KR101586733B1 - Electrospinning devices of manufacture for nano fiber - Google Patents
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Abstract
본 발명은 선단에 위치하는 유닛의 노즐블록에서 기재에 핫멜트를 분사하고, 후단에 위치하는 유닛의 노즐블록에서 기재 상에 고분자 방사용액을 분사하여 나노섬유를 적층시킴으로써 기재에서 나노섬유 웹의 탈리를 방지할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하기 위한 것으로서, 핫멜트가 충진되는 적어도 하나 이상의 용액 주탱크와, 용액 주탱크에 충진된 핫멜트를 분사하도록 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급되는 기재 상에 핫멜트 분사하기 위하여 핀 형태의 노즐이 길이방향으로 다수개 구비되는 노즐관체가 그 양 단부에 배열설치되는 노즐블록을 갖는 핫멜트 유닛; 방사용액이 충진되는 적어도 하나 이상의 용액 주탱크와, 용액 주탱크에 충진되는 고분자 방사용액을 전기방사하도록 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급된 후 핫멜트가 분사된 기재 상에 고분자 방사용액을 분사하기 위하여 핀 형태의 노즐이 길이방향으로 다수개 구비되는 노즐관체가 다수개 배열설치되는 노즐블록을 갖는 방사용액 유닛; 각 유닛 내에 설치되되, 노즐블록에 구비되는 노즐에서 분사되는 핫멜트 및 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐에서 일정간격 이격되는 컬렉터; 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치; 및 기재를 이송시키기 위한 보조 이송장치; 를 포함하여 구성되고, 핫멜트 유닛과 방사용액 유닛이 적어도 하나 이상으로 다수개 구비되되, 교대로 설치되는 것을 특징으로 한다.According to the present invention, hot melt is sprayed onto a base material in a nozzle block of a unit located at the front end, and a polymer spinning solution is sprayed onto a base material in a nozzle block of a unit positioned at the rear end to laminate the nanofibers, The present invention relates to an electrospinning device for manufacturing nanofibers capable of preventing the formation of nanofibers in a solution main tank. The electrospinning device includes at least one solution main tank filled with hot melt, A hot melt unit having a nozzle block in which a plurality of nozzle-shaped nozzles in the longitudinal direction are provided in order to inject hot-melt into the nozzle blocks, the nozzle blocks being arranged at both ends thereof; At least one solution main tank filled with a spinning solution and a polymer spinning solution filled in the solution main tank are sprayed with a polymer spinning solution on a substrate provided inside the case to emit the spinning solution for spinning, A spinning solution unit having a nozzle block in which a plurality of nozzle tubes having a plurality of fin-shaped nozzles in the longitudinal direction are arranged; A collector disposed in each unit and spaced apart from the nozzle by a predetermined distance in order to collect the hot melt and the polymer solution for spraying from nozzles provided in the nozzle block; A voltage generating device for generating a voltage in the collector; And an auxiliary transfer device for transferring the substrate; And a plurality of hot melt units and spinning solution units are provided, and the hot melt units and the spinning solution units are alternately installed.
Description
본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 전기방사장치에 다수개로 구비되는 유닛 중 선단에 위치하는 유닛의 노즐블록 양 단부에서 기재의 너비방향 양 단부에 핫멜트를 분사하여 후단에 위치하는 유닛의 노즐블록에서 고분자 방사용액의 전기방사 시 기재와 나노섬유 웹의 접착이 용이한 나노섬유 제조용 전기방사장치에 관한 것이다.
The present invention relates to an electrospinning apparatus, and more particularly, to an electrospinning apparatus, more particularly, to an electrospinning apparatus which comprises a plurality of units provided at an end of a nozzle block, The present invention relates to an electrospinning device for manufacturing nanofibers that facilitates adhesion between a substrate and a nanofiber web during electrospinning of a polymer spinning solution in a nozzle block of a unit.
일반적으로, 필터는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치로서 액체필터와 에어필터로 분류된다.Generally, a filter is classified as a liquid filter and an air filter as a filtration device for filtering foreign matters in a fluid.
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. Among the filters described above, the air filter has been developed in order to prevent the deterioration of high-tech products along with the development of high-tech industries, semiconductor manufacturing that removes biologically harmful substances such as particulates such as dusts, microparticles such as bacteria and fungi, bacteria, Assembly, hospitals, food processing plants, agriculture, forestry and fisheries. In addition, filters are widely used in workplaces where large amounts of dust are generated, thermal power plants, and the like.
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.On the other hand, a gas turbine used in a thermal power plant sucks and compresses purified air from the outside, injects the compressed air into the combustor together with the fuel, mixes the mixed air and fuel, and generates high temperature and high pressure combustion gas And is then injected into the vanes of the turbine to obtain rotational power.
이러한 가스터빈은 매우 정밀한 부품으로 구성되어 있기 때문에 주기적인 정비를 실시하며, 이 때 압축기로 유입되는 대기 중의 공기를 정화하기 위한 전처리용 에어필터를 사용한다.Because these gas turbines are made up of very precise components, they are periodically serviced and use a pre-treatment air filter to purify the air in the air entering the compressor.
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. Here, the air filter is capable of supplying purified air by preventing foreign substances such as dust and dust contained in the air from penetrating into the filter media when the combustion air sucked into the gas turbine is taken in the air.
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.However, in the case of the above-described air filter, particles having a large foreign particle accumulate on the surface of the filter filter material to form a filter cake on the filter filter material surface, and fine particles are accumulated in the filter filter material, Thereby preventing the pores of the membrane.
이로 인해, 입자들이 필터 여재의 표면에 쌓이게 될 경우, 필터의 압력손실을 높이고, 수명을 저하시킨다는 문제점이 있었다.
Thus, when the particles are accumulated on the surface of the filter media, there is a problem that the pressure loss of the filter is increased and the service life is shortened.
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. On the other hand, existing air filters use the principle that static electricity is applied to the fibrous aggregate constituting the filter medium and the particles are collected in the filter medium by the electrostatic force. In order to eliminate the filter efficiency due to the electrostatic effect, In accordance with EN779, which is an air filter classification standard of the present invention, the electrostatic effect is excluded and the efficiency is measured. As a result, the actual efficiency of the filter is lowered by 20% or more.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 나노사이즈로 섬유를 제조하고, 제조된 나노섬유를 필터에 적용하는 등 다양한 방식의 필터 여재가 개발 및 사용되고 있다.In order to solve the above-mentioned problems, various types of filter media have been developed and used, such as manufacturing nanofiber fibers and applying the nanofibers to filters.
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.When the nanofibers are applied to the filter, the specific surface area is larger than that of the conventional filter media having a large diameter, and the flexibility of the surface functional groups is also good. In addition, by having the processing size of nano gold, it is possible to efficiently filter fine dust particles.
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.In this case, when the filter is manufactured using nano-sized fibers, there is a problem that the production cost is increased. As a result, there is a problem that it is difficult to produce and distribute the filter using nano- It is difficult to control the conditions for manufacturing and production of the filter, and thus it is difficult to mass-produce the filter.
또한, 종래의 나노섬유를 방사하는 기술의 경우, 실험실 위주의 소규모 작업 라인으로 한정되어 있기 때문에 방사구간을 구획하여 유닛 개념으로 나노섬유를 방사하는 기술이 요구되고 있는 실정이다.
In addition, in the case of a technique for spinning conventional nanofibers, since it is limited to a small-scale working line focused on a laboratory, there is a demand for a technique of spinning nanofibers by dividing a spinning zone and using a unit concept.
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.On the other hand, in the conventional electrospinning device, a spinning solution is electrospun on one surface of a substrate supplied from the outside to form a nanofiber web, thereby producing a nanofiber. That is, the conventional electrospinning device is composed of a bottom-up or top-down electrospinning device, and electrospun spinning solution is applied only to the lower surface or the upper surface of the substrate supplied into the electrospinning device to form a nanofiber web.
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.
As described above, since the electrospinning device is composed of the bottom-up electrospinning device or the top-down electrospinning device, the spinning solution is electrospun on the lower surface or the upper surface of the base material supplied from the outside and conveyed in a predetermined direction, The nanofiber or nanofiber filter formed can be produced.
그러나, 상기 상향식 전기방사장치 또는 하향식 전기방사장치를 통해 기재 상에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킬 경우, 기재의 이송 중에 기재에서 나노섬유 웹이 탈리되거나, 나노섬유 또는 나노섬유 필터로 제조된 제품 중 기재에서 나노섬유 웹이 탈리되는 문제점이 있었다.However, when the polymeric spinning solution is electrospun on the substrate through the bottom-up electrospinning device or the top-down electrospinning device to form a laminate of nanofiber webs, the nanofiber web may be removed from the substrate during transfer of the substrate, There is a problem that the nanofiber web is dislodged from the substrate of a product made of a fiber filter.
즉, 상기 전기방사장치를 통하여 기재 상에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층형성시킬 경우, 기재의 이송 중 또는 나노섬유, 나노섬유 필터로 제조된 제품이 기재와 고분자 방사용액의 재질 및 성분 차이에 의해 기재에서 고분자 방사용액이 전기방사되어 적층형성되는 나노섬유 웹이 탈리되는 문제점이 있었다.That is, when the nanofiber web is laminated by electrospinning the polymer spinning solution on the base material through the electrospinning device, the product made of the nanofiber or the nanofiber filter is used as the material of the base and the polymer spinning solution The nanofiber web on which the polymer spinning solution is electrospun and laminated is desorbed from the substrate due to the difference in the components.
한편, 상기 전기방사장치를 통하여 제조된 나노섬유 또는 나노섬유 필터에서 기재와 나노섬유 웹이 압착되도록 라미네이팅하는 라미네이팅 공정이 후공정으로 구비되어 있으나, 이 또한 기재와 고분자 방사용액의 재질 및 성분 차이에 의해 기재에서 고분자 방사용액이 전기방사되어 적층형성되는 나노섬유 웹이 탈리된다는 문제점이 있었다.Meanwhile, a laminating process for laminating the base material and the nanofiber web to be pressed in the nanofiber or nanofiber filter manufactured through the electrospinning device is provided as a post-process. However, since the material and the composition of the base and the polymer solution are different The nanofiber web on which the polymer spinning solution is electrospun and laminated is desorbed from the substrate.
상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 상기 전기방사장치의 노즐블록에 고분자 방사용액의 공급 시 고분자 방사용액과 핫멜트를 혼합하여 공급함으로써 기재 상에 고분자 방사용액의 전기방사 시 고분자 방사용액과 동시에 분사되는 핫멜트에 의해 기재와 고분자 방사용액이 전기방사된 나노섬유 웹의 탈리를 방지하는 구성이 제안되었으나, 고분자 방사용액과 핫멜트를 혼합하여 기재 상에 전기방사 시 기재의 전면에 핫멜프가 혼합된 고분자 방사용액이 방사됨으로써 핫멜트가 요구되지 않는 부분 및 부위에도 핫멜트가 방사되어 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 성능 및 품질을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있었다.In order to solve the problems described above, the polymer spinning solution and the hot melt are mixed and supplied to the nozzle block of the electrospinning device when the polymer spinning solution is supplied, so that the polymer spinning solution is injected simultaneously with the polymer spinning solution during the electrospinning of the polymer spinning solution A configuration in which the base material and the polymer spinning solution are electrified by the hot melt to prevent desorption of the nanofiber web is proposed. However, when the polymer spinning solution and the hot melt are mixed and the hot melt is mixed with the polymer melt There is a problem that the hot melt is radiated to the portion and the portion where the hot melt is not required because the use liquid is radiated, and the performance and the quality of the nanofiber or nanofiber filter are lowered.
또한, 고분자 방사용액에 핫멜트를 혼합함으로써 핫멜트의 사용량이 증대되고, 고분자 방사용액에 과도한 양의 핫멜트 혼합 및 첨가 시 기재 상에 고분자 방사용액의 전기방사에 의해 적층형성되는 나노섬유 웹의 성능 및 품질을 저하시킬 수 있다는 문제점이 있었다.
Further, the use amount of the hot melt is increased by mixing hot melt in the polymer spinning solution, and the performance and quality of the nanofiber web, which is laminated by electrospinning of the polymer spinning solution on the substrate upon mixing and adding an excessive amount of hot melt to the polymer spinning solution And the like.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전기방사장치에 다수개로 구비되는 유닛 중 선단에 위치하는 유닛의 노즐블록에서 기재에 핫멜트를 분사하고, 후단에 위치하는 유닛의 노즐블록에서 핫멜트가 분사된 기재 상에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 웹을 적층시킴으로써 기재에 나노섬유 웹의 접착이 용이한 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been conceived to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a nozzle block of a unit positioned at a tip end of a plurality of units in an electrospinning apparatus, An object of the present invention is to provide an electrospinning device for manufacturing nanofibers which facilitates adhesion of a nanofiber web to a substrate by electrospinning a polymer spinning solution on a substrate onto which hot melt is sprayed, thereby laminating the nanofiber web.
또한, 본 발명은, 전기방사장치의 유닛이 순차적으로 다수개 구비되되, 핫멜트를 분사하는 유닛과 고분자 방사용액을 분사하는 유닛이 교대로 설치되고, 핫멜트를 분사하는 유닛은 다수개의 노즐이 기재의 길이방향(진행방향)으로 구비되는 노즐관체가 노즐블록의 양 종단부에만 설치되며, 노즐블록의 양 종단부에 설치된 노즐관체의 노즐에서만 핫멜트를 분사시킴으로써 이송되는 기재의 너비방향 양 단부에만 핫멜트가 분사되어 기재에서 나노섬유 웹의 탈리를 방지할 수 있는 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.In the present invention, a plurality of units of the electrospinning apparatus are sequentially provided, and a unit for spraying the hot melt and a unit for injecting the polymer solution are alternately arranged, and the unit for spraying the hot melt includes a plurality of nozzles, The nozzle tubes provided in the longitudinal direction (running direction) are provided only at both ends of the nozzle block, and hot melts are injected only at the nozzles of the nozzle tubes installed at both ends of the nozzle block, And an electrospinning device for producing nanofibers capable of preventing the nanofiber web from being separated from the substrate.
그리고, 본 발명은, 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치 모두에 적용가능하고, 핫멜트가 별개로 분사됨과 동시에 기재의 너비방향 양 단부에만 분사됨으로써 핫멜트의 사용이 감소됨과 동시에 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 성능 및 품질을 향상시킬 수 있으며, 각 유닛을 통하여 기재 상에 핫멜트를 분사할 뿐만 아니라, 기재 상에 동일 또는 상이한 종류의 고분자 방사용액을 전기방사할 수 있어 요구되는 다양한 재질 및 종류의 나노섬유 및 나노섬유 필터의 제조할 수 있으며, 대량 생산이 가능한 나노섬유 제조용 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
The present invention can be applied to both the bottom-up electrospinning device and the bottom-up electrospinning device, in which hot melts are separately injected and injected only at both ends in the width direction of the substrate, It is possible not only to spray the hot melt onto the base material through each unit but also to emit the same or different kind of polymer spinning solution on the base material, And an electrospinning device for producing nanofibers capable of producing a nanofiber filter and capable of mass production.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 핫멜트가 충진되는 적어도 하나 이상의 용액 주탱크와, 용액 주탱크에 충진된 핫멜트를 분사하도록 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급되는 기재 상에 핫멜트 분사하기 위하여 핀 형태의 노즐이 기재의 길이방향(진행방향)으로 다수개 구비되는 노즐관체가 노즐블록의 양 종단부에 배열설치되는 노즐블록을 갖는 핫멜트 유닛; 방사용액이 충진되는 적어도 하나 이상의 용액 주탱크와, 용액 주탱크에 충진되는 고분자 방사용액을 전기방사하도록 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급된 후 핫멜트가 분사된 기재 상에 고분자 방사용액을 분사하기 위하여 핀 형태의 노즐이 기재의 길이방향(길이방향)으로 다수개 구비되는 노즐관체가 노즐블록의 너비방향으로 다수개 배열설치되는 노즐블록을 갖는 방사용액 유닛; 각 유닛 내에 설치되되, 노즐블록에 구비되는 노즐에서 분사되는 핫멜트 및 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐에서 일정간격 이격되는 컬렉터; 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치; 및 기재를 이송시키기 위한 보조 이송장치; 를 포함하여 구성되고, 핫멜트 유닛과 방사용액 유닛이 적어도 하나 이상으로 다수개 구비되되, 교대로 설치되는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided an electrospinning device for manufacturing nanofibers, comprising: at least one solution main tank filled with hot melts; A hot melt nozzle having a nozzle block in which a plurality of nozzle-shaped nozzles having pin-shaped nozzles arranged in the longitudinal direction (running direction) of the substrate are arranged at both end portions of the nozzle block, unit; At least one solution main tank filled with a spinning solution and a polymer spinning solution filled in the solution main tank are sprayed with a polymer spinning solution on a substrate provided inside the case to emit the spinning solution for spinning, A spinning solution unit having a nozzle block having a plurality of nozzle tubes arranged in the width direction of the nozzle block, the nozzle tubes having a plurality of pin-shaped nozzles arranged in the longitudinal direction of the substrate (longitudinal direction); A collector disposed in each unit and spaced apart from the nozzle by a predetermined distance in order to collect the hot melt and the polymer solution for spraying from nozzles provided in the nozzle block; A voltage generating device for generating a voltage in the collector; And an auxiliary transfer device for transferring the substrate; And a plurality of hot melt units and spinning solution units are provided, and the hot melt units and the spinning solution units are alternately installed.
여기서, 각 유닛의 노즐블록에서 오버플로우된 핫멜트 및 고분자 방사용액을 회수하기 위한 방사용액 회수경로와, 방사용액 회수경로에 연결되어 회수된 핫멜트 및 고분자 방사용액을 각각 저장하는 재생탱크와, 재생탱크 및 용액 주탱크에 이송배관으로 연결되는 핫멜트 및 고분자 방사용액이 각각 이송되는 중간탱크를 포함하되, 중간탱크에서 노즐블록으로 공급배관을 통하여 핫멜트 및 고분자 방사용액이 공급되는 오버플로우 장치; 를 더 포함하는 구성으로 이루어진다.Here, a waste liquid recovery path for recovering the hot melt and polymer solution for overflowing in the nozzle block of each unit, a recovery tank for storing the recovered hot melt and the polymer solution for use in connection with the waste liquid recovery path, And an intermediate tank through which the hot melt and the polymer solution are fed respectively to the solution main tank and the transfer tank, wherein the hot melt and the polymer solution are supplied to the nozzle block from the intermediate tank through the supply pipe; As shown in FIG.
그리고, 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.A condensing device for condensing and liquefying the VOC generated in each unit, a distillation device for distilling and liquefying the condensed and liquefied VOC through the condensing device, and a storage device for storing the liquefied solvent in the distillation device A VOC recycling apparatus for reusing and recycling a solvent in a storage tank in which a VOC distilled and liquefied in a distillation apparatus is classified and stored as a polymer spinning solution; As shown in FIG.
한편, 케이스는 상부가 절연체로 이루어지고, 하부가 도전체로 이루어지며, 케이스의 상, 하부가 상호 결합되도록 이루어진다.On the other hand, the case has an upper portion made of an insulator and a lower portion made of a conductor, and the upper and lower portions of the case are mutually coupled.
더불어, 방사용액 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.In addition, the thickness of the nanofiber web which is provided at the rear end of the spinning solution unit and injected onto the substrate conveyed by ultrasonic waves is measured, and the feeding speed of the substrate and the voltage A thickness measuring device for adjusting the thickness of the nanofiber web by adjusting the intensity; As shown in FIG.
한편, 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.On the other hand, by measuring the air permeability of the nanofiber web that is provided at the last stage of each unit and ejected onto the substrate by ultrasonic waves, and controlling the feed speed of the substrate and the voltage intensity of the voltage generator according to the measured degree of air permeability of the nanofiber web An air permeability measuring device for controlling the air permeability of the nanofiber web; As shown in FIG.
그리고, 핫멜트 유닛과 방사용액 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.A pair of support rollers for supporting the base material on the buffer zone and a pair of support rollers are provided so as to be movable up and down between the pair of support rollers to wind the base material A substrate conveyance speed regulating device including at least one regulating roller for regulating a conveyance speed of the substrate by vertical movement of each regulating roller; As shown in FIG.
이때, 노즐블록의 각 노즐관체 내주연에 나선상으로 형성되되, 열선 형태로 형성되어 노즐관체 내로 공급되는 핫멜트 및 고분자 방사용액의 온도를 조절하는 온도조절 제어장치; 를 포함하는 구성으로 이루어진다.At this time, a temperature regulation controller which is spirally formed on the periphery of each nozzle tube body of the nozzle block, and which is formed in a hot wire shape and controls the temperature of the hot melt and the polymer solution to be supplied into the nozzle tube body; .
여기서, 핫멜트 유닛의 노즐블록 양 종단부의 노즐관체에서 분사되는 핫멜트가 이송되는 기재의 너비방향 양 단부에만 분사되도록 이루어진다.Here, the hot melt injected from the nozzle tubes at both ends of the nozzle block of the hot melt unit is injected only at both ends in the width direction of the substrate to be transferred.
한편, 핫멜트 유닛의 노즐관체에 구비되는 노즐에서 핫멜트가 분사되고, 핫멜트가 분사된 기재가 그 후단에 위치하는 방사용액 유닛으로 공급된 후 방사용액 유닛의 노즐관체에 구비되는 노즐에서 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 공정이 교대로 반복된다.
On the other hand, after the hot melt is sprayed from the nozzle provided in the nozzle tube of the hot melt unit, and the substrate to which the hot melt is sprayed is supplied to the spinning solution unit located at the rear end, the polymer spinning solution is supplied from the nozzle provided in the nozzle tube of the spinning solution unit And the process of lamination and formation of the nanofiber web is alternately repeated.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 전기방사장치에 다수개로 구비되는 유닛 중 선단에 위치하는 유닛의 노즐블록에서 핫멜트를 분사하고, 후단에 위치하는 유닛의 노즐블록에서 고분자 방사용액을 전기방사하는 등 핫멜트 및 고분자 방사용액을 교대로 분사으로써 기재 상에 나노섬유 웹의 접착이 용이하고, 노즐블록의 양 종단부에서만 핫멜트를 분사하여 이송되는 기재의 너비방향 양 단부에만 핫멜트가 분사되어 기재에서 나노섬유 웹의 탈리를 방지할 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.As described above, according to the present invention having the above-described structure, hot melt is sprayed from a nozzle block of a unit located at a tip end among a plurality of units provided in an electrospinning apparatus, The nanofiber web can be easily adhered on the substrate by alternately spraying the hot melt and the polymer spinning solution such as electrospinning the use solution and hot melt is applied only to both widthwise ends of the substrate to be transported by spraying the hot melt only at both end portions of the nozzle block And it is possible to prevent the separation of the nanofiber web from the substrate.
또한, 본 발명은, 기재의 너비방향 양 단부에만 핫멜트가 분사됨으로써 핫멜트의 사용을 감소시킬 수 있고, 핫멜트가 기재의 너비방향 양 단부에만 분사됨으로써 기재에 전기방사되는 나노섬유 웹에 대한 핫멜트의 간섭을 최소화할 수 있어 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 이로 인해 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 성능 및 품질을 향상시킬 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.In addition, the present invention can reduce the use of hot melt by spraying hot melt only on both ends in the width direction of the substrate, and the hot melt is sprayed only on both ends in the width direction of the substrate, The reliability of the product can be improved and the performance and quality of the nanofiber or nanofiber filter can be improved.
그리고, 본 발명은, 상향식 전기방사장치 및 하향식 전기방사장치 모두에 적용가능하고, 각 유닛을 통하여 기재 상에 핫멜트를 분사할 뿐만 아니라, 기재 상에 동일 또는 상이한 종류의 고분자 방사용액을 전기방사할 수 있어 다양한 재질 및 종류의 나노섬유 및 나노섬유 필터를 제조할 수 있으며, 이로 인해 현장에서 요구되는 재질 및 형태의 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 대량 생산이 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
The present invention can be applied to both the bottom-up electrospinning device and the top-down electrospinning device, and it is possible to not only spray the hotmelt onto the substrate through each unit, but also to electrospray the same or different kinds of polymer- It is possible to produce nanofibers and nanofiber filters of various materials and kinds, and it is possible to mass-produce nanofibers or nanofiber filters of materials and shapes required in the field.
도 1은 본 발명에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도,
도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되어 핫멜트를 분사하는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 사시도,
도 3은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되어 핫멜트를 분사하는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 4는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되어 고분자 방사용액을 전기방사하는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 5는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도,
도 6은 A-A'선 단면도,
도 7은 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 8은 본 실시예에 의한 보조 이송장치의 보조벨트 롤러의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면,
도 9 내지 도 10은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록을 통하여 핫멜트 및 고분자 방사용액이 순차적으로 분사되는 동작과정을 개략적으로 나타내는 평면도,
도 11 내지 도 14는 본 발명에 의한 전기방사장치의 기재 이송속도 조절장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 측면도.1 is a side view schematically showing an electrospinning apparatus according to the present invention,
Fig. 2 is a perspective view schematically showing a nozzle block provided in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention,
Fig. 3 is a plan view schematically showing a nozzle block provided in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention,
4 is a plan view schematically showing a nozzle block installed in each unit of the electrospinning device according to the present invention for electrospinning the polymer spinning solution,
5 is a front sectional view schematically showing a state in which an electric heater is installed in a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention,
6 is a sectional view taken along line A-A '
7 is a view schematically showing an auxiliary transfer device of an electrospinning device according to the present invention,
8 is a view schematically showing another embodiment of the auxiliary belt roller of the auxiliary transfer device according to the present embodiment,
FIG. 9 to FIG. 10 are plan views schematically showing an operation process in which a hot melt and a polymer solution are sequentially injected through a nozzle block installed in each unit of the electrospinning device according to the present invention,
11 to 14 are side views schematically showing an operation process of the substrate conveyance speed adjusting apparatus of the electrospinning apparatus according to the present invention.
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.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited to the scope of the present invention, but is merely an example, and various modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.
도 1은 본 발명에 의한 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 측면도이고, 도 2는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되어 핫멜트를 분사하는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 사시도이며, 도 3은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되어 핫멜트를 분사하는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 4는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되어 고분자 방사용액을 전기방사하는 노즐블록을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 5는 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록에 전열장치가 설치된 모습을 개략적으로 나타내는 정단면도이며, 도 6은 A-A'선 단면도이고, 도 7은 본 발명에 의한 전기방사장치의 보조 이송장치를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 8은 본 실시예에 의한 보조 이송장치의 보조벨트 롤러의 다른 실시예를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 9 내지 도 10은 본 발명에 의한 전기방사장치의 각 유닛 내에 설치되는 노즐블록을 통하여 핫멜트 및 고분자 방사용액이 순차적으로 분사되는 동작과정을 개략적으로 나타내는 평면도이고, 도 11 내지 도 14는 본 발명에 의한 전기방사장치의 기재 이송속도 조절장치의 동작과정을 개략적으로 나타내는 측면도이다.2 is a perspective view schematically showing a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention for spraying hot melt. Fig. 3 is a cross- FIG. 4 is a cross-sectional view schematically showing a nozzle block provided in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention and for spraying hot melt. Fig. 5 is a front sectional view schematically showing a state in which an electric heater is installed in a nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention, Fig. 6 is a sectional view taken on line A-A ' Fig. 7 is a view schematically showing an auxiliary feeding device of an electrospinning apparatus according to the present invention, and Fig. 9 to 10 are diagrams showing a state in which the hot melt and the polymer spinning solution are sequentially injected through the nozzle block installed in each unit of the electrospinning apparatus according to the present invention, And FIGS. 11 to 14 are side views schematically showing the operation of the apparatus for controlling the substrate transport speed of the electrospinning apparatus according to the present invention.
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, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 상방향으로 동일한 재질의 고분자 방사용액 또는 기타 재질의 용액을 개별적으로 전기방사하거나, 상이한 재질의 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유 또는 나노섬유 필터 등의 필터 소재를 제조한다.As shown in the figure, the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)가 상향식 전기방사장치로 이루어져 있으나, 하향식 전기방사장치(미도시)로 이루어지는 것도 가능하다.In one embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일 실시예에서는 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.In the embodiment of the present invention, four
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)은 그 내부에 핫멜트 또는 고분자 방사용액이 내부에 충진되는 용액 주탱크(8)와 상기 각 용액 주탱크(8) 내에 충진된 핫멜트 또는 고분자 방사용액을 정량으로 공급하기 위한 계량펌프(미도시)와 상기 각 용액 주탱크(8) 내에 충진된 핫멜트 또는 고분자 방사용액을 분사하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(12)이 기재(15)의 길이방향(진행방향)으로 다수개 구비되는 노즐관체(40)가 배열설치되는 노즐블록(11)과 상기 노즐(12)에서 분사되는 핫멜트 또는 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.Each of the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 각 용액 주탱크(8) 내에 충진되는 핫멜트 또는 고분자 방사용액이 계량펌프를 통하여 노즐블록(11)에 배열되는 노즐관체(40) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 노즐관체(40)에 공급되는 핫멜트 또는 고분자 방사용액은 노즐관체(40)에 형성되는 다수의 노즐(12)을 통하여 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 분사 및 집속되며, 상기 컬렉터(13) 상에서 이송되는 기재(15) 상에 핫멜트 및 나노섬유 웹이 적층형성되어 나노섬유 또는 나노섬유 필터로 제조된다.The
이를 위하여 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)은 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 10d)으로 이루어지되, 선단에 위치하는 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내의 노즐블록(11a)에서는 핫멜트가 분사되고, 그 후단에 위치하는 방사용액 유닛(10b, 10d) 내의 노즐블록(11b)에서는 고분자 방사용액이 전기방사된다.The
그리고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되는 노즐블록(11) 중 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내의 노즐블록(11a)은 핫멜트가 충진된 용액 주탱크(8)에 연결되고, 방사용액 유닛(10b, 10d) 내의 노즐블록(11b)은 방사용액이 충진된 용액 주탱크(8)에 연결된다.The nozzle blocks 11a in the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되는 각 노즐블록(11)이 그에 대응되는 갯수의 용액 주탱크(8)에 개별적으로 연결되어 핫멜트 또는 고분자 방사용액이 공급되는 구성으로 이루어져 있으나, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 핫멜트 유닛(10a, 10c)이 핫멜트가 충진되는 하나의 용액 주탱크(8)에 연결되고, 방사용액 유닛(10b, 10d)이 고분자 방사용액이 충진되는 하나의 용액 주탱크(8)에 연결되는 구성으로 이루어지는 것도 가능하다. In an embodiment of the present invention, the nozzle blocks 11 installed in the
여기서, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되는 노즐블록(11) 중 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내에 설치되는 노즐블록(11a)은 다수개의 노즐(12)이 기재(15)의 길이방향(진행방향)으로 구비되는 노즐관체(40)가 노즐블록(11a)의 양 단부에만 배열설치되고, 상기 노즐블록(11a)의 양 종단부에 배열설치되는 노즐관체(40)의 노즐(12)에서 분사되는 핫멜트가 노즐블록(11a) 상에서 이송되는 기재(15)의 너비방향 양 단부에 분사된다.The nozzle blocks 11a provided in the
즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 방사용액 유닛(10b, 10d) 내에 설치되어 기재(15)에 고분자 방사용액을 전기방사하는 노즐블록(11b)은 다수개의 노즐(12)이 기재(15)의 길이방향9진행방향)으로 구비되는 노즐관체(40)가 노즐블록의 너비방향으로 다수개 배열설치되는 구조로 이루어지고, 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내에 설치되어 기재(15)에 핫멜트를 분사하는 노즐블록(11a)은 기재(15)의 너비방향 양 단부에만 핫멜트를 분사하도록 다수개의 노즐(12)이 기재(15)의 길이방향9진행방향)으로 구비되는 노즐관체(40)가 노즐블록의 양 종단부에만 배열설치되는 구조로 이루어진다.The
본 발명의 일 실시예에서는 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 설치되는 노즐블록(11) 중 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내에 설치되는 노즐블록(11a)과 방사용액 유닛(10b, 10d) 내에 설치되는 노즐블록(11b)에 구비되는 노즐관체(40)의 갯수 및 배열이 다르게 형성되어 있으나, 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c)에 설치되는 노즐블록(11a)과 방사용액 유닛(10b, 10d)에 설치되는 노즐블록(11b)에 동일한 구조 및 배열의 노즐관체(4)가 구비되는 것도 가능하다.The
이때에도, 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c)에 설치되는 노즐블록(11a)의 노즐관체(40) 중 그 양 단부에 구비되는 노즐관체(40)의 노즐(12)에서만 기재(15)의 너비방향 양 단부에 핫멜트를 분사하도록 이루어지는 것도 가능하다.At this time, only the
이렇게 상기 핫멜트를 분사하는 노즐블록(11a)과 고분자 방사용액을 전기방사하는 노즐블록(11b)에 동일한 구조 및 배열의 노즐관체(40)가 구비될 경우, 상기 핫멜트를 분사하는 노즐블록(11a)에 구비되는 노즐관체(40)는 밸브(미도시)에 의하여 각각 개별적으로 제어가능하게 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 고분자 방사용액을 전기방사하는 노즐블록(11b)에 구비되는 노즐관체(40) 또한 밸브(미도시)에 의하여 각각 개별적으로 제어가능하게 이루어지는 것이 바람직하다.When the
이로 인해, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 구비되는 노즐블록(11)의 각 노즐관체(40)가 각기 개별적으로 제어됨으로써 기재(15) 상에 핫멜트의 분사 위치 등의 조절 및 제어가 가능함과 동시에 핫멜트와 고분자 방사용액의 분사 순서 등의 조절 및 제어가 가능하다.Therefore, the
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내에 설치되는 노즐블록(11a)의 양 종단부에 구비되는 노즐관체(40)의 노즐(12)에서 핫멜트가 분사됨으로써 기재(15)의 너비방향 양 종단부에 핫멜트가 분사되는 구조로 이루어져 있으나, 상기 노즐블록(11a)의 양 종단부 및 중심부에 노즐관체(40)가 구비되고, 상기 노즐관체(40)의 각 노즐(12)에서 핫멜트가 분사됨으로써 기재(15)의 너비방향 양 단부 및 중심부에 핫멜트가 분사되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.In the embodiment of the present invention, the hot melt is sprayed from the
본 실시예에서는 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내에 설치되는 노즐블록(11a)의 양 단부 및 중심부에 노즐관체(40)가 구비되어 있으나, 상기 노즐관체(40)의 위치 및 갯수는 이에 한정하지 아니하며, 다양하게 변경가능하다.The
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 핫멜트 유닛(10a)의 노즐블록(11a) 양 종단부에 배열설치되는 노즐관체(40)의 노즐(12)에서 핫멜트가 분사되고, 상기 핫멜트가 그 너비방향 양 단부에 분사되면서 이송되는 기재(15)는 상기 핫멜트 유닛(10a)의 후단에 위치하는 방사용액 유닛(10b)으로 인입 및 공급되고, 상기 방사용액 유닛(10b)으로 공급된 기재 상에 노즐블록(11b)의 너비방향으로 다수개로 배열설치되는 노즐관체(40)의 각 노즐(12)을 통하여 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 등 상기한 공정이 반복되어 나노섬유 또는 나노섬유 필터를 제조한다. The
이렇게 상기 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 전기방사 시 기재(15) 상에 핫멜트를 먼저 분사함으로써 기재(15)와 상기 기재(15) 상에 전기방사되어 적층형성되는 나노섬유 웹에 발생되는 탈리현상을 방지하며, 기재(15)의 너비방향 양 단부에만 핫멜트가 분사됨으로써 분사된 핫멜트가 전기방사되는 고분자 방사용액을 간섭을 최소화하고, 이로 인해 제조된 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 성능 및 품질을 향상시킬 수 있다.In this way, hot melt is first sprayed onto the
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 최선단에 위치하는 유닛(10a)의 전방에는 유닛(10a) 내로 공급되어 핫멜트 및 고분자 방사용액의 전기방사에 의해 나노섬유 웹이 교대로 분사되는 기재(15)를 공급하기 위한 공급롤러(3)가 구비되고, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단에 위치하는 유닛(10d)의 후방에는 핫멜트 및 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)를 권취하기 위한 권취롤러(5)가 구비된다.Here, in the
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.The
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.The main control unit is provided in the
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.On the other hand, a
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.As described above, the
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.The material of the polymer solution to be radiated through each of the
또한, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 후단에 위치하는 유닛(10b, 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.The polymer spinning solution supplied through the
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.For example, methyl, ethyl, propyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, isopropyl, n-butyl, isobutyl, sec-butyl, Isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, methyl alcohol, ethanol, aliphatic compounds such as hexane, tetrachlorethylene, acetone, and glycol groups such as propylene glycol, diethylene glycol, isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, aliphatic hydroxyl group, m- Ethylene glycol, and halogen compounds such as trichlorethylene, dichloromethane, aromatic compounds toluene, xylene, alicyclic compounds such as cyclohexanone, cyclohexane and esters such as n-butyl acetate, ethyl acetate, aliphatic ether Butyl cellosolve, acetic acid 2-ethoxy ethanol, 2-ethoxy ethanol, amide dimethyl formamide, dimethylacetamide, etc. And, it is possible to use a mixture of a plurality kinds of solvents. The polymer spinning solution preferably contains, but is not limited to, an additive such as a conductivity improver.
여기서, 상기 전기방사장치(1)에 오버플로우 장치(200)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1) 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에는 각각의 용액 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.Here, an
본 발명의 일 실시예에서는 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 가능하고, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 핫멜트를 분사하는 핫멜트 유닛(10a, 10c)에 오버플로우 장치(200)가 각각 구비되거나, 고분자 방사용액을 전기방사하는 방사용액 유닛(10b, 10d)에 오버플로우 장치(200)가 각각 구비되는 것도 가능하다.The
또한, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 핫멜트가 분사되는 어느 한 유닛(10a)에 오버플로우 장치(200)가 구비되고, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 한 유닛(10c)이 일체로 연결되는 구조로 이루어지거나, 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 어느 한 유닛(10b)에 오버플로우 장치(200)가 구비되고, 상기 오버플로우 장치(200)에 나머지 한 유닛(10d)이 일체로 연결되는 구조로 이루어지는 것도 가능하다.The
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 각 유닛 중(10a, 10b, 10c, 10d) 중 핫멜트 유닛(10a, 10c)에 구비되는 용액 주탱크(8)는 핫멜트가 저장하고, 방사용액 유닛(10b, 10d)에 구비되는 용액 주탱크(8)는 나노섬유 또는 나노섬유 필터의 원료가 되는 고분자 방사용액을 저장한다. 상기 용액 주탱크(8) 내에는 핫멜트 및 고분자 방사용액의 분리 및 응고를 방지하기 위한 별도의 교반장치(211)를 그 내부에 구비한다.The solution
그리고, 상기 제2 이송배관(216)은 상기 용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)에 접속된 파이프(도번 미도시)와 밸브(212, 213, 214)를 포함하여 구성되고, 상기 핫멜트 또는 고분자 방사용액이 충진되는 용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 핫멜트 또는 고분자 방사용액을 이송한다.The
한편, 상기 제2 이송제어장치(218)는 상기 제2 이송배관(216)의 밸브(212, 213, 214)를 제어함으로써 제2 이송배관(216)의 이송동작을 제어한다.The second
여기서, 상기 밸브(212)는 핫멜트 또는 고분자 방사용액이 충진된 용액 주탱크(8)에서 중간탱크(220)로 핫멜트 또는 고분자 방사용액의 이송을 제어하고, 상기 밸브(213)는 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 핫멜트 또는 고분자 방사용액의 이송을 제어하며, 상기 밸브(214)는 용액 주탱크(8) 및 재생탱크(230)에서 중간탱크(220)로 유입되는 핫멜트 또는 고분자 방사용액의 양을 제어한다.The
상기한 바와 같이, 상기 밸브(212, 213, 214)의 제어에 의해 후술하는 중간탱크(230)에 구비된 제2 센서(222)를 통하여 계측된 핫멜트 또는 고분자 방사용액의 액면 높이가 제어된다.As described above, the liquid surface height of the hot melt or polymer solution is measured by the second sensor 222 provided in the
상기 중간탱크(220)는 핫멜트 또는 고분자 방사용액이 충진된 용액 주탱크(8) 또는 재생탱크(230)로부터 공급된 핫멜트 또는 고분자 방사용액을 별개로 저장하고, 상기 노즐블록(11) 중 핫멜트 유닛(10a, 10c)에 구비되는 노즐블록(11a) 및 방사용액 유닛(10b, 10d)에 구비되는 노즐블록(11b)으로 핫멜트 및 고분자 방사용액을 공급하며, 공급된 핫멜트 및 고분자 방사용액의 액면 높이를 측정하기 위한 제2 센서(222)가 각각 구비된다.The
여기서, 상기 제2 센서(222)는 광 센서 또는 적외선 센서 등 핫멜트 또는 고분자 방사용액의 액면 높이를 측정할 수 있는 센서로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the second sensor 222 is preferably a sensor capable of measuring the liquid level of the hot melt or polymer solution, such as an optical sensor or an infrared sensor, but is not limited thereto.
한편, 상기 중간탱크(220)의 하부에 노즐블록(11)으로 핫멜트 또는 고분자 방사용액을 각각 공급하기 위한 공급배관(240) 및 공급제어밸브(242)가 구비되고, 상기 공급제어밸브(242)는 공급배관(240)을 통한 핫멜트 또는 고분자 방사용액의 공급동작을 제어한다.A
상기 재생탱크(230)는 오버플로우에 의해 회수된 핫멜트 또는 고분자 방사용액을 별개로 저장하고, 핫멜트 또는 고분자 방사용액의 분리 및 응고를 방지하기 위한 교반장치(231)를 그 내부에 구비한다.The
여기에서도, 상기 제1 센서(232)는 광 센서 또는 적외선 센서 등 핫멜트 또는 고분자 방사용액의 액면 높이를 측정할 수 있는 센서로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the
한편, 상기 노즐블록(11)에서 오버플로우된 핫멜트 또는 고분자 방사용액은 노즐블록(11)의 하부에 구비된 용액 회수경로(250)를 통하여 별개로 각각 회수되고, 상기 용액 회수경로(250)는 제1 이송배관(251)을 통하여 재생탱크(230) 내의 고분자 방사용액을 회수한다.Meanwhile, the hot melt or polymer solution for overflowing in the
그리고, 상기 제1 이송배관(251)은 상기 재생탱크(230)에 접속된 파이프(도번 미도시) 및 펌프(미도시)를 포함하여 구성되고, 상기 펌프의 동력으로 핫멜트 및 고분자 방사용액을 용액 회수경로(250)에서 재생탱크(230)로 이송한다.The
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. At this time, it is preferable that the
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 핫멜트 또는 고분자 방사용액을 복수의 재생탱크(230) 중 재생탱크(230)로 개별적으로 각각 이송할지 여부를 제어한다.When the number of the
한편, 상기 전기방사장치(1)에 VOC 재활용 장치(300)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 구비되는 노즐관체(40)의 노즐(12)을 통하여 핫멜트 및 고분자 방사용액의 분사 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.Meanwhile, the
여기서, 상기 응축장치(310)는 수냉식, 증발식 또는 공냉식 응축장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the
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.The vaporized VOC generated in each of the
본 발명의 일 실시예에서는 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. In an embodiment of the present invention, the VOC is condensed through the
여기서, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 핫멜트가 분사되는 유닛(10a, 10c) 내에서 발생되는 VOC 및 고분자 방사용액이 전기방사되는 유닛(10b, 10d) 내에서 발생되는 VOC를 재활용하기 위한 VOC 재활용장치(330)가 별개로 각각 구비되어 핫멜트의 분사 시에 발생되는 VOC 및 고분자 방사용액의 전기방사 시 발생되는 VOC를 별개로 저장하여 재활용하도록 이루어지는 것이 바람직하다.VOCs generated in the
한편, 상기 증류장치(320)는 응축장치(310)에 연결되어 액화상태의 VOC를 고온의 열로 가열하여 기화시키고, 이를 다시 냉각하여 액화되는 VOC를 용매 저장장치(330)로 공급된다.Meanwhile, the
이 경우, 상기 VOC 재활용 장치(300)는 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통하여 배출되되, 핫멜트 또는 고분자 방사용액의 분사 시 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.In this case, the
여기서, 상기 증류장치(320)는 분별증류장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다. Here, the
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.The
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.On the other hand, the content of the solvent in the polymer spinning solution recovered in the
상기한 바와 같은, 해당 측정결과에 따라 용매가 요구될 경우, 상기 용매 저장장치(330)에 공급되되, 핫멜트 분사 또는 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.When a solvent is required according to the measurement result as described above, the liquid is supplied to the
한편, 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. The
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.It is also possible that the insulating
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.As described above, the
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.It is also possible to optimize the insulation between the
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.In addition, the leakage current can be stopped within a predetermined range, the current supplied from the
여기서, 절연체로 형성되는 상기 케이스(18)의 두께(a)는 "a=8mm"를 만족시키도록 이루어진다. Here, the thickness a of the
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.Therefore, when 40 kV is applied between the
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. The distance between the inner surface of the
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.Therefore, when 40 kV is applied between the
한편, 상기 전기방사장치(1)에 두께 측정장치(70)가 구비된다. 즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 고분자 방사용액이 전기방사되는 유닛(10b, 10d)의 후단부에 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 측정하고, 측정된 두께에 따라 기재(15)의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)을 제어하기 위한 두께 측정장치(70)가 구비된다. Meanwhile, the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10b, 10d)에서 고분자 방사용액이 전기방사된 후 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께가 기준값보다 얇게 측정될 경우, 상기 각 유닛(10b, 10d)의 이송속도(V)를 감속하거나, 노즐블록(11b)에서 방사되는 고분자 방사용액의 토출량을 증가시키고, 전압 발생장치(14b, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당 고분자 방사용액의 토출량을 증대시켜 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 두껍게 할 수 있다.The thickness of the nanofiber web laminated on the
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10b, 10d)에서 고분자 방사용액이 전기방사된 후 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께가 기준값 보다 두껍게 측정될 경우, 상기 각 유닛(10b, 10d)의 이송속도(V)를 가속하거나, 노즐블록(11b)에서 방사되는 고분자 방사용액의 토출량을 감소시키고, 전압 발생장치(14b, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당 고분자 방사용액의 토출량을 감소시켜 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 얇게 할 수 있다.On the other hand, when the thickness of the nanofiber web laminated on the
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.Here, the
이렇게 초음파 측정방식으로 이루어지는 상기 두께 측정장치(70)에 의해 측정된 거리를 통하여 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께를 산출할 수 있다. The thickness of the nanofiber web laminated on the
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.That is, the
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.By calculating the thickness of the
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 유닛(10b, 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.On the other hand, the
이렇게 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10b, 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 통하여 나노섬유 웹의 통기도가 크게 계측될 경우, 각 유닛(10b, 10d)의 이송속도(V)를 감속하거나, 노즐블록(11b)의 토출량을 증가시키고, 전압 발생장치(14b, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당 고분자 방사용액의 토출량을 증대시킴으로써 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 증가시켜 통기도를 작게 형성한다.The
그리고, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10b, 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 통하여 나노섬유 웹의 통기도가 작게 계측될 경우, 각 유닛(10b, 10d)의 이송속도(V)를 증가시키거나, 노즐블록(11b)의 토출량을 감소시키고, 전압 발생장치(14b, 14d)의 전압 세기를 조절하여 단위면적당의 고분자 방사용액의 토출량을 감소시킴으로써 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 감소시켜 통기도를 크게 형성한다.The
상기한 바와 같이, 상기 나노섬유 웹의 통기도를 계측한 후 통기도에 따라 각 유닛(10b, 10d)의 이송속도 및 노즐블록(11b)을 제어함으로써 균일한 통기도를 갖는 나노섬유 웹의 제조가 가능하다.As described above, it is possible to manufacture a nanofiber web having uniform air permeability by controlling the feed rate of each
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.Here, when the air permeability deviation P of the nanofiber web is less than a predetermined value, the feed speed V is not changed from the initial value, and when the deviation amount P is equal to or larger than the predetermined value, Can be changed from the initial value, and it is possible to simplify the control of the conveyance speed (V) by the conveyance speed (V) control device.
또한, 상기 이송속도(V)의 제어 외에도 노즐블록(11b)의 토출량 및 전압의 세기 조절이 가능하여 통기도 편차량(P)이 소정값 미만인 경우에는 노즐블록(11b)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(P)이 소정값 이상인 경우에는 노즐블록(11b)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시켜 상기 노즐블록(11b)의 토출량과 전압의 세기의 제어를 단순화할 수 있다.It is also possible to control the discharge amount and the voltage of the
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 10d) 사이에 핫멜트가 분사된 후 고분자 방사용액이 분사되는 기재(15)의 이송속도를 조절하기 위한 기재 이송속도 조절장치(30)가 더 구비된다.In order to control the feeding speed of the
이를 위하여 상기 기재 이송속도 조절장치(30)는 전기방사장치(1)의 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 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.To this end, the substrate conveying
이때, 상기 지지롤러(33, 33')는 각 유닛(10a, 10c) 내 노즐블록(11)의 노즐관체(40)에 구비되는 다수개의 노즐(12)에서 핫멜트가 분사되는 기재(15)의 이송을 지지하기 위한 것으로서, 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 10d) 사이에 형성되는 완충구간(31)의 선, 후단에 각각 구비된다.At this time, the
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 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 10d) 사이의 기재(15a, 15b) 이송속도 및 이동시간이 조절된다.The
이를 위하여 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 10d) 사이에 기재(15a, 15b)의 이송속도를 감지하기 위한 감지센서(미도시)가 구비되고, 상기 감지센서에 의해 감지된 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 10d) 사이의 기재(15a, 15b) 이송속도에 따라 조절롤러(35)의 이동을 제어하기 위하여 주 제어장치(7)에 연결된다.A sensing sensor (not shown) for sensing the feeding speed of the
본 발명의 일 실시예에서는 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 10d) 사이의 기재(15a, 15b) 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.In an embodiment of the present invention, the feed speed of the
한편, 도 3 내지 도 4에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 설치되는 노즐블록(11)의 각 노즐관체(40) 내에 온도조절 제어장치(60)가 구비된다. 3 to 4, in the
즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에 설치되되, 그 상부에 구비되는 다수개의 노즐(12)로 핫멜트 및 고분자 방사용액이 공급되는 노즐블록(11)의 노즐관체(40)에 핫멜트 및 고분자 방사용액의 온도를 조절하기 위한 온도조절 제어장치(60)가 구비된다.That is, the
여기서, 상기 노즐블록(11) 내의 핫멜트 및 고분자 방사용액의 흐름은 핫멜트 또는 고분자 방사용액이 저장되는 용액 주탱크(8)로부터 방사용액 유동파이프(도번 미도시)를 통하여 각 노즐블록(11)의 노즐관체(40)로 공급된다.Here, the flow of the hot melt and the polymer spinning solution in the
그리고, 상기 각 노즐블록(11)의 노즐관체(40)에 공급되는 핫멜트 및 고분자 방사용액은 다수개의 노즐(12)을 통해 분사 및 전기방사되어 나노섬유 웹이 기재(15)에 적층형성된다. 이때, 상기 각 노즐블록(11)의 각 노즐관체(40) 및 상기 각 노즐관체(40)의 상부에 기재의 길이방향(진행방향)으로 일정간격 이격되어 다수개로 장착되는 노즐(12)은 도전부재로 이루어져 전기적으로 접속된 상태로 노즐관체(40)에 장착된다.The hot melt and the polymer spinning solution supplied to the
여기서, 상기 온도조절 제어장치(60)는 각 노즐블록(11)의 노즐관체(40)로 공급 및 유입되는 핫멜트 및 고분자 방사용액의 온도조절을 제어하기 위하여 각 노즐관체(40)의 내주연에 열선(41)이 구비된다. 즉, 도 5 내지 도 6에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 노즐블록(11)의 노즐관체(40) 내주연에 열선(41)으로 이루어지는 온도조절 제어장치(60)가 노즐블록(11)의 노즐관체(40) 내주연에 나선상으로 형성되어 노즐관체(40)로 공급 및 유입되는 핫멜트 및 고분자 방사용액의 온도를 조절한다.The
본 발명의 일 실시예에서는 상기 노즐블록(11)의 노즐관체(40) 내주연에 열선(41)으로 이루어지는 온도조절 제어장치(60) 나선상으로 구비되어 있으나, 상기 온도조절 제어장치(60)가 열선 형태로 형성되되, 상기 노즐관체(40)의 내주연 방사상에 기재의 길이방향으로 다수개 구비되어 핫멜트 및 고분자 방사용액의 온도를 조절하도록 이루어지는 것도 가능하고, 상기 온도조절 제어장치(60)가 대략 "C"형태의 판체형상으로 형성되되, 상기 노즐관체(40)의 내주연에 구비되어 핫멜트 및 고분자 방사용액의 온도를 조절하도록 이루어지는 것도 가능하다.The
여기서, 상기 각 노즐블록(11)에 구비되는 다수개의 노즐관체(40)의 온도를 조절하기 위하여 각 노즐관체(40) 및 온도조절 제어장치(60)는 주 제어장치(7)에 연결되고, 상기 주 제어장치(7)에 의해 핫멜트 및 고분자 방사용액의 온도를 조절 및 제어한다.In order to control the temperature of the plurality of
한편, 도 7에서 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) 내 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.7, the
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.The
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.In the embodiment of the present invention, five
한편, 본 발명의 일 실시예에서는 상기 보조 이송장치(16)가 모터에 의해 구동가능한 보조벨트 롤러(16b) 및 보조벨트(16a)로 이루어져 있으나, 도 8에서 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.Meanwhile, in the embodiment of the present invention, the
이때, 상기 보조벨트 롤러(16b)는 마찰계수가 낮은 베어링을 포함하는 롤러로 이루어지는 것이 바람직하며, 이로 인해 모터의 삭제가 가능하다.At this time, it is preferable that the
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.The auxiliary conveying
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.
In addition, in the embodiment of the present invention, the
이하, 본 발명에 의한 전기방사장치의 동작과정을 도 1 내지 도 14를 참조하여 설명한다.Hereinafter, the operation of the electrospinning apparatus according to the present invention will be described with reference to FIGS. 1 to 14. FIG.
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.First, the
이렇게 상기 공급롤러(3)를 통하여 전기방사장치(1)의 유닛(10a) 내로 인입 및 공급되는 기재(15)는 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 핫멜트 유닛(10a, 10c)을 통과하면서 핫멜트가 분사되고, 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c)의 후단에 위치하는 방사용액 유닛(10b, 10d)을 통과하면서 고분자 방사용액이 전기방사된다.The
이때, 상기 공급롤러(3)를 통하여 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 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 용액 주탱크(8)에 충진된 핫멜트 및 고분자 방사용액이 순차적으로 노즐블록(11)의 노즐(12)을 통해 전기방사된다.At this time, the
여기서, 상기 각 용액 주탱크(8) 내에 충진되는 핫멜트 및 고분자 방사용액이 계량 펌프(미도시)를 통하여 높은 전압이 부여되되, 핫멜트가 분사되는 노즐관체(40)를 갖는 노즐블록(11a)의 노즐(12) 및 고분자 방사용액이 전기방사되는 노즐관체(40)를 갖는 노즐블록(11b)의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 각 노즐(12)로 공급되는 핫멜트 및 고분자 방사용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 분사 및 전기방사되어 집속되면서 기재(15) 상에 적층형성된다.Here, the hot melt and the polymer spinning solution filled in each of the solution
이때, 도 9 내지 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내에 설치되는 노즐블록(11a)의 양 단부에만 설치된 노즐관체(40)의 각 노즐(12)을 통하여 핫멜트가 분사되고, 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c)을 통과하면서 핫멜트가 그 너비방향 양 단부에 분사되는 기재(15)는 그 후단에 위치하는 방사용액 유닛(10b, 10d) 내에 설치되는 노즐블록(11b)에 배열설치되는 다수개의 노즐관체(40)의 각 노즐(12)을 통하여 고분자 방사용액이 전기방사된다.9 to 10, each nozzle of the
즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 핫멜트 유닛(10a)의 노즐블록(11a) 양 단부에 배열설치되는 노즐관체(40)의 노즐(12)에서 핫멜트가 분사되고, 상기 핫멜트가 그 너비방향 양 단부에 분사되면서 이송되는 기재(15)는 상기 핫멜트 유닛(10a)의 후단에 위치하는 방사용액 유닛(10b)으로 인입 및 공급되고, 상기 방사용액 유닛(10b)으로 공급된 기재(15) 상에 노즐블록(11b)에 다수개로 배열설치되는 노즐관체(40)의 각 노즐(12)을 통하여 고분자 방사용액이 분사되며, 상기 고분자 방사용액이 하부면에 분사되면서 이송되는 기재(15)는 다시 핫멜트를 분사하는 핫멜트 유닛(10c) 및 고분자 방사용액을 전기방사하는 방사용액 유닛(10d)을 통과하면서 핫멜트 및 고분자 방사용액이 분사되면서 나노섬유 또는 나노섬유 필터로 제조된다.That is, the hot melt is sprayed from the
여기서, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)에 연결되는 각 용액 주탱크(8)는 핫멜트 또는 고분자 방사용액이 충진되되, 핫멜트 유닛(10a, 10c)에는 핫멜트가 충진되는 용액 주탱크(8)가 연결되고, 그 후단에 위치하는 방사용액 유닛(10b, 10d)에는 고분자 방사용액이 충진되는 용액 주탱크(8)가 연결된다.Each of the solution
한편, 상기 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내의 노즐블록(11a) 양 단부 및 중심부에 노즐관체(40)가 구비되고, 상기 노즐관체(40)의 각 노즐(12)에서 이송되는 기재(15)의 너비방향 양 단부 및 중심부에 핫멜트를 분사하도록 이루어지는 것도 가능하다.On the other hand, a
상기한 바와 같이, 상기 노즐블록(11a)의 양 단부 및 중심부에 노즐관체(40)를 배열설치함으로써 기재(15)와 상기 기재(15)에 적층형성되는 나노섬유 웹의 접착력을 향상시킬 수 있으며, 상기 노즐(12)의 위치 및 갯수는 이에 한정하지 아니한다.As described above, since the
이렇게, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 최선단에 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 핫멜트 및 동일한 종류의 고분자 방사용액이 각각 전기방사되거나, 핫멜트 및 상이한 종류의 고분자 방사용액이 각각 전기방사되는 등 상기와 같은 공정이 반복되면서 기재(15) 상에 나노섬유 웹이 적층형성되어 나노섬유 또는 나노섬유 필터로 제조된다.In this way, the
여기서, 상기 전기방사장치(1)에 구비되는 오버플로우 장치(200)에 의하여 노즐블록(11)에서 오버플로우된 핫멜트 및 고분자 방사용액이 노즐블록(11)의 하부에 구비되는 용액 회수경로(250)를 통하여 회수되고, 회수된 핫멜트 및 고분자 방사용액은 다시 재사용 및 재활용한다.The hot melt and polymer spinning solution overflowed from the
또한, 상기 전기방사장치(1)에 구비되는 VOC 재활용 장치(300)에 의하여 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)을 통하여 핫멜트 및 고분자 방사용액의 분사 시 발생되는 VOC를 재활용 및 재사용한다. The
즉, 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 내에서 노즐(12)을 통하여 기재(15) 상에 핫멜트를 분사하거나, 기재(15) 상에 고분자 방사용액을 전기방사할 때 발생되는 기화상태의 VOC가 배관(311, 331)을 통하여 응축장치(310)로 각각 배출되고, 상기 응축장치(310)로 배출되는 기화상태의 VOC는 응축되어 액화상태로 변화된 후 용매 저장장치(330)으로 각각 저장되고, 상기 용매 저장장치(330)에 저장된 VOC는 재활용 및 재사용된다.That is, hot melts are sprayed onto the
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.As described above, the vaporized VOC generated in each
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. At this time, the liquefied VOC which is distilled through the
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 핫멜트 및 고분자 방사용액에 용매로 첨가하여 재사용 및 재활용한다.In this way, the VOCs composed of various kinds of mixed solvents are classified according to the respective solvents at the time of discharge and classified into the respective
그리고, 상기 전기방사장치(1)의 선단에 위치하는 핫멜트 유닛(10a, 10c)을 통하여 핫멜트가 분사된 후 후단에 위치하는 방사용액 유닛(10b, 10d)을 통하여 고분자 방사용액이 전기방사되면서 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)가 상기 유닛(10b, 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.After the hot melt is injected through the
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.Then, from the predetermined calculation formula using the measured propagation time of the longitudinal wave and the transverse wave, the propagation speed of the longitudinal wave and the transverse wave at the reference temperature of the
여기서, 상기 두께 측정장치(70)를 통하여 각 유닛(10b, 10d)을 통과하는 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께 측정 시 상기 나노섬유 웹의 두께가 기준값보다 얇게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10d)의 이송속도(V)를 감속시키거나, 전압 발생장치(14b, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11b)에서 방사되는 고분자 방사용액의 단위면적당 토출량을 증대시켜 나노섬유 웹의 두께를 두껍게 형성한다.When the thickness of the nanofiber web laminated on the
또한, 상기 두께 측정장치(70)를 통하여 각 유닛(10b, 10d)을 통과하는 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 두께 측정 시 상기 나노섬유 웹의 두께가 기준값보다 두껍게 측정될 경우, 그 다음 유닛(10b, 10d)의 이송속도(V)를 증가시키거나, 전압 발생장치(14b, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11b)에서 분사되는 고분자 방사용액의 단위면적당 토출량을 감소시켜 나노섬유 웹의 두께를 얇게 형성한다.When the thickness of the nanofiber web laminated on the
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.Here, when the conveying speed of the
즉, 상기 전기방사장치(1) 내에 설치되는 감지센서가 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 그 후단에 위치하는 방사용액 유닛(10b, 10d) 사이에서의 기재(15a) 이송속도가 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내의 이송속도가 방사용액 유닛(10b, 10d) 내의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 도 11 내지 도 12에서 도시하고 있는 바와 같이, 핫멜트 유닛(10a, 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 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내에서 방사용액 유닛(10b, 10d)으로 이송되는 기재(15) 중 핫멜트 유닛(10a, 10c) 외부로 이송되어 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 10d) 사이에 위치하는 완충구간(31)으로 과다하게 이송되는 기재(15a)를 당겨 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도와 방사용액 유닛(10b, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 기재(15a)의 처짐 및 구겨짐을 방지한다.That is, the detection sensors provided in the
한편, 상기 감지센서가 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 선단에 위치하는 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 방사용액 유닛(10b, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 도 13 내지 도 14에서 도시하고 있는 바와 같이, 방사용액 유닛(10b, 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 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내에서 방사용액 유닛(10b, 10d)으로 이송되는 기재(15) 중 핫멜트 유닛(10a, 10c) 외부로 이송되어 핫멜트 유닛(10a, 10c)과 방사용액 유닛(10b, 10d) 사이에 위치하는 완충구간(31)에 조절롤러(35)에 의해 권취되어 있는 기재(15a)를 방사용액 유닛(10b, 10d)에 빠르게 공급하여 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내 기재(15a)의 이송속도와 방사용액 유닛(10b, 10d) 내 기재(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 기재(15b)의 끊어짐을 방지한다.On the other hand, when the detection sensor detects that the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 방사용액 유닛(10b, 10d) 내로 이송되는 기재(15b)의 이송속도를 조절함으로써 상기 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d) 중 방사용액 유닛(10b, 10d) 내의 기재(15b) 이송속도가 핫멜트 유닛(10a, 10c) 내의 기재(15a) 이송속도와 동일해지는 효과를 얻을 수 있다.By controlling the transfer speed of the
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)을 통과하면서 핫멜트 및 고분자 방사용액이 전기방사되어 그 하부면에 나노섬유 웹이 적층형성되는 기재(15)는 라미네이팅 장치(Laminating : 90)을 통하여 라미네이팅되는 등 후공정을 수행하고, 최종 제품으로 제작된다.As described above, the base material 15 (15a, 15b, 15c, 15d) is formed by electrospinning the hot melt and the polymer spinning solution while passing through the
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) 중 선단에 구비되는 유닛(10a, 10c)을 통하여 핫멜트가 분사되고, 그 후단에 구비되는 유닛(10b, 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.The air permeability of the
즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10b, 10d)을 통하여 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도가 크게 계측될 경우, 상기 유닛(10b, 10d)의 이송속도(V)를 감속하거나, 전압 발생장치(14b, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)의 단위면적당 토출량을 증가시켜 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 증가시킴으로써 통기도를 작게 형성하고, 각 유닛(10b, 10d)을 통하여 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도가 작게 계측될 경우, 상기 유닛(10b, 10d)의 이송속도(V)를 증가시키거나, 전압 발생장치(14b, 14d)의 전압 세기를 조절하여 노즐블록(11)의 단위면적당 토출량을 감소시켜 기재(15) 상에 고분자 방사용액의 적층량을 감소시킴으로써 통기도를 크게 형성한다.That is, when the air permeability of the nanofiber web laminated on the
이렇게, 상기 기재(15) 상에 적층형성되는 나노섬유 웹의 통기도를 계측한 후 계측된 통기도에 따라 각 유닛(10b, 10d)의 이송속도 및 노즐블록(11)을 제어함으로써 균일한 통기도를 갖는 나노섬유 웹을 제조할 수 있다.After the air permeability of the nanofiber web laminated on the
본 발명에서는 상기 전기방사장치(1)가 하향식 전기방사장치로 이루어지고, 4개의 유닛(10a, 10b, 10c, 10d)이 순차적으로 구비되고, 두께 측정장치(70) 및 기재 이송속도 조절장치(30)가 각각 구비되며, 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, 요구되는 나노섬유 또는 나노섬유 필터에 따라 두께 측정장치(70), 기재 이송속도 조절장치(30), 플립장치(110), 라미네이팅 장치(90) 및 통기도 계측장치(80) 중 요구되는 제품에 적합한 장치가 구비되는 것이 바람직하다.In the present invention, the
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.
In addition, although the
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.
While the present invention has been particularly shown and described with reference to specific embodiments thereof, it will be understood by those skilled in the art that various changes and modifications may be made without departing from the spirit and scope of the invention as defined in the appended claims. Anyone with it will know easily.
1 : 전기방사장치, 3 : 공급롤러,
5 : 권취롤러, 7 : 주 제어장치,
8 : 용액 주탱크, 10a, 10c : 핫멜트 유닛,
10b, 10d : 방사용액 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,
30 : 기재 이송속도 조절장치, 31 : 완충구간,
33, 33' : 지지롤러, 35 : 조절롤러,
40 : 노즐관체, 41 : 열선,
60 : 온도조절 제어장치, 70 : 두께 측정장치,
80 : 통기도 계측장치, 90 : 라미네이팅 장치,
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 : 용액 회수경로,
251 : 제1 이송배관, 300 : VOC 재활용 장치,
310 : 응축장치, 311, 321, 331, 332 : 배관,
320 : 증류장치, 330 : 용매 저장장치.1: electrospinning device, 3: feed roller,
5: take-up roller, 7: main control device,
8: solution main tank, 10a, 10c: hot melt unit,
10b, 10d: spinning liquid unit, 11, 11a, 11b: nozzle block,
12: nozzle, 13: collector,
14, 14a, 14b, 14c and 14d: voltage generating device,
15, 15a, 15b: substrate, 16: auxiliary transfer device,
16a: auxiliary belt, 16b: auxiliary belt roller,
18: case, 19: insulating member,
30: substrate conveyance speed regulating device, 31: buffer section,
33, 33 ': support roller, 35: regulating roller,
40: nozzle tube, 41: hot wire,
60: Temperature control device, 70: Thickness measuring device,
80: air permeability measuring apparatus, 90: laminating apparatus,
200: overflow device, 211, 231: stirring device,
212, 213, 214, 233: valve, 216: second transfer pipe,
218: second conveyance control device, 220: intermediate tank,
222: second sensor, 230: regeneration tank,
232: first sensor, 240: supply pipe,
242: supply control valve, 250: solution recovery path,
251: first transfer pipe, 300: VOC recycling apparatus,
310: condenser, 311, 321, 331, 332: piping,
320: distillation device, 330: solvent storage device.
Claims (10)
핫멜트가 충진되는 적어도 하나 이상의 용액 주탱크와, 상기 용액 주탱크에 충진된 핫멜트를 분사하도록 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급되는 기재 상에 핫멜트 분사하기 위하여 핀 형태의 노즐이 기재의 길이방향(진행방향)으로 다수개 구비되는 노즐관체가 노즐블록의 양 종단부에 배열설치되는 노즐블록을 갖는 핫멜트 유닛;
방사용액이 충진되는 적어도 하나 이상의 용액 주탱크와, 상기 용액 주탱크에 충진되는 고분자 방사용액을 전기방사하도록 케이스 내부에 설치되되, 외부에서 공급되는 기재 상에 고분자 방사용액을 분사하기 위하여 핀 형태의 노즐이 기재의 길이방향(진행방향)으로 다수개 구비되는 노즐관체가 노즐블록의 너비방향으로 다수개 배열설치되는 노즐블록을 갖는 방사용액 유닛;
상기 각 유닛 내에 설치되되, 상기 노즐블록에 구비되는 노즐에서 분사되는 핫멜트 및 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐에서 일정간격 이격되는 컬렉터;
상기 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치; 및
상기 기재를 이송시키기 위한 보조 이송장치;
상기 각 유닛 내에서 발생되는 VOC를 응축하여 액화시키기 위한 응축장치;
상기 응축장치를 통하여 응축되어 액화된 VOC를 증류하여 액화시키는 증류장치;
상기 증류장치에서 액화된 용매를 저장하기 위한 저장장치; 상기 증류장치에서 증류되어 액화되는 VOC가 분류되어 저장되는 저장탱크 내의 용매를 고분자 방사용액으로 재사용 및 재활용하는 VOC 재활용 장치;
를 포함하여 구성되고,
상기 핫멜트 유닛과 방사용액 유닛이 적어도 하나 이상으로 다수개로 구비되되, 교대로 설치되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
An electrospinning device for producing nanofibers,
A nozzle for spraying hotmelt onto a substrate supplied from the outside, the nozzle having a pin-shaped nozzle arranged in the longitudinal direction of the substrate (for example, A hot melt unit having a nozzle block in which a plurality of nozzle tubes are arranged at both ends of the nozzle block;
At least one solution main tank filled with a spinning solution and a polymer spinning solution filled in the solution main tank are provided inside the case for electrospinning the spinning solution for injecting the polymer spinning solution onto an external substrate, A spinning solution unit having a nozzle block having a plurality of nozzle tubes arranged in the width direction of the nozzle block, the nozzle tubes having a plurality of nozzles arranged in the longitudinal direction of the substrate (moving direction);
A collector disposed in each of the units, the collector being spaced apart from the nozzle by a predetermined distance in order to collect the hot melt and the polymer solution for spraying from nozzles provided in the nozzle block;
A voltage generator for generating a voltage in the collector; And
An auxiliary transfer device for transferring the substrate;
A condenser for condensing and liquefying the VOC generated in each unit;
A distillation device for distilling and liquefying the condensed VOC through the condensing device;
A storage device for storing the liquefied solvent in the distillation apparatus; A VOC recycling apparatus for reusing and recycling a solvent in a storage tank into which a VOC distilled and liquefied in the distillation apparatus is classified and stored as a polymer spinning solution;
And,
Wherein at least one of the hot melt unit and the spinning solution unit is provided in a plurality of alternatingly arranged fashion.
상기 각 유닛의 노즐블록에서 오버플로우된 핫멜트 및 고분자 방사용액을 회수하기 위한 방사용액 회수경로와, 상기 방사용액 회수경로에 연결되어 회수된 핫멜트 및 고분자 방사용액을 각각 저장하는 재생탱크와, 상기 재생탱크 및 용액 주탱크에 이송배관으로 연결되는 핫멜트 및 고분자 방사용액이 각각 이송되는 중간탱크를 포함하되, 상기 중간탱크에서 노즐블록으로 공급배관을 통하여 핫멜트 및 고분자 방사용액이 공급되는 오버플로우 장치;
를 더 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
A recovery tank for storing the hot melt and the polymer spinning solution recovered in connection with the spinning solution recovery path, a recovery tank for storing the hot melt and the polymer spinning solution recovered in the nozzle block of each unit, An overflow device including an intermediate tank in which a hot melt and a polymer solution are connected to a tank and a solution main tank through a transfer pipe, and the hot melt and the polymer solution are supplied to the nozzle block through a supply pipe in the intermediate tank;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 케이스는 상부가 절연체로 이루어지고, 하부가 도전체로 이루어지며, 상기 케이스의 상, 하부가 상호 결합되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
Wherein the upper part of the case is made of an insulator and the lower part is made of a conductor, and the upper and lower parts of the case are mutually coupled to each other.
상기 방사용액 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.
The method according to claim 1,
The thickness of the nanofiber web is measured on the base material conveyed by the ultrasonic wave and is set at the rear end of the spinning solution unit. The thickness of the nanofiber web is measured according to the measured thickness of the nanofiber web, To adjust the thickness of the nanofiber web;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
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.
The method according to claim 1,
Measuring the air permeability of the nanofiber web sprayed on the substrate by ultrasonic waves and controlling the feeding speed of the substrate and the voltage intensity of the voltage generator according to the measured air permeability of the nanofiber web, An air permeability measuring device for controlling the air permeability of the nanofiber web;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 핫멜트 유닛과 방사용액 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.
The method according to claim 1,
A buffer zone formed between the hot melt unit and the spinning solution unit; a pair of support rollers for supporting the substrate on the buffer zone; and a pair of support rollers provided between the pair of support rollers, A substrate conveying speed regulating device including at least one regulating roller for regulating a conveying speed of the substrate by vertical movement of the regulating rollers;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 노즐블록의 각 노즐관체 내주연에 나선상으로 형성되되, 열선 형태로 형성되어 노즐관체 내로 공급되는 핫멜트 및 고분자 방사용액의 온도를 조절하는 온도조절 제어장치;
를 포함하는 구성으로 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
A temperature control device which is spirally formed on the periphery of each of the nozzle blocks of the nozzle block and is formed in a hot line shape to control the temperature of the hot melt and the polymer solution to be supplied into the nozzle tube;
And an electrospinning device for manufacturing nanofibers.
상기 핫멜트 유닛의 노즐블록 양 단부에 노즐관체에서 분사되는 핫멜트가 이송되는 기재의 너비방향 양 단부에만 분사되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
Wherein the hot melt is sprayed to both end portions of the nozzle block of the hot melt unit only in the widthwise direction of the substrate to be transferred.
상기 핫멜트 유닛의 노즐관체에 구비되는 노즐에서 핫멜트가 분사되고, 상기 핫멜트가 분사된 기재가 그 후단에 위치하는 방사용액 유닛으로 공급된 후 상기 방사용액 유닛의 노즐관체에 구비되는 노즐에서 고분자 방사용액이 전기방사되어 나노섬유 웹이 적층형성되는 공정이 교대로 반복되는 것을 특징으로 하는 나노섬유 제조용 전기방사장치.
The method according to claim 1,
Wherein the hot melt is sprayed from a nozzle provided in a nozzle tube of the hot melt unit and supplied to a spinning solution unit located at a rear end of the substrate on which the hot melt is sprayed, Wherein the step of laminating and forming the nanofiber web is alternately repeated.
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