KR100714219B1 - Composite fibrous filter using nan0-materials, and manufacturing method and apparatus thereof - Google Patents

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권오형
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Abstract

본 발명은, 복합섬유필터를 제조함에 있어서, 일단이 접지되며 회전구동되는 도전성재질 성형봉 상에 용융방사기로 용융방사하여 마이크로 섬유사로 구성된 마이크로 섬유층을 형성하고, 상기 마이크로 섬유층상에 전기방사 가능한 일정 유전상수를 갖는 고분자수지 용액을 전기방사기로 전기방사하여 나노 섬유사로 구성된 나노 섬유층을 적층 형성하여 고효율 및 고기능의 복합섬유필터를 제조하며, 아울러 마이크로 섬유층의 마이크로 섬유사와 나노섬유층의 나노 섬유사에 은나노 성분이 내재되도록 하여 항균성 기능도 갖도록 한다. In the present invention, in manufacturing a composite fiber filter, one end is grounded and melt-spun with a melt spinning machine on a rotating rod of conductive material to form a microfiber layer composed of microfiber yarn, and the electrospun constant on the microfiber layer Electrospinning a polymer resin solution having a dielectric constant with an electrospinner to form a nanofiber layer composed of nanofiber yarns to produce a highly efficient and high-performance composite fiber filter, and to the nanofiber yarns of the microfiber yarn of the microfiber layer and the nanofiber yarn of the nanofiber layer It allows the ingredient to be inherent and also has antibacterial function.

필터, 용융방사, 전기방사, 성형봉, 복합섬유필터 Filter, melt spinning, electrospinning, forming rod, composite fiber filter

Description

나노소재를 이용한 복합섬유필터 및 그 제조장치 및 방법{COMPOSITE FIBROUS FILTER USING NAN0-MATERIALS, AND MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS THEREOF}Composite fiber filter using nanomaterials and apparatus and method for manufacturing the same {COMPOSITE FIBROUS FILTER USING NAN0-MATERIALS, AND MANUFACTURING METHOD AND APPARATUS THEREOF}

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합섬유필터 제조장치 구성도,1 is a block diagram of a composite fiber filter manufacturing apparatus according to an embodiment of the present invention,

도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 원통형 복합섬유필터 사시도,2 is a perspective view of a cylindrical composite fiber filter according to an embodiment of the present invention,

도 3은 나노섬유층들이 다층 형성된 일 예를 보여주는 원통형 복합섬유필터 단면도,3 is a cross-sectional view of a cylindrical composite fiber filter showing an example in which nanofiber layers are formed in multiple layers;

도 4a 및 도 4b는 폴리아미드(나일론6)/은 나노섬유사에 대한 TEM 분석 이미지를 보여주는 도면, 4A and 4B show TEM analysis images of polyamide (nylon 6) / silver nanofiber yarns;

도 5는 폴리아미드(나일론6)/은 나노섬유사에 대한 EDS 분석 이미지를 보여주는 도면,FIG. 5 shows EDS analysis images for polyamide (nylon 6) / silver nanofiber yarns.

도 6a 및 도 6b는 포도상구균 및 폐렴균을 이용한 항균성 실험 결과 막대그래프, 6a and 6b are histograms of antimicrobial test results using staphylococcus and pneumococci,

도 7은 포도상구균과 폐렴균을 이용한 나노섬유의 항균존 시험 결과를 보여주는 도면,7 is a view showing the antimicrobial zone test results of nanofibers using staphylococcus and pneumococci,

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 내측의 마이크로 섬유층상에 나노섬유층이 적층 형성된 SEM 이미지 사진도, 8 is a SEM image photograph formed by laminating a nanofiber layer on an inner microfiber layer according to an embodiment of the present invention;

도 9a 내지 도 9c는 내측의 마이크로 섬유층상에 나노섬유층과 외측의 마이크로 섬유층이 차례로 적층 형성된 SEM이미지 부분 단면 사진도, 9A to 9C are SEM image partial cross-sectional photographs in which a nanofiber layer and an outer microfibrous layer are sequentially stacked on an inner microfiber layer;

도 10a 및 도 10b는 기존 필터와 본 발명의 복합섬유필터의 입자크기에 따른 여과율을 실험한 결과를 설명하기 위한 도면,10a and 10b is a view for explaining the results of experiments of the filtration rate according to the particle size of the conventional filter and the composite fiber filter of the present invention,

도 11a 및 도 11b는 기존 필터와 본 발명의 복합섬유필터에서의 유량(유속)에 따른 압력손실을 실험한 결과를 설명하기 위한 도면.Figures 11a and 11b is a view for explaining the results of experiments on the pressure loss according to the flow rate (flow rate) in the conventional filter and the composite fiber filter of the present invention.

본 발명은 필터장치에 관한 것으로, 특히 나노섬유와 마이크로섬유를 복합시켜서 고효율, 고기능성 및 항균성을 갖는 복합섬유필터를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a filter device, and more particularly, to a device and method for producing a composite fiber filter having a high efficiency, high functionality and antimicrobial by combining nanofibers and microfibers.

통상적으로 제조되고 있는 대부분의 마이크로 섬유는 용융방사, 건식방사, 습식방사 등과 같은 방사방식 요컨대, 그 고분자 용액을 기계적인 힘으로 미세구멍을 통해 강제압출 방사시킴으로써 제조되어진다. 하지만 이러한 방식으로 제조되는 마이크로 섬유의 직경은 대략 5∼500㎛범위를 가지며, 1㎛ 이하의 나노급 섬유를 제조하는 것에는 곤란함이 있다. 그러므로 이러한 마이크로 섬유로 구성된 필터로는 마이크로 사이즈의 오염입자를 필터링할 수 있지만 나노사이즈의 미세 오염입자를 필터링하는 것은 사실상 불가능하다. Most microfibers commonly manufactured are produced by spinning, such as melt spinning, dry spinning, wet spinning, or the like, by forcibly extruding the polymer solution through micropores with mechanical force. However, the diameter of the microfibers produced in this manner has a range of approximately 5 to 500 µm, and it is difficult to produce nanoscale fibers of 1 µm or less. Therefore, the microfiber filter can filter microsized contaminants, but it is virtually impossible to filter nanosized contaminants.

이에 나노사이즈의 섬유(부직포)를 제조하기 위한 다양한 방식들이 개발되고 사용되고 있는 실정이다. 유기 나노섬유를 형성하는 방법은 블록 세그먼트에 의한 나노구조로 물질 형성, 자기조립에 의한 나노구조 물질형성, 실리카 촉매하에 중합에 의한 나노섬유 형성, 용융방사 후 탄화공정에 의한 나노섬유 형성, 고분자 용액 또는 용융체의 전기방사에 의한 나노섬유 형성 등이 있다. Accordingly, various methods for manufacturing nano-sized fibers (nonwoven fabrics) have been developed and used. The method for forming organic nanofibers includes forming nanostructures by block segments, forming nanostructure materials by self-assembly, forming nanofibers by polymerization under silica catalyst, forming nanofibers by carbonization after melt spinning, and polymer solution. Or nanofiber formation by electrospinning of the melt.

이와 같이 제조되는 나노섬유를 이용하여 나노섬유필터를 구현할 경우, 마이크로 섬유필터에 비해서 그 비표적이 매우 크고, 표면 작용기에 대한 유연성도 좋으며 나노급 기공사이즈를 가지므로 유해한 입자나 가스 등을 효율적으로 제거할 수 있다. When the nanofiber filter is implemented using the nanofibers prepared as described above, the specific target is much larger than that of the microfiber filter, and the surface functional groups are more flexible, and the nano-scale pore size effectively removes harmful particles and gases. can do.

하지만 나노섬유를 이용한 필터 구현은 그 생산비용이 엄청나며 생산을 위한 여러가지 조건 등을 맞추기가 쉽지 않으므로, 나노섬유를 이용한 필터를 상대적으로 낮은 단가로 생산보급하지 못하는 실정이다. However, the implementation of a filter using nanofibers is enormous, and it is difficult to meet various conditions for production, so it is impossible to supply and supply a filter using nanofibers at a relatively low unit cost.

나노섬유를 이용한 필터를 구현시 위 언급한 높은 단가뿐만 아니라 차압과 여과 효율 문제도 발생할 수 있는데, 기존의 마이크로섬유 기술과 나노섬유 제조기술을 융합하여 가격 경쟁력도 있으면서도 차압과 여과 효율문제도 해결함과 아울러 고효율 및 고기능이 보장되는 기능성 필터를 개발할 수 있다면 산업분야 전반에 매우 유용하게 이용되어질 것이다.Implementing the filter using nanofibers can cause not only the high unit cost mentioned above but also the differential pressure and filtration efficiency problems.The solution of the differential pressure and filtration efficiency is solved while combining the existing microfiber technology and the nanofiber manufacturing technology, while being competitive in price. In addition, if a functional filter with high efficiency and high function can be developed, it will be very useful for the whole industry.

따라서 본 발명의 목적은 나노섬유와 마이크로섬유를 복합시켜서 고효율, 고 기능성 및 항균성을 갖는 복합섬유필터 및 그 제조장치 및 방법을 제공하는데 있다. Accordingly, an object of the present invention is to provide a composite fiber filter having a high efficiency, high functionality and antimicrobial, and a manufacturing apparatus and method thereof by combining nanofibers and microfibers.

본 발명의 다른 목적은 나노섬유와 마이크로섬유를 복합시킨 복합섬유필터를 높은 생상성을 가지면서 제조할 수 있는 복합섬유필터 제조장치 및 방법을 제공하는데 있다. Another object of the present invention is to provide a composite fiber filter manufacturing apparatus and method capable of manufacturing a composite fiber filter in which nanofibers and microfibers are composited with high productivity.

본 발명의 또 다른 목적은 정수필터 용도로서 고효율, 고기능성 및 항균성을 갖는 복합섬유필터 및 그 제조 장치 및 방법을 제공하는데 있다. It is still another object of the present invention to provide a composite fiber filter having high efficiency, high functionality and antibacterial property, and a manufacturing apparatus and method thereof for use as a water filter.

상기한 목적에 따라, 본 발명은, 복합섬유필터 제조방법에 있어서, 일단이 접지되며 회전구동되는 도전성재질 성형봉 상에 용융방사기로 용융방사하여 마이크로 섬유사로 구성된 마이크로 섬유층을 형성하고, 상기 마이크로 섬유층상에 전기방사 가능한 일정 유전상수를 갖는 고분자수지 용액을 전기방사기로 전기방사하여 나노 섬유사로 구성된 나노 섬유층을 적층 형성함을 특징으로 한다. According to the above object, the present invention, in the manufacturing method of a composite fiber filter, one end is grounded and melt-spun with a melt spinning machine on a rotating rod of conductive material to form a microfiber layer composed of microfiber yarn, the microfiber It characterized in that the nanofibrous layer consisting of nanofiber yarn is laminated by electrospinning a polymer resin solution having a constant dielectric constant capable of electrospinning on the layer with an electrospinner.

또한 본 발명은, 상기 고분자수지 용액에는 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은 나노입자가 혼합 구성됨을 특징으로 하며, 은나노입자를 포함하는 폴리프로필렌 칩을 용융방사하여 마이크로섬유사 부직포에 은나노입자가 포함되도록 함도 그 특징으로 한다. In another aspect, the present invention, characterized in that the polymer resin solution is composed of a mixture of silver nanoparticles containing a self-dispersing agent of 0.1wt% to 1.0wt% relative to the weight of the polymer resin, and melt-spun the polypropylene chip containing silver nanoparticles It is also characterized by including silver nanoparticles in the nonwoven fabric.

또한 본 발명은, 복합섬유필터 제조방법에 있어서, 일단이 접지되며 회전구동되는 도전성재질 성형봉상에 제1 용융방사기로 용융방사하여 제1 마이크로 섬유사로 구성된 제1 마이크로 섬유층을 형성하고, 상기 마이크로 섬유층상에는 전기방사 가능한 일정 유전상수를 갖는 고분자수지 용액을 전기방사기로 전기방사하여 나 노 섬유사로 구성된 나노 섬유층을 적층 형성하고, 상기 나노 섬유층상에는 제2 용융방사기로 용융방사하여 제1 마이크로 섬유사와는 직경을 다른 제2 마이크로 섬유사로 구성된 제2 마이크로 섬유층을 형성하되, 상기 각 섬유층들은 상기 성형봉상에서는 연속 적층 형성되게 함을 특징으로 한다. In another aspect, the present invention, in the method for manufacturing a composite fiber filter, the first microfibrous layer consisting of first microfiber yarn is formed by melt spinning with a first melt spinning machine on a conductive rod formed of one end is grounded and rotationally driven, the microfiber layer The polymer resin solution having a constant dielectric constant that can be electrospun on the surface is electrospun with an electrospinner to form a nanofiber layer composed of nanofiber yarns. The nanofiber layer is melt-spun with a second melt spinning machine to have a diameter different from that of the first microfiber yarns. To form a second micro fiber layer consisting of another second micro fiber yarns, wherein each of the fiber layers are characterized in that to form a continuous stack on the forming rod.

또한 본 발명은, 복합섬유필터 제조장치에 있어서, 일단이 접지된 도전성재질 성형봉이 구동부에 의해 회전 구동가능케 구성하고, 상기 성형봉 부근에는 하나 이상의 용융방사기와 전기방사기를 설치 구성하여 상기 용융방사기의 용융방사와 전기방사기의 전기방사에 의해 상기 성형봉 상에 마이크로 섬유사로 구성된 마이크로 섬유층과 나노 섬유사로 구성된 나노 섬유층이 교호적이고 연속적으로 적층 형성됨을 특징으로 한다. In another aspect, the present invention, in the composite fiber filter manufacturing apparatus, the conductive rod formed of one end grounded is configured to be rotatable by a drive unit, and at least one melt spinning machine and an electrospinner are installed in the vicinity of the forming rod, The microfibrous layer composed of microfiber yarn and the nanofiber layer composed of nanofiber yarn are alternately and continuously stacked on the forming rod by the electrospinning of melt spinning and electrospinning machine.

또한 본 발명은, 복합섬유필터 제조방법에 있어서, 회전구동되는 성형봉상에 제1 용융방사기로 용융방사하여 제1 마이크로 섬유사로 구성된 제1 마이크로 섬유층을 형성하고, 상기 마이크로 섬유층상에는 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은나노입자가 혼합된 나노 섬유사들로 구성된 평면형 나노섬유 부직포를 일정두께로 감아서 나노섬유층을 적층 형성하고, 상기 나노 섬유층상에는 제2 용융방사기로 용융방사하여 제1 마이크로 섬유사와는 직경을 다른 제2 마이크로 섬유사로 구성된 제2 마이크로 섬유층을 형성하되, 상기 각 섬유층들은 상기 성형봉상에서는 연속 적층 형성되게 함을 특징으로 한다. In addition, the present invention, in the method for producing a composite fiber filter, by melt spinning with a first melt spinning machine on a rotating rod to form a first micro fiber layer consisting of a first micro fiber yarn, on the micro fiber layer 0.1 to the weight of the polymer resin A nanofiber layer was formed by winding a planar nanofiber nonwoven fabric composed of nanofiber yarns containing silver nanoparticles containing wt% to 1.0 wt% of a self-dispersing agent to a predetermined thickness, and forming a nanofiber layer on the nanofiber layer by melt spinning with a second melt spinning machine. A second micro fiber layer is formed of a second micro fiber yarn having a diameter different from that of the one micro fiber yarn, wherein each of the fiber layers is characterized in that a continuous lamination is formed on the forming rod.

또한 본 발명은, 마이크로섬유 부직포 상에 전기방사방식으로 나노섬유 부직포를 형성시키어 라미네이션 한 후 이들을 일정 두께가 될 때까지 원통형으로 감아 주어 나노복합 정수필터로도 제조하되, 상기 나노섬유 부직포를 구성하는 나노섬유는 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은나노입자가 혼합된 섬유이며, 상기 나노섬유 부직포의 기공율이 30 ~ 70%이고 순수밀도가 0.1 ~ 0.22 g/cm3을 갖도록 제조함을 특징으로 한다. In addition, the present invention, by forming a nanofiber nonwoven fabric by the electrospinning method on a microfiber nonwoven fabric and laminating them to a predetermined thickness until they are manufactured to a nano-composite water purification filter, but also to form the nanofiber nonwoven fabric Nanofiber is a fiber in which silver nanoparticles containing 0.1wt% to 1.0wt% of self-dispersant based on the weight of polymer resin are mixed, and the porosity of the nanofiber nonwoven fabric is 30 to 70% and the pure density is 0.1 to 0.22 g / cm 3 . It is characterized in that the manufacturing.

또한 본 발명은, 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은나노입자가 혼합된 나노섬유들로 구성되며 기공율 30 ~ 70%, 순수밀도 0.1 ~ 0.22 g/cm3로 된 평면형 나노섬유 부직포를 평면형태의 마이크로섬유 부직포와 교호적으로 겹쳐서 다수층을 형성한 후 접곡하여 주름이 진 원통형의 나노복합섬유필터를 제조함을 특징으로 한다. In addition, the present invention is composed of nanofibers containing silver nanoparticles containing a self-dispersing agent of 0.1wt% to 1.0wt% of the weight of the polymer resin, porosity 30 ~ 70%, pure density 0.1 ~ 0.22 g / cm 3 The fibrous nonwoven fabric is alternately overlapped with a planar microfiber nonwoven fabric to form a plurality of layers, and then folded to form a cylindrical nanocomposite fiber filter with pleats.

이하 본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It should be noted that the same elements in the figures are represented by the same numerals wherever possible. In addition, detailed descriptions of well-known functions and configurations that may unnecessarily obscure the subject matter of the present invention will be omitted.

본 발명에서는 나노섬유상 부직포와 마이크로 섬유를 하이브리드화하여 미세한 기공을 가지면서도 압력의 증가를 초래하지 않는 새로운 형태의 고효율 초기능성 복합섬유필터를 구현한다.In the present invention, the nanofibrous nonwoven fabric and the microfibers are hybridized to implement a new type of high efficiency super functional composite fiber filter having fine pores and not causing an increase in pressure.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 복합섬유필터 제조장치(100)의 구성이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따라 복합섬유 필터제조장치(100)에 의해서 제조되는 원통형 복합섬유필터(200)의 일예 사시도이다. 1 is a configuration of a composite fiber filter manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is a cylindrical composite fiber filter 200 manufactured by a composite fiber filter manufacturing apparatus 100 according to an embodiment of the present invention. An example is a perspective view.

본 발명의 실시 예에 따른 복합섬유필터 제조장치(100)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 성형봉(2)을 갖는 구동부(4), 제1,제2 용융 방사기(6)(10)와 전기방사기(8), 냉연롤러(12a)(12b), 및 절단기(14)를 포함하여 구성하며, 자동화 공정에 의한 연속적 제조가 가능하게 구현된다. In the apparatus 100 for manufacturing a composite fiber filter according to an exemplary embodiment of the present invention, as shown in FIG. 1, the driving unit 4 having the forming rod 2, the first and second melt spinning machines 6 and 10. And an electrospinning machine 8, cold rolling rollers 12a and 12b, and a cutting machine 14, and are implemented to enable continuous manufacturing by an automated process.

구동부(4)는 복합섬유 필터 제조장치(100)내 제어부의 제어 하에 성형봉(2)을 회전구동시킨다. 또한 구동부(4)는 성형봉(2)에 기형성된 섬유층에 대한 수평 이송이 요구될 시 제어부의 제어 하에 성형봉(2)내 잠입편을 돌출시켜주어 냉연롤러(12a)로부터의 송풍력 작용으로 성형봉(2)상에 형성된 섬유층이 일측으로 서서히 수평이송되게 해준다. The driving unit 4 rotates the forming rod 2 under the control of a control unit in the composite fiber filter manufacturing apparatus 100. In addition, the driving unit 4 is projected by the blowing force from the cold rolling roller 12a by protruding the immersion pieces in the forming rod (2) under the control of the control unit when the horizontal transfer of the fiber layer formed on the forming rod (2) is required. The fiber layer formed on the forming rod 2 is gradually horizontally moved to one side.

성형봉(2)은 제1,제2 용융방사기(6)(10)에서의 콜렉터 역할과 아울러 전기방사기(8)에서의 콜렉터 역할도 담당하는데, 이를 위해 그 봉체가 도전성 재질로 구성되며 그 일단은 접지된다. 또한 성형봉(2)은 그 성형봉(2)상에 형성된 섬유층이 일측으로 수평이송 가능하게 표면이 매끄럽게 처리된다. The forming rod 2 serves as a collector in the first and second melt spinning machines 6 and 10 and also serves as a collector in the electrospinning machine 8. For this purpose, the rod is made of a conductive material. Is grounded. In addition, the surface of the shaping rod 2 is smoothly processed so that the fiber layer formed on the shaping rod 2 can be horizontally transferred to one side.

상기 성형봉(2)은 구동부(4)의 구동제어 하에 제1,제2 용융방사기(6)(10)에 의한 용융방사와 전기방사기(8)에 의한 전기방사를 모두 수용할 수 있도록 하는 회전속도 바람직하게는, 30∼50rpm로 저속 회전된다. 만일 필터의 생산속도를 더 높히는 것이 요구될 경우에는, 제1,제2 용융방사기(6)(10) 작동시 성형봉(2)의 회전속도를 전기방사기(8) 작동시 성형봉(2)의 회전속도에 대비해 상대적으로 높이게 하면 된다.The forming rod 2 is rotated to accommodate both the melt spinning by the first and second melt spinning machines 6 and 10 and the electrospinning by the electrospinner 8 under the driving control of the driving unit 4. The speed is preferably low speed rotation at 30 to 50 rpm. If it is required to increase the production speed of the filter, the rotational speed of the forming rod 2 when the first and second melt spinning machines 6 and 10 are operated may be changed to the forming rod 2 when the electrospinner 8 is operated. It can be made relatively high against the rotational speed of).

제1,제2 용융방사기(6)(10)는 마이크로미터단위 섬유사를 에어브론(air blown)방식으로 용융방사하는 장치이고, 전기방사기(8)는 나노미터단위 섬유사를 전기방사하는 장치이다. 제2 용융방사기(10)는 제1 용융방사기(6)와 마찬가지로 마이크로미터 단위의 섬유사를 용융방사 하지만 제1 용융방사기(6)에서 방사되는 섬유사에 비해 상대적으로 직경이 굵은 섬유사를 용융방사하도록 구현하는 것이 바람직하다. The first and second melt spinning machines (6) and (10) are apparatuses for melt spinning micrometer-based fiber yarns by an air blown method, and the electrospinners (8) are devices for electrospinning nanometer-based fiber yarns. to be. Like the first melt spinning machine 6, the second melt spinning machine 10 melts and spuns the fiber yarns in micrometer units, but melts the fiber yarns having a relatively large diameter compared to the fiber yarns spun by the first melt spinning machine 6. It is desirable to implement to emit.

전기방사기(8)는, 금속주사바늘 방사구를 갖는 주사기(syringe)를 포함하는 주사기 펌프와, 성형봉(2)으로서 구성되며 일단이 접지된 콜렉터부와, 0∼40kV의 고압 전기장을 주사기 펌프와 콜렉터부에 걸어주는 고압전원장치로 구성한다. 전기방사기(8)에서, 양으로 대전된 고분자용액은 주사기의 금속주사바늘 방사구로부터 콜렉터부인 성형봉(2)까지에 걸린 고압 전기장에 의해서 연신 방사됨에 의해서 나노섬유가 성형봉(2)상에 형성된다. The electrospinner 8 includes a syringe pump including a syringe having a metal injection needle spinneret, a collector part configured as a forming rod 2 and grounded at one end, and a high pressure electric field of 0 to 40 kV. And a high-voltage power supply to the collector section. In the electrospinning machine (8), the positively charged polymer solution is stretched and radiated by a high-pressure electric field applied from the metal needle needle spinneret of the syringe to the forming rod (2), which is a collector, so that the nanofibers are formed on the forming rod (2). Is formed.

제1 용융방사기(6) 및 전기방사기(8)에 대응한 위치에는 냉연롤러(12a)(12b)를 구비하여 성형봉(2)과 압착 회전되게 구성하여, 성형봉(2)에 형성된 섬유층 표면을 일정한 압력으로 가압하여 밀도는 조밀되게 해줌과 동시에 균일하게 해주는 기능을 가지며 송풍 냉각기능도 함께 하도록 한다. 특히 냉연롤러(12a)(12b)중 제1 용융방사기(6)에 대응된 냉연롤러(12a)는 테이퍼지게 형성된 보빈으로 구성하여 성형봉(2)에 형성된 섬유층이 성형봉(2)내 잠입편의 돌출에 의해서 들뜨게 될 시에 경사 송풍해줌으로써 그 섬유층들이 밀려서 서서히 수평이송되게 해준다. 냉연롤러(12b)는 원기둥형상의 롤러이다. Cold rolled rollers 12a and 12b are provided at positions corresponding to the first molten spinning machine 6 and the electrospinning machine 8 so as to be pressed and rotated with the forming rod 2 to form the surface of the fiber layer formed on the forming rod 2. Press to constant pressure to make the density dense and at the same time have the function to make the air cooling function. In particular, among the cold rolled rollers 12a and 12b, the cold rolled roller 12a corresponding to the first melt spinning machine 6 is formed by a tapered bobbin, so that the fiber layer formed on the forming rod 2 is formed of the submerged piece in the forming rod 2. When it is excited by the protrusion, it exerts an oblique blow, which causes the fiber layers to be pushed out and gradually moved horizontally. The cold rolling roller 12b is a cylindrical roller.

절단기(14)는 성형봉(2)상에 섬유필터층들이 복층형성이 완성된 후 계속 밀려서 절단기(14)로 이송됨에 따라 내부 커터를 이용해 미리 설정된 유효길이 대로 절단하여주어 도 2에 도시된 일예와 같은 원통형 복합섬유필터(200)가 완성되게 한다. The cutter 14 cuts the fiber filter layers according to the preset effective length using the internal cutter as the fiber filter layers are continuously pushed after the multilayer formation is completed and transferred to the cutter 14 on the forming rod 2. The same cylindrical composite fiber filter 200 is completed.

복합섬유필터 제조장치(100)의 제어부는 구동부(4)를 제어하여 성형봉(2)이 30∼50rpm내 미리 설정된 회전속도로 회전되게하고, 먼저 제1 용융방사기(6)만을 작동시켜 에어브론 용융방사 방식으로 마이크로미터단위의 섬유사를 성형봉(2)로 방사시켜 도 2에 도시된 내측의 마이크로 섬유층(20)이 형성되게 한다. 이때 냉연롤러(12a)는 성형봉(2)과 접촉회전하면서 형성중에 있는 내측 마이크로 섬유층(20)을 압박해준다. The control unit of the composite fiber filter manufacturing apparatus 100 controls the drive unit 4 so that the forming rod 2 is rotated at a preset rotational speed within 30 to 50 rpm, and only the first melt spinning machine 6 is operated to operate the air bronze. The microfiber yarns of the micrometer unit are spun into the forming rod 2 in a melt spinning method so that the inner microfiber layer 20 shown in FIG. 2 is formed. At this time, the cold rolling roller 12a presses the inner micro fiber layer 20 being formed while rotating in contact with the forming rod 2.

내측의 마이크로 섬유층(20)이 미리 설정된 이송제어 두께만큼 형성하게되면 제어부는 구동부(4)를 제어하여 성형봉(2)내 잠입편이 외부로 돌출되게 하여 형성중인 내측 마이크로 섬유층(20)이 미세하게 들뜨게 한다. 그에 따라 테이퍼진 냉연롤러(12a)로부터의 경사 송풍력 작용으로 성형봉(2)상에 형성된 내측의 마이크로 섬유층(20)이 일측으로 서서히 수평이송되도록 한다. 이 때에도 제1 용융방사기(6)에서는 마이크로미터단위 섬유사를 계속 용융방사를 하며, 전기방사기(8) 및 제2 용융방사기(10)는 제어부의 제어 하에 이때부터 작동을 시작하여 전기방사 및 용융방사를 한다. When the inner micro fiber layer 20 is formed to have a predetermined feed control thickness, the control unit controls the driving unit 4 so that the immersion piece in the forming rod 2 protrudes outward so that the inner micro fiber layer 20 is finely formed. Excite Accordingly, the inner micro fiber layer 20 formed on the forming rod 2 is gradually horizontally moved to one side by the inclined blowing force action from the tapered cold rolling roller 12a. In this case, the first melt spinning machine 6 continuously melts the micrometer-based fiber yarns, and the electrospinning machine 8 and the second melt spinning machine 10 start operation from this time under the control of the control unit, and then electrospin and melt. Radiate.

전기방사기(8)의 전기방사 및 제2 용융방사기(10)의 용융방사에 의해서 내측 의 마이크로 섬유층(20)상에는 도 2에 도시된 바와 같이 나노 섬유층(22) 및 외측의 마이크로 섬유층(20)이 차례로 적층형성되어지고, 수평이송이 서서히 이루어져 절단기(14) 내부로 진입하게 되면 절단기(14)내의 내부 커터가 미리 설정된 유효길이대로 원통을 절단하여주므로 도 2에 도시된 일예와 같은 원통형 복합섬유필터(200)가 완성되어진다.By the electrospinning of the electrospinning machine 8 and the melt spinning of the second melt spinning machine 10, the nanofiber layer 22 and the outer microfiber layer 20 are formed on the inner microfiber layer 20 as shown in FIG. 2. When the stack is formed in turn, and the horizontal feed is gradually made to enter the cutter 14, the inner cutter in the cutter 14 cuts the cylinder with a preset effective length, so that the cylindrical composite fiber filter as shown in FIG. 200 is completed.

도 1에 도시된 본 발명의 복합섬유필터 제조장치(100)에서는 두대의 용융 방사기와 전기방사기를 채용하여 원통형 복합섬유필터(200)를 제작하는 일예를 설명하였지만, 복합섬유필터 제조장치(100)가 다수 대의 용융방사기들과 전기방사기들을 채용하여 도 3에 도시된 일 예와 같이 마이크로 섬유층(20)와 나노섬유층(22)을 교호적으로 적층구성하되 다수층들로 적층구성되게 할 수도 있음이 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하여진다. Although the composite fiber filter manufacturing apparatus 100 of the present invention shown in FIG. 1 has described an example of manufacturing a cylindrical composite fiber filter 200 by employing two melt spinning machines and an electrospinner, the composite fiber filter manufacturing apparatus 100 has been described. By employing a plurality of melt spinning machines and electrospinners, as shown in the example shown in FIG. 3, the micro fiber layer 20 and the nano fiber layer 22 may be alternately stacked, but may be stacked in multiple layers. It will be apparent to those skilled in the art.

특히 도 2 및 도 3에서 나노 섬유층(22)을 구성하는 본 발명의 실시 예에 따른 나노섬유는 섬유사의 직경이 수㎚ ∼ 수백㎚, 바람직하게는 50㎚ ∼ 800㎚이다. 이러한 나노섬유사는 대단히 가늘어서 표면적이 크고 유연성이 높아 압착가공이 용이하고 필터용 소재로서의 적합하게 적용할 수 있다. 그러므로 나노섬유사로 구성된 나노섬유층(22)은 수많은 기공들을 가지므로 그에 의해 낮은 압력으로 미세 입자까지도 거의 대부분 제거할 수 있도록 해준다. In particular, the nanofibers according to the embodiment of the present invention constituting the nanofibrous layer 22 in FIGS. 2 and 3 have a diameter of several nm to several hundred nm, preferably 50 nm to 800 nm. These nanofiber yarns are very thin and have a large surface area and high flexibility, so that they can be easily pressed and applied as a filter material. Therefore, the nanofiber layer 22 composed of nanofiber yarns has numerous pores, thereby making it possible to remove almost all fine particles at low pressure.

본 발명의 실시 예에 따른 나노 섬유층(22)은 그 두께가 수 내지 수백 ㎛ 범위내에서 정해지며, 제조자는 해당 필터의 필터효율을 고려하여 상기 범위내에서 적절하게 설정하면 된다. The nanofiber layer 22 according to the embodiment of the present invention is determined in the range of several to several hundred micrometers in thickness, the manufacturer may be appropriately set within the above range in consideration of the filter efficiency of the filter.

또한 본 발명의 실시 예에 따른 나노 섬유층(22)은, 정수용 필터로 구현시 평균기공의 직경이 1∼3.5㎛이고, 기공율이 30∼70%, 순수밀도가 0.1∼0.22 g/cm3, 겉보기 밀도가 0.18∼0.35 g/cm3로 조성되게 하는 것이 바람직하다. In addition, the nanofiber layer 22 according to the embodiment of the present invention, when implemented as a filter for water purification, the average pore diameter is 1 ~ 3.5㎛, porosity 30 ~ 70%, pure density 0.1 ~ 0.22 g / cm 3 , apparent It is desirable to have a density of 0.18 to 0.35 g / cm 3 .

나노섬유를 이용한 필터 구현시 마이크로섬유 기술과 나노섬유 제조기술을 융합하여 가격 경쟁력도 있으면서도 차압과 여과 효율문제도 해결하고 고효율 및 고기능을 보장함과 아울러 항균성까지 갖는 기능성 필터를 구현하기 위해 본 발명에서는 하기와 같은 원료소재와 방사기에서의 각종 파라미터들도 요구된다. In the present invention, in order to solve the differential pressure and filtration efficiency problems, ensure high efficiency and high performance, and to implement a functional filter having antimicrobial properties by combining microfiber technology and nanofiber manufacturing technology when implementing a filter using nanofibers. Various parameters in the raw material and the radiator are also required as follows.

마이크로 섬유층(20)은 용융방사기에서의 용융방사가 가능한 합성수지 재질로서 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리비닐리덴플루라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리부틸렌텔레프탈레이트, 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에티렌이민, 폴리술폰, 폴리올레핀 등이 있으며, 그중 폴리프로필렌(PP)재질을 소재로 하는 것이 바람직하다. The micro fiber layer 20 is a synthetic resin material capable of melt spinning in a melt spinning machine, such as polypropylene (PP), polyethylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinylacetate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, Polyurethane, polybutylene terephthalate, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyethyleneimine, polysulfone, polyolefin and the like are preferred, and polypropylene (PP) material is preferable.

그리고 나노 섬유층(22)은 전기방사가 가능하도록 하는 일정 이상의 유전상수를 가지는 고분자수지 재질로 소재로 구현한 것이 바람직하다. In addition, the nanofiber layer 22 is preferably implemented as a material of a polymer resin material having a dielectric constant of at least a certain amount to enable electrospinning.

나노 섬유층(22)을 구성하는 일정 이상의 유전상수를 가지는 고분자 수지로는 물을 포함한 유기용매에 용해가능한 고분자 수지로서, 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile: PAN)수지 또는 폴리아미드(나일론 6)가 바람직하다. As the polymer resin having a dielectric constant of at least a certain portion constituting the nanofiber layer 22, a polymer resin soluble in an organic solvent including water is preferably polyacrylonitrile (PAN) resin or polyamide (nylon 6). .

물을 포함한 유기용매에 용해가능한 고분자 수지의 다른 일 예로는 폴리비닐 알콜, 폴리스티렌, 폴리카프로락톤, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리비닐리덴플루라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리부틸렌텔레프탈레이트, 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에티렌이민, 폴리술폰, 니트로셀룰로오스 등도 포함된다. 그 다른 일예들중 폴리스티렌, 폴리비닐리덴플루라이드, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리술폰, 니트로셀룰로오스는 내수성 및 내화학성(내알카리성, 내산성 등)이 좋아서 정수용 필터의 나노섬유층(22)을 구성하는데에 바람직하게 적용될 수 있다. Other examples of polymer resins soluble in organic solvents including water include polyvinyl alcohol, polystyrene, polycaprolactone, polyethylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinylacetate, polymethylmethacrylate, and polyacrylo Nitrile, polyurethane, polybutylene terephthalate, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polystyreneimine, polysulfone, nitrocellulose and the like. Among other examples, polystyrene, polyvinylidene fluoride, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyurethane, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polysulfone, nitrocellulose are water and chemical resistance (alkali resistance, Acid resistance, etc.) can be preferably applied to constitute the nanofiber layer 22 of the water filter.

또한 마이크로 섬유층(20) 및 나노 섬유층(22)를 형성하는데 있어 고효율과 고기능을 보장함과 아울러 항균성을 부여하기 위해서 본 발명의 실시 예에서는 나노 은입자도 함께 혼합되게 하는 것이 바람직하다. 이를 위해서는 마이크로 섬유사 용융을 위한 용융방사기에는 폴리프로필렌재질 칩(chip)들이 투입되어 용융되는데, 본 발명의 실시 예에서는 폴리프로필렌재질 칩에 나노 은입자도 함께 포함되게 한다. 나노 은입자는 폴리프로필린재질 칩이 용융되기 훨씬 이전인 낮은 온도에서 융용이 되어진다. In addition, in order to ensure high efficiency and high performance in forming the micro fiber layer 20 and the nano fiber layer 22, and to provide antimicrobial properties, it is preferable to mix the nano silver particles together in the embodiment of the present invention. To this end, polypropylene chips are injected into the melt spinning machine for melting the microfiber yarn, and in the embodiment of the present invention, the nanopropylene particles are also included in the polypropylene chip. Nano silver particles are melted at low temperatures well before the polypropylene chips melt.

또한 나노 섬유사를 전기 방사하기 위해 주사기내의 고분자수지용액에도 나노 은입자가 포함된다. 나노 은입자가 용융방사기내 및 주사기내에서 혼합되어 있을 때 분산 분포되는 것이 매우 중요한데 이를 위해서는 알코올과 같은 용매가 첨가되어야 한다. 하지만 알코올과 같은 용매는 은입자의 부분적 침전을 야기시키므로, 본 발명의 실시 예에서는 알코올과 같은 용매가 필요없이도 분산 분포가 가능 한 나노 은입자를 사용한다. 상기 나노 은입자는 자체내에 분산제가 포함된 나노 은입자이다. In addition, the nano resin particles in the polymer resin solution in the syringe to electrospin the nanofiber yarn. When nano silver particles are mixed in a melt spinning machine and in a syringe, it is very important that they are dispersed and distributed. To this end, a solvent such as alcohol must be added. However, since a solvent such as alcohol causes partial precipitation of silver particles, embodiments of the present invention use nano silver particles that are capable of dispersion distribution without the need for a solvent such as alcohol. The nano silver particles are nano silver particles having a dispersant contained therein.

기존 나노 은입자 분산을 위해 사용되는 용매가 알코올인 경우에는 은 함유량이 고분자수지 중량 대비 대략 0.1wt%정도밖에 미치지 못하여 항균성이 좋지 않다. 만약 항균성이 좋도록 하기 위해 0.1wt% 보다 훨씬 많이 나노 은입자를 혼합하게 되면 침전이 야기된다. If the solvent used to disperse the existing nano silver particles is alcohol, the silver content is only about 0.1wt% based on the weight of the polymer resin, which is not good antibacterial activity. If nano silver particles are mixed much more than 0.1wt% in order to have good antimicrobial activity, precipitation will occur.

하지만 본 발명의 실시 예에와 같은 자체 분산제가 포함된 나노 은입자는 고분자수지 중량 대비 1wt% 함량까지도 혼합이 가능하며, 그 이상의 나노 은입자의 혼합은 의미가 없다. 이는 고분자수지 중량 대비 대략 0.5wt%의 나노 은입자가 혼합되더라도 거의 100%에 가까운 항균성을 나타내기 때문이다.However, the nano silver particles including the self dispersing agent as in the embodiment of the present invention can be mixed up to 1 wt% of the polymer resin weight, and the mixing of the nano silver particles is not significant. This is because the nano-silver particles of about 0.5wt% to the weight of the polymer resin are mixed, showing almost 100% antimicrobial activity.

그러므로 본 발명의 실시 예에 따른 자체 분산제가 포함된 나노 은입자는 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%로 혼합되는 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 고분자수지 중량 대비 0.3wt%∼0.6wt%이다. Therefore, the nano-silver particles containing the self-dispersing agent according to the embodiment of the present invention is preferably mixed with 0.1wt% to 1.0wt% of the weight of the polymer resin, more preferably 0.3wt% to 0.6wt% of the weight of the polymer resin to be.

항균성을 부여하기 위한 나노 은입자의 혼합은 상기와 같은 혼합비율로 마이크로 섬유사 및 나노 섬유사 모두에 적용할 수 있으며, 필요에 따라서는 마이크로 섬유사나 나노 섬유사중 하나에만 적용할 수도 있다. 또한 둘중 하나에만 적용시에는 표면적과 공극율이 상대적으로 높은 나노 섬유사에 적용하는 것이 바람직하다.Mixing of the nano silver particles to impart antimicrobial properties can be applied to both the micro fiber yarns and nano fiber yarns in the above mixing ratio, and may be applied to only one of the micro fiber yarns or nano fiber yarns as necessary. In addition, when applied to only one of the two it is preferable to apply to the nanofiber yarn having a relatively high surface area and porosity.

마이크로 섬유층(20) 및 나노 섬유층(22)을 형성하는데 있어 필터의 제기능을 충분히 발휘하기 위해선 섬유사를 균일하게 제조하되 가능한한 가늘게 제조할 수 있는 것이 매우 중요하다. In forming the microfiber layer 20 and the nanofiber layer 22, in order to fully exhibit the function of the filter, it is very important to be able to manufacture the fiber yarn uniformly but as thin as possible.

먼저 마이크로 섬유층(20)을 형성하는데 있어서 폴리프로필렌 마이크로 섬유사를 균일하게 함과 아울러 기존보다는 상대적으로 가늘게 방사하기 위해선 용융방사기(6,10)의 방사노즐 직경, 방사온도, 방사거리 등이 파라미터들이 고려되어야 한다. 본원 발명자들은 이를 변화시켜가면 최적의 용융방사 조건을 확립하였다. First, in order to uniformize the polypropylene microfiber yarns and form relatively thinner yarns than the conventional ones in forming the microfiber layer 20, the parameters of the spinning nozzle diameter, the spinning temperature, and the spinning distance of the melt spinning machines 6 and 10 Should be considered. The inventors of the present invention have established optimum melt spinning conditions by changing these.

본원 발명자들은 원통형 복합섬유필터(200)를 정수용 필터로서 구현하기 위한 실험을 수행하였다. 정수용 필터를 구현하는데에는 정수작업에 가해지는 압력을 견딜 수 있는 강도를 가지면서도 평균직경이 균일하게 구현되는 것이 바람직하다. The inventors of the present invention performed an experiment for implementing the cylindrical composite fiber filter 200 as a filter for water purification. In order to implement a filter for water purification, it is desirable to have a uniform average diameter while having strength to withstand the pressure applied to the water purification operation.

정수용 필터를 구현하는데 있어 고려되는 파라미터들중 방사온도는 280℃∼300℃가 적당하며, 방사거리는 마이크로 섬유의 균일성 확보에 있어 요구되는 변수는 아님을 확인하였다. Among the parameters considered in implementing the filter for water purification, it was confirmed that the spinning temperature is appropriately 280 ° C to 300 ° C, and that the spinning distance is not a required parameter for securing the uniformity of the microfibers.

하지만 방사노즐의 직경은 마이크로 섬유의 균일성 확보에 요구되는 매우 중요한 변수임을 확인하였다. 이때 방사노즐의 직경은 0.1∼0.3mm이 바람직하며, 0.1∼0.3mm 범위내에서도 낮은 쪽으로 갈수록 균일성 확보에 더욱 유리함을 확인하였다. However, it was confirmed that the diameter of the spinning nozzle is a very important parameter required to secure the uniformity of the microfibers. In this case, the diameter of the spinning nozzle is preferably 0.1 to 0.3 mm, and even in the range of 0.1 to 0.3 mm, it is confirmed that it is more advantageous to ensure uniformity toward the lower side.

실험 일예로서 방사노즐의 직경을 0.2mm로 하고 방사거리를 약간씩 조절하면서 용융 방사를 한 결과 평균직경 12∼17㎛를 가지는 균일한 마이크로 섬유를 얻을 수 있었다. 이때 방사거리가 늘어남에 따라 마이크로 섬유사의 직경은 점점 가늘어짐을 확인할 수 있었고, 생산효율을 최적화하기 위해서는 비교적 방사거리를 짧도록 하는 것이 바람직함을 확인할 수 있었다. 방사거리의 범위는 일예로 80mm∼230mm정도이다. As an example of experiment, melt spinning was performed while the diameter of the spinning nozzle was set to 0.2 mm and the spinning distance was adjusted slightly to obtain uniform microfibers having an average diameter of 12 to 17 µm. At this time, as the spinning distance increases, the diameter of the microfiber yarn was gradually thinner, and it was confirmed that it is preferable to shorten the spinning distance in order to optimize the production efficiency. The range of radiation distance is, for example, about 80 mm to 230 mm.

본 발명의 실시 예에 따른 마이크로 섬유층(20)을 구성하는 마이크로 섬유사는 상기와 같이 12∼17㎛의 평균직경을 가지면서도 균일하게 구성할 수 있어 기존 정수용 필터를 구성하는 마이크로 섬유사의 일반적인 직경, 예컨대 23∼50㎛보다는 훨씬 가늘어져 기존보다는 상대적으로 표면적이 커지고 유연성은 높아진 장점을 갖는다.The microfiber yarn constituting the microfiber layer 20 according to the embodiment of the present invention can have a uniform diameter while having an average diameter of 12 to 17㎛ as described above, such as the general diameter of the microfiber yarn constituting the existing water filter, for example Much thinner than 23 ~ 50㎛ has the advantage that the surface area is relatively large and flexibility is higher than the conventional.

다음으로 본 발명의 실시 에에 따른 나노 섬유층(22)을 형성하는데 있어서는, 일정 이상의 유전상수를 가지는 고분자수지의 나노 섬유사를 균일하게 방사하고 재현성을 좋도록 하기 위한 전기방사기(8)의 전기방사조건을 구성하는 파라미터들을 고려하여야 한다. 그 파라미터들로는 전압, 방사거리, 방사속도, 고분자수지액 농도 등이 있다. Next, in forming the nanofibrous layer 22 according to the embodiment of the present invention, the electrospinning condition of the electrospinning machine 8 for uniformly spinning the nanofiber yarn of the polymer resin having a predetermined constant or more and improving reproducibility Consider the parameters that make up The parameters include voltage, spinning distance, spinning speed, and polymer resin concentration.

본 발명의 실시 예에서는 일정 이상의 유전상수를 가지는 고분자 수지의 바람직한 일 예인 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile: PAN)수지 또는 폴리아미드(나일론 6)중에서 폴리아크릴로니트릴(polyacrylonitrile: PAN)수지를 용해시키기 위한 용매로서 N,N-디메틸포마미드(dimethylfomatmide:DMF)를 사용하였으며, 폴리아미드(나일론 6)를 용해시키기 위한 용매로서 개미산(formic acid)을 사용하였다. In the embodiment of the present invention, a polyacrylonitrile (PAN) resin or polyacrylonitrile (PAN) resin is dissolved in polyacrylonitrile (PAN) resin or polyamide (nylon 6). N, N-dimethylformamide (DMF) was used as a solvent, and formic acid was used as a solvent for dissolving polyamide (nylon 6).

본원 발명자들은 원통형 복합섬유필터(200)를 정수용 필터로서 구현하기 위한 나노섬유 형성 실험을 수행하였다. 실험은 정수용 필터의 나노섬유층(22) 형성을 위한 고분자수지를 폴리아크릴로니트릴수지의 경우와 폴리아미드(나일론 6)이 경우로 구분하여 이루어졌다. The inventors of the present invention performed a nanofiber forming experiment for implementing the cylindrical composite fiber filter 200 as a filter for water purification. The experiment was performed by dividing the polymer resin for forming the nanofiber layer 22 of the water filter into the polyacrylonitrile resin and the polyamide (nylon 6).

먼저 고분자수지가 폴리아크릴로니트릴수지인 경우에 대한 실험 예를 설명하면 하기와 같다. First, an experimental example for the case where the polymer resin is a polyacrylonitrile resin will be described.

폴리아크릴로니트릴(PAN)수지가 N,N-디메틸포마미드(DMF)용매에 용해됨에 따라 PAN/DMF용액(고분자용액)이 얻어지는데, 이 PAN/DMF용액을 전기방사함에 있어 고려해야할 중요한 파라미터는 PAN/DMF용액에서의 농도, PAN/DMF용액의 방사속도, 인가전압, 방사거리 등임을 실험을 통해서 확인할 수 있었다. As the polyacrylonitrile (PAN) resin is dissolved in N, N-dimethylformamide (DMF) solvent, a PAN / DMF solution (polymer solution) is obtained, which is an important parameter to consider in electrospinning this PAN / DMF solution. The concentrations in the PAN / DMF solution, the spinning speed of the PAN / DMF solution, the applied voltage, and the spinning distance could be confirmed through experiments.

이때 나노섬유의 직경은 용액에서의 농도와 용액의 방사속도가 감소할수록 나노섬유의 직경이 감소하는 경향을 나타내었으며, 인가전압과 방사거리가 증가할수록 나노섬유의 직경이 감소하는 경향을 나타내었다. At this time, the diameter of the nanofibers showed a tendency to decrease the diameter of the nanofibers as the concentration and the spinning speed of the solution decreased, and the diameters of the nanofibers decreased as the applied voltage and the spinning distance increased.

정수용 필터로서 최적화된 나노섬유의 일 예는 하기와 같다. An example of nanofibers optimized as a water filter is as follows.

(1) 평균직경 600㎚의 PAN나노섬유(1) PAN nanofibers with an average diameter of 600 nm

* 전기방사조건의 파라미터들에서, 용액에서의 농도는 12wt%, 용액의 방사속도는 1.2ml/h, 인가전압은 15kV, 방사거리 15cm이다. In the parameters of electrospinning conditions, the concentration in the solution is 12wt%, the spinning speed of the solution is 1.2ml / h, the applied voltage is 15kV, the spinning distance is 15cm.

(2) 평균직경 300㎚의 PAN나노섬유(2) PAN nanofibers with an average diameter of 300 nm

* 전기방사조건의 파라미터들에서, 용액에서의 농도는 10wt%, 용액의 방사속도는 1.2ml/h, 인가전압은 15kV, 방사거리 13cm이다. In the parameters of electrospinning conditions, the concentration in the solution is 10wt%, the spinning speed of the solution is 1.2ml / h, the applied voltage is 15kV, and the spinning distance is 13cm.

상기한 최적화된 PAN나노섬유에서 평균직경이 약 300nm인 PAN나노섬유는 섬유형태가 균일하고 비드의 혼재가 없으며 재현성이 우수하다는 장점이 있다. 그리고 평균직경이 약 600nm인 PAN나노섬유의 시트는 조작이 간편하고 두께 조절도 간단하여 나노/마이크로 복합섬유필터에 가장 바람직하게 적용할 수 있다. 그리고 상 기한 PAN나노섬유는 탄소나노섬유제조공정 등에도 용이하게 적용될 수 있다. In the optimized PAN nanofibers, PAN nanofibers having an average diameter of about 300 nm have the advantages of uniform fiber shape, no mixing of beads, and excellent reproducibility. In addition, the sheet of PAN nanofibers having an average diameter of about 600 nm is most easily applied to the nano / micro composite fiber filter because of its simple operation and simple thickness control. In addition, the PAN nanofibers can be easily applied to the carbon nanofiber manufacturing process.

다음으로 고분자수지가 폴리아미드(나일론 6)인 경우에 대한 실험 예를 설명하면 하기와 같다. Next, an experimental example for the case where the polymer resin is polyamide (nylon 6) will be described.

폴리아미드(나일론 6)이 개미산 용매에 용해시켜서 고분자용액을 얻고, 다양한 조건하에서 전기방사를 하였다. 실험 결과 전기방사의 조건의 파라미터들중에서, 전압은 10∼19kV, 방사거리는 8∼20cm, 방사속도는 0.1∼0.3ml/h, 고분자 농도는 용매의 15∼26wt%으로 하는 것이, 재현성이 우수하고 균일한 나노섬유가 얻어지도록 하는데에 있어 바람직한 값임을 확인하였다. Polyamide (nylon 6) was dissolved in formic acid solvent to obtain a polymer solution and electrospinning under various conditions. Experimental results Among the parameters of electrospinning conditions, the voltage was 10-19 kV, the radiation distance was 8-20 cm, the spinning speed was 0.1-0.3 ml / h, and the polymer concentration was 15-26 wt% of the solvent. It was confirmed that this is a desirable value for obtaining uniform nanofibers.

상기한 전기방사조건으로 전기방사를 함에 따라 평균직경이 약 200㎚의 폴리아미드(나일론6) 나노섬유를 제조할 수 있었다. By electrospinning under the above electrospinning conditions, polyamide (nylon 6) nanofibers having an average diameter of about 200 nm could be prepared.

본 발명의 실시 예에서는 마이크로 섬유층(20) 및 나노섬유층(22)에 항균성을 부여하기 위해 나노 은을 첨가하여서 방사가 이루어지도록 하였다. In the embodiment of the present invention was added to the nano-fiber layer 20 and nanofiber layer 22 to give antimicrobial to the spinning is made.

나노 은을 첨가시 섬유사의 방사가 제대로 이루어지는지를 확인하여야하고, 방사가 제대로 이루어진다하더라도 제조된 섬유사가 항균성을 가지는지를 확인하여야 한다.When nano silver is added, it is necessary to check whether the spinning of the fiber yarn is performed properly, and even if the spinning is done properly, it is necessary to check whether the manufactured fiber yarn has antibacterial properties.

본원 발명자들은 일예로 폴리아미드(나일론6)에 10∼20nm 입자크기를 갖는 나노 은을 첨가하여 전기방사기를 통해서 항균성 나노섬유를 제조할 수 있었다. 실험을 통해 전기 방사기의 인가전압이 높아짐에 따라 나노 섬유사의 굵기는 가늘어짐을 확인하였고, 은농도의 변화에 따른 나노섬유의 형태는 변화 없어 문제가 없음을 확인하였다. The inventors of the present invention were able to prepare antimicrobial nanofibers through an electrospinner by adding nano silver having a particle size of 10-20 nm to polyamide (nylon 6) as an example. The experiment confirmed that the thickness of the nanofiber yarn became thinner as the applied voltage of the electrospinner was increased, and the shape of the nanofiber did not change due to the change of the silver concentration.

그 후 제조된 폴리아미드(나일론6)/은 나노섬유사 부직포에 대해서 은성분이 포함되어 있으며 항균작용을 하는지를 실험하였다. Then, the polyamide (nylon 6) / silver nanofiber nonwoven fabric prepared was tested whether the silver component and antibacterial action.

도 4a 및 도 4b는 폴리아미드(나일론6)/은 나노섬유사에 대한 TEM 분석 이미지이고, 도 5는 폴리아미드(나일론6)/은(Ag) 나노섬유사에 대한 EDS(Energy Dispersive Spectrosopy) 분석 이미지를 보여주는 도면이다. 도 4a 및 도 4b를 참조하면, 폴리아미드(나일론6)/은(Ag) 나노섬유사 표면 및 그 내부에 10∼20nm크기 은입자가 침투 분산되어 존재하는 것을 확인할 수 있고, 도 5에서는 나노 섬유사에 은성분(Ag)이 포함되어 있음을 그 피크를 통해서 확인할 수 있다. 4A and 4B are TEM analysis images of polyamide (nylon 6) / silver nanofiber yarns, and FIG. 5 is an energy dispersive spectrosopy (EDS) analysis of polyamide (nylon 6) / silver (Ag) nanofiber yarns. A diagram showing an image. 4A and 4B, it can be seen that 10-20 nm-sized silver particles penetrate and exist on the surface and inside of the polyamide (nylon 6) / silver (Ag) nanofiber yarn. It can be confirmed from the peak that silver component (Ag) is contained in the yarn.

본원 발명자들은 포도상구균(Staphylococcus aurus)과 폐렴균(Klebsiella pneumonia)을 이용한 항균성 실험을 수행하였다. 포도상구균(Staphylococcus aurus)은 양성균의 일예이고, 폐렴균(Klebsiella pneumonia)은 음성균의 일예이다. The present inventors performed antimicrobial experiments using Staphylococcus aurus and Klebsiella pneumonia . Staphylococcus aurus is an example of benign bacteria, and Klebsiella pneumonia is an example of negative bacteria.

도 6a는 포도상구균을 이용한 항균성 실험 결과 막대그래프이고, 도 6b는 폐렴균을 이용한 항균성 실험 결과 막대그래프이다. Figure 6a is a bar graph of the antimicrobial test results using staphylococcus, Figure 6b is a bar graph of the antimicrobial test results using pneumococci.

도 6a 및 도 6b의 그래프를 참조하면, 포도상구균 및 폐렴균을 이용한 항균성 실험에서 은 함유량이 1000ppm이상일 때부터는 90%이상의 항균성(Growth inhibition rate)을 나타내고 있음을 확인할 수 있다. 이때 항균성[%]은 (A-B/A)*100의 식으로 산출된다(여기서, A는 일반 부직포에서 배양 산출한 생균수, B는 은함유 나노섬유부직포에서 배양 산출한 생균수). 상기 은 함유량 1000ppm은 고분자수지 중량 대비 0.3wt%정도에 해당되는 값이다. Referring to the graphs of FIGS. 6A and 6B, it can be seen that the antimicrobial test using Staphylococcus aureus and pneumococci exhibits 90% or more antimicrobial activity (Growth inhibition rate) when the silver content is 1000 ppm or more. At this time, the antimicrobial [%] is calculated by the formula (A-B / A) * 100 (where A is the number of viable cells cultured in a general nonwoven fabric and B is the number of viable cells cultured in a silver-containing nanofiber nonwoven fabric). The silver content of 1000 ppm is a value corresponding to about 0.3 wt% based on the weight of the polymer resin.

항균성은 20∼30%정도이면 항균효과가 별로 없는 것으로 간주하고 90%이상을 넘으면 항균효과가 매우 좋은 것으로 간주한다. 그러므로 본 발명의 은 함유 나노섬유 부직포는 그 은 함유랑이 1000ppm이상일 때 높은 항균효과를 나타냄을 알 수 있다.If the antimicrobial activity is about 20-30%, the antimicrobial effect is considered to be insignificant. If it exceeds 90%, the antimicrobial effect is considered to be very good. Therefore, it can be seen that the silver-containing nanofiber nonwoven fabric of the present invention exhibits high antibacterial effect when the silver content is 1000 ppm or more.

도 7a 및 도 7b는 포도상구균과 폐렴균을 이용한 나노섬유의 항균존 시험 결과를 보여주는 도면으로서, 도 7a는 포도상구균을 이용한 나노섬유의 항균존 시험결과 사진이고, 도 7b는 폐렴균을 이용한 나노섬유의 항균존 시험 결과 사진이다. Figure 7a and 7b is a view showing the antimicrobial zone test results of nanofibers using staphylococcus and pneumococci, Figure 7a is a photograph of the antimicrobial zone test results of nanofibers using staphylococcus, Figure 7b of the nanofibers using pneumococci It is photograph of antibacterial zone test result.

도 7a 및 도 7b에서, 'N'표시된 시료 부직포는 일반 나노섬유 부직포(왼쪽)이고, 아무 표시없는 시료 부직포(오른쪽)는 은이 1500ppm정도 함유된 은 함유 나노섬유 부직포이다.7A and 7B, the sample nonwoven fabric labeled 'N' is a normal nanofiber nonwoven fabric (left), and the sample nonwoven fabric (right) without any marking is a silver-containing nanofiber nonwoven fabric containing about 1500 ppm of silver.

도 7a 및 도 7b에서 확인할 수 있듯이, 은 포함된 나노섬유 부직포(오른쪽)에는 주변에도 균이 서식 및 증식하지 못함을 확인할 수 있다.As can be seen in Figures 7a and 7b, the nanofiber nonwoven fabric containing silver (right) can be confirmed that the bacteria do not inhabit and proliferate around.

도 8은 본 발명의 실시 예에 따라 마이크로 섬유층(20)상에 나노섬유가 전기 방사되어 나노섬유층(22)이 형성된 SEM 이미지 사진이고, 도 9a 내지 도 9c는 내측의 마이크로 섬유층(20)상에 나노섬유층(22)과 외측의 마이크로 섬유층(20)이 차례로 적층 형성된 부분 단면 사진도이다. FIG. 8 is a SEM image photograph in which nanofibers are electrospun on the microfiber layer 20 to form the nanofiber layer 22, and FIGS. 9A to 9C are on the inner microfiber layer 20. It is a partial cross-sectional photograph figure in which the nanofiber layer 22 and the outer micro fiber layer 20 were laminated | stacked in order.

본원 발명자들은 기존 마이크로 필터와 도 2와 같은 구성된 원통형 복합섬유필터(200)를 이용하여 입자크기에 따른 여과율을 실험하였는데, 그 결과는 도 10a 및 도 10b에서와 같다. The present inventors experimented the filtration rate according to the particle size using the conventional micro filter and the cylindrical composite fiber filter 200 configured as shown in Figure 2, the results are as shown in Figure 10a and 10b.

도 10a의 테이블 및 도 10b의 그래프에서, '대진마이크로필터(Daejin micro filter)'는 기존 마이크로 필터이고, '대진나노필터(Daejin nano filter)'는 도 2 와 같은 원통형 복합섬유필터(200)의 샘플이다. 비교를 해보면, 원통형 복합섬유필터(200)의 샘플인 '대진나노필터(Daejin nano filter)'는 0.1㎛의 입자도 거의 99%이상을 여과하는 것을 확인할 수 있는 반면, 기존 마이크로 필터인 '대진마이크로필터(Daejin micro filter)'는 3㎛이상의 입자라 할지라도 80%정도만 여과할 수 있음을 확인할 수 있다. In the table of FIG. 10A and the graph of FIG. 10B, 'Daejin micro filter' is a conventional micro filter, and 'Daejin nano filter' is a cylindrical composite fiber filter 200 of FIG. 2. Sample. By comparison, the sample of the cylindrical composite fiber filter 200 'Daejin nano filter' can be found to filter almost 99% of the particles of 0.1 ㎛, while the conventional micro filter 'Daejin micro 'Daejin micro filter' can be seen that only about 80% of the particles even 3㎛ or more can be confirmed.

이러한 비교를 통한 확인은 본 발명의 실시 예에 따른 원통형 복합섬유필터(200)는 여과효율이 아주 뛰어남을 증명하여준다. Confirmation through this comparison proves that the cylindrical composite fiber filter 200 according to the embodiment of the present invention is very excellent in filtration efficiency.

또한 본원 발명자들은 기존 마이크로 필터와 도 2와 같은 구성된 원통형 복합섬유필터(200)에서의 유량(유속)에 따른 압력손실을 실험하였는데, 그 결과는 도 11a 및 도 11b와 같다. 상기 압력손실은 필터로 인입되는 유량압력과 필터로부터 토출되어지는 유량압력간의 차값을 의미하는 것으로, 그 수치가 낮을수록 좋다. In addition, the present inventors have tested the pressure loss according to the flow rate (flow rate) in the conventional micro filter and the cylindrical composite fiber filter 200 configured as shown in Figure 2, the results are the same as in Figures 11a and 11b. The pressure loss means a difference value between the flow pressure drawn into the filter and the flow pressure discharged from the filter, and the lower the value, the better.

도 11a 및 도 11b를 참조하면, 기존 마이크로 필터 '대진마이크로필터(Daejin micro filter)'와 본 발명의 복합섬유필터 '대진나노필터(Daejin nano filter)'에서의 유량(유속)에 따른 압력손실은 유량(유속) 12∼18ℓ/min에서는 별로 큰 차이가 없음을 확인할 수 있다. 특히 일반 수도물에서의 유량(유속)이 12ℓ/min정도가 되는데, 여기서 기존 마이크로 필터 '대진마이크로필터(Daejin micro filter)'의 압력손실이 0.015이고, 본 발명의 복합섬유필터 '대진나노필터(Daejin nano filter)'에서의 차압 각각 0.021이다. 11A and 11B, the pressure loss according to the flow rate (flow rate) of the conventional micro filter 'Daejin micro filter' and the composite fiber filter 'Daejin nano filter' of the present invention are It can be seen that there is not much difference in the flow rate (flow rate) 12-18 L / min. In particular, the flow rate (flow rate) in general tap water is about 12 l / min, where the pressure loss of the existing micro filter 'Daejin micro filter' is 0.015, and the composite fiber filter 'Daejin nano filter (Daejin) of the present invention. the differential pressure at the nano filter) is 0.021.

그러므로 본 발명의 복합섬유필터는 일반 수돗물일 경우 그 차압이 일반 기존 마이크로 필터와 거의 유사하므로 성능이 매우 좋은 편에 해당된다. 일반 수돗 물에서의 역삼투압방식 필터의 차압이 수십 ℓ/min인 점을 고려해 보면 본 발명의 복합섬유필터의 차압 성능은 엄청나게 크게 개선되었음을 이해할 수 있을 것이다. Therefore, the composite fiber filter of the present invention corresponds to a very good performance because the differential pressure is almost similar to the conventional conventional micro filter when the tap water. Considering that the differential pressure of the reverse osmosis type filter in general tap water is several tens ℓ / min, it will be understood that the differential pressure performance of the composite fiber filter of the present invention is greatly improved.

본 발명의 실시 예에 따른 원통형 복합섬유필터는 원통면을 길이방향으로 절개하여 전개하면 평면형태의 복합섬유 필터로도 구현할 수 있다. Cylindrical composite fiber filter according to an embodiment of the present invention can be implemented as a planar composite fiber filter if the cylindrical surface is cut in the longitudinal direction and deployed.

또한 본 발명의 복합 섬유필터는 정수용 뿐만 아니라 공기청정용 및 그외 다른 여재 용도로 직접 및 응용사용될 수 있음을 이 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 자명하여진다.It is also apparent to those skilled in the art that the composite fiber filter of the present invention can be used directly and in application for water purification as well as for air cleaning and other media applications.

상술한 본 발명의 설명에서는 구체적인 실시 예에 관해 설명하였으나, 여러 가지 변형이 본 발명의 범위에서 벗어나지 않고 실시할 수 있다. In the above description of the present invention, specific embodiments have been described, but various modifications may be made without departing from the scope of the present invention.

예컨대, 본 발명은 마이크로섬유 부직포와 나노섬유의 복합화방법으로 상기에서 설명한 연속공정으로 복합섬유 필터를 구현하는 방법 이외의 다른 실시 예로서, 평면형 나노섬유 부직포를 별도의 공정으로 대량생산하고 도 1의 성형봉(2)상에 형성된 마이크로섬유층(20)상에 일정 두께로 감아준 다음, 다시 도 1의 마이크로섬유 용융방사기를 이용하여 마이크로섬유층을 교호 적층형성시키는 방법으로도 복합섬유필터를 제조할 수 있다.For example, the present invention is a method of complexing a microfiber nonwoven fabric and a nanofiber in a method other than implementing the composite fiber filter in a continuous process described above, and mass-producing a planar nanofiber nonwoven fabric in a separate process and The composite fiber filter may also be manufactured by winding a predetermined thickness on the microfibrous layer 20 formed on the forming rod 2 and then alternately stacking the microfiber layers using the microfiber melt spinning machine of FIG. 1. have.

이때의 성형봉(2)은 반드시 도전성재질이어야할 필요는 없으며, 상기 별도 생산되는 평면형 나노섬유 부직포를 구성하는 나노섬유들은 본 발명에 따라 구현된 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은나노입자가 혼합하여서 형성된 것이며, 상기 평면형 나노섬유 부직포도 그 기공율이 30 ~ 70%이고 순수 밀도는 0.1 ~ 0.22 g/cm3을 갖도록 제조하는 것이 바람직하다. At this time, the forming rod 2 does not necessarily have to be a conductive material, and the nanofibers constituting the planar nanofiber nonwoven fabric produced separately are 0.1 wt% to 1.0 wt% of the polymer resin weight according to the present invention. The dispersant-containing silver nanoparticles are formed by mixing, and the planar nanofiber nonwoven fabric is also preferably manufactured to have a porosity of 30 to 70% and a pure density of 0.1 to 0.22 g / cm 3 .

또한 본 발명의 또 다른 실시 예로서 스폰본드(spunbond)와 같은 형태의 마이크로섬유 부직포 상에 전기방사방식으로 본 발명의 나노섬유 부직포를 형성시키어 라미네이션 한 후 이들을 일정 두께가 될 때까지 원통형으로 감아주어 나노복합 정수필터로도 제조할 수 있다. 이때, 상기 나노섬유 부직포를 구성하는 나노섬유는 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은나노입자가 혼합된 섬유이고, 상기 나노섬유 부직포의 기공율이 30 ~ 70%이고 그 순수밀도가 0.1 ~ 0.22 g/cm3을 갖도록 형성한다. In addition, as another embodiment of the present invention by forming the nanofiber nonwoven fabric of the present invention by electrospinning on a microfiber nonwoven fabric such as spunbond (spunbond) and wound them in a cylindrical until a certain thickness It can also be produced as a nano composite water filter. In this case, the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric is a fiber in which silver nanoparticles containing a self-dispersant of 0.1wt% to 1.0wt% of the weight of the polymer resin is mixed, the porosity of the nanofiber nonwoven fabric is 30 ~ 70% and its pure density To form 0.1 to 0.22 g / cm 3 .

또한 본 발명은 평면형 나노섬유 부직포를 평면형태의 마이크로섬유 부직포와 교호적으로 겹쳐서 다수층을 형성한 후 절곡하여 주름이 진 원통형의 나노복합섬유필터를 제조할 수 있다. 이때의 나노섬유 부직포를 구성하는 나노섬유는 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은나노입자가 혼합된 나노섬유사이며, 나노섬유 부직포는 그 기공율이 30 ~ 70%, 순수밀도는 0.1 ~ 0.22 g/cm3로 된 것이다. In another aspect, the present invention can be formed by folding a planar nanofiber nonwoven fabric alternately with a planar microfiber nonwoven fabric to form a plurality of layers and then bent to produce a cylindrical nano composite fiber filter pleated. In this case, the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric are nanofiber yarns containing silver nanoparticles containing 0.1 wt% to 1.0 wt% of self-dispersant based on the weight of the polymer resin, and the nanofiber nonwoven fabric has a porosity of 30 to 70% and a pure density. Is 0.1 to 0.22 g / cm 3 .

따라서 본 발명의 범위는 설명된 실시 예에 의하여 정할 것이 아니고 특허청구범위와 특허청구범위의 균등한 것에 의해 정해 져야 한다. Therefore, the scope of the present invention should not be defined by the described embodiments, but should be determined by the equivalent of claims and claims.

상술한 바와 같이 본 발명은 나노섬유와 마이크로섬유를 복합시켜서 고효율, 고기능성 및 항균성을 갖는 복합섬유필터를 구현할 수 있으며, 정수용 필터 용도와 그외 다른 용도로도 사용할 수 있는 장점이 있다. As described above, the present invention can realize a composite fiber filter having high efficiency, high functionality, and antimicrobial properties by combining nanofibers and microfibers, and has the advantage of being used for water purification filters and other applications.

Claims (19)

복합섬유필터 제조방법에 있어서,In the composite fiber filter manufacturing method, 일단이 접지되며 회전구동되는 도전성재질 성형봉 상에 용융방사기로 용융방사하여 마이크로 섬유사로 구성된 마이크로 섬유층을 형성하고, 상기 마이크로 섬유층상에 전기방사 가능한 일정 유전상수를 갖는 고분자수지 용액을 전기방사기로 전기방사하여 나노 섬유사로 구성된 나노 섬유층을 적층 형성함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법.One end is grounded and melt-spun with a melt spinning machine on a rotating rod of conductive material to form a microfiber layer composed of microfiber yarns, and an electrospinning polymer resin solution having a constant dielectric constant capable of electrospinning on the microfiber layer is electrospun. Method of manufacturing a composite fiber filter using nanofibers, characterized in that to form a laminated nanofiber layer consisting of nanofiber yarn by spinning. 제1항에 있어서, 상기 용융방사기와 전기방사기에 의해서 마이크로 섬유층과 나노 섬유층을 교호적이고 연속적으로 적층 형성하여 다수층들이 구성되게 함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법. The method of claim 1, wherein a plurality of layers are formed by alternately and successively stacking a microfiber layer and a nanofiber layer by the melt spinning machine and the electrospinning machine. 제1항에 있어서, 상기 고분자수지 용액에는 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은나노입자가 혼합 구성됨을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법. The method of claim 1, wherein the polymer resin solution is mixed with silver nanoparticles containing 0.1 wt% to 1.0 wt% of self dispersant based on the weight of the polymer resin. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 나노 섬유층은 기공율이 30 ~ 70%이고 순수밀도가 0.1 ~ 0.22 g/cm3을 갖도록 구성함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법. The method of claim 1 or 3, wherein the nanofiber layer has a porosity of 30 to 70% and a pure density of 0.1 to 0.22 g / cm 3 . 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 나노섬유사에 포함된 고분자수지는 폴리아크릴로니트릴수지 및 폴리아미드(나일론 6)중의 하나의 성분으로 구성함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법. The composite fiber filter using nanofibers according to claim 1 or 3, wherein the polymer resin included in the nanofiber yarn is composed of one component of polyacrylonitrile resin and polyamide (nylon 6). Manufacturing method. 제1항 또는 제3항에 있어서, 상기 나노섬유사에 포함된 고분자수지는 고분자 수지의 다른 일 예로는 폴리비닐알콜, 폴리스티렌, 폴리카프로락톤, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리비닐리덴플루라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리우레탄, 폴리부틸렌텔레프탈레이트, 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에티렌이민, 폴리술폰, 니트로셀룰로오스중의 하나의 성분으로 구성함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법. According to claim 1 or 3, wherein the polymer resin contained in the nanofiber yarn is a polyvinyl alcohol, polystyrene, polycaprolactone, polyethylene terephthalate, polyvinylidene fluoride, nylon, poly Consists of one of vinyl acetate, polymethyl methacrylate, polyacrylonitrile, polyurethane, polybutylene terephthalate, polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polystyreneimine, polysulfone, and nitrocellulose Composite fiber filter manufacturing method using a nanofiber, characterized in that. 제1항에 있어서, 상기 용융 방사되는 마이크로 섬유사는 폴리프로필렌 성분을 포함하며 상기 폴리프로필렌 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은 나노입자가 혼합 구성됨을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법. The composite of claim 1, wherein the melt-spun microfiber yarn comprises a polypropylene component and comprises silver nanoparticles containing 0.1 wt% to 1.0 wt% of a self-dispersant based on the weight of the polypropylene. Fiber filter manufacturing method. 제1항에 있어서, 상기 성형봉은 30∼50rpm으로 회전구동함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법. The method of claim 1, wherein the forming rod rotates at 30 to 50 rpm. 제1항에 있어서, 상기 용융방사기의 용융방사조건에서 방사노즐 직경은 0.1∼0.3mm이며, 방사거리는 80∼230mm임을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법. The method of claim 1, wherein the spinning nozzle diameter is 0.1 to 0.3 mm and the spinning distance is 80 to 230 mm in the melt spinning condition of the melt spinning machine. 제1항에 있어서, 상기 전기방사기의 전기방사조건 파라미터에는 고분자수지용액에서의 고분자수지 농도, 고분자수지 용액의 방사속도, 인가전압, 방사거리가 포함됨을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유 제조방법. The method of claim 1, wherein the electrospinning condition parameter of the electrospinner includes a polymer resin concentration in a polymer resin solution, a spinning speed of the polymer resin solution, an applied voltage, and a spinning distance. . 제10항에 있어서, 상기 전기방사기의 전기방사조건 파라미터에는 은 농도가 더 포함됨을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유 제조방법. The method of claim 10, wherein the electrospinning condition parameter of the electrospinner further comprises a silver concentration. 제1항 또는 제3항에 기재된 제조방법으로 제조된 복합섬유필터. The composite fiber filter manufactured by the manufacturing method of Claim 1 or 3. 복합섬유필터 제조방법에 있어서,In the composite fiber filter manufacturing method, 일단이 접지되며 회전구동되는 도전성재질 성형봉상에 제1 용융방사기로 용융방사하여 제1 마이크로 섬유사로 구성된 제1 마이크로 섬유층을 형성하고, 상기 마이크로 섬유층상에는 전기방사 가능한 일정 유전상수를 갖는 고분자수지 용액을 전기방사기로 전기방사하여 나노 섬유사로 구성된 나노 섬유층을 적층 형성하고, 상기 나노 섬유층상에는 제2 용융방사기로 용융방사하여 제1 마이크로 섬유사와는 직경을 다른 제2 마이크로 섬유사로 구성된 제2 마이크로 섬유층을 형성하되, 상기 각 섬유층들은 상기 성형봉상에서는 연속 적층 형성되게 함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법.A first microfibrous layer composed of first microfiber yarns is formed by melting and spinning with a first melt spinning yarn on a conductive rod forming rod having one end grounded and rotating, and a polymer resin solution having a constant dielectric constant that is electrospun on the microfiber layer. Electrospinning with an electrospinner to form a nanofiber layer composed of nanofiber yarns, and melt spinning with a second melt spinning machine on the nanofiber layer to form a second microfiber layer composed of second microfiber yarns different in diameter from the first microfiber yarn However, each of the fiber layers manufacturing method of a composite fiber filter using nanofibers, characterized in that to form a continuous stack on the forming rod. 복합섬유필터 제조장치에 있어서, In the composite fiber filter manufacturing apparatus, 일단이 접지된 도전성재질 성형봉이 구동부에 의해 회전 구동가능케 구성하 고, 상기 성형봉 부근에는 하나 이상의 용융방사기와 전기방사기를 설치 구성하여 상기 용융방사기의 용융방사와 전기방사기의 전기방사에 의해 상기 성형봉 상에 마이크로 섬유사로 구성된 마이크로 섬유층과 나노 섬유사로 구성된 나노 섬유층이 교호적이고 연속적으로 적층 형성됨을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조장치.A conductive rod having one end grounded is configured to be rotatable by a driving unit, and at least one molten spinning machine and an electrospinner are installed near the molding rod to form the molten spinning machine by electrospinning the electrospinning machine. Apparatus for producing a composite fiber filter using nanofibers, characterized in that the microfiber layer composed of microfiber yarns and the nanofiber layer composed of nanofiber yarns are alternately and continuously stacked on a rod. 제14항에 있어서, 상기 용융방사기와 전기방사기 각각의 대응 위치에 냉연롤러를 구비하여 상기 성형봉과 압착 회전되게 구성함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조장치. 15. The apparatus for manufacturing a composite fiber filter using nanofiber according to claim 14, wherein a cold rolling roller is provided at a corresponding position of each of the melt spinning machine and the electrospinning machine so as to be compressed and rotated with the forming rod. 제14항 또는 제15항에 있어서, 상기 교호적이고 연속적 적층으로 형성된 원통형 섬유층들을 미리 설정된 유효 길이대로 절단하는 절단기를 더 구비함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조장치.The apparatus for manufacturing a composite fiber filter using nanofibers according to claim 14 or 15, further comprising a cutter for cutting the cylindrical fiber layers formed by the alternating and continuous lamination to a predetermined effective length. 복합섬유필터 제조방법에 있어서,In the composite fiber filter manufacturing method, 회전구동되는 성형봉상에 제1 용융방사기로 용융방사하여 제1 마이크로 섬유사로 구성된 제1 마이크로 섬유층을 형성하고, 상기 마이크로 섬유층상에는 고분자 수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은 나노입자가 혼합된 나노 섬유사들로 구성된 평면형 나노섬유 부직포를 일정두께로 감아서 나노섬유층을 적층 형성하고, 상기 나노 섬유층상에는 제2 용융방사기로 용융방사하여 제1 마이크로 섬유사와는 직경을 다른 제2 마이크로 섬유사로 구성된 제2 마이크로 섬유층을 형성하되, 상기 각 섬유층들은 상기 성형봉상에서는 연속 적층 형성되게 함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법.Melt spinning with a first melt spinning machine on a rotating rod to form a first micro fiber layer composed of first micro fiber yarns, and on the micro fiber layer silver nanoparticles containing 0.1wt% to 1.0wt% of self-dispersant based on the weight of the polymer resin. Is laminated to form a nanofiber layer by winding a planar nanofiber nonwoven fabric composed of mixed nanofiber yarns to a predetermined thickness, the second microfiber different in diameter from the first microfiber yarn by melt spinning with a second melt spinning yarn on the nanofiber layer Forming a second micro fiber layer consisting of a yarn, wherein each of the fiber layers are to be formed in a continuous stack on the forming rod composite fiber filter using a nanofiber, characterized in that. 마이크로섬유 부직포 상에 전기방사방식으로 나노섬유 부직포를 형성시키어 라미네이션 한 후 이들을 일정 두께가 될 때까지 원통형으로 감아주어 나노복합 정수필터로도 제조하되, 상기 나노섬유 부직포를 구성하는 나노섬유는 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은나노입자가 혼합된 섬유이며, 상기 나노섬유 부직포의 기공율이 30 ~ 70%이고 순수밀도가 0.1 ~ 0.22 g/cm3을 갖도록 제조함을 특징으로 하는 나노섬유를 이용한 복합섬유필터 제조방법. After forming and laminating the nanofiber nonwoven fabric by electrospinning on the microfiber nonwoven fabric and winding them in a cylindrical shape until the thickness becomes a certain thickness, it is also manufactured as a nano composite water filter, but the nanofibers constituting the nanofiber nonwoven fabric are polymer resins. 0.1 wt% to 1.0wt% of the self-dispersing agent containing silver nanoparticles are mixed fibers, the nanofiber nonwoven fabric has a porosity of 30 to 70% and characterized in that it is manufactured to have a pure density of 0.1 ~ 0.22 g / cm 3 Composite fiber filter manufacturing method using nanofibers. 고분자수지 중량 대비 0.1wt%∼1.0wt%의 자체 분산제 포함 은나노입자가 혼합된 나노섬유들로 구성되며 기공율 30 ~ 70%, 순수밀도 0.1 ~ 0.22 g/cm3로 된 평면형 나노섬유 부직포를 평면형태의 마이크로섬유 부직포와 교호적으로 겹쳐서 다 수층을 형성한 후 절곡하여 주름이 진 원통형의 나노복합섬유필터를 제조함을 특징으로 하는 복합섬유필터 제조방법.Consists of polymeric resin, based on the weight of the 0.1wt% ~1.0wt% of the self-dispersing agent comprises nanofibers of silver nano particles are mixed, and the porosity 30-70% pure density 0.1 ~ 0.22 g / cm 3 to form a nanofiber nonwoven fabric as a flat planar Method of producing a composite fiber filter characterized in that to form a multi-layer layer alternately overlapping with the microfiber non-woven fabric of the present invention is bent to form a pleated cylindrical nano composite fiber filter.
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