the first position.
  • the substrate 15 inserted into each of the guide grooves 112 and 112 'of the left and right guide members 111 and 111' is positioned at the position and the direction opposite to the position of the left and right guide members 111 and 111 '. It is rotated 180 ° while being guided to.
  • the polymer spinning solution passes through each of the units 10a, 10b, 10b located at the tip side of the units 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1,
  • the substrate 15 on which the nanofiber web is laminated by electrospinning is rotated by 180 °
  • the polymer spinning solution is passed on the upper surface of the substrate 15 on which the polymer spinning solution is not electrospun during the passage of the units 10c and 10d positioned at the rear end side.
  • the polymer spinning solution may be electrospun to form a nanofiber web.
  • the units 10a, 10b positioned on the front end side of the units 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1
  • the polymer spinning solution is electrospun on one side of the base material 15 through) to form a nanofiber web
  • the units 10c and 10d positioned at the rear end of each of the units 10a, 10b, 10c, and 10d are
  • the nanofiber web may be laminated on both sides of the substrate 15 by electrospinning a polymer spinning solution on the other side of the substrate 15 to form a nanofiber web.
  • the flip device 110 is provided between the unit (10b) and the unit (10c) which is located in the middle of each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning device 1 is the substrate 15 It is configured to rotate, but the flip device 110 is provided between all the units (10a, 10b, 10c) and the unit (10b, 10c, 10d), respectively, the substrate 15 while repeatedly rotating the substrate 15 It is also possible to be made to electrospin the polymer spinning solution on both sides of the.
  • the flip device 110 is formed in a “U” shape, so that the unit 10b provided at the center side of each of the units 10a, 10b, 10c, and 10d is provided.
  • the substrate 15 rotated by 180 ° at is transferred to the unit 10c positioned to overlap the unit 10b with respect to the side, and then back to the side of each of the units 10a, 10b, 10c, and 10d. It is also possible to be transferred to the unit 10d positioned to overlap the unit 10a positioned at the tip.
  • the substrate 15 through which the polymer spinning solution is electrospun on the bottom surface of each unit 10a and 10b of the electrospinning apparatus 1 to form a nanofiber web is formed at the rear end of the unit 10b.
  • the substrate 15 Positioned, but each formed to protrude inward in the horizontal peripheral both sides in the horizontal direction of the flip device 110 is formed in a "U" shape, both ends of the substrate 15 is inserted into the guide grooves 112, 112 It is rotated 180 ° while being transported along the left and right guide members 111 and 111 'having'), and the upper and lower surfaces thereof are reversed to the lower and upper positions.
  • the substrate 15 is transported upward along the left guide member 111 of the guide member 111, 111 'protrudes inward to the inner circumference of the flip device 110, either end of either end It is conveyed downward again and is rotated spirally at the inner circumference of the back flip device 110 and positioned at a position and a direction opposite to the initial position, and the other end of the substrate 15 is along the right guide member 111 '.
  • Each of the left and right guide members 111 and 111 ′ is rotated in a spiral direction at an inner circumference of the flip device 110 such that it is conveyed downward and then conveyed upward.
  • the substrate 15 inserted into the grooves 112 and 112 ' is rotated by 180 ° while being guided by the left and right guide members 111 and 111'.
  • the polymer spinning solution passes through each of the units 10a, 10b, 10b located at the tip side of the units 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1,
  • the substrate 15 on which the nanofiber web is laminated by electrospinning is rotated by 180 °
  • the polymer spinning solution is passed on the upper surface of the substrate 15 on which the polymer spinning solution is not electrospun during the passage of the units 10c and 10d positioned at the rear end side.
  • the polymer spinning solution may be electrospun to form a nanofiber web.
  • the units 10a, 10b positioned on the front end side of the units 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning apparatus 1
  • the polymer spinning solution is electrospun on one side of the base material 15 through) to form a nanofiber web
  • the units 10c and 10d positioned at the rear end of each of the units 10a, 10b, 10c, and 10d are
  • the nanofiber web may be laminated on both sides of the substrate 15 by electrospinning a polymer spinning solution on the other side of the substrate 15 to form a nanofiber web.
  • the flip device 110 is formed in a "U" shape, so that the unit (10a, 10b) and the rear end of the unit (10a, 10b, 10c, 10d) located at the front end of each unit Units 10c and 10d are positioned to overlap each other with respect to the side, so that there is room in the installation space when the electrospinning apparatus 1 is installed, space utilization is easy, and the nanofibers are manufactured by installing in a narrow space. It is possible.
  • the flip device 110 is provided between the unit 10b and the unit 10c which are located in the middle of each unit 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning device 1. Although it is configured to rotate the substrate 15, the flip device 110 is provided between all the units (10a, 10b, 10c) and the unit (10b, 10c, 10d), respectively, while repeatedly rotating the substrate 15
  • the polymer spinning solution may be electrospun on both surfaces of the substrate 15.
  • the substrate 15 passing through the flip device 110 is dried by the drying device 120 that is rotated 180 ° in the flip device 110 and at the same time to the flip device 110. That is, the both ends are coupled to the guide grooves 112 and 112 'of the guide members 111 and 111' by being supplied to the flip device 110 by the drying device 120 that is delivered to the flip device 110. Hot air, warm air, or steam is supplied to the substrate 15 rotated by 180 ° to vaporize and evaporate the solvent remaining in the nanofiber web laminated on the substrate 15.
  • the drying device 120 is extended to the flip device 110 to pass the polymers on the lower surface of the unit 10a, 10b, 10c, 10d while passing through the units 10a, 10b positioned at the front end.
  • the spinning solution may be electrospun to remove the solvent remaining on the substrate 15 on which the nanofiber web is laminated, and the polymer spinning solution is again carried out through the other units 10c and 10d to the substrate 15 from which the solvent is removed. It is possible to perform a process such as electrospinning, spinning and drying in one manufacturing process, such as to form a nanofiber web by laminating the electrospun.
  • the electrospinning apparatus 1 is composed of a unit (10a, 10b, 10c, 10d) is provided with an electro blown electrospinning apparatus and an electro spinning electrospinning apparatus
  • the substrate 15 drawn into and supplied to the unit 10a of the electrospinning apparatus 1 through the feed roller 3 is a collector of an electroblown electrospinning apparatus (not shown) installed in the unit 10a.
  • a high voltage of the voltage generators 14a, 14b, 14c, 14d is generated on the collector 13 through the nozzle 12, and on the substrate 15 on the collector 13 where the high voltage is generated.
  • Polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank (8) is electrospun through the inner tube of the nozzle 12 in the form of a double tube in the nozzle block 11, the outer side is provided on the outer side in the form surrounding the inner tube Compressed air is discharged through the tube.
  • the polymer spinning solution is electrospun from the inner tube 12a of the nozzle 12 having a double tube shape during electrospinning through the unit 10a of the electro-blown electrospinning apparatus and at the same time the outer tube Compressed air is injected at 12b, and the polymer spinning solution and compressed air are simultaneously sprayed to form a nanofiber web having a thick diameter on the substrate 15.
  • the substrate 15 having the thick nanofiber web laminated thereon while passing through the unit 10a made of the electroblown electrospinning apparatus is positioned at a rear end thereof, and is made of an electrospinning electrospinning apparatus (not shown). It is supplied to 10b.
  • the polymer spinning solution is electrospun on the substrate 15 supplied to the unit 10b of the electro spinning electrospinning apparatus from the nozzle 12 having a single tube shape to laminate a nanofiber web having a relatively small diameter.
  • the nanofibrous web of coarse diameter is laminated through the unit 10a of the electroblown electrospinning apparatus, and the electrospinning electrospinning apparatus is again formed on the coarse diameter nanofiber web formed of the substrate 15. Relatively thin nanofiber webs are laminated in multiple layers via a unit 10b.
  • a nanofiber web having a large diameter is laminated on the substrate 15 through the unit 10a of the electroblown electrospinning apparatus, and the unit 10b of the electrospinning electrospinning apparatus.
  • the nanofiber web having a coarse diameter and the thin diameter is laminated in multiple layers Nano having a thick diameter on the substrate 15, such as laminating a nanofiber web having a thick diameter and a thin diameter through a unit 10c composed of a new electrospinning apparatus and a unit 10d composed of an electrospinning electrospinning apparatus.
  • the fibrous web and nanofiber webs having a relatively small diameter are alternately laminated.
  • each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning device 1 and the unit (10a, 10c) consisting of an electro-blown electrospinning device and electro-spinning While alternately installed in the order of the unit (10b, 10d) consisting of an electrospinning device is made to alternately repeatedly stacked a large diameter nanofiber web and a relatively thin diameter nanofiber web on the substrate 15, Electro-blown electrospinning apparatus (10b, 10d) consisting of electro-spinning electrospinning apparatuses in each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning apparatus (1) It is also possible to alternately repeat the nanofiber web having a thin diameter and the nanofiber web having a relatively coarse diameter on the substrate 15 alternately while being alternately installed in the order of the units 10a and 10c.
  • the electro blown electrospinning apparatus when the substrate 15 passes through the electrospinning apparatus 1 comprising the units 10a, 10b, 10c, and 10d provided with the electroblowing electrospinning apparatus and the electro spinning electrospinning apparatus.
  • the nanofiber web of coarse diameter is laminated on the substrate while passing through the unit (10a) is installed, and the nanofiber web of coarse diameter while passing through the unit (10b) is installed electrostatic spinning device is installed.
  • a thin diameter nanofiber web is laminated, and a large diameter nanofiber web is laminated on the thin diameter nanofiber web while passing through the unit 10c in which the electroblown electrospinning apparatus is installed, and electrospinning electrospinning
  • the nanofiber web having a diameter of the thin nanofiber web is laminated to the thick 10 nanofiber web while the device is installed, and passes through the thickness measuring device 70.
  • the thickness of the nanofiber web is measured to be laminated to form a standing base (15).
  • the electrospinning apparatus 1 including the units 10a, 10b, 10c, and 10d provided with the electroblown electrospinning apparatus and the electrospinning electrospinning apparatus
  • the electrospinning apparatus A coarse diameter nanofiber web and a relatively thin diameter nanometer are passed through the unit 10a where the electroblown electrospinning apparatus of the apparatus 1 is installed and the unit 10b where the electrospinning electrospinning apparatus is installed.
  • the unit 10c is installed with the electroblown electrospinning apparatus located at the rear end side and the unit 10d is provided with the electrospinning electrospinning apparatus.
  • the polymer spinning solution may be electrospun on the upper surface of the substrate 15 positioned at the bottom by rotation to form a nanofiber web.
  • a unit in which the electroblowing device is installed among the units 10a, 10b, 10c, 10d of the electrospinning device 1 is installed.
  • 10a and a unit 10b on which the electrospinning electrospinning apparatus is installed form a thick nanofiber web and a thin diameter nanofiber web on one side of the substrate, and install an electroblown electrospinning apparatus.
  • the unit 10c and the unit 10d on which the electro-spinning electrospinning apparatus is installed the coarse diameter and the thin diameter on both sides of the substrate are formed by laminating a large diameter nanofiber web and a thin diameter nanofiber web on the other side of the substrate.
  • the nanofiber webs having a diameter and the diameter of the nanofiber webs are alternately stacked, such as laminating nanofiber webs having a diameter in multiple layers.
  • each unit (10a, 10b, 10c, 10d) of the electrospinning device (1) is a unit (10b), the unit 10a, 10c and the electro spinning electrospinning device is installed , 10d), but each of the units 10a, 10b, 10c, and 10d includes units 10b and 10d in which the electrospinning electrospinning apparatus is installed and units 10a and 10 in which the electroblown electrospinning apparatus is installed. It is also possible to be provided in order of 10c).
  • the polymer spinning solution is electrospun while passing through the units 10a, 10b, 10c, and 10d of the electrospinning apparatus 1, and the substrate having the nanofiber web stacked on top and bottom thereof.
  • Performs a post process such as laminating through a laminating device (Laminating: 90), and is manufactured as a final product.
  • the substrate 15 laminated through the laminating device 90 the air permeability is measured by the air permeability measuring device 80, and through the respective units (10a, 10b, 10c, 10d) on the substrate 15
  • the air permeability of the nanofiber web is controlled by controlling the feed rate (V) and the nozzle block 11 of the substrate 15 according to the measured value. do.
  • the transfer of the next units 10b, 10c, 10d is carried out.
  • the next units 10b, 10c, 10d are measured.
  • the polymer spinning solution on the substrate 15 by increasing the feed rate V or reducing the discharge amount per unit area of the nozzle block 11 by adjusting the voltage intensity of the voltage generators 14a, 14b, 14c, 14d.
  • the air permeability is greatly increased by reducing the stacking amount of.
  • the feed rate and nozzle block 11 of each unit 10a, 10b, 10c, 10d are controlled according to the measured air permeability. Nanofiber webs with air permeability can be produced.
  • the electrospinning device 1 is a bottom-up electrospinning device, four units (10a, 10b, 10c, 10d) are provided in sequence, each of the units (10a, 10b, 10c, 10d)
  • a thickness measuring device 70 and a substrate feed rate adjusting device 30 are respectively provided at the rear end, and a flip device 110 is provided between the units 10b and 10c positioned at the center side, and each unit 10a
  • the laminating device 90 and the air permeability measuring device 80 are provided at the rear ends of the 10b, 10c, and 10d
  • the electrospinning device 1 may be a bottom-up electrospinning device, and the units 10a and 10b are provided.
  • 10c, 10d may be made of more than four or less, the thickness measuring device 70, the substrate feed rate adjusting device between and after the unit (10a, 10b, 10c, 10d) 30, the flip device 110, the laminating device 90 and the air permeability is provided with any one or more of the measuring device (80) Is recommended.
  • the overflow device 200 and the VOC recycling device 300 is provided at the same time in the electrospinning device 1, the overflow device 200 and the VOC recycling device 300 It is also possible to be provided separately.

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Abstract

본 발명은 나노섬유 제조용 전기방사장치에 관한 것으로, 고분자 방사용액이 전기방사되어 그 일측면에 나노섬유 웹이 적층형성되면서 이송되는 기재를 이송 중에 회전시켜 그 타측면에 나노섬유 웹을 적층형성시킴으로써 하나의 제조공정을 통하여 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있으며, 기재의 회전 시 건조공정이 동시에 수행됨으로써 하나의 제조공정을 통하여 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층시킴과 동시에 기재를 건조시켜 나노섬유 웹에 잔류하는 용매를 제거할 수 있으며, 전기방사장치로 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치와 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치가 교대로 설치되어 이송되는 기재에 일렉트로 스피닝 전기방사 및 일렉트로 블로운 전기방사를 교대로 수행할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

나노섬유 제조용 전기방사장치
본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고분자 방사용액이 전기방사되어 그 일측면에 나노섬유 웹이 적층형성되면서 이송되는 기재를 이송 중에 회전시켜 그 타측면에 나노섬유 웹을 적층형성시킴으로써 하나의 공정으로 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있으며, 이송 중이 기재를 건조시켜 나노섬유 웹에 잔류하는 용매를 제거하고, 이송되는 기재에 일렉트로 스피닝 전기방사 및 일렉트로 블로운 전기방사를 교대로 수행할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 필터는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치로서 액체필터와 에어필터로 분류된다.
상술한 바와 같은 필터 중 에어필터는 첨단산업의 발달과 함께 첨단제품의 불량방지를 위하여 공기 중의 먼지 등 미립자, 세균 및 곰팡이 등의 생물입자, 박테리아 등과 같은 생물학적으로 유해한 것을 제거하는 반도체 제조, 전산기기 조립, 병원, 식품가공공장, 농림수산 분야에 적용된다. 뿐만 아니라, 먼지가 대량 발생되는 작업장이나, 화력발전소 등에 광범위하게 필터가 사용된다.
한편, 화력발전소에서 사용되는 가스터빈은 외부로부터 정화된 공기를 흡입하여 압축한 뒤 압축된 공기를 연료와 함께 연소기 내로 분사하여 혼합하고, 혼합된 공기와 연료를 연소시켜 고온 및 고압의 연소가스를 얻은 다음, 터빈의 베인에 분사하여 회전력을 얻는 회전식 내연기관의 일종이다.
이러한 가스터빈은 매우 정밀한 부품으로 구성되어 있기 때문에 주기적인 정비를 실시하며, 이 때 압축기로 유입되는 대기 중의 공기를 정화하기 위한 전처리용 에어필터를 사용한다.
여기서, 상기 에어필터는 가스터빈으로 흡입되는 연소용 공기를 대기 중에서 취할 경우, 대기 중에 포함된 먼지, 분진 등의 이물질이 필터 여재 내로 침투하지 못하게 하여 정화된 공기를 공급할 수 있다.
그러나, 상술한 바와 같은 에어필터의 경우, 이물질의 크기가 큰 입자는 필터 여재 표면에 쌓이게 되어 필터 여재 표면에 필터 케이크(Filter Cake)를 형성할 뿐만 아니라, 미세한 입자는 필터 여재 내에 쌓이게 되어 필터 여재의 기공을 막는다는 문제점이 있었다.
이로 인해, 입자들이 필터 여재의 표면에 쌓이게 될 경우, 필터의 압력손실을 높이고, 수명을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
한편, 기존의 에어필터는 필터 여재를 구성하는 섬유집합체에 정전기를 부여하여 입자가 정전기력에 의해 필터 여재에 포집되는 원리를 이용하고 있으며, 정전기 효과에 의한 필터의 효율을 배제하기로 결정한 2012년 유럽의 에어필터 분류 표준인 EN779에 따라 정전기 효과를 배제하고 효율을 측정한 결과, 필터의 실제 효율이 20% 이상 저하되는 것으로 나타나는 문제점이 있었다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 나노사이즈로 섬유를 제조하고, 제조된 나노섬유를 필터에 적용하는 등 다양한 방식의 필터 여재가 개발 및 사용되고 있다.
이렇게 나노섬유를 필터에 적용할 경우, 직경이 큰 기존의 필터 여재에 비하여 비표면적이 크고, 표면 작용기에 대한 유연성도 좋다. 또한, 나노금의 가공사이즈를 갖으므로써 미세한 먼지입자의 효율적인 여과가 가능하다.
여기서, 나노사이즈의 섬유를 이용하여 필터를 제조할 경우, 생산비용이 증대되는 문제점이 있으며, 이로 인해 나노사이즈의 섬유를 이용한 필터를 기존 제품과 동일한 낮은 단가로 생산보급이 어렵다는 문제점이 있으며, 필터의 제조 및 생산을 위한 조건 등을 조절하기가 쉽지 않으며, 이로 인해 필터의 대량 생산이 어렵다는 문제점이 있었다.
또한, 종래의 나노섬유를 방사하는 기술의 경우, 실험실 위주의 소규모 작업 라인으로 한정되어 있기 때문에 방사구간을 구획하여 유닛 개념으로 나노섬유를 방사하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
한편, 종래의 전기방사장치는 외부에서 공급되는 기재 일면에 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하여 나노섬유를 제조한다. 즉, 종래의 전기방사장치는 상향식 또는 하향식 전기방사장치로 이루어져 전기방사장치 내로 공급되는 기재의 하부면 또는 상부면에만 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성하여 나노섬유 웹을 제조한다.
상술한 바와 같이, 상기 전기방사장치가 상향식 전기방사장치 또는 하향식 전기방사장치로 이루어짐으로써 외부에서 공급되어 일정방향으로 이송되는 기재의 하부면 또는 상부면에 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조할 수 있다.
그러나, 상기 상향식 전기방사장치 또는 하향식 전기방사장치는 기재의 하부면 또는 상부면에만 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시키는 구조로 이루어짐으로서 기재의 상부면 또는 하부면, 즉 기재의 양면에 전기방사에 의해 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 없다는 문제점이 있었다.
이로 인해, 기재의 양면에 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 나노섬유 또는 나노섬유 필터가 요구될 경우, 상향식 전기방사장치 또는 하향식 전기방사장치로 하부면 또는 상부면에 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재를 제조한 후 제조된 기재를 뒤집어서 다시 한번 상향식 전기방사장치 또는 하향식 전기방사장치로 공급하여 나노섬유 웹이 적층형성되지 않은 타측면에 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성함으로써 기재의 양면 모두에 나노섬유 웹이 적층형성되는 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조하는 등 양면에 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재의 제조 시 그 제조공정이 복잡하고 어렵다는 문제점이 있었다.
한편, 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.
상술한 바와 같이, 나노섬유를 제조하는 전기방사장치는 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치와 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치는 고분자 방사용액의 전기방사 시 고분자 방사용액과 압축공기를 동시에 분사하는 구조이고, 상기 일렉트로 스피닝 전기방사장치는 고분자 방사용액을 전기방사하는 구조로 이루어진다.
이때, 상기 일렉트로 블로운은 전기방사되는 고분자 방사용액을 통하여 상대적으로 굵은 직경을 갖는 나노섬유 웹의 제조가 가능하고, 상기 일렉트로 스피닝 전기방사장치는 전기방사되는 고분자 방사용액을 통하여 가는 직경을 갖는 나노섬유 웹의 제조가 가능하다.
이로 인해, 상대적으로 굵은 직경을 갖는 나노섬유 웹의 제조에는 일렉트로 블로운 전기방사장치가 적용하여 가는 직경을 갖는 나노섬유 웹의 제조에는 일렉트로 스피닝 전기방사장치를 적용하여 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조하였다.
한편, 굵은 직경의 나노섬유 웹을 제조하는 일렉트로 블로운 전기방사장치 또는 가는 직경의 나노섬유 웹을 제조하는 일렉트로 스피닝 전기방사장치를 통하여 굵은 직경의 나노섬유 웹 또는 가는 직경의 나노섬유 웹에 상대적으로 가는 직경 또는 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층하여 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조할 경우, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치 또는 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 공급되는 전압의 세기를 조절하여 고분자 방사용액이 전기방사되어 적층형성되는 나노섬유 웹의 직경을 가늘게 형성하거나, 굵게 형성하였다.
그러나, 상술한 바와 같이 굵은 직경의 나노섬유 웹 또는 가는 직경의 나노섬유 웹에 상대적으로 가는 직경 또는 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층할 경우, 공급되는 전압의 세기를 조절해야 하는 번거로움이 있었다.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 굵은 직경의 나노섬유 웹 상에 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층할 경우, 일렉트로 블로운 전기방사장치를 통하여 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층형성시키고, 굵은 직경의 나노섬유 웹 상에 일렉트로 스피닝 전기방사장치를 통하여 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층형성시켜 나노섬유 또는 나노섬유 필터로 제조하며, 가는 직경의 나노섬유 웹 상에 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층할 경우, 일렉트로 스피닝 전기방사장치를 통하여 가는 직경으로 나노섬유 웹을 적층형성시키고, 가는 직경의 나노섬유 웹 상에 일렉트로 블로운 전기방사장치를 통하여 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층시켜 나노섬유 또는 나노섬유 필터로 제조하였으나, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치 또는 일렉트로 스피닝 전기방사장치를 통하여 굵은 직경의 나노섬유 웹 또는 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층하고, 적층된 나노섬유 웹에 다시 가는 직경의 나노섬유 웹 또는 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층형성하는 등 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조공정이 복잡하고 번거롭다는 문제점이 있었다.
또한, 상기한 바와 같이 다양한 직경을 갖되, 다수개의 레이어로 적층형성되는 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조를 위해서는 일렉트로 블로운 전기방사장치와 일렉트로 스피닝 전기방사장치 모두가 요구되고, 이로 인해 장치비용, 제조비용 및 제품원가가 상승하고, 복잡한 제조공정으로 인해 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 대량생산이 어렵다는 문제점이 있었다.
한편, 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 대량 및 연속 생산이 가능하고, 전기적인 안정성을 가질 뿐만 아니라, 다양한 재질, 직경 및 종류의 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조할 수 있는 전기방사장치가 요구되고 있는 실정이고, 전기방사장치를 통하여 제조되는 각 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 특성이 다르기 때문에 최종 제품에 따라 다양한 특성을 갖는 제품이 요구되고 있는 실정이다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 고분자 방사용액이 전기방사되어 그 일측면에 나노섬유 웹이 적층형성되면서 이송되는 기재를 이송 중에 회전시켜 그 타측면에 나노섬유 웹을 적층형성시킴으로써 하나의 제조공정을 통하여 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있으며, 기재의 회전 시 건조공정이 동시에 수행됨으로써 하나의 제조공정을 통하여 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층시킴과 동시에 기재를 건조시켜 나노섬유 웹에 잔류하는 용매를 제거할 수 있으며, 전기방사장치로 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치와 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치가 교대로 설치되어 이송되는 기재에 일렉트로 스피닝 전기방사 및 일렉트로 블로운 전기방사를 교대로 수행할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 본 발명은, 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치 모두에 적용가능하고, 나노섬유 웹을 적층형성시키는 제조공정에서 기재의 상, 하부면이 180° 회전되면서 역전되어 기재 양면에 고분자 방사용액의 전기방사가 가능함으로써 나노섬유 및 나노섬유 필터의 제조공정을 간소화함과 동시에 제조비용을 절감할 수 있으며, 기재를 회전시키는 플립장치가 "U"자 형태로 형성되어 전기방사장치의 각 유닛들이 중첩되는 방향에 설치 및 위치함으로써 전기방사장치의 설치 시 공간활용이 용이하고, 양면에 고분자 방사용액의 전기방사되어 이송되는 기재의 건조가 가능하여 전체 구성 및 전체 공정을 간소화할 수 있으며, 제조비용을 절감할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 본 발명은, 전기방사장치에 유닛 개념을 도입함으로써 각각의 유닛 내에서 기재 상에 동일 또는 상이한 종류의 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성함으로써 나노섬유 및 나노섬유 필터의 대량 생산이 가능하고, 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치와 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치를 교대로 설치되어 서로 다른 고분자를 전기방사하거나, 동일 또는 상이한 직경의 나노섬유 웹을 적층하는 등 서로 다른 직경을 갖는 나노섬유 웹의 전기방사가 가능하고, 이로 인해 다양한 재질 및 직경의 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조가 가능하며, 전압의 세기 및 차이 없이 직경이 상이한 나노섬유 웹의 적층형성이 가능하고, 일렉트로 블로운 전기방사와 일렉트로 스피닝 전기방사가 하나의 공정에 동시에 적용됨으로서 상호 보완적이면서도 진보된 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조 및 생산이 가능한 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 적어도 하나 이상으로 다수개로 구비되어 순차적으로 설치되되, 고분자 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크와, 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액을 분사하기 위하여 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급되는 기재 상에 나노섬유 웹을 적층형성하기 위한 핀 형태의 노즐이 다수개 배열설치되는 노즐블록과, 노즐블록의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐에서 일정간격 이격되는 컬렉터와, 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치 및 기재를 이송시키기 위한 보조 이송장치를 포함하는 유닛; 및 각 유닛 중 중간부에 위치하는 유닛 사이에 구비되되, 선단부에서 후단부로 이송되는 기재를 회전시키는 플립장치; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 한다.
바람직하게는, 각 유닛의 노즐블록에서 오버플로우된 고분자 방사용액을 회수하기 위한 방사용액 회수경로와, 방사용액 회수경로에 연결되어 회수된 고분자 방사용액을 저장하는 재생탱크와, 재생탱크 및 방사용액 주탱크에 이송배관으로 연결되어 고분자 방사용액이 이송되는 중간탱크를 포함하되, 중간탱크에서 노즐블록으로 공급배관을 통하여 고분자 방사용액이 공급되는 오버플로우 장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.
대안적으로는, 각 유닛 내에서 발생되는 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치와, 응축장치를 통하여 응축되어 액화된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치 및 증류장치에서 액화된 용매를 저장하기 위한 저장장치를 포함하되, 증류장치에서 증류되어 액화되는 VOC가 분류되어 저장되는 저장탱크 내의 용매를 고분자 방사용액으로 재사용 및 재활용하는 VOC 재활용 장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기서, 케이스는 상부가 절연체로 이루어지고, 하부가 도전체로 이루어지며, 케이스의 상, 하부가 상호 결합되도록 이루어진다.
한편, 각 유닛의 후단부에 설치되되, 초음파에 의해 이송되는 기재 상에 분사되는 나노섬유 웹의 두께를 측정하고, 측정된 나노섬유 웹의 두께에 따라 기재의 이송속도 및 전압 발생장치의 전압 세기를 조절하여 나노섬유 웹의 두께를 조절하는 두께 측정장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.
이때, 각 유닛 중 최후단에 구비되되, 초음파에 의해 기재 상에 분사되는 나노섬유 웹의 통기도를 계측하고, 계측된 나노섬유 웹의 통기도에 따라 기재의 이송속도 및 전압 발생장치의 전압 세기를 조절하여 나노섬유 웹의 통기도를 조절하는 통기도 계측장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.
그리고, 각 유닛 사이에 형성되는 완충구간과, 완충구간 상에 기재를 지지하는 한 쌍의 지지롤러와, 한 쌍의 지지롤러 사이에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 기재가 권취되는 적어도 하나 이상의 조절롤러를 포함하여 구비되되, 각 조절롤러의 수직이동에 의해 기재의 이송속도를 조절하는 기재 이송속도 조절장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.
또한, 노즐블록의 각 관체 내주연에 나선상으로 형성되되, 열선 형태로 형성되어 관체 내로 공급되는 고분자 방사용액의 온도를 조절하는 온도조절 제어장치; 를 포함하는 구성으로 이루어진다.
여기서, 플립장치는 내부에 중공을 갖는 원통형상체로서, 그 내주연 양측 상에 내향돌출되되, 기재의 양 단부가 삽입되어 나선상으로 가이드되기 위한 가이드홈을 갖는 좌, 우측 가이드부재를 포함하는 구성으로 이루어진다.
한편, 플립장치는 대략 "U"자 형태로 형성되되, 내부에 중공을 갖는 원통형상체로서, 그 내주연 양 측에 내향돌출되되, 기재의 양 단부가 삽입되어 나선상으로 가이드되기 위한 가이드홈을 갖는 좌, 우측 가이드부재를 포함하는 구성으로 이루어진다.
이때, 좌, 우측 가이드 부재 중 좌측 가이드부재는 내주연을 따라 상방향으로 연장형성된 후 다시 하방향으로 연장형성되어 우측 가이드부재의 최초 방향까지 나선상으로 연장형성되고, 우측 가이드부재는 내주연을 따라 하방향으로 연장형성된 후 다시 상방향으로 연장형성되어 좌측 가이드부재의 최초 방향까지 나선상으로 연장형성되며, 좌, 우측 각 가이드홈에 삽입된 기재가 좌, 우측 가이드부재에 가이드되면서 180° 회전되어 그 하부면이 상부에 위치하고, 그 상부면이 하부에 위치하도록 이루어진다.
여기서, 플립장치에 열풍, 온풍 또는 스팀을 공급하기 위한 건조장치가 더 구비된다.
한편, 각 유닛이 일렉트로 블로운 전기방사장치가 구비되는 유닛과 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 구비되는 유닛으로 이루어지되, 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛과 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛이 다수개로 연속되게 교대설치된다.
이때, 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛의 노즐블록에 다수개로 배열설치되는 관체의 각 노즐에 구비되는 내측관에서 고분자 방사용액이 전기방사됨과 동시에 그 외측에 구비되는 외측관에서 압축공기가 분사되고, 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛의 노즐블록에 다수개로 배열설치되는 관체의 각 노즐에서 고분자 방사용액이 전기방사된다.
또한, 기재 상에 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛의 각 노즐에서 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층시키고, 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛의 각 노즐에서 굵은 직경의 나노섬유 웹 상에 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층시키며, 상기한 공정을 교대로 반복한다.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재를 회전시킴으로써 하나의 제조공정을 통하여 기재의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있으며, 회전 시 기재를 건조시켜 나노섬유 웹에 잔류하는 용매를 제거할 수 있으며, 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치에 적용가능하고, 이로 인해 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조공정이 간소화됨과 동시에 제조비용을 절감시킬 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
또한, 본 발명은, 전기방사장치를 유닛 개념으로 적용하되, 다수개의 유닛을 상호 연결하여 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조함으로써 각 유닛 내에서 기재 상에 동일 또는 상이한 종류로 이루어지는 고분자 방사용액의 연속적인 전기방사가 가능하고, 이로 인해 기재 상에 동일 또는 상이한 종류로 이루어지는 나노섬유 웹의 적층형성이 가능하여 다양한 재질, 직경 및 종류의 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조가 가능함과 동시에 현장에서 요구되는 재질, 형태 및 다양한 특성을 갖는 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조가 가능며, 기재를 회전시키는 플립장치가 "U"자 형태로 형성되어 전기방사장치의 각 유닛들이 중첩되는 방향에 설치 및 위치함으로써 전기방사장치의 설치 시 공간활용이 용이함과 동시에 설치공간에 여유가 있으며, 이로 인해 협소한 공간에서도 전기방사장치의 설치 및 가동이 가능하고, 높은 여과 효율 및 낮은 압력 강하를 갖는 나노섬유 및 나노섬유 필터의 제조가 가능하고, 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 대량생산이 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
또한, 본 발명은, 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치와 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치를 교대로 설치하여 서로 다른 직경을 갖는 갖는 나노섬유 웹의 적층형성이 가능함과 동시에 서로 다른 종류의 고분자 방사용액의 전기방사가 가능하고, 이로 인해 다양한 직경 및 재질을 갖는 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조가 가능하며, 일렉트로 블로운 전기방사와 일렉트로 스피닝 전기방사가 하나의 공정에 동시에 적용됨으로서 상호 보완적이면서도 진보된 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조 및 생산이 가능하고, 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 제조공정이 간편용이하며, 전압의 세기 및 차이 없이 직경이 상이한 나노섬유 웹의 적층형성이 가능하여 장치비용, 제조비용 및 제품원가를 감소시키며, 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 대량생산이 가능하고, 전기적인 안정성을 갖는다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
도 1은 본 발명에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도,
도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 3은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도,
도 4는 A-A'선 단면도,
도 5는 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 6은 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송롤러의 보조벨트 롤러의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 7 내지 도 10은 본 발명에 의한 전기방사장치의 기재 이송속도 조절장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 측면도,
도 11은 본 발명에 의한 전기방사장치의 플립장치를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 12는 B-B'선 단면도,
도 13은 C-C'선 단면도,
도 14는 D-D'선 단면도,
도 15는 E-E'선 단면도,
도 16은 본 발명에 의한 전기방사장치의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 측면도,
도 17은 본 실시예에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 평면도,
도 18은 본 실시예에 의한 전기방사장치의 플립장치를 개략적으로 나타내는 사시도,
도 19는 F-F'선 단면도,
도 20은 G-G'선 단면도,
도 21은 H-H'선 단면도,
도 22는 I-I'선 단면도,
도 23은 본 발명에 의한 전기방사장치의 유닛에 설치되는 일렉트로 블로운 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 평면도,
도 24는 본 발명에 의한 전기방사장치의 유닛에 설치되는 일렉트로 블로운 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도,
도 25는 본 발명에 의한 전기방사장치의 유닛에 설치되는 일렉트로 스피닝 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 평면도,
도 26은 본 발명에 의한 전기방사장치의 유닛에 설치되는 일렉트로 스프닝 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도.
<부호의 설명>
1 : 전기방사장치, 3 : 공급롤러,
5 : 권취롤러, 7 : 주 제어장치,
8 : 방사용액 주탱크, 10a, 10b, 10c, 10d : 유닛,
11, 11a, 11b : 노즐블록, 12 : 노즐,
13 : 컬렉터,
14, 14a, 14b, 14c, 14d : 전압 발생장치,
15, 15a, 15b : 기재, 16 : 보조 이송장치,
16a : 보조벨트, 16b : 보조벨트 롤러,
18 : 케이스, 19 : 절연부재,
21, 25 : 공급관, 23, 27 : 밸브,
30 : 기재 이송속도 조절장치, 31 : 완충구간,
33, 33' : 지지롤러, 35 : 조절롤러,
40 : 관체, 41 : 열선,
60 : 온도조절 제어장치, 70 : 두께 측정장치,
80 : 통기도 계측장치, 90 : 라미네이팅 장치,
110 : 플립장치, 111 : 좌측 가이드부재,
111' : 우측 가이드부재, 112, 112' : 가이드홈,
120 : 건조장치, 200 : 오버플로우 장치,
211, 231 : 교반장치, 212, 213, 214, 233 : 밸브,
216 : 제2 이송배관, 218 : 제2 이송제어장치,
220 : 중간탱크, 222 : 제2 센서,
230 : 재생탱크, 232 : 제1 센서,
240 : 공급배관, 242 : 공급제어밸브,
250 : 방사용액 회수경로, 251 : 제1 이송배관,
300 : VOC 재활용 장치, 310 : 응축장치,
311, 321, 331, 332 : 배관, 320 : 증류장치,
330 : 용매 저장장치.
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 1은 본 발명에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 3은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도이고, 도 4는 A-A'선 단면도이며, 도 5는 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 6은 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송롤러의 보조벨트 롤러의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 7 내지 도 10은 본 발명에 의한 전기방사장치의 기재 이송속도 조절장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 11은 본 발명에 의한 전기방사장치의 플립장치를 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 12는 B-B'선 단면도이고, 도 13은 C-C'선 단면도이며, 도 14는 D-D'선 단면도이고, 도 15는 E-E'선 단면도이며, 도 16은 본 발명에 의한 전기방사장치의 일 실시예를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 17은 본 실시예에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 18은 본 실시예에 의한 전기방사장치의 플립장치를 개략적으로 나타내는 사시도이고, 도 19는 F-F'선 단면도이며, 도 20은 G-G'선 단면도이고, 도 21은 H-H'선 단면도이며, 도 22는 I-I'선 단면도이고, 도 23은 본 발명에 의한 전기방사장치의 유닛에 설치되는 일렉트로 블로운 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 24는 본 발명에 의한 전기방사장치의 유닛에 설치되는 일렉트로 블로운 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 25는 본 발명에 의한 전기방사장치의 유닛에 설치되는 일렉트로 스피닝 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 평면도이며, 도 26은 본 발명에 의한 전기방사장치의 유닛에 설치되는 일렉트로 스프닝 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도이다.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 상향식 전기방사장치로 이루어지되, 적어도 하나 이상의 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 일정간격 이격되어 순차적으로 구비되고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)은 동일한 재질의 고분자 방사용액을 개별적으로 전기방사하거나, 재질이 상이한 고분자 방사용액을 개별적으로 전기방사하여 나노섬유 또는 나노섬유 필터 등의 필터소재를 제조한다.
본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)가 상향식 전기방사장치로 이루어져 있으나, 하향식 전기방사장치(미도시)로 이루어지는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)의 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 4개로 구비되어 있으나, 상기 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 갯수는 2개 이상으로 구비되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에는 그 내부에 고분자 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(8)와 상기 방사용액 주탱크(8) 내에 충진된 고분자 방사용액을 정량으로 공급하기 위한 계량펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크(8) 내에 충진된 고분자 방사용액을 분사하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(12)이 다수개 구비되는 관체(40)가 다수개 배열설치되는 노즐블록(11)과 상기 노즐(12)에서 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(12)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(13) 및 상기 컬렉터(13)에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)를 포함하는 구성으로 이루어진다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 방사용액 주탱크(8) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 계량펌프를 통하여 노즐블록(11)에 형성되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 공급되는 고분자 방사용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 분사 및 집속되며, 상기 컬렉터(13) 상에서 이동되는 기재(15) 상에 나노섬유 웹이 적층형성되어 나노섬유 또는 나노섬유 필터로 제조된다.
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 유닛(10a)의 전방에는 유닛(10a) 내로 공급되어 고분자 방사용액의 전기방사에 의해 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)를 공급하기 위한 공급롤러(3)가 구비되고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단에 위치하는 유닛(10d)의 후방에는 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)를 권취하기 위한 권취롤러(5)가 구비된다.
또한, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에는 상기 공급롤러(3)를 통하여 인입 및 공급되는 기재(15)를 권취롤러(5)측으로 이송시킴과 동시에 기재(15)의 이송속도를 조절하기 위한 보조 이송장치(16)를 더 포함하여 구성된다.
그리고, 상기 전기방사장치(1)에 주 제어장치(7)가 구비되되, 상기 주 제어장치는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되는 노즐블록(11), 보조 이송장치(16) 및 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)를 제어함과 동시에 후술하는 두께 측정장치(70), 기재 이송속도 조절장치(30) 및 통기도 계측장치(80) 등에 연결되어 이를 제어한다.
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 기재(15) 상에 전기방사된 나노섬유 웹을 라미네이팅하기 위한 라미네이팅 장치(90)가 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 최후단에 위치하는 유닛(10d)의 후방에 구비되고, 상기 라미네이팅 장치(90)에 의해 전기방사장치(1)를 통하여 전기방사된 나노섬유 웹의 후공정을 수행한다.
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통과하면서 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
이때, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 방사되는 고분자 방사용액의 재질은 별도로 제한받지 아니하나, 예를 들면 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 군이 상용적으로 사용되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 유닛((10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)을 통하여 공급되는 고분자 방사용액은 전기방사가 가능한 합성수지 재질인 폴리머를 적당한 용매에 용해시킨 용액으로서, 용매의 종류 또한 폴리머를 용해시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않는다.
예를 들면, 페놀, 포름산, 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린 N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로푸란과 지방족 케톤군인 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 지방족 수산기 군인 m-부틸알콜, 이소부틸알콜, 이소프로필알콜, 메틸알콜, 에탄올, 지방족 화합물인 헥산, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 글리콜군으로서 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 할로겐 화합물군으로 트리크롤로에틸렌, 다이클로로메테인, 방향족 화합물 군인 톨루엔, 자일렌, 지방족 고리 화합물군으로서 사이클로헥사논, 시클로헥산과 에스테르군으로 n-부틸초산염, 초산에틸, 지방족에테르군으로 부틸셀로살브, 아세트산2-에톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 아미드로 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등을 사용할 수 있으며, 복수 종류의 용매를 혼합하여 이용할 수 있다. 고분자 방사용액에는 도전성 향상제 등의 첨가제를 함유하는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
여기서, 상기 전기방사장치(1)에 오버플로우 장치(200)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1) 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에는 방사용액 주탱크(8)와 제2 이송배관(216)과 제2 이송제어장치(218)와 중간탱크(220) 및 재생탱크(230)를 포함하는 구성으로 이루어진 오버플로우 장치(200)가 각각 구비된다.
본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 오버플로우 장치(200)가 각각 구비되어 있으나, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 어느 한 유닛(10a)에 오버플로우 장치(200)가 구비되고, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 유닛(10b, 10c, 10d)이 일체로 연결되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.
또한, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 어느 한 유닛(10a, 10b)에 오버플로우 장치(200)가 구비되고, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 다른 한 유닛(10b, 10a)이 일체로 연결되는 구조로 이루어지거나, 후단에 위치하는 유닛(10c, 10d) 중 어느 한 유닛(10c, 10d)에 오버플로우 장치(200)가 구비되고, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 다른 한 유닛(10d, 10c)이 일체로 연결되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 방사용액 주탱크(8)는 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 원료가 되는 고분자 방사용액을 저장한다. 상기 방사용액 주탱크(8) 내에는 고분자 방사용액의 분리 및 응고를 방지하기 위한 별도의 교반장치(211)를 그 내부에 구비한다.
그리고, 상기 제2 이송배관(216)은 상기 방사용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)에 접속된 파이프(도번 미도시)와 밸브(212, 213, 214)를 포함하여 구성되고, 상기 방사용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 고분자 방사용액을 이송한다.
한편, 상기 제2 이송제어장치(218)는 상기 제2 이송배관(216)의 밸브(212, 213, 214)를 제어함으로써 제2 이송배관(216)의 이송동작을 제어한다.
여기서, 상기 밸브(212)는 방사용액 주탱크(8)에서 중간탱크(220)로 고분자 방사용액의 이송을 제어하고, 상기 밸브(213)는 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 고분자 방사용액의 이송을 제어하며, 상기 밸브(214)는 방사용액 주탱크(8) 및 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 유입되는 고분자 방사용액의 양을 제어한다.
상기한 바와 같이, 상기 밸브(212, 213, 214)의 제어에 의해 후술하는 중간탱크(230)에 구비된 제2 센서(222)를 통하여 계측된 고분자 방사용액의 액면 높이가 제어된다.
상기 중간탱크(220)는 방사용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)로부터 공급된 고분자 방사용액을 저장하고, 상기 노즐블록(11)으로 고분자 방사용액을 공급하며, 공급된 고분자 방사용액의 액면 높이를 측정하기 위한 제2 센서(222)가 구비된다.
여기서, 상기 제2 센서(222)는 광 센서 또는 적외선 센서 등 고분자 방사용액의 액면 높이를 측정할 수 있는 센서로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 상기 중간탱크(220)의 하부에 노즐블록(11)으로 고분자 방사용액을 공급하기 위한 공급배관(240) 및 공급제어밸브(242)가 구비되고, 상기 공급제어밸브(242)는 공급배관(240)을 통한 고분자 방사용액의 공급동작을 제어한다.
상기 재생탱크(230)는 오버플로우에 의해 회수된 고분자 방사용액을 저장하고, 고분자 방사용액의 분리 및 응고를 방지하기 위한 교반장치(231)를 그 내부에 구비한다.
여기에서도, 상기 제1 센서(232)는 광 센서 또는 적외선 센서 등 고분자 방사용액의 액면 높이를 측정할 수 있는 센서로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 상기 노즐블록(11)에서 오버플로우된 고분자 방사용액은 노즐블록(11)의 하부에 구비된 방사용액 회수경로(250)를 통하여 회수되고, 상기 방사용액 회수경로(250)는 제1 이송배관(251)을 통하여 재생탱크(230) 내의 고분자 방사용액을 회수한다.
그리고, 상기 제1 이송배관(251)은 상기 재생탱크(230)에 접속된 파이프(도번 미도시) 및 펌프(미도시)를 포함하여 구성되고, 상기 펌프의 동력으로 고분자 방사용액을 방사용액 회수경로(250)에서 재생탱크(230)로 이송한다.
이때, 상기 재생탱크(230)는 적어도 하나 이상으로 구비되는 것이 바람직하고, 상기 재생탱크(230)가 2개 이상으로 구비될 경우, 상기 제1 센서(232) 및 밸브(233)는 다수개로 구비되는 것이 바람직하다.
여기서, 상기 재생탱크(230)가 2개로 구비될 경우, 상기 재생탱크(230) 상부에 위치하는 밸브(233)도 이에 대응되는 갯수로 구비되고, 이로 인해 상기 제1 이송제어장치(미도시)는 재생탱크(230)에 구비된 상기 제1 센서(232)의 액면 높이에 따라 상부에 위치한 2개 이상의 밸브(233)를 제어하여 고분자 방사용액을 복수의 재생탱크(230) 중 재생탱크(230)로 이송할지 여부를 제어한다.
한편, 상기 전기방사장치(1)에 VOC 재활용 장치(300)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 노즐(12)을 통한 고분자 방사용액의 방사 시 발생되는 VOC(Volatile Organic Compounds : 휘발성 유기 화합물)를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치(310)와 상기 응축장치(310)를 통하여 응축된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치(320) 및 상기 증류장치(320)를 통하여 액화된 용매를 저장하기 위한 용매 저장장치(330)를 포함하는 VOC 재활용 장치(300)가 구비된다.
여기서, 상기 응축장치(310)는 수냉식, 증발식 또는 공냉식 응축장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 발생되는 기화상태의 VOC를 응축장치(310)로 유입시키고, 상기 응축장치(310)에서 발생되는 액화상태의 VOC를 용매 저장장치(330)에 저장하기 위한 배관(311, 331)이 각각 연결설치된다. 즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)과 응축장치(310), 상기 응축장치(310)와 용매 저장장치(330)를 상호 연결하기 위한 배관(311, 331)이 각각 연결설치된다.
본 발명에서는 상기 응축장치(310)를 통하여 VOC를 응축시킨 후 응축된 액화상태의 VOC가 용매 저장장치(330)로 공급되는 구조로 이루어져 있으나, 상기 응축장치(310)와 용매 저장장치(330) 사이에 증류장치(320)가 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 용매 저장장치(330)로 공급된다.
이 경우, 상기 VOC 재활용 장치(300)은 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 배출되는 기화된 VOC에 공기 및 냉각수를 공급하여 응축 및 액화시키는 응축장치(310)와 상기 응축장치(310)를 통하여 응축된 VOC에 열을 가하여 기화상태로 만든 다음, 다시 냉각시켜 액화상태로 만드는 증류장치(320) 및 상기 증류장치(320)를 통하여 액화된 VOC를 저장하기 위한 용매 저장장치(330)를 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 증류장치(320)는 분별증류장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
그리고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)과 응축장치(310), 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, 오버플로우된 후 재생탱크(230)로 회수된 고분자 방사용액에서의 용매 함유율을 측정하고, 이때 해당 함유율 측정은 재생탱크(230) 중에 고분자 방사용액의 일부를 샘플로 추출한 후 해당 샘플을 분석하여 측정할 수 있으며, 이렇게 고분자 방사용액의 분석 및 측정은 기존에 알려진 방법을 통하여 수행한다.
상기한 바와 같은, 해당 측정결과에 따라 용매가 요구될 경우, 상기 용매 저장장치(330)에 공급되되, 고분자 방사용액의 전기방사 시 발생되는 액화상태의 VOC를 배관(332)에 의해 상기 재생탱크(230)로 공급한다. 즉, 액화된 VOC는 측정 결과에 따라 필요한 양 만큼 상기 재생탱크(230)에 공급되어 용매로써 재사용 및 재활용된다.
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 구성하는 케이스(18)는 도전체로 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 케이스(18)가 절연체로 이루어지거나, 상기 케이스(18)가 도전체 및 절연체가 혼용되어 적용되는 것도 가능하고, 기타 다양한 재질로 이루어지는 것도 가능하다.
또한, 상기 케이스(18)는 상부가 절연체로 이루어지고, 그 하부가 도전체로 혼용되어 적용되는 경우에 절연부재(19)가 삭제되는 것도 가능하다. 이를 위하여 상기 케이스(18)는 도전체로 형성되는 하부와 절연체로 형성되는 상부가 상호 결합되어 하나의 케이스(18)로 형성되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
상기한 바와 같이, 상기 케이스(18)를 도전체 및 절연체로 형성하되, 상기 케이스(18)의 상부를 절연체로 형성함으로써 케이스(18)의 상부 내측면에 컬렉터(13)를 취부하기 위하여 별도로 구비되는 절연부재(19)의 삭제가 가능하며, 이로 인해 장치의 구성을 간소화할 수 있다.
또한, 상기 컬렉터(13)와 케이스(18) 사이의 절연을 최적화할 수 있어 노즐블록(11)과 컬렉터(13) 사이에 35kV를 인가하여 전기방사를 실시할 경우, 상기 컬렉터(13)와 케이스(18) 및 그 외 기타 부재 사이에서 발생될 수 있는 절연파괴를 방지할 수 있다.
더불어, 리크 전류를 소정 범위 내에 멈출 수 있어 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)로부터 공급되는 전류의 감시가 가능하고, 전기방사장치(1)의 이상을 조기에 감지할 수 있으며, 이로 인해 전기방사장치(1)의 장시간 연속적인 운전이 가능하고, 요구하는 성능의 나노섬유 제조가 안정적이며, 나노섬유의 대량생산이 가능하다.
여기서, 절연체로 형성되는 상기 케이스(18)의 두께(a)는 "a=8mm"를 만족시키도록 이루어진다.
이로 인해, 상기 노즐블록(11)과 컬렉터(13) 사이에 40kV를 인가하여 전기방사를 실시할 경우, 컬렉터(13)와 케이스(18) 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(18)의 내측면과 컬렉터(13)의 외주면 사이 거리가 케이스(18)의 두께(a)와 케이스(18)의 내측면과 컬렉터(13)의 외측면 사이의 거리(b)는 "a+b=80mm"를 만족시키도록 이루어진다.
이로 인해, 상기 노즐블록(11)과 컬렉터(13) 사이에 40kV를 인가하여 전기방사를 실시할 경우, 컬렉터(13)와 케이스(18) 및 그 외 기타 부재 사이에서 발생될 수 있는 절연 파괴를 방지할 수 있으며, 리크 전류를 소정 범위 내로 제한할 수 있다.
한편, 상기 전기방사장치(1)에 두께 측정장치(70)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 사이에 기재(15)의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)을 제어하기 위한 두께 측정장치(70)가 구비되되, 상기 두께 측정장치(70)에 의해 기재(15) 상에 적층형성된 나노섬유 웹의 두께를 측정하고, 측정된 나노섬유 웹의 두께에 따라 기재(15)의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)을 제어한다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c)에서 방사된 후 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께가 기준값보다 얇게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 감속하거나, 노즐블록(11)에서 방사되는 고분자 방사용액의 토출량을 증가시키고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당 고분자 방사용액의 토출량을 증대시켜 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 두껍게 할 수 있다.
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c)에서 방사된 후 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께가 기준값 보다 두껍게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 가속하거나, 노즐블록(11)에서 방사되는 고분자 방사용액의 토출량을 감소시키고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당 고분자 방사용액의 토출량을 감소시켜 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 얇게 할 수 있다.
여기서, 상기 두께 측정장치(70)는 인입 및 공급되는 기재(15)를 사이에 두고, 그 상, 하부면을 마주보도록 배치되며, 초음파 측정방식에 의해 기재(15)의 상부 또는 하부까지의 거리를 측정하는 두께측정부(미도시)가 구비되되, 한 쌍의 초음파 종파 횡파 측정방식으로 이루어진다.
이렇게 초음파 측정방식으로 이루어지는 상기 두께 측정장치(70)에 의해 측정된 거리를 통하여 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 산출할 수 있다.
즉, 상기 두께 측정장치(70)는 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)에 초음파 종파와 횡파를 함께 투사하여 종파와 횡파의 각 초음파 신호가 기재(15) 상에서 왕복 이동하는 시간, 즉 종파와 횡파의 각 전파 시간을 측정하고, 측정된 종파와 횡파의 전파 시간, 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)의 기준 온도에서 종파와 횡파의 전파속도 및 종파와 횡파 전파속도의 온도 상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 피검사체의 두께를 계산하여 나노섬유 웹의 두께를 산출할 수 있다.
이렇게 나노섬유 웹이 적층된 기재(15)의 두께를 계산함으로써, 내부온도가 분균일한 상태에서도 온도 변화에 따른 전파속도의 변화에 의한 오차를 자체 보상하여 두께를 정밀하게 측정할 수 있고, 나노섬유 웹 내부에 어떤 형태의 온도 분포가 존재하더라도 정밀한 두께의 측정이 가능하다.
한편, 상기 전기방사장치(1)에 통기도 계측장치(80)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 최후단에 위치하는 유닛(10d)의 후방에 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 기재(15)에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도를 계측하기 위한 통기도 계측장치(80)가 구비되고, 상기 통기도 계측장치(80)는 초음파에 의해 나노섬유 웹의 통기도를 계측한다.
이렇게 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 고분자 방사용액이 방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 후 통기도 계측장치(80)로 공급되는 기재(15)는 상기 통기도 계측장치(80)에서 투사되는 초음파 신호에 따른 계측값을 측정하고, 측정된 나노섬유 웹의 통기도가 크게 계측될 경우, 각 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 감속하거나, 노즐블록(11)의 토출량을 증가시키고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당 고분자 방사용액의 토출량을 증대시킴으로써 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 증가시켜 통기도를 작게 형성한다.
그리고, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 고분자 방사용액이 방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 후 통기도 계측장치(80)로 공급되는 기재(15)는 상기 통기도 계측장치(80)에서 투사되는 초음파 신호에 따른 계측값을 측정하고, 측정된 나노섬유 웹의 통기도가 작게 계측될 경우, 각 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 증가시키거나, 노즐블록(11)의 토출량을 감소시키고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당의 고분자 방사용액의 토출량을 감소시킴으로써 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 감소시켜 통기도를 크게 형성한다.
상기한 바와 같이, 상기 나노섬유 웹의 통기도를 계측한 후 통기도에 따라 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 이송속도 및 노즐블록(11)을 제어함으로써 균일한 통기도를 갖는 나노섬유 웹의 제조가 가능하다.
여기서, 상기 나노섬유 웹의 통기도 편차량(P)이 소정의 값 미만인 경우에는 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(P)이 소정값 이상인 경우에는 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시킬 수 있어 이송속도(V) 제어장치에 의한 이송속도(V)의 제어를 단순화하는 것이 가능하다.
또한, 상기 이송속도(V)의 제어 외에도 노즐블록(11)의 토출량 및 전압의 세기 조절이 가능하여 통기도 편차량(P)이 소정값 미만인 경우에는 노즐블록(11)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(P)이 소정값 이상인 경우에는 노즐블록(11)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시켜 상기 노즐블록(11)의 토출량과 전압의 세기의 제어를 단순화할 수 있다.
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 두께 측정장치(70)의 후단에 고분자 방사용액이 방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되면서 이송되는 기재(15)의 이송속도를 조절하기 위한 기재 이송속도 조절장치(30)가 더 구비된다.
이를 위하여 상기 기재 이송속도 조절장치(30)는 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 사이에 형성되는 완충구간(31)과 상기 완충구간(31) 상에 구비되어 기재(15)를 지지하는 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 및 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 지지롤러(33, 33')는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)이 방사하는 방사용액에 의해 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)의 이송 시 상기 기재(15)의 이송을 지지하기 위한 것으로서, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 사이에 형성되는 완충구간(31)의 선, 후단에 각각 구비된다.
그리고, 상기 조절롤러(35)는 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 상기 기재(15)가 권취되고, 상기 조절롤러(35)의 상, 하 이동에 의해 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)별 기재(15a, 15b)의 이송속도 및 이동시간이 조절된다.
이를 위하여 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내 기재(15a, 15b)의 이송속도를 감지하기 위한 감지센서(미도시)가 구비되고, 상기 감지센서에 의해 감지된 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내 기재(15a, 15b)의 이송속도에 따라 조절롤러(35)의 이동을 제어하기 위하여 주 제어장치(7)에 연결된다.
본 발명에서는 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 기재(15a, 15b)의 이송속도를 감지하고, 감지된 기재(15a, 15b)의 이송속도에 따라 제어부가 조절롤러(35)의 이동을 제어하는 구성으로 이루어져 있으나, 상기 기재(15a, 15b)를 이송시키기 위해 컬렉터(13)의 외측에 구비되되, 후술하는 보조벨트(16a) 또는 상기 보조벨트(16a)를 구동시키는 보조벨트 롤러(16b) 또는 모터(미도시)의 구동속도를 감지하고, 이에 따라 제어부가 조절롤러(35)의 이동을 제어하는 구성으로 이루어지는 것도 가능하다.
한편, 상기 전기방사장치(1)의 중간부에 플립장치(110)가 구비된다. 즉, 도 1 및 도 11에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)에 적용되는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중간에 위치하는 유닛(10b)과 유닛(10c) 사이에 기재(15)를 회전시키기 위한 플립장치(110)가 구비된다.
여기서, 상기 플립장치(110)는 내부에 중공을 갖는 원통형상체로 형성되고, 그 중심부에서 수평방향 양 측 내주연 상에 기재(15)의 양 단부가 삽입되기 위한 가이드홈(112, 112')를 갖는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')가 각각 내향돌출되게 형성되고, 상기 좌, 우측 가이드부재(111, 111')는 플립장치(110)의 내주연에 나선상으로 회전되면서 돌출형성되어 가이드홈(112, 112')에 삽입되는 기재(15)를 회전시킨다.
이때, 상기 플립장치(110)의 내주연에 내향돌출되게 형성되는 좌, 우측 가이드부재(111, 111') 중 좌측 가이드부재(111)는 내주연을 따라 상방향으로 연장형성된 후 다시 하방향으로 연장형성되어 우측 가이드부재(111')의 최초 위치 및 방향에 위치하고, 우측 가이드부재(111')는 내주연을 따라 하방향으로 연장형성된 후 다시 상방향으로 연장형성되어 좌측 가이드부재(111)의 최초 위치 및 방향에 위치함으로써 좌, 우측 가이드부재(111, 111')의 각 가이드홈(112, 112')으로 삽입되는 기재(15)가 좌, 우측 가이드부재(111, 111')에 가이드되면서 180°로 회전하게 된다.
한편, 상기 좌, 우측 가이드편(111, 111')에 형성되는 가이드홈(112, 112')은 기재(15) 및 상기 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 폭과 대응되게 형성되는 것이 바람직하며, 제조되는 제품의 두께에 따라 가이드홈(112, 112')의 폭은 가변가능하게 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명에서는 상기 플립장치(110)가 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중간에 위치하는 유닛(10b)과 유닛(10c) 사이에 구비되어 기재(15)를 회전시키도록 이루어져 있으나, 상기 플립장치(110)가 모든 유닛(10a, 10b, 10c)과 유닛(10b, 10c, 10d) 사이에 각각 구비되어 기재(15)를 반복적으로 회전시키면서 기재(15)의 양면에 고분자 방사용액을 전기방사하도록 이루어지는 것도 가능하다.
한편, 도 16 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)에 구비되는 플립장치(110)가 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중간에 위치하는 유닛(10b)과 유닛(10c) 사이의 기재(15)를 회전시키기 위하여 대략 "U"자 형태로 형성되되, 내부에 중공을 갖는 원통형상체로 형성되고, 그 중심부에서 수평방향 양 측 내주연 상에 기재(15)의 양 단부가 삽입되기 위한 가이드홈(112, 112')을 갖는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')가 각각 내향돌출되게 형성되는 것도 가능하다.
이때에도, 상기 플립장치(110)의 내주연에 내향돌출되게 형성되는 좌, 우측 가이드부재(111, 111') 중 좌측 가이드부재(111)는 내주연을 따라 상방향으로 연장형성된 후 다시 하방향으로 연장형성되도록 나선상으로 회전되어 우측 가이드부재(111')의 최초 위치 및 방향에 위치하고, 우측 가이드부재(111')는 내주연을 따라 하방향으로 연장형성된 후 다시 상방향으로 연장형성되도록 나선상으로 회전되어 좌측 가이드부재(111)의 최초 위치 및 방향에 위치한다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 플립장치(110)의 내주연에 내향돌출되게 형성되는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')의 각 가이드홈(112, 112')으로 삽입된 기재(15)의 일측 단부 및 타측 단부가 좌, 우측 가이드부재(111, 111')를 가이드되면서 플립장치(110)의 내주연을 상호 대향되게 나선상으로 180° 회전됨으로써 기재(15)의 상, 하부면이 역전된다.
이렇게, 상기 플립장치(110)가 "U"자 형태로 형성됨으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)과 후단부에 위치하는 유닛(10c, 10d)이 측면을 기준으로 중첩되게 위치하고, 이로 인해 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 설치 시 설치공간에 여유가 있을 뿐만 아니라, 공간활용이 용이하고, 이로 인해 협소한 공간에 설치 및 가동이 가능하다.
또한, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)을 통하여 그 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)가 "U"자 형태로 형성되는 플립장치(110)의 내주연에 나선상으로 형성되는 가이드홈(112, 112')을 갖는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')에 가이드되면서 180°로 회전된 후 후단부에 위치하는 유닛(10c, 10d)을 통하여 회전에 의해 하부에 위치하는 기재(15)의 상부면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킴으로써 하나의 제조공정으로 기재(15)의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성할 수 있다.
여기서, 상기 좌, 우측 가이드편(111, 111')에 형성되는 가이드홈(112, 112')은 기재(15) 및 상기 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 폭과 대응되게 형성되는 것이 바람직하며, 제조되는 제품의 두께에 따라 가이드홈(112, 112')의 폭은 가변가능하게 이루어지는 것이 바람직하다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 플립장치(110)가 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중간에 위치하는 유닛(10b)과 유닛(10c) 사이에 "U"자 형태로 구비되어 기재(15)를 회전시키도록 이루어져 있으나, 상기 플립장치(110)가 모든 유닛(10a, 10b, 10c)과 유닛(10b, 10c, 10d) 사이에 각각 구비되어 기재(15)를 반복적으로 회전시키면서 기재(15)의 양면에 동일 또는 상이한 성분의 고분자 방사용액을 전기방사하도록 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 플립장치(110)에 건조장치(120)가 연설된다. 즉, 상기 플립장치(110)의 입구측으로 유입 및 공급된 후 출구측으로 배출되되, 상기 플립장치(110) 내주연의 가이드부재를 따라서 180° 회전되어 그 하부면이 상부로 회동되는 기재(15)를 건조시키기 위한 건조장치(120)가 연결설치된다.
이렇게 상기 플립장치(110)에 연설된 건조장치(120)에 의해 플립장치(110) 내에 열풍, 온풍 또는 스팀 등을 공급함으로써 용매와 용질로 이루어지는 고분자 방사용액이 전기방사되어 기재(15)에 적층형성되는 나노섬유 웹에 잔류된 용매를 기화 또는 증발시켜 기재(15)의 나노섬유 웹에 잔류된 용매를 제거할 수 있다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 건조장치(120)가 플립장치(110)에 연설되고, 상기 플립장치(110)를 통하여 회전되는 기재(15)에 열풍, 온풍 또는 스팀 등을 공급하여 나노섬유 웹에 잔류된 용매를 기화 또는 증발시키도록 이루어져 있으나, 상기 건조장치(120)가 플립장치(110)의 전단 또는 후단에 별도로 구비되어 유닛을 통하여 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)의 배출 후에 열풍, 온풍 또는 스팀을 공급하거나, 플립장치(110)를 통하여 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)의 회전 후에 열풍, 온풍 또는 스팀을 공급하도록 이루어지는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)을 통과하면서 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)는 플립장치(110)로 공급되면서 나노섬유 웹이 적층형성된 하부면이 상부에 위치하도록 회전됨과 동시에 상기 건조장치(120)에서 공급되는 열풍, 온풍 또는 스팀에 의해 기재(15)의 하부면에 적층형성된 나노섬유 웹에 잔류하는 용매가 기화 및 제거된다.
한편, 도 2에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 설치되는 노즐블록(11)의 각 관체(40) 내에 온도조절 제어장치(60)가 구비된다.
즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되되, 그 상부에 구비되는 다수개의 노즐(12)로 고분자 방사용액이 공급되는 노즐블록(11)의 관체(40)에 고분자 방사용액의 온도를 조절하기 위한 온도조절 제어장치(60)가 구비된다.
여기서, 상기 노즐블록(11) 내의 고분자 방사용액의 흐름은 고분자 방사용액이 저장되는 방사용액 주탱크(8)로부터 방사용액 유동파이프(도번 미도시)를 통하여 각 관체(40)로 공급된다.
그리고, 상기 각 관체(40)에 공급되는 고분자 방사용액은 다수개의 노즐(12)을 통해 방사 및 토출되어 나노섬유 웹의 형태로 기재(15)에 집적된다. 이때, 각 관체(40) 및 상기 각 관체(40)의 상부에 길이방향으로 일정간격 이격되어 다수개로 장착되는 노즐(12)은 도전부재로 이루어져 전기적으로 접속된 상태로 관체(40)에 장착된다.
여기서, 상기 온도조절 제어장치(60)는 각 관체(40)로 공급 및 유입되는 고분자 방사용액의 온도조절을 제어하기 위하여 상기 관체(40)의 내주연에 열선(41) 형태로 구비된다. 즉, 도 3 내지 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 노즐블록(11)의 관체(40) 내주연에 열선(41) 형태의 온도조절 제어장치(60)가 노즐블록(11)의 관체(40) 내주연에 나선상으로 형성되어 관체(40)로 공급 및 유입되는 고분자 방사용액의 온도를 조절한다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 노즐블록(11)의 관체(40) 내주연에 열선(41) 형태의 온도조절 제어장치(60) 나선상으로 구비되어 있으나, 상기 온도조절 제어장치(60)가 열선(41) 형태로 형성되되, 상기 관체(40)의 내주연 방사상에 길이방향으로 다수개 구비되어 고분자 방사용액의 온도를 조절하도록 이루어지는 것도 가능하고, 상기 온도조절 제어장치(60)가 대략 "C"형태의 판체형상으로 형성되되, 상기 관체(40)의 내주연에 구비되어 고분자 방사용액의 온도를 조절하도록 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 다수개의 관체(40)의 온도를 조절하기 위하여 각 관체(40) 및 온도조절 제어장치(60)는 주 제어장치(7)에 연결되고, 상기 주 제어장치(7)에 의해 고분자 방사용액의 온도를 조절 및 제어한다.
한편, 도 5에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내로 인입 및 공급되는 기재(15)를 이송시키거나, 기재(15)의 이송속도를 조절하기 위한 보조 이송장치(16)는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되는 컬렉터(13)에 정전기적 인력으로 부착된 기재(15)의 탈착 및 이송이 용이하도록 기재(15)의 이송속도에 동기하여 회전하는 보조벨트(16a) 및 상기 보조벨트(16a)를 지지하며 회전시키는 보조벨트 롤러(16b)를 포함하여 구성된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 보조벨트 롤러(16b)의 회전에 의해 보조벨트(16a)가 회동하고, 상기 보조벨트(16a)의 회동에 의하여 기재(15)가 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)으로 인입 및 공급되며, 이를 위하여 상기 보조벨트 롤러(16b) 중 어느 한 보조벨트 롤러(16b)는 모터(미도시)에 회전가능하게 연결된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 보조벨트(16a)에 보조벨트 롤러(16b)가 5개 구비되고, 모터의 동작에 의해 어느 한 보조벨트 롤러(16b)가 회전됨으로써 보조벨트(16a)가 회동됨과 동시에 나머지 보조벨트 롤러(16b)가 회전되도록 이루어져 있으나, 상기 보조벨트(16a)에 2개 이상의 보조벨트 롤러(16b)가 구비되고, 모터의 동작에 의해 어느 한 보조벨트 롤러(16b)가 회전되고, 이에 따라 보조벨트(16a) 및 나머지 보조벨트 롤러(16b)가 회전되도록 이루어지는 것도 가능하다.
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 보조 이송장치(16)가 모터에 의해 구동가능한 보조벨트 롤러(16b) 및 보조벨트(16a)로 이루어져 있으나, 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 보조벨트 롤러(16b)가 마찰계수가 낮은 롤러로 이루어져 기재(15)가 인입 및 공급되는 작은 힘에 의해 롤러가 회전되도록 이루어지는 것도 가능하다.
이때, 상기 보조벨트 롤러(16b)는 마찰계수가 낮은 베어링을 포함하는 롤러로 이루어지는 것이 바람직하며, 이로 인해 모터의 삭제가 가능하다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 보조 이송장치(16)가 보조벨트(16a)와 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러(16b)로 이루어져 있으나, 보조벨트(16a)가 제외된 마찰계수가 낮은 롤러만 구비하여 기재(15)를 이송하도록 이루어지는 것도 가능하다.
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 보조벨트 롤러(16b)로 마찰계수가 낮은 롤러가 적용되어 있으나, 마찰계수가 낮은 롤러라면 그 형태와 구성에 제한받지 아니하며, 구름베어링, 기름베어링, 볼베어링, 롤러베어링, 미끄럼베어링, 슬리브베어링, 유동압 저널베어링, 유정압 저널베어링, 공기압베어링, 공기동입 베어링, 공기정압 베어링 및 에어베어링과 같은 베어링들이 포함되는 롤러가 적용되는 것도 가능하고, 플라스틱, 유화제 등의 소재 및 첨가제를 포함시켜 마찰계수를 저감시킨 롤러가 적용되는 것도 가능하다.
한편, 도 23 내지 26에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치(미도시)가 구비되는 유닛(10a, 10c)과 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치(미도시)가 구비되는 유닛(10b, 10d)으로 이루어져 일렉트로 블로운 전기방사와 일렉트로 스피닝 전기방사가 교대로 수행되는 것도 가능하다.
이때, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c) 내의 노즐블록(11a)에 다수개로 배열설치되는 관체(40)의 각 노즐(12)은 고분자 방사용액과 압축공기가 동시에 분사되는 구조로 이루어지고, 그 후단에 위치하되, 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d) 내의 노즐블록(11b)에 다수개로 배열설치되는 관체(40)의 각 노즐(12)은 고분자 방사용액이 분사되는 구조로 이루어진다.
이를 위하여 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c)의 관체(40)에 구비되는 노즐(12)은 이중관 형태의 노즐로 이루어지고, 상기 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d)의 관체(40)에 구비되는 노즐(12)은 단일관 형태의 노즐로 이루어진다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하되, 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c) 내의 노즐(12)에서는 고분자 방사용액과 압축공기가 동시에 분사되고, 그 후단에 위치하되, 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d) 내의 노즐(12)에서는 고분자 방사용액이 전기방사된다.
즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하되, 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c) 내에 이중관 형태로 구비되는 노즐(12)의 내측관(12a)에서는 고분자 방사용액이 전기방사되고, 그 외측관(12b)에서는 내측관(12a)의 하부측으로 압축공기가 분사되는 등 고분자 방사용액과 압축공기가 동시에 분사되고, 그 후단에 위치하되, 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d) 내에 단일관 형내로 구비되는 노즐에서는 고분자 방사용액만 전기방사된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 전기방사장치(1)를 통하여 이송되는 기재 상에 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층형성한 후 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층형성하는 등 직경을 달리하는 나노섬유 웹을 반복적으로 적층형성시킬 수 있다.
즉, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a)의 노즐(12)로 고분자 방사용액 및 압축공기를 분사하여 기재(15) 상에 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층형성하고, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a)를 통하여 굵은 직경의 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15) 상에 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b)의 노즐(12)로 고분자 방사용액을 전기방사하여 기재(15)에 적층되는 굵은 직경을 갖는 나노섬유 웹 상에 가는 직경을 갖는 나노섬유 웹을 적층형성하는 등 교대로 구비되는 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c) 및 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d)를 통하여 굵은 직경의 나노섬유 웹과 가는 직경의 나노섬유 웹을 반복적으로 적층형성시켜 나노섬유 또는 나노섬유 필터로 제조한다.
이때, 나노섬유 웹의 직경의 조절을 위하여 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c)과 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d) 내에 구비되는 각 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 별도로 조절 및 제어할 필요가 없이 각각의 장치를 통하여 굵은 직경의 나노섬유 웹과 가는 직경의 나노섬유 웹이 분사된다.
본 발명에서는 기재(15) 상에 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층시킨 후 다시 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층시키기 위하여 상기 전기방사장치(1)가 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a)과 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b)의 순서로 설치되어 교대로 구비되어 있으나, 기재(15) 상에 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층시킨 후 다시 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층시키기 위하여 상기 전기방사장치(1)가 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b)와 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a)의 순서로 설치되어 교대로 구비되는 것도 가능하다.
또한, 본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)로 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c)과 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d)가 교대로 반복구비되어 기재(15) 상에 굵은 직경의 나노섬유 웹이 적층된 후 가는 직경의 나노섬유 웹이 적층되고, 가는 직경의 나노섬유 웹 상에 다시 굵은 직경의 나노섬유 웹 및 가는 직경의 나노섬유 웹을 순차적으로 적층시키는 구조로 이루어져 있으나, 상기 전기방사장치(1)가 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c)가 선단에 연속적으로 구비되고, 그 후단에 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d)가 연속적으로 구비되어 기재(15) 상에 연속적으로 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층시킨 후 굵은 직경의 나노섬유 웹 상에 다시 가는 직경의 나노섬유 웹을 연속적으로 적층시키는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치가 구비되는 유닛(10a, 10c)에 오버플로우 장치(200)가 구비되거나, 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 구비되는 유닛(10cb, 10d)에 오버플로우 장치(200)가 구비되는 것도 가능하고, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치가 구비되는 유닛(10a)에 오버플로우 장치(200)가 구비되되, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 유닛(10c)의 일렉트로 블로운 전기방사장치가 일체로 연결되는 구조로 이루어지거나, 상기 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 구비되는 유닛(10b)에 오버플로우 장치(200)가 구비되되, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 유닛(10d)의 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 일체로 연결되는 구조로 이루어지는 것도 바람직하며, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치가 구비되는 유닛(10a, 10c) 및 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 구비되는 유닛(10b, 10d)에 각각 구비되는 방사용액 주탱크(9)에는 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 원료가 되는 고분자 방사용액을 저장하고, 상기 방사용액 주탱크(8) 내에는 고분자 방사용액의 분리 및 응고를 방지하기 위한 별도의 교반장치(211)가 그 내부에 구비되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치 및 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 구비되는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 후단부에 두께 측정장치(70)가 구비될 경우, 일렉트로 블로운 전기방사장치에서 전기방사되는 고분자 방사용액에 의해 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께 및 일렉트로 스피닝 전기방사장치에서 전기방사되는 고분자 방사용액에 의해 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 측정하고, 측정된 두께에 따라 기재(15)의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)을 제어하는 것이 바람직하다.
더불어, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치 및 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 전기방사장치(1)에 플립장치(110)가 구비될 경우, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10a)과 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10b)를 통과하면서 하부면에 굵은 직경의 나노섬유 웹과 상대적으로 가는 직경의 나노섬유 웹이 2층으로 적층형성되는 기재(15)를 회전시켜 나노섬유 웹이 적층되지 않는 기재(15)의 상부면에 다시 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10c)과 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10d)을 통과하면서 굵은 직경의 나노섬유 웹과 상대적으로 가는 직경의 나노섬유 웹을 2층으로 적층형성시키도록 이루어진다.
이하, 본 발명에 의한 전기방사장치의 동작과정을 도 1 내지 도 26을 참조하여 설명한다.
먼저, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 선단에 구비되는 공급롤러(3)를 통하여 기재(15)가 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 최선단에 위치하는 유닛(10a) 내로 유입 및 공급된다.
이렇게 상기 공급롤러(3)를 통하여 전기방사장치(1)의 유닛(10a) 내로 인입 및 공급되는 기재(15)는 컬렉터(13) 상에 위치하고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 고전압이 노즐(12)을 통해 컬렉터(13) 상에 발생되며, 고전압이 발생되는 컬렉터(13) 상의 기재(15)에 방사용액 주탱크(8)에 충진된 고분자 방사용액이 노즐블록(11)의 노즐(12)을 통해 전기방사된다.
여기서, 상기 방사용액 주탱크(8) 내에 충진되는 고분자 방사용액이 계량 펌프(미도시)를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 각 노즐(14)로 공급되는 방사용액은 노즐(14)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되면서 기재(15) 상에 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성된다.
이렇게, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 유닛(10a) 내로 유입 및 공급되는 기재(15)는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작하는 보조 이송장치(16)의 보조벨트 롤러(16b) 및 상기 보조벨트 롤러(16b)의 회전에 의해 구동하는 보조벨트(16a)에 의해 그 후단에 위치하는 유닛(10b)으로 이송되는 등 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 구비되는 보조 이송장치(16)의 동작에 의해 기재(15)가 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내로 이송되고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 유입 및 공급되는 기재(15) 상에 동일한 종류의 고분자 방사용액이 각각 전기방사되거나, 상이한 종류의 고분자 방사용액이 각각 전기방사되는 등 상기와 같은 공정이 반복되면서 기재(15) 상에 나노섬유 웹이 적층형성되어 나노섬유 또는 나노섬유 필터가 제조된다.
여기서, 상기 전기방사장치(1)에 구비되는 오버플로우 장치(200)에 의하여 노즐블록(11)에서 오버플로우된 고분자 방사용액이 노즐블록(11)의 하부에 구비되는 방사용액 회수경로(250)를 통하여 회수되고, 회수된 고분자 방사용액은 다시 재사용 및 재활용한다.
또한, 상기 전기방사장치(1)에 구비되는 VOC 재활용 장치(300)에 의하여 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)을 통하여 고분자 방사용액의 방사 시 발생되는 VOC를 재활용 및 재사용한다. 즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)을 통하여 고분자 방사용액을 기재(15) 상에 방사 시 발생되는 기화상태의 VOC가 배관(311, 331)을 통하여 응축장치(310)로 배출되고, 상기 응축장치(310)로 배출되는 기화상태의 VOC는 응축되어 액화상태로 변화된 후 용매 저장장치(330)으로 저장되고, 상기 용매 저장장치(330)에 저장된 VOC는 재활용 및 재사용된다.
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 발생되어 응축장치(310)로 배출되는 기화상태의 VOC는 응축장치(310) 내에서 수냉, 공냉 또는 증발식 등의 냉각방법에 의해 냉각되어 응축됨으로써 액화상태로 변화한 후 응축장치(310)를 통하여 응축된 액화상태의 VOC를 액화시킨 다음, 상기 액화상태의 VOC를 증류장치(320)로 이동시켜 증류시킨 후 상기 증류장치(320)로 이동된 액화상태의 VOC는 고온의 열에 의해 끓는점의 차이에 따라 순차적으로 기화되고, 기화되는 각각의 VOC가 용매별로 분리 및 분류되면서 액화시켜 배출한다.
이때, 상기 증류장치(320)를 통하여 증류되는 액화상태의 VOC는 끓는점이 낮은 용매부터 끓는점이 높은 용매의 순서대로 증발되어 기화된다. 즉, 액화상태의 VOC는 끓는점이 낮은 순서대로 증발되고, 증발되어 액화된 VOC는 증류장치(320)의 상측방향에 구비되는 배관부터 하측방향에 구비되는 배관(311, 321, 331)으로 배출되어 각 용매 저장장치(330)로 공급된다.
이렇게, 여러 종류의 혼합 용매로 이루어지는 VOC를 용매별로 분류하여 배출 시 각 용매별로 분류하여 각 용매 저장장치(330)에 저장하고, 상기 각 용매별로 분류되어 분류별로 용매 저장장치(330)에 저장된 용매는 다시 방사용액에 용매로 첨가하여 재사용 및 재활용한다.
그리고, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 후단에 위치하는 두께 측정장치(70)를 통과하고, 상기 두께 측정장치(70)를 통과 시 두께 측정장치(70)에서 초음파 종파와 횡파를 함께 투사하여 종파와 횡파의 각 초음파 신호가 기재(15) 상에서 왕복 이동하는 시간, 즉 종파와 횡파의 각 전파 시간을 측정한다.
그 다음, 측정된 종파와 횡파의 전파 시간, 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)의 기준 온도에서 종파와 횡파의 전파속도 및 종파와 횡파 전파속도의 온도 상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 피검사체의 두께를 계산하여 나노섬유 웹의 두께를 산출함으로써 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 측정한다.
여기서, 상기 두께 측정장치(70)를 통하여 각 유닛(10a, 10b, 10c)을 통과하는 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께 측정 시 상기 나노섬유 웹의 두께가 기준값보다 얇게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 감속시키거나, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)에서 방사되는 고분자 방사용액의 단위면적당 토출량을 증대시켜 나노섬유 웹의 두께를 두껍게 형성한다.
또한, 상기 두께 측정장치(70)를 통하여 각 유닛(10a, 10b, 10c)을 통과하는 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께 측정 시 상기 나노섬유 웹의 두께가 기준값보다 두껍게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 증가시키거나, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)에서 분사되는 고분자 방사용액의 단위면적당 토출량을 감소시켜 나노섬유 웹의 두께를 얇게 형성한다.
여기서, 상기 두께 측정장치(70)를 통과하는 기재(15)의 이송속도가 빠르거나, 느릴 경우, 상기 기재 이송속도 조절장치(30)가 보조 이송장치(16)를 통하여 이송되는 기재(15)의 속도를 조절한다.
즉, 상기 전기방사장치(1) 내에 설치되는 감지센서가 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 도 7 내지 도 8에서 도시하고 있는 바와 같이, 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내에서 이송되는 기재(15a)가 처지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 기재(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 하측으로 이동하면서 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d)으로 이송되는 기재(15) 중 선단에서 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 외부로 이송되어 각 유닛(10, 10') 사이에 위치하는 완충구간(31)으로 과다하게 이송되는 기재(15a)를 당겨 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 기재(15a)의 처짐 및 구겨짐을 방지한다.
한편, 상기 감지센서가 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 도 9 내지 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이, 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내에서 이송되는 기재(15b)가 찢어지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 기재(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 상측으로 이동하면서 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d)으로 이송되는 기재(15) 중 선단에서 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 외부로 이송되어 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 사이에 위치하는 완충구간(31)에 조절롤러(35)에 의해 권취되어 있는 기재(15a)를 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d)에 빠르게 공급하여 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 기재(15b)의 끊어짐을 방지한다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내로 이송되는 기재(15b)의 이송속도를 조절함으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단에 위치하는 유닛(10b, 10c, 10d) 내의 기재(15b) 이송속도가 그 선단에 위치하는 유닛(10a, 10b, 10c) 내의 기재(15a) 이송속도와 동일해지는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 전기방사장치(1)의 중심부측 유닛(10b, 10c) 사이에 구비되는 플립장치(110)에 의해 공급롤러(3)를 통하여 인입 및 공급된 후 유닛(10a, 10b)을 통과한 기재(15)가 회전되면서 그 상부면이 하부로 회동되어 위치되고, 그 하부면이 상부로 회동되어 위치되는 등 기재가 180° 회전되어 상, 하부면이 역전된다.
즉, 도 11 내지 도 15에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)을 통과하여 그 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)가 상기 유닛(10b)의 후단에 위치하는 플립장치(110)의 수평방향 양 측 내주연에 내향돌출되게 각각 형성되되, 기재(15)의 양 단부가 삽입되어 가이드되기 위한 가이드홈(112, 112')을 갖는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')를 따라 이송되면서 180° 회전되어 그 상, 하부면이 하, 상부의 위치로 역전된다.
이때, 상기 기재(15)는 양 단부 중 어느 한 단부는 플립장치(110)의 내주연에 내향돌출되는 가이드부재(111, 111') 중 좌측 가이드부재(111)를 따라 상방향으로 이송된 후 다시 하방향으로 이송되어 최초 위치와 대향되는 위치 및 방향에 위치되고, 상기 기재(15)의 다른 한 단부는 우측 가이드부재(111')를 따라 하방향으로 이송된 후 다시 상방향으로 이송되어 최초 위치와 대향되는 위치 및 방향에 위치됨으로써 좌, 우측 가이드부재(111, 111')의 각 가이드홈(112, 112')으로 삽입되는 기재(15)가 좌, 우측 가이드부재(111, 111')에 가이드되면서 180°로 회전하게 된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단측에 위치하는 각 유닛(10a, 10b)을 통과하면서 그 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)가 180° 회전됨으로써 후단측에 위치하는 각 유닛(10c, 10d)의 통과 시 고분자 방사용액이 전기방사되지 않은 기재(15) 그 상부면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있다.
즉, 상기 플립장치(110)에 의하여 기재(15)를 180°로 회전킴으로써 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단측에 위치하는 유닛(10a, 10b)을 통하여 기재(15)의 일측면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시키고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단측에 위치하는 유닛(10c, 10d)을 통하여 기재(15)의 타측면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킴으로써 기재(15)의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있다.
본 발명에서는 상기 플립장치(110)가 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중간에 위치하는 유닛(10b)과 유닛(10c) 사이에 구비되어 기재(15)를 회전시키도록 이루어져 있으나, 상기 플립장치(110)가 모든 유닛(10a, 10b, 10c)과 유닛(10b, 10c, 10d) 사이에 각각 구비되어 기재(15)를 반복적으로 회전시키면서 기재(15)의 양면에 고분자 방사용액을 전기방사하도록 이루어지는 것도 가능하다.
한편, 도 18 내지 도 22에 도시된 바와 같이, 상기 플립장치(110)가 "U"자 형태로 형성됨으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중심부측에 구비되는 유닛(10b)에서 180°로 회전된 기재(15)는 측면을 기준으로 상기 유닛(10b)에 중첩되게 위치하는 유닛(10c)으로 이송된 후 다시 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 측면을 기준으로 선단에 위치하는 유닛(10a)에 중첩되게 위치하는 유닛(10d)으로 이송되는 것도 가능하다.
이렇게 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b)을 통과하여 그 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)가 상기 유닛(10b)의 후단에 위치하되, "U"자 형태로 형성되는 플립장치(110)의 수평방향 양 측 내주연에 내향돌출되게 각각 형성되되, 기재(15)의 양 단부가 삽입되어 가이드되기 위한 가이드홈(112, 112')을 갖는 좌, 우측 가이드부재(111, 111')를 따라 이송되면서 180° 회전되어 그 상, 하부면이 하, 상부의 위치로 역전된다.
이때, 상기 기재(15)는 양 단부 중 어느 한 단부는 플립장치(110)의 내주연에 내향돌출되는 가이드부재(111, 111') 중 좌측 가이드부재(111)를 따라 상방향으로 이송된 후 다시 하방향으로 이송되어 등 플립장치(110) 내주연에서 나선상으로 회전되어 최초 위치와 대향되는 위치 및 방향에 위치되고, 상기 기재(15)의 다른 한 단부는 우측 가이드부재(111')를 따라 하방향으로 이송된 후 다시 상방향으로 이송되는 등 플립장치(110) 내주연에서 나선상으로 회전되어 최초 위치와 대향되는 위치 및 방향에 위치됨으로써 좌, 우측 가이드부재(111, 111')의 각 가이드홈(112, 112')으로 삽입되는 기재(15)가 좌, 우측 가이드부재(111, 111')에 가이드되면서 180°로 회전하게 된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단측에 위치하는 각 유닛(10a, 10b)을 통과하면서 그 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)가 180° 회전됨으로써 후단측에 위치하는 각 유닛(10c, 10d)의 통과 시 고분자 방사용액이 전기방사되지 않은 기재(15) 그 상부면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있다.
즉, 상기 플립장치(110)에 의하여 기재(15)를 180°로 회전킴으로써 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단측에 위치하는 유닛(10a, 10b)을 통하여 기재(15)의 일측면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시키고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단측에 위치하는 유닛(10c, 10d)을 통하여 기재(15)의 타측면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킴으로써 기재(15)의 양면에 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있다.
한편, 상기한 바와 같이, 상기 플립장치(110)가 "U"자 형태로 형성됨으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)들과 후단부에 위치하는 유닛(10c, 10d)들이 측면을 기준으로 중첩되게 위치되어 상기 전기방사장치(1)의 설치 시 설치공간에 여유가 있으며, 공간활용이 용이하고, 협소한 공간에 설치하여 나노섬유 제조가 가능하다.
본 발명의 일 실시예서는 상기 플립장치(110)가 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 중간에 위치하는 유닛(10b)과 유닛(10c) 사이에 구비되어 기재(15)를 회전시키도록 이루어져 있으나, 상기 플립장치(110)가 모든 유닛(10a, 10b, 10c)과 유닛(10b, 10c, 10d) 사이에 각각 구비되어 기재(15)를 반복적으로 회전시키면서 기재(15)의 양면에 고분자 방사용액을 전기방사하도록 이루어지는 것도 가능하다.
한편, 상기 플립장치(110)를 통과하는 기재(15)는 플립장치(110) 내에서 180° 회전됨과 동시에 플립장치(110)에 연설되는 건조장치(120)에 의해 건조된다. 즉, 상기 플립장치(110)에 연설되는 건조장치(120)에 의해 플립장치(110)로 공급되어 가이드부재(111, 111')의 가이드홈(112, 112')에 그 양단부가 결합된 후 180°로 회전되는 기재(15)에 열풍, 온풍 또는 스팀 등을 공급하여 기재(15)에 적층형성되는 나노섬유 웹에 잔류된 용매를 기화 및 증발시킨다.
상기한 바와 같이, 상기 플립장치(110)에 건조장치(120)가 연설됨으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단부에 위치하는 유닛(10a, 10b)을 통과하면서 하부면에 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)에 잔류된 용매를 제거할 수 있으며, 용매가 제거된 기재(15)에 또 다른 유닛(10c, 10d)을 통하여 다시 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있는 등 하나의 제조공정으로 전기방사, 회전 및 건조 등의 공정 수행이 가능하다.
한편, 도 23 내지 도 26에 도시된 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)가 일렉트로 블로운 전기방사장치와 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 구비되는 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)로 이루어질 경우, 상기 공급롤러(3)를 통하여 전기방사장치(1)의 유닛(10a) 내로 인입 및 공급되는 기재(15)는 상기 유닛(10a) 내에 설치되는 일렉트로 블로운 전기방사장치(미도시)의 컬렉터(13) 상에 위치하고, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 고전압이 노즐(12)을 통해 컬렉터(13) 상에 발생되며, 고전압이 발생되는 컬렉터(13) 상의 기재(15)에 방사용액 주탱크(8)에 충진된 고분자 방사용액이 노즐블록(11)에 이중관 형태로 이루어지는 노즐(12)의 내측관을 통해 전기방사되고, 상기 내측관을 감싸는 형태로 그 외측에 구비되는 외측관을 통해 압축공기가 방사된다.
여기서, 상기 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a)을 통한 전기방사 시 이중관 형태로 이루어지는 노즐(12)의 내측관(12a)에서 고분자 방사용액이 전기방사됨과 동시에 외측관(12b)에서 압축공기가 분사되는 등 상기 고분자 방사용액과 압축공기가 동시에 분사되어 기재(15) 상에 굵은 직경의 나노섬유 웹이 적층형성된다.
그리고, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a)을 통과하면서 굵은 직경의 나노섬유 웹이 적층형성된 기재(15)는 그 후단에 위치하되, 일렉트로 스피닝 전기방사장치(미도시)로 이루어지는 유닛(10b)으로 공급된다.
이렇게 상기 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b)으로 공급된 기재(15) 상에 단일관 형태로 이루어지는 노즐(12)에서 고분자 방사용액을 전기방사하여 상대적으로 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층시킨다. 즉, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a)을 통하여 굵은 직경의 나노섬유 웹이 적층형성되되, 기재(15)에 적층형성되는 굵은 직경의 나노섬유 웹 상에 다시 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b)을 통하여 상대적으로 가는 직경의 나노섬유 웹을 다층으로 적층시킨다.
상기한 바와 같이, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a)을 통하여 기재(15) 상에 굵은 직경을 갖는 나노섬유 웹을 적층형성시키고, 상기 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b)을 통하여 굵은 직경을 갖는 나노섬유 웹 상에 상대적으로 가는 직경을 갖는 나노섬유 웹을 적층형성시킨 후 굵은 직경과 가는 직경을 갖는 나노섬유 웹이 다층으로 적층형성되는 기재(15) 상에 다시 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10c) 및 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10d)을 통하여 굵은 직경과 가는 직경을 갖는 나노섬유 웹을 적층형성시키는 등 기재(15) 상에 굵은 직경을 갖는 나노섬유 웹과 상대적으로 가는 직경을 갖는 나노섬유 웹을 교대로 반복 적층시킨다.
본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c)와 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d) 순서로 교대되면서 반복설치되어 기재(15) 상에 굵은 직경의 나노섬유 웹과 상대적으로 가는 직경의 나노섬유 웹을 교대로 반복하여 적층시키도록 이루어져 있으나, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 일렉트로 스피닝(Electro-spinning) 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10b, 10d)와 일렉트로 블로운(Electro-blown) 전기방사장치로 이루어지는 유닛(10a, 10c) 순서로 교대되면서 반복설치되어 기재(15) 상에 가는 직경의 나노섬유 웹과 상대적으로 굵은 직경의 나노섬유 웹을 교대로 반복하여 적층시키도록 이루어지는 것도 가능하다.
한편, 상기 기재(15)가 일렉트로 블로운 전기방사장치와 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 구비되는 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)으로 이루어지는 전기방사장치(1)의 통과 시 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10a)을 통과하면서 기재 상에 적층형성되는 굵은 직경의 나노섬유 웹이 적층형성되고, 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10b)을 통과하면서 굵은 직경의 나노섬유 웹 상에 가는 직경의 나노섬유 웹이 적층형성되며, 다시 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10c)를 통과하면서 가는 직경의 나노섬유 웹에 굵은 직경의 나노섬유 웹이 적층형성되고, 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10d)를 통과하면서 굵은 직경의 나노섬유 웹에 가는 직경의 나노섬유 웹이 적층형성되며, 상기 두께 측정장치(70)를 통과하면서 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께가 측정된다.
또한, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치와 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 구비되는 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)으로 이루어지는 전기방사장치(1)에 플립장치(110)가 구비될 경우, 상기 전기방사장치(1)의 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10a)과 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10b)을 통과하면서 하부면에 굵은 직경의 나노섬유 웹과 상대적으로 가는 직경의 나노섬유 웹이 2층으로 적층형성되는 기재(15)가 180° 회전됨으로써 후단측에 위치하는 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10c)과 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10d)의 통과 시 고분자 방사용액이 전기방사되지 않되, 회전에 의해 하부에 위치하는 기재(15)의 상부면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킬 수 있다.
즉, 상기 플립장치(110)에 의하여 기재(15)를 180°로 회전킴으로써 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10a)과 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10b)을 통하여 기재의 일측면에 굵은 직경의 나노섬유 웹과 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층형성시키고, 다시 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10c)과 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10d)을 통하여 기재의 타측면에 굵은 직경의 나노섬유 웹과 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층형성시킴으로써 기재의 양면에 굵은 직경과 가는 직경을 갖는 나노섬유 웹을 다층으로 적층시키는 등 굵은 직경과 가는 직경의 나노섬유 웹이 반복되면서 교대로 적층형성된다.
본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10a, 10c)과 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10b, 10d) 순으로 구비되어 있으나, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 설치되는 유닛(10b, 10d)과 일렉트로 블로운 전기방사장치가 설치되는 유닛(10a, 10c)의 순으로 구비되는 것도 가능하다.
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통과하면서 고분자 방사용액이 전기방사되어 그 상, 하부면에 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)는 라미네이팅 장치(Laminating : 90)을 통하여 라미네이팅되는 등 후공정을 수행하고, 최종 제품으로 제작된다.
한편, 상기 라미네이팅 장치(90)를 통하여 라미네이팅된 기재(15)는 상기 통기도 계측장치(80)에 의해 통기도가 계측되고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 기재(15) 상에 고분자 방사용액이 전기방사되어 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도가 계측된 후 계측값에 따라 기재(15)의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)을 제어하여 나노섬유 웹의 통기도를 조절한다.
즉, 상기 전기방사장치의 각 유닛(10a, 10b, 10c)을 통하여 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도가 크게 계측될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 감속하거나, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)의 단위면적당 토출량을 증가시켜 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 증가시킴으로써 통기도를 작게 형성하고, 각 유닛(10a, 10b, 10c)을 통하여 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도가 작게 계측될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10c, 10d)의 이송속도(V)를 증가시키거나, 전압 발생장치(14a, 14b, 14c, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)의 단위면적당 토출량을 감소시켜 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 감소시킴으로써 통기도를 크게 형성한다.
이렇게 상기 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도를 계측한 후 계측된 통기도에 따라 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 이송속도 및 노즐블록(11)을 제어함으로써 균일한 통기도를 갖는 나노섬유 웹을 제조할 수 있다.
본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)가 상향식 전기방사장치로 이루어지고, 4개의 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 순차적으로 구비되고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 후단부에 두께 측정장치(70) 및 기재 이송속도 조절장치(30)가 각각 구비되며, 중심부측에 위치하는 유닛(10b, 10c) 사이에 플립장치(110)가 구비되고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 후단부에 라미네이팅 장치(90) 및 통기도 계측장치(80)가 구비되어 있으나, 상기 전기방사장치(1)가 상향식 전기방사장치로 이루어지는 것도 가능하고, 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)의 갯수는 4개 이상 또는 이하의 갯수로 이루어지는 것도 가능하며, 상기 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 사이 및 그 후단부에 두께 측정장치(70), 기재 이송속도 조절장치(30), 플립장치(110), 라미네이팅 장치(90) 및 통기도 계측장치(80) 중 어느 하나 이상 구비되는 것이 바람직하다.
더불어, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 오버플로우 장치(200) 및 VOC 재활용 장치(300)가 전기방사장치(1)에 동시에 구비되어 있으나, 상기 오버플로우 장치(200) 및 VOC 재활용 장치(300)가 개별적으로 구비되는 것도 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 (15)

  1. 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서,
    적어도 하나 이상으로 다수개로 구비되어 순차적으로 설치되되, 고분자 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크와, 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액을 분사하기 위하여 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급되는 기재 상에 나노섬유 웹을 적층형성하기 위한 핀 형태의 노즐이 다수개 배열설치되는 노즐블록과, 상기 노즐블록의 노즐에서 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐에서 일정간격 이격되는 컬렉터와, 상기 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치 및 상기 기재를 이송시키기 위한 보조 이송장치를 포함하는 유닛; 및
    상기 각 유닛 중 중간부에 위치하는 유닛 사이에 구비되되, 선단부에서 후단부로 이송되는 기재를 회전시키는 플립장치;
    를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 유닛의 노즐블록에서 오버플로우된 고분자 방사용액을 회수하기 위한 방사용액 회수경로와, 상기 방사용액 회수경로에 연결되어 회수된 고분자 방사용액을 저장하는 재생탱크와, 상기 재생탱크 및 방사용액 주탱크에 이송배관으로 연결되어 고분자 방사용액이 이송되는 중간탱크를 포함하되, 상기 중간탱크에서 노즐블록으로 공급배관을 통하여 고분자 방사용액이 공급되는 오버플로우 장치;
    를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 유닛 내에서 발생되는 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치와, 상기 응축장치를 통하여 응축되어 액화된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치 및 상기 증류장치에서 액화된 용매를 저장하기 위한 저장장치를 포함하되, 상기 증류장치에서 증류되어 액화되는 VOC가 분류되어 저장되는 저장탱크 내의 용매를 고분자 방사용액으로 재사용 및 재활용하는 VOC 재활용 장치;
    를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 케이스는 상부가 절연체로 이루어지고, 하부가 도전체로 이루어지며, 상기 케이스의 상, 하부가 상호 결합되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 유닛의 후단부에 설치되되, 초음파에 의해 이송되는 기재 상에 분사되는 나노섬유 웹의 두께를 측정하고, 측정된 나노섬유 웹의 두께에 따라 기재의 이송속도 및 전압 발생장치의 전압 세기를 조절하여 나노섬유 웹의 두께를 조절하는 두께 측정장치;
    를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  6. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 유닛 중 최후단에 구비되되, 초음파에 의해 기재 상에 분사되는 나노섬유 웹의 통기도를 계측하고, 계측된 나노섬유 웹의 통기도에 따라 기재의 이송속도 및 전압 발생장치의 전압 세기를 조절하여 나노섬유 웹의 통기도를 조절하는 통기도 계측장치;
    를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  7. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 유닛 사이에 형성되는 완충구간과, 상기 완충구간 상에 기재를 지지하는 한 쌍의 지지롤러와, 상기 한 쌍의 지지롤러 사이에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 기재가 권취되는 적어도 하나 이상의 조절롤러를 포함하여 구비되되, 상기 각 조절롤러의 수직이동에 의해 기재의 이송속도를 조절하는 기재 이송속도 조절장치;
    를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  8. 청구항 1에 있어서,
    상기 노즐블록의 각 관체 내주연에 나선상으로 형성되되, 열선 형태로 형성되어 관체 내로 공급되는 고분자 방사용액의 온도를 조절하는 온도조절 제어장치;
    를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 필터 제조용 전기방사장치.
  9. 청구항 1에 있어서,
    상기 플립장치는 내부에 중공을 갖는 원통형상체로서, 그 내주연 양측 상에 내향돌출되되, 기재의 양 단부가 삽입되어 나선상으로 가이드되기 위한 가이드홈을 갖는 좌, 우측 가이드부재를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  10. 청구항 1에 있어서,
    상기 플립장치는 대략 "U"자 형태로 형성되되, 내부에 중공을 갖는 원통형상체로서, 그 내주연 양 측에 내향돌출되되, 기재의 양 단부가 삽입되어 나선상으로 가이드되기 위한 가이드홈을 갖는 좌, 우측 가이드부재를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  11. 청구항 9 또는 청구항 10에 있어서,
    상기 좌, 우측 가이드 부재 중 좌측 가이드부재는 내주연을 따라 상방향으로 연장형성된 후 다시 하방향으로 연장형성되어 우측 가이드부재의 최초 방향까지 나선상으로 연장형성되고, 상기 우측 가이드부재는 내주연을 따라 하방향으로 연장형성된 후 다시 상방향으로 연장형성되어 좌측 가이드부재의 최초 방향까지 나선상으로 연장형성되며, 상기 좌, 우측 각 가이드홈에 삽입된 기재가 좌, 우측 가이드부재에 가이드되면서 180° 회전되어 그 하부면이 상부에 위치하고, 그 상부면이 하부에 위치하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  12. 청구항 10에 있어서,
    상기 플립장치에 열풍, 온풍 또는 스팀을 공급하기 위한 건조장치가 더 구비되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  13. 청구항 1에 있어서,
    상기 각 유닛이 일렉트로 블로운 전기방사장치가 구비되는 유닛과 일렉트로 스피닝 전기방사장치가 구비되는 유닛으로 이루어지되, 상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛과 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛이 다수개로 연속되게 교대설치되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛의 노즐블록에 다수개로 배열설치되는 관체의 각 노즐에 구비되는 내측관에서 고분자 방사용액이 전기방사됨과 동시에 그 외측에 구비되는 외측관에서 압축공기가 분사되고, 상기 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛의 노즐블록에 다수개로 배열설치되는 관체의 각 노즐에서 고분자 방사용액이 전기방사되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 기재 상에 일렉트로 블로운 전기방사장치로 이루어지는 유닛의 각 노즐에서 굵은 직경의 나노섬유 웹을 적층시키고, 상기 일렉트로 스피닝 전기방사장치로 이루어지는 유닛의 각 노즐에서 굵은 직경의 나노섬유 웹 상에 가는 직경의 나노섬유 웹을 적층시키며, 상기한 공정을 교대로 반복하는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
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