KR101172267B1 - Electrospinning device comprising polygon tube - Google Patents
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Abstract
본 발명은 다각형 튜브를 포함하는 전기방사장치에 관한 것으로서, 방사액을 컬렉터 방향으로 전기방사 하는데 사용되는 기구로 종래 노즐 대신에 회전하는 다각형 튜브를 사용하는 것을 특징으로 한다.
본 발명은 정전기력과 원심력을 함께 이용하여 전기방사를 실시함으로서, 단위시간당 단위 다각형 튜브당 토출량이 높아져 생산성이 크게 향상되고, 노즐을 사용하는 것과 비교시 노즐 교체 및 청소의 번거로움이 해소되어 생산공정이 간소화되며, 컬렉터가 다각형 튜브의 상부에 위치하기 때문에 전기방사시 방사액이 섬유상이 아닌 용액 상태로 컬렉터 상에 떨어지는 현상(드롭 현상)을 방지하여 제조되는 나노섬유 웹의 품질을 향상시키는 효과가 있다.The present invention relates to an electrospinning apparatus including a polygonal tube, characterized by using a rotating polygonal tube instead of a conventional nozzle as a mechanism used to electrospin the spinning liquid in the collector direction.
According to the present invention, electrospinning is performed using a combination of electrostatic and centrifugal forces, thereby increasing the amount of discharge per unit polygonal tube per unit time, greatly improving productivity, and eliminating the need for nozzle replacement and cleaning compared to using a nozzle. Since the collector is located on top of the polygonal tube, the effect of improving the quality of the nanofiber web produced by preventing the dropping (drop phenomenon) of the spinning liquid on the collector in a solution state rather than fibrous during electrospinning is achieved. have.
Description
본 발명은 다각형 튜브를 포함하는 전기방사장치에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 방사액을 토출하는 기구로서 종래 노즐 대신에 회전하는 다각형 튜브를 포함하는 전기방사장치에 관한 것이다.The present invention relates to an electrospinning apparatus comprising a polygonal tube, and more particularly, to an electrospinning apparatus including a polygonal tube rotating in place of a conventional nozzle as a mechanism for discharging the spinning liquid.
종래 전기방사장치들은 대한민국 등록특허 제10-0420460호 등에 게재된 바와 같이 방사액을 토출하는 기구로 고정된 노즐(Nozzle)을 주로 채택해 왔었다.Conventional electrospinning apparatuses have mainly adopted a nozzle (Nozzle) fixed as a mechanism for discharging the spinning liquid, as disclosed in Republic of Korea Patent No. 10-0420460.
그러나, 상기 종래 전기방사장치들은 고정된 노즐을 통해 방사액을 전기방사(토출)하기 때문에 정전기력에만 의존하여 전기방사가 실시되어 단위시간당 노즐 단위홀당 토출량이 0.01g 수준으로 매우 낮아 생산성이 떨어져 결국 양산화가 어려운 문제점과, 노즐 교체 및 청소가 매우 복잡하고 번거로운 문제점 등이 있었다.However, since the conventional electrospinning apparatus electrospins the spinning liquid through a fixed nozzle, the electrospinning is performed only depending on the electrostatic force, so that the discharge amount per nozzle unit nozzle per unit time is very low to 0.01g, resulting in low productivity. Difficult problems, nozzle replacement and cleaning are very complicated and cumbersome.
일반적으로 전기방사를 통한 나노섬유의 생산량은 시간당 0.1~1 g 수순이고 용액 토출량은 시간당 1.0~5.0 mL 수준으로 매우 낮다[D. H. H. Renecker 등, Nanptechnology 2006, VOl 17, 1123].In general, the production of nanofibers through electrospinning is in the order of 0.1-1 g per hour, and the solution discharge rate is very low, 1.0-5.0 mL per hour [D. H. H. Renecker et al., Nanptechnology 2006, VOl 17, 1123].
또 다른 종래의 전기방사장치로는 3,000rpm 이상으로 고속회전하는 원통을 이용하여 상기 원통내에 투입된 방사액(클로로벤젠에 용해된 폴리메틸메타아크릴레이트 용액)을 원심력만을 이용하여 전기방사하는 전기방사장치가 K.Kern 등이 나노레터(Nano Letters)에 발표한 논문(Nano Letters, 2008, Vol 8, No.4, 1187-1191)에 게재되어 있다.Another conventional electrospinning apparatus is an electrospinning apparatus for electrospinning the spinning liquid (polymethyl methacrylate solution dissolved in chlorobenzene) using only a centrifugal force by using a cylinder rotating at a high speed of 3,000 rpm or more. K. Kern et al., Published in Nano Letters (Nano Letters, 2008, Vol 8, No. 4, 1187-1191).
그러나, 상기 종래의 전기방사장치는 정전기력은 사용하지 않고 원심력만을 사용하여 전기방사하기 때문에 생산량이 떨어지고, 원통내에 방사액을 연속적으로 공급하기 어려워 연속생산이 곤란한 문제점이 있었다.However, since the conventional electrospinning devices are electrospun using only centrifugal force without using electrostatic force, the yield decreases, and it is difficult to continuously supply the spinning liquid into the cylinder, which makes continuous production difficult.
또 다른 종래의 전기방사장치로는 50rpm으로 회전하는 원추형 용기에 고전압들을 걸어주면서 폴리비닐피릴리돈 용액을 공급하여 정전기력과 원심력을 동시에 이용하여 노즐 없이 전기방사를 실시한 전기방사장치를 Nanzhou 대학의 Jinyuan Zhou 등이 2010년 스몰(Small)지에 발표한 논문(Small, 2010 Vol 6, 1612-1616)에 게재되어 있다.In another conventional electrospinning apparatus, Jinyuan of Nanzhou University, electrospinning without nozzle using electrostatic force and centrifugal force by supplying polyvinylpyrilidone solution while applying high voltage to a conical container rotating at 50rpm Zhou et al. Are published in a small paper published in Small, 2010 (Small, 2010 Vol 6, 1612-1616).
그러나, 상기 종래의 전기방사장치는 원심력과 정전기력을 활용하여 노즐이 없는 형태로 단위시간당 생산량을 향상시킬 수 있지만 상기 원추형 용기내에 방사액을 연속 공급하여 연속 생산이 어려운 문제점과, 상기 원추형 용기 하부에 컬렉터가 위치하여 방사액이 섬유형태가 아니라 용액상태로 떨어지는 현상(이하 "드롭발생 현상"이라고 한다)이 일어나는 문제점이 있었다.However, the conventional electrospinning device can improve the output per unit time in the form of a nozzle by utilizing the centrifugal force and the electrostatic force, but it is difficult to continuously produce by supplying the spinning liquid in the conical container, and the lower portion of the conical container There is a problem that the collector is located and the spinning liquid falls into a solution state rather than a fiber form (hereinafter referred to as "drop generation phenomenon").
또한 다량의 노즐을 노즐 판상에 배열하여 전기방사하는 시스템에 대한 방식 등도 이미 잘 알려져 있다[H. Y. Kim, WO2005073441, WO2007035011].In addition, a method of electrospinning a system in which a large number of nozzles are arranged on a nozzle plate is well known [H. Y. Kim, WO2005073441, WO2007035011.
기존의 전기방사 방식을 단점은 단위 홀당 나노섬유의 생산량이 매우 낮고 또한 노즐을 사용함으로써 노즐의 청소 등이 번거로운 문제점이 있다. The disadvantage of the conventional electrospinning method is that the production of nanofibers per unit hole is very low, and there is a problem in that nozzle cleaning is cumbersome.
본 발명의 과제는 이와같은 종래의 문제점들을 해결할 수 있도록 정전기력과 원심력을 함께 이용하여 종래 노즐 대신에 다각형 튜브로 방사액을 전기방사함으로서 단위시간당 단위 다각형 튜브당 토출량이 높아져 생산성이 크게 향상되고, 노즐 교체 및 청소의 번거로움을 해소할 수 있고, 드롭발생현상도 효과적으로 방지할 수 있고, 방사액을 연속 공급하여 연속생산이 가능한 전기방사장치를 제공하는 것이다.The problem of the present invention is to improve the productivity by increasing the discharge amount per unit polygonal tube per unit time by electrospinning the spinning liquid with a polygonal tube instead of a conventional nozzle by using a combination of electrostatic and centrifugal force to solve these problems It is possible to eliminate the trouble of replacement and cleaning, to effectively prevent the occurrence of the drop, and to provide an electrospinning device capable of continuous production by continuously supplying spinning liquid.
이와 같은 과제를 달성하기 위해서, 본 발명에서는 (i) 방사액을 저장, 보관하는 방사액 주탱크(b), (ⅱ) 방사액 주탱크(b)에 저장, 보관된 방사액을 튜브 블록(d) 및 다각형 튜브(e)로 공급해 주는 방사액 공급 펌프(c), (ⅲ) 방사액 주탱크(b)로부터 공급되는 방사액을 저장하면서 다각형 튜브(e)로 공급해 주며, 고전압이 걸려 있는 튜브 블록(d), (ⅳ) 상기 튜브 블록(d) 상에 배열되어 회전하면서 방사액을 컬렉터 방향으로 전기방사하는 다각형 튜브(e), (ⅴ) 상기 다각형 튜브(e)와 결합된 상태로 튜브 블록(d) 상에 배열된 상태로 회전하면서 다각형 튜브(e)를 지지해 주는 원통형 튜브 형태인 다각형 튜브 지지체(f), (ⅵ) 상기 다각형 튜브(e) 상단에 위치하면서 고전압이 걸린 상태에서 회전하고, 다각형 튜브(e)로부터 전기방사되는 나노섬유를 집적하는 컬렉터(i), (ⅶ) 상기 튜브 블록(d)과 컬렉터(i) 각각에 고전압을 걸어주는 고전압 발생 장치(a) 및 (ⅷ) 모터(g) 및 상기 모터(g)와 다각형 튜브 지지체(f)를 연결하는 기어 및 벨트 중에 선택된 1종의 동력 전달 기구(h)로 이루어진 다각형 튜브 지지체 회전 장치들로 구성되는 전기방사장치를 제공한다.In order to achieve the above object, in the present invention (i) the spinning liquid stored and stored in (i) the spinning liquid main tank (b), (ii) the spinning liquid main tank (b) for storing and storing the spinning liquid (tube block) d) and the spinning solution supply pump (c) and (i) the spinning solution supplied to the polygonal tube (e), the spinning solution is supplied to the polygonal tube (e) while storing the spinning liquid supplied from the main tank (b), (B) a tube block (d) arranged on the tube block (d) and rotating while radiating an electrospinning liquid in the collector direction (e), (iii) in a state coupled with the polygonal tube (e) Polygon tube support (f) in the form of a cylindrical tube that supports the polygonal tube (e) while rotating on the tube block (d), (iii) is placed on the top of the polygonal tube (e) while a high voltage is applied A collector (i) which rotates at and accumulates nanofibers electrospun from the polygonal tube (e), (Iii) connecting a high voltage generator (a) and (v) a motor (g) and the motor (g) and a polygonal tube support (f) to apply a high voltage to each of the tube block (d) and the collector (i), respectively. An electrospinning device consisting of a polygonal tube support rotating device consisting of one power transmission mechanism h selected from a gear and a belt is provided.
본 발명은 정전기력과 원심력을 함께 이용하여 전기방사를 실시함으로서, 단위시간당 단위 다각형 튜브당 토출량이 높아져 생산성이 크게 향상되고, 노즐을 사용하는 것과 비교시 노즐 교체 및 청소의 번거로움이 해소되어 생산공정이 간소화되며, 컬렉터가 다각형 튜브의 상부에 위치하기 때문에 전기방사시 방사액이 섬유상이 아닌 용액 상태로 컬렉터 상에 떨어지는 현상(드롭 현상)을 방지하여 제조되는 나노섬유 웹의 품질을 향상시키는 효과가 있다.According to the present invention, electrospinning is performed using a combination of electrostatic and centrifugal forces, thereby increasing the amount of discharge per unit polygonal tube per unit time, greatly improving productivity, and eliminating the need for nozzle replacement and cleaning compared to using a nozzle. Since the collector is located on top of the polygonal tube, the effect of improving the quality of the nanofiber web produced by preventing the dropping (drop phenomenon) of the spinning liquid on the collector in a solution state rather than fibrous during electrospinning is achieved. have.
도 1은 본 발명에 따른 전기방사장치의 모식도.
도 2는 도 1 중 튜브 블록(d)상에 배열된 다각형 튜브(e) 및 다각형 튜브 지지체(f)들 부분의 상세확대도.
도 3(A) 내지 (E)는 본 발명 전기방사장치를 구성하는 다각형 튜브(e)의 단면예시도.
도 4는 사각형의 단면을 갖는 다각형 튜브(e) 일례의 확대단면도.
도 5는 실시예 1로 제조된 나노섬유 웹의 전자현미경 사진.
도 6은 도 5를 확대한 사진.1 is a schematic view of the electrospinning apparatus according to the present invention.
FIG. 2 is an enlarged view of a portion of the polygonal tube (e) and polygonal tube support (f) arranged on the tube block (d) of FIG.
Figure 3 (A) to (E) is a cross-sectional view of the polygonal tube (e) constituting the electrospinning of the present invention.
4 is an enlarged cross-sectional view of an example of a polygonal tube (e) having a rectangular cross section.
5 is an electron micrograph of the nanofiber web prepared in Example 1.
6 is an enlarged view of FIG. 5.
이하 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명을 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
먼저, 본 발명은 도 1에 도시된 바와 같이 (i) 방사액을 저장, 보관하는 방사액 주탱크(b), (ⅱ) 방사액 주탱크(b)에 저장, 보관된 방사액을 튜브 블록(d) 및 다각형 튜브(e)로 공급해 주는 방사액 공급 펌프(c), (ⅲ) 방사액 주탱크(b)로부터 공급되는 방사액을 저장하면서 다각형 튜브(e)로 공급해 주며, 고전압이 걸려 있는 튜브 블록(d), (ⅳ) 상기 튜브 블록(d) 상에 배열되어 회전하면서 방사액을 컬렉터 방향으로 전기방사하는 다각형 튜브(e), (ⅴ) 상기 다각형 튜브(e)와 결합된 상태로 튜브 블록(d) 상에 배열된 상태로 회전하면서 다각형 튜브(e)를 지지해 주는 원통형 튜브 형태인 다각형 튜브 지지체(f), (ⅵ) 상기 다각형 튜브(e) 상단에 위치하면서 고전압이 걸린 상태에서 회전하고, 다각형 튜브(e)로부터 전기방사되는 나노섬유를 집적하는 컬렉터(i), (ⅶ) 상기 튜브 블록(d)과 컬렉터(i) 각각에 고전압을 걸어주는 고전압 발생 장치(a) 및 (ⅷ) 모터(g) 및 상기 모터(g)와 다각형 튜브 지지체(f)를 연결하는 기어 및 벨트 중에 선택된 1종의 동력 전달 기구(h)로 이루어진 다각형 튜브 지지체 회전 장치들로 구성된다.First, as shown in FIG. 1, the present invention relates to (i) a spinning liquid main tank (b) and (ii) a spinning liquid main tank (b) that stores and stores the spinning liquid. (d) and the spinning solution supply pump (c) and (i) the spinning solution supplied to the polygonal tube (e), the spinning solution is supplied to the polygonal tube (e) while storing the spinning liquid supplied from the main tank (b), (E) a polygonal tube (e) arranged on the tube block (d) and rotating and electrospinning the spinning liquid in the collector direction while rotating; The polygon tube support (f), which is in the form of a cylindrical tube supporting the polygonal tube (e) while rotating in a state arranged on the tube block (d), (iii) is located on the top of the polygonal tube (e) and is subjected to high voltage. A collector (i) which rotates in a state and accumulates nanofibers electrospun from the polygonal tube (e), (iii) the In the high-voltage generator (a) and (i) the motor (g) for applying a high voltage to each of the tube block (d) and the collector (i) and the gear and belt connecting the motor (g) and the polygonal tube support (f) It consists of a polygonal tube support rotating device consisting of one selected power transmission mechanism h.
도 1은 본 발명에 따른 전기방사장치의 모식도로서, 다각형 튜브 지지체(f)들이 동력전달기구(h)와 연결된 상태를 상세하게 도시하지 않고 생략하였다.1 is a schematic view of the electrospinning apparatus according to the present invention, the polygonal tube support (f) is omitted without showing in detail the state connected to the power transmission mechanism (h).
상기 다각형 튜브 지지체(f)는 모터(g) 및 동력전달기구(h)들로 이루어진 다각형 튜브 지지체 회전장치에 의해 회전되며, 그로인해 다각형 튜브 지지체(f)와 결합된 다각형 튜브(e)도 회전하게 된다.The polygonal tube support (f) is rotated by a polygonal tube support rotating device consisting of a motor (g) and a power transmission mechanism (h), thereby rotating the polygonal tube (e) coupled with the polygonal tube support (f). Done.
상기 다각형 튜브(e)의 회전수는 일반적으로 50rpm 이상으로 한다.The rotation speed of the polygonal tube (e) is generally set to 50 rpm or more.
상기 회전수가 너무 낮으면 원심력이 낮아 나노섬유 형성능이 떨어지게 되고, 상기 회전수가 너무 높으면 다각형 튜브(e)에서 방사액이 나노섬유가 아닌 용액 자체로 분사되는 드롭현상이 발생되어 바람직하지 못하다.If the rotational speed is too low, the centrifugal force is low, the nanofiber forming ability is lowered. If the rotational speed is too high, the drop phenomenon that the spinning solution is injected into the solution itself rather than nanofibers in the polygonal tube (e) is not preferable.
그러나, 다각형 튜브(e)의 적절한 회전수는 다각형 튜브(e)의 형태 및 직경에 따라 달라지므로 본 발명에서는 상기 회전수를 특정한 범위로 한정하는 것은 아니다.However, the appropriate rotational speed of the polygonal tube (e) depends on the shape and diameter of the polygonal tube (e), so the rotational speed of the polygonal tube (e) is not limited to a specific range.
구체적으로, 다각형 튜브 지지체(f)들은 기어 또는 벨트인 동력전달기구(h)에 의해 모터(g)와 연결되어 회전한다.Specifically, the polygonal tube supports f are connected to and rotate with the motor g by a power transmission mechanism h, which is a gear or a belt.
구체적인 구현예 중 하나로 상기 다각형 튜브 지지체(f)들 각각에는 도 2에 도시된 바와 같이 동력전달기구(h)인 기어들이 서로 맞물린 상태로 설치되어 있으며, 이들 기어들 중 한개는 모터(g)에 연결된 또 다른 기어와 맞물려 회전한다.As a specific embodiment, each of the polygonal tube supports f is provided with gears, which are power transmission mechanisms h, engaged with each other, as shown in FIG. 2, and one of the gears is connected to the motor g. Rotate in engagement with another connected gear.
도 2는 도 1 중 튜브 블록(d)상에 배열된 다각형 튜브(e) 및 다각형 튜브 지지체(f) 부분의 상세 확대도이다.FIG. 2 is a detailed enlarged view of a portion of the polygonal tube e and the polygonal tube support f arranged on the tube block d in FIG. 1.
도 2에 도시된 바와 같이 다각형 튜브 지지체(f) 각각에는 베어링(k)이 부착되어 있다.As shown in FIG. 2, a bearing k is attached to each of the polygonal tube supports f.
상기 베어링(k)은 방사액 제조에 사용되는 용매의 부식성에 따라 세라믹, 금속 또는 고성능 고분자 등으로 제조하는 것이 바람직하다.The bearing (k) is preferably made of ceramics, metals or high-performance polymers, etc., depending on the corrosiveness of the solvent used to produce the spinning solution.
또 다른 구체적인 구현예로는 상기 다각형 튜브 지지체(f) 각각은 동력전달기구(h)인 벨트에 의해 모터(g)와 연결되어 회전한다.In another specific embodiment, each of the polygonal tube supports f is connected to and rotates with the motor g by a belt which is a power transmission mechanism h.
상기 다각형 튜브(e)는 다각형 튜브 지지체(f)에 분리가 불가능하게 일체로 고정될 수도 있고, 원-터치(One-Tough) 방식으로 분리가 가능하게 고정될 수도 있으나, 분리 가능하게 고정하는 것이 청소 및 부품교체가 용이하여 바람직하다.The polygonal tube (e) may be integrally fixed to the polygonal tube supporter (f) in a non-separable manner, or may be secured to be detachable by a one-touch method, but it may be detachably fixed. It is preferable because it is easy to clean and replace parts.
상기 다각형 튜브 지지체(f)는 원통상 튜브 형태로서 직경은 3㎜ 이상인 것이 바람직하다. The polygonal tube support f has a cylindrical tube shape and preferably has a diameter of 3 mm or more.
상기 직경이 3㎜ 미만인 경우에는 전기방사시에 형성되는 테일러 콘의 형상을 다각형 튜브(e)의 모서리부분에서 다량으로 발생시킬 수 없어 토출량을 높일 수가 없다.When the diameter is less than 3 mm, the shape of the Taylor cone formed during the electrospinning cannot be generated in a large amount at the corners of the polygonal tube e, and thus the discharge amount cannot be increased.
상기 다각형 튜브(e)는 도 3(A) 내지(E)에 예시적으로 도시한 바와 같이 단면 형태가 3개 이상의 각(모서리)를 갖는 다각형 형태인 것이 바람직하다.The polygonal tube (e) is preferably a polygonal shape having a cross-sectional shape having three or more angles (edges) as exemplarily shown in FIGS. 3 (A) to (E).
도 3(A) 내지 (E)는 다각형 튜브(e)의 단면 예시도 이다.3A to 3E are cross-sectional views of the polygonal tube e.
다각형 튜브(e) 대신에 원통형의 방사튜브를 사용하는 경우에는 방사액이 전기방사되는 점(point)가 균일하지 못하고 테일러 콘이 적게 발생하여 바람직하지 못하다.In the case of using a cylindrical spinning tube instead of the polygonal tube (e), the point at which the spinning liquid is electrospun is not uniform, and fewer Taylor cones are generated.
본 발명의 다각형 튜브(e)로 방사액을 전기방사하게 되면 비표면적이 넓은 다각형의 끝 부분(모서리 부분)에서 방사액이 주로 방사된다. 따라서, 나노섬유가 형성되는 다각형의 끝 부분(모서리 부분)의 형태를 가급적 비표면적이 넓게 유지하는 형태로 하는 것이 테일러 콘을 가급적 많이 형성시키며 토출량도 많이 증가시키며 방사성도 향상시키는데 바람직하다.When electrospinning the spinning liquid with the polygonal tube (e) of the present invention, the spinning liquid is mainly spun at the end (corner) of the polygon having a large specific surface area. Therefore, it is desirable to form the shape of the end portion (corner portion) of the polygon in which the nanofibers are formed to keep the specific surface area as wide as possible, and to form as many Taylor cones as possible, increase the discharge amount as much as possible, and improve the radioactivity.
상기 다각형 튜브 지지체(f)들은 튜브 블록(d) 상에 직선 또는 대각선 방향으로 배열되어 있으며, 그로 인해 튜브 블록(d) 상에 보다 많은 다각형 튜브 지지체(f)들을 배열할 수 있어서 단위 시간당 생산성이 증가되고 장치가 간소화된다.The polygonal tube supports (f) are arranged in a straight or diagonal direction on the tube block (d), so that more polygonal tube supports (f) can be arranged on the tube block (d) to increase productivity per unit time Increase and the device is simplified.
다음으로는, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 전기방사장치로 나노섬유 웹을 제조하는 방법 일례를 살펴본다.Next, with reference to Figure 1 looks at an example of a method for producing a nanofiber web with an electrospinning apparatus according to the present invention.
고분자 용매에 용해하여 제조된 후 방사액 주탱크(b)에 저장 중인 방사액 중 일정량을 정량펌프(c)를 통해 고전압이 걸쳐 있는 튜브 블록(d)에 공급한다. 이와 같이 튜브 블록(d)에 공급된 방사액은 튜브 블록(d) 상에 다각형 튜브 지지체(f)에 부착되어 회전하는 다각형 튜브(e)를 통해 상기 다각형 튜브(e) 상부에 위치하면서 고전압이 걸린 상태에서 회전하는 컬렉터(i)를 향해 전기방사하여 나노섬유를 상기 컬렉터(i) 상에 집적하여 나노섬유 웹을 제조한다.After dissolving in a polymer solvent, a predetermined amount of spinning liquid stored in the spinning liquid main tank (b) is supplied to the tube block (d) through which a high voltage is applied through a metering pump (c). Thus, the spinning solution supplied to the tube block (d) is attached to the polygonal tube support (f) on the tube block (d) is located above the polygonal tube (e) through the rotating polygonal tube (e) while high voltage The nanofibers are integrated on the collector (i) by electrospinning toward the rotating collector (i) in the jammed state to produce a nanofiber web.
상기와 같이 나노섬유 웹을 제조하게 되면, 정전기력과 원심력을 함께 이용하여 전기방사를 실시하게 되어 단위시간당 다각형 튜브당 토출량이 높아져 생산성이 크게 향상되고, 종래 노즐을 사용하지 않아 노즐교체 및 청소의 번거로운 작업을 생략할 수 있고, 컬렉터(i)가 다각형 튜브(e) 상단에 위치하여 드롭현상을 방지하여 나노섬유 웹의 품질을 향상시킬 수 있게 된다.When the nanofiber web is manufactured as described above, electrospinning is performed by using both electrostatic and centrifugal forces to increase the discharge amount per polygonal tube per unit time, thereby greatly improving productivity. The operation can be omitted, the collector (i) is located on the top of the polygonal tube (e) to prevent the drop phenomenon to improve the quality of the nanofiber web.
이하, 실시예를 통하여 본 발명을 보다 구체적으로 살펴본다.Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
그러나, 본 발명은 하기 실시예에 의해 보호범위가 한정되는 것은 아니다.
However, the present invention is not limited by the following examples.
실시예Example 1 One
먼저, 폴리비닐알코올(Aldrich, 미국)을 증류수에 10중량%로 용해하여 방사액을 제조하였다.First, polyvinyl alcohol (Aldrich, USA) was dissolved in distilled water by 10% by weight to prepare a spinning solution.
다음으로 도 1에 도시된 바와 같이 방사액 주탱크(b)에 저장중인 방사액 일정량을 정량펌프(c)를 통해 고전압이 걸려 있으며 사각형 튜브(e) 및 사각형 튜브 지지체(f)들이 결체된 상태로 배열되어 있는 튜브 블록(d)에 공급하였다.Next, as shown in FIG. 1, a high voltage is applied to a predetermined amount of the spinning liquid stored in the spinning liquid main tank (b) through the metering pump (c), and the rectangular tube (e) and the square tube support (f) are connected. It supplied to the tube block (d) arrange | positioned at.
상기 튜브 블록(d)에는 45kV의 전압을 걸어 주었다.A voltage of 45 kV was applied to the tube block d.
계속해서, 상기와 같이 튜브 블록(d)에 공급된 방사액을 상기 사각형 튜브(e)를 통해 사각형 튜브(e) 상부에 위치하는 컬렉터(i) 방향으로 전기방사하여 형성되는 나노섬유들을 컬렉터(i) 상에 집적하여 나노섬유 웹을 제조하였다.Subsequently, the nanofibers formed by electrospinning the spinning solution supplied to the tube block (d) in the direction of the collector (i) positioned above the rectangular tube (e) through the rectangular tube (e) as the collector ( i) integrated onto a nanofiber web.
이때, 사각형 튜브(e)당 단위시간당 토출량은 10g/분 이였다.At this time, the discharge amount per unit time per square tube (e) was 10g / min.
이때, 상기 컬렉터(i)에는 45kV의 전압을 걸어 주었고 컬렉터 2m/분의 회전속도로 회전시켜 주었다.At this time, a voltage of 45 kV was applied to the collector (i) and the collector was rotated at a rotational speed of 2 m / min.
또한, 상기 컬렉터(i)의 폭은 2,2m로 하였고, 컬렉터(i)와 사각형 튜브(e)간의 거리는 27㎝로 조절하였다.In addition, the width of the collector (i) was 2,2m, the distance between the collector (i) and the rectangular tube (e) was adjusted to 27cm.
또한 상기 사각형 튜브(e)의 내부 반지름(r)은 15mm로 하였고, 사각형 튜브의 내부원 중심에서 모서리 부분까지의 거리(FL)는 20mm로 조절하였다.In addition, the inner radius (r) of the square tube (e) was 15mm, the distance (F L ) from the center of the inner circle of the square tube to the corner portion was adjusted to 20mm.
또한, 상기 사각형 튜브(e)들은 동력전달기구인 벨트로 모터와 연결하여 150rpm으로 회전시켜 주었다.In addition, the square tube (e) was connected to the motor by a belt which is a power transmission mechanism was rotated at 150rpm.
이와 같이 제조된 나노섬유 웹의 전자현미경 사진은 도 4 내지 도 5와 같았다.Electron micrographs of the nanofiber web prepared as described above were as shown in Figs.
나노섬유의 평균 직경은 250㎚ 이였고, 나노섬유 웹의 중량은 43g/㎡이였다.The average diameter of the nanofibers was 250 nm and the weight of the nanofiber webs was 43 g / m 2.
나노섬유 웹을 구성하는 나노섬유들의 직경이 매우 균일하였고, 드롭현상이 전혀 발생되지 않아 품질이 우수하였다.
The diameters of the nanofibers constituting the nanofiber web were very uniform, and no drop phenomenon occurred.
a : 고전압 발생장치 b : 방사액 주탱크
c : 방사액 공급펌프 d : 튜브 블록
e : 다각형 튜브 f : 다각형 튜브 지지체.
g : 모터 h : 동력전달장치
i : 컬렉터 k : 베어링
r : 사각형 튜브의 내부 반지름
FL : 사각형 튜브의 내부원 중심에서 모서리 부분까지의 거리a: high voltage generator b: spinning liquid main tank
c: spinning liquid supply pump d: tube block
e: polygonal tube f: polygonal tube support.
g: motor h: power train
i: collector k: bearing
r: inner radius of square tube
F L : distance from the center of the inner circle of the square tube to the corner
Claims (7)
(ⅱ) 방사액 주탱크(b)에 저장, 보관된 방사액을 튜브 블록(d) 및 다각형 튜브(e)로 공급해 주는 방사액 공급 펌프(c),
(ⅲ) 방사액 주탱크(b)로부터 공급되는 방사액을 저장하면서 다각형 튜브(e)로 공급해 주며, 고전압이 걸려 있는 튜브 블록(d),
(ⅳ) 상기 튜브 블록(d) 상에 배열되어 회전하면서 방사액을 컬렉터 방향으로 전기방사하는 다각형 튜브(e)
(ⅴ) 상기 다각형 튜브(e)와 결합된 상태로 튜브 블록(d) 상에 배열된 상태로 회전하면서 다각형 튜브(e)를 지지해 주는 원통형 튜브 형태인 다각형 튜브 지지체(f)
(ⅵ) 상기 다각형 튜브(e) 상단에 위치하면서 고전압이 걸린 상태에서 회전하고, 다각형 튜브(e)로부터 전기방사되는 나노섬유를 집적하는 컬렉터(i)
(ⅶ) 상기 튜브 블록(d)과 컬렉터(i) 각각에 고전압을 걸어주는 고전압 발생 장치(a) 및
(ⅷ) 모터(g) 및 상기 모터(g)와 다각형 튜브 지지체(f)를 연결하는 기어 및 벨트 중에 선택된 1종의 동력 전달 기구(h)로 이루어진 다각형 튜브 지지체 회전 장치들로 구성되는 것을 특징으로 하는 다각형 튜브를 포함하는 전기방사 장치.
(i) a spinning liquid main tank (b) for storing and storing spinning liquid;
(Ii) a spinning liquid supply pump (c) for supplying the spinning liquid stored and stored in the spinning liquid main tank (b) to the tube block (d) and the polygonal tube (e);
(Iv) spinning liquid supplied from the main tank (b) and supplied to the polygonal tube (e) while storing the spinning liquid, and the tube block (d) under high voltage applied,
(Iii) a polygonal tube (e) arranged on the tube block (d) and rotating to electrospin the spinning liquid in the direction of the collector
(Iii) a polygonal tube support (f) in the form of a cylindrical tube supporting the polygonal tube (e) while rotating in a state arranged on the tube block (d) in combination with the polygonal tube (e);
(Iii) a collector (i) which is located on the top of the polygonal tube (e) and rotates under a high voltage and collects nanofibers electrospun from the polygonal tube (e).
(Iii) a high voltage generator (a) for applying a high voltage to each of the tube block (d) and the collector (i);
(Iii) a polygonal tube support rotating device comprising a motor g, a gear connecting the motor g and the polygonal tube support f, and one kind of power transmission mechanism h selected from the belt. Electrospinning apparatus comprising a polygonal tube.
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