KR101450217B1 - An apparatus for electrospinning - Google Patents

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박종수
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(주)우리나노필
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Abstract

본 개시는 섬유원료 물질이 용해된 용액을 공급받아 나노섬유를 방사하는 적어도 하나의 방사노즐; 방사되는 나노섬유가 나노섬유 웹층 형태로 집적되며, 집적 도중의 나노섬유가 그 위에서 이동하는 컬렉터; 및 나노섬유 웹층의 이동 흐름 상에 위치하여 나노섬유 웹층에 리멜팅용액을 공급하는 적어도 하나의 리멜팅용액 공급기:를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치에 관한 것이다. The present disclosure relates to a process for producing a fiber-reinforced composite material, comprising: at least one spinning nozzle for receiving a solution in which a fiber raw material is dissolved and spinning nanofibers; A collector in which the radiated nanofibers are integrated in the form of a nanofiber web layer, the nanofibers traveling on the aggregate being moved thereon; And at least one remoating solution supplier located on the moving flow of the nanofiber web layer and supplying the remyelinating solution to the nanofiber web layer.

Description

전기방사 장치{AN APPARATUS FOR ELECTROSPINNING}FIELD OF THE INVENTION [0001] The present invention relates to an electrospinning apparatus,

본 개시는 전체적으로 전기방사 장치에 관한 것으로, 특히, 집적되는 나노섬유 웹층에서 나노섬유 간의 결합을 강화할 수 있는 전기방사 장치에 관한 것이다. This disclosure relates generally to electrospinning devices, and more particularly to electrospinning devices capable of enhancing bonding between nanofibers in an integrated nanofiber web layer.

여기서는, 본 개시에 관한 배경기술이 제공되며, 이들이 반드시 공지기술을 의미하는 것은 아니다(This section provides background information related to the present disclosure which is not necessarily prior art).Herein, the background art relating to the present disclosure is provided, and these are not necessarily meant to be known arts.

투습방습 원단으로 나노섬유로 이루어진 웹층이 고려되고 있다. 이러한 나노섬유 웹층은 전기방사(electrospinning) 또는 전기브로우 방사(electroblow-spinning)에 의해 제조될 수 있다. 그러나 이러한 기술을 이용하여 제조된 기존의 투습방수 원단은 기공 크기가 작다고 하더라도 모세관 현상으로 인하여 물이 스며들어 충분한 방수 성능을 얻을 수 없으며, 강도가 약한 단점도 있다. 또한 세탁과 같은 물리적 힘이 가해질 경우 섬유 간 슬립의 발생으로 인하여 기공이 벌어져 방수도가 저하되는 단점이 있으며, 방사 공정에서 부득이하게 발생하는 핀홀에 의해서도 방수성이 저하되는 문제가 발생할 수 있다. A web layer made of nanofibers is considered as a moisture-proof and moisture-proof fabric. Such a nanofiber web layer can be prepared by electrospinning or electroblow-spinning. However, the conventional moisture permeable and waterproof fabric manufactured using such a technology can not obtain sufficient waterproof performance due to the water penetration due to the capillary phenomenon even if the pore size is small, and there is also a disadvantage that the strength is weak. In addition, when physical force such as washing is applied, there is a disadvantage that pores are formed due to occurrence of slip between fibers and the waterproofness is lowered, and the waterproof property may also be deteriorated due to pinholes inevitably occurring in the spinning process.

상기의 문제점을 해결하기 위하여 나노섬유 웹층의 표면에 얇은 PU 혹은 PVdF 층을 코팅하여 제작된 투습방수 원단이 제작되고 있다. 한국 등록특허공보 제10-0993943호에는 전기방사된 나노섬유 웹층에 수분산 폴리우레탄(PUD)을 부분 코팅하여 방수성 및 내구성이 향상된 투습방수 원단 제조기술이 제시되어 있다. 그러나 이 기술에서는 나노섬유 웹층으로 제조된 원단의 가장 중요한 특징인 기공을 막아 통기도 및 투습도가 감소하는 단점이 있으며, 나노섬유의 경량성 또한 감소하여 쾌적성이 감소하며 추가 코팅공정을 통한 제조 단가가 증가하는 등의 문제가 있다. 또한 나노섬유 웹층 이면에 코팅층을 추가할 경우 나노섬유 웹층 내부에 남아있는 서로 물리적인 힘에 의해 교락되지 않은 섬유상에 의하여 세탁 후 나노섬유 웹층의 기공 및 모폴로지 변화에 의하여 방수성이 현격히 감소하는 단점이 있다.In order to solve the above problems, a breathable and waterproof fabric made by coating a thin PU or PVdF layer on the surface of a nanofiber web layer has been produced. Korean Patent Registration No. 10-0993943 discloses a technique of manufacturing a moisture permeable and waterproof fabric having improved waterproofness and durability by partially coating a water dispersed polyurethane (PUD) on an electrospun nanofiber web layer. However, in this technology, there is a disadvantage that the air permeability and moisture permeability are reduced by blocking the pores, which are the most important characteristic of the fabric made of the nanofiber web layer, and the lightness of the nanofiber is also decreased, thereby decreasing the comfort. And the like. Further, when the coating layer is added to the back surface of the nanofiber web layer, there is a disadvantage that the waterproof property of the nanofiber web layer due to the pore and the morphology of the nanofiber web layer is remarkably reduced due to the fibrous structure not intertwined by the physical forces remaining in the nanofiber web layer .

도 1은 전기방사 장치의 일 예를 나타내는 도면으로서, 전기방사 장치(40)는 용융 상태의 섬유 원료용 고분자 물질을 공급하기 위한 공급 유니트(110)와, 공급 유니트(110)로부터 공급된 고분자 용액을 하전된 필라멘트 또는 섬유 형태로 토출시키기 위한 복수의 방사노즐들(122)을 구비하는 방사 유니트(120)와, 방사 유니트(120)로부터 방사된 필라멘트를 소정 두께로 누적시키기 위해 방사노즐들(122)과 소정간격 이격 배치된 컬렉터(130)와, 방사 유니트(120)의 적어도 양측에 설치된 제어 유니트(140)와, 필라멘트 스트림을 둘러싸도록 제어 유니트(140)와 컬렉터(130) 사이에 설치된 유도 유니트(150)와, 방사 유니트(120)와 컬렉터(130) 사이의 공간으로 공기를 주입하고, 이 공간 내의 용매를 증발시켜 외부로 배출시키기 위한 공조 유니트(160)를 구비한다. 공급 유니트(110)는 섬유 원료가 되는 고분자 물질이 용해된 용액이 저장되는 저장 용기(112)와, 저장 용기(112)에 저장된 용액을 가압하여 방사 유니트(120)측으로 정량 공급하기 위한 펌프(114) 및 용액을 각각의 노즐들로 분배하기 위한 분배기(116) 및 이송관(118)을 구비한다. 방사 유니트(120)는 공급 유니트(110)로부터 공급되는 섬유 원료 용액을 하전시킨 상태에서 미세 필라멘트 형태로 컬렉터(130) 방향으로 방사하는 기능을 수행한다. 방사 유니트(120)는 복수의 방사노즐들(122)이 배치된 적어도 하나 이상의 방사노즐팩(126)을 구비한다. 방사노즐팩(126)을 구성하는 방사노즐들(122)의 개수 또는 방사 유니트(120)를 구성하는 방사노즐팩(126)의 개수는 제조될 웹의 사이즈나 두께, 생산속도 등을 종합적으로 고려하여 결정된다. 여러 고분자 물질이 방사될 경우에, 별도의 방사노즐팩이 구비될 수 있다. 컬렉터(130)는 방사 유니트(120)에 인가되는 전압에 대하여 전위차를 갖도록 접지되거나, 혹은 음극성(-)의 전압으로 인가될 수 있다. 컬렉터(130)는 방사 유니트(120)로부터 토출된 하전 필라멘트를 집적하기 위한 것으로서, 예컨대, 롤러(132)와 같은 이송수단을 통해 컨베이어 벨트 방식으로 연속적으로 이동되도록 구성할 수 있다. 제어 유니트(140)는 각각의 방사노즐들(122)로부터 방사되는 필라멘트 스트림이 서로 반발하여 퍼지는 것과 같이 경로를 벗어나는 경우를 방지하기 위한 것이며, 제어 유니트(140)는 방사노즐팩(126)의 적어도 길이 방향의 양측에 설치된다. 유도 유니트(150)는 제어유니트(140)와 동일한 극성의 전압이 인가된다. 유도 유니트(150)는 연신되는 하전 필라멘트 스트림의 둘레에 설치되어 스트림의 진행 방향을 가이드하기 위한 것이다. 유도 유니트(150)는 도체판 혹은 도체봉의 형태로 마련된다. 유도 유니트(150)는 하전 필라멘트와 동일 극성으로 대전됨으로써 컬렉터(130) 상면의 제한된 영역에 필라멘트가 집적되도록 유도한다. 공조 유니트(160)는 방사 유니트(120)와 컬렉터(130) 사이의 공간에서 하전 필라멘트에 용해되어 있는 용매를 휘발시켜 외부로 배기시키기 위한 것으로서, 예를 들어, 흡입팬, 배기팬과 같은 용매 흡,배기 수단과 다수의 공기유입슬롯(162)을 구비한다. 양극성(+) 전압은 고전압 유니트(170)의 출력 전압에 의해 여기된다. 고전압 유니트(170)는 10kV 내지 120kV 범위의 직류 전압을 출력한다. 공급 유니트(110)에 저장된 원료 용액이 펌프(114)와 분배기(116)를 통해 방사 유니트(120)로 정량공급되면, 방사 유니트(120)의 각각의 방사노즐팩(126) 내부의 통전부를 통해 용액이 하전 된다. 이어서, 하전 상태의 용액은 방사노즐(122)의 캐피러리 튜브를 통과하면서 미세 필라멘트 형태로 컬렉터(130) 측으로 토출된다. 여기서, 컬렉터(130)와 하전 필라멘트 간에 형성되는 강력한 전기장에 의해 필라멘트는 나노급의 직경이 되도록 연신되면서 방사된다. 이러한 방사과정에 있어서, 필라멘트간의 반발력으로 인해 진행 경로를 벗어나 외곽으로 퍼지려는 스트림은 제어 유니트(140)에 의해 원위치로 돌아가게 되고 올바른 진행 경로를 유지할 수 있게 된다. 한편, 컬렉터(130) 상측에는 토출되는 스트림을 둘러싸도록 유도 유니트(150)가 설치되어 있으므로, 유도 유니트(150)에 의해 경로를 벗어나려고 하는 스트림은 컬렉터(130) 상의 제한된 집적 영역에 유도된다. 상기와 같이 유도된 필라멘트들은 컨베이어 벨트 혹은 회전드럼 형태의 컬렉터(130) 상에 연속적으로 집적되거나, 아니면, 롤러(180)에 의해 이송되는 필름, 모조지, 부직포와 같은 기재(182)의 상면에 집적되어 나노섬유로 이루어지는 웹상의 다공막으로 제조된다. 이러한 전기방사 장치의 일 예가 미국 등록특허공보 제7,351,052호에 제시되어 있다.Fig. 1 shows an example of an electrospinning device. The electrospinning device 40 includes a supply unit 110 for supplying a polymer material for a fiber material in a molten state, a polymer solution supplied from the supply unit 110 A plurality of spinning nozzles 122 for discharging filaments from the spinning unit 120 in the form of charged filaments or fibers and spinning nozzles 122 for accumulating the filaments emitted from the spinning unit 120 to a predetermined thickness, A control unit 140 installed at least on both sides of the radiation unit 120 and a control unit 140 installed between the control unit 140 and the collector 130 so as to surround the filament stream, And an air conditioning unit 160 for injecting air into a space between the radiation unit 120 and the collector 130, and evaporating the solvent in the space to discharge the air to the outside. The supply unit 110 includes a storage container 112 for storing a solution in which a polymer material as a fiber material is dissolved, a pump 114 for pressurizing the solution stored in the storage container 112 and supplying the solution to the radiation unit 120 in a quantitative manner And a distributor 116 and a transfer tube 118 for distributing the solution to the respective nozzles. The radiation unit 120 performs a function of radiating the fiber raw material solution supplied from the supply unit 110 in the direction of the collector 130 in the form of a fine filament in a charged state. The radiation unit 120 has at least one radiation nozzle pack 126 in which a plurality of radiation nozzles 122 are disposed. The number of the spinning nozzles 122 constituting the spinning nozzle pack 126 or the number of the spinning nozzle packs 126 constituting the spinning unit 120 is determined in consideration of the size, . When a plurality of polymer materials are emitted, a separate spinning nozzle pack may be provided. The collector 130 may be grounded to have a potential difference with respect to the voltage applied to the radiation unit 120, or may be applied with a negative (-) voltage. The collector 130 is for collecting the charged filaments discharged from the radiation unit 120 and can be configured to be continuously moved in a conveyor belt manner via a conveying means such as the roller 132. [ The control unit 140 is provided to prevent the filament stream radiated from each spinning nozzle 122 from escaping from the path such that the filament streams repel each other and the control unit 140 controls at least the spinning nozzle pack 126 Are provided on both sides in the longitudinal direction. The voltage of the same polarity as that of the control unit 140 is applied to the induction unit 150. [ The induction unit 150 is installed around the drawn charged filament stream to guide the traveling direction of the stream. The induction unit 150 is provided in the form of a conductive plate or a conductive rod. The induction unit 150 is charged with the same polarity as the charged filament, thereby inducing the filaments to be accumulated in a limited area on the upper surface of the collector 130. The air conditioning unit 160 volatilizes the solvent dissolved in the charged filament in the space between the radiation unit 120 and the collector 130 and exhausts the solvent to the outside. For example, the air conditioning unit 160 may include a suction fan , Exhaust means and a plurality of air inlet slots (162). The positive (+) voltage is excited by the output voltage of the high voltage unit 170. The high voltage unit 170 outputs a DC voltage in the range of 10 kV to 120 kV. When the raw material solution stored in the supply unit 110 is supplied to the radiation unit 120 through the pump 114 and the distributor 116 in a fixed amount, the current passing portion inside each radiation nozzle pack 126 of the radiation unit 120 The solution is charged. Then, the solution in the charged state passes through the capillary tube of the spinning nozzle 122 and is discharged toward the collector 130 in the form of a fine filament. Here, due to the strong electric field formed between the collector 130 and the charged filaments, the filaments are drawn while being stretched so as to have a nano-scale diameter. In this spinning process, the stream which is to be spread out to the outside due to the repulsive force between the filaments is returned to the original position by the control unit 140 and the correct traveling path can be maintained. On the other hand, since the induction unit 150 is provided above the collector 130 so as to surround the discharged stream, the stream which is going to be out of the path by the induction unit 150 is guided to the limited accumulation region on the collector 130. The filaments thus derived may be continuously integrated on a conveyor belt or rotary drum type collector 130 or may be integrated on the top surface of a substrate 182 such as a film, And is manufactured as a web porous film made of nanofibers. An example of such an electrospinning device is shown in U.S. Patent No. 7,351,052.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

여기서는, 본 개시의 전체적인 요약(Summary)이 제공되며, 이것이 본 개시의 외연을 제한하는 것으로 이해되어서는 아니 된다.(This section provides a general summary of the disclosure and is not a comprehensive disclosure of its full scope or all of its features).SUMMARY OF THE INVENTION Herein, a summary of the present disclosure is provided, which should not be construed as limiting the scope of the present disclosure. all of its features).

본 개시에 따른 일 태양에 의하면(According to one aspect of the present disclosure), 섬유원료 물질이 용해된 용액을 공급받아 나노섬유를 방사하는 적어도 하나의 방사노즐; 방사되는 나노섬유가 나노섬유 웹층 형태로 집적되며, 집적 도중의 나노섬유가 그 위에서 이동하는 컬렉터; 및 나노섬유 웹층의 이동 흐름 상에 위치하여 나노섬유 웹층에 리멜팅용액을 공급하는 적어도 하나의 리멜팅용액 공급기:를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치를 제공한다. According to one aspect of the present disclosure, at least one spinneret for spinning nanofibers upon receipt of a solution in which the fiber raw material is dissolved; A collector in which the radiated nanofibers are integrated in the form of a nanofiber web layer, the nanofibers traveling on the aggregate being moved thereon; And at least one remoating solution supplier located on the moving flow of the nanofiber web layer and supplying the remyelinating solution to the nanofiber web layer.

이에 대하여 '발명의 실시를 위한 구체적인 내용'의 후단에 기술한다.This will be described later in the Specification for Implementation of the Invention.

도 1은 전기방사 장치의 일 예를 나타내는 도면,
도 2는 본 개시에 따른 전기방사 장치의 일 예를 나타내는 도면,
도 3은 본 개시에 따른 전기방사 장치의 다른 일 예를 나타내는 도면,
도 4는 제작예 1에 따라 제조된 나노섬유 웹층의 후처리 전 표면의 전자현미경(SEM) 사진,
도 5는 제작예 2에 따라 후처리된 나노섬유 웹층의 표면의 전자현미경(SEM)　사진,
도 6은 제작예 3에 따라 후처리된 나노섬유 웹층의 표면의 전자현미경(SEM)　사진,
도 7은 본 개시에 따른 전기방사 장치를 사용하여 제조된 나노섬유 웹층의 투습도, 내수압, 공기투과도의 측정결과를 나타내는 표.1 is a view showing an example of an electrospinning device,
2 is a view showing an example of an electrospinning device according to the present disclosure,
3 is a view showing another example of the electrospinning device according to the present disclosure,
4 is an electron microscope (SEM) photograph of the surface of the nanofiber web layer prepared according to Production Example 1,
5 is an electron microscope (SEM) photograph of the surface of the nanofiber web layer post-treated according to Production Example 2,
6 is an electron microscope (SEM) photograph of the surface of the nanofiber web layer post-treated according to Production Example 3,
7 is a table showing measurement results of the moisture permeability, water pressure, and air permeability of the nanofiber web layer produced using the electrospinning device according to the present disclosure.

이하, 첨부한 도면 등을 통하여 본 발명은 상세하게 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 2는 본 개시에 따른 전기방사 장치의 일 예를 나타내는 도면으로서, 전기방사 장치는, 각각 섬유원료 물질이 용해된 용액을 공급받아 나노섬유를 방사하는 복수의 방사노즐(122)을 구비하는 복수의 방사노즐팩(126), 방사되는 나노섬유가 나노섬유 웹층 형태로 집적되며 집적 도중의 나노섬유가 그 위에서 이동하는 컬렉터(130), 나노섬유 웹층의 이동 흐름 상에 위치하여 나노섬유 웹층에 리멜팅용액 또는 용해액을 공급하는 2개의 리멜팅용액 공급기 또는 용해액 공급기(60), 리멜팅용액 공급기(60)의 하류 측에 위치하여 나노섬유 웹층 내부에서 리멜팅용액의 확산을 촉진하는 스퀴징 롤러(80), 및 스퀴징 롤러(80)의 하류 측에 위치하여 나노섬유 웹층 내부에 함유된 리멜팅용액을 건조시키는 건조기(90)를 포함한다. 2 is a diagram showing an example of an electrospinning apparatus according to the present disclosure, in which an electrospinning apparatus includes a plurality of spinning nozzles 122, each of which receives a solution in which a fiber raw material is dissolved and radiates nanofibers, A collector 130 in which the nanofibers to be radiated are integrated in the form of a nanofiber web layer and nanofibers in the aggregate are moved on the nanofibers, and a collector 130 located on the moving flow of the nanofiber web layer, Two remelting solution supply or dissolution solution feeder 60 for supplying a solution or solution for melt-spinning, a squeezing solution 60 for promoting the diffusion of the remyelinating solution inside the nanofiber web layer, A roller 80 and a drier 90 located downstream of the squeeze roller 80 to dry the remyelinating solution contained in the nanofiber web layer.

방사노즐팩(126)은 나노섬유 웹층의 이동 흐름을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 형성되는 몸체 및 몸체에 설치되는 복수의 방사노즐(122)을 구비한다. 방사노즐팩(126)은 복수로 제공되며, 복수의 방사노즐팩(126)은 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향을 따라 배열된다. 각 방사노즐팩(126)에 구비되는 방사노즐(122)의 개수와 제공되는 방사노즐팩(126)의 개수는 제조될 나노섬유 웹층의 사이즈나 두께, 생산속도 등을 종합적으로 고려하여 결정된다. 여러 고분자 물질이 별도로 방사될 필요가 있는 경우에, 별도의 방사노즐팩이 구비될 수 있다. 방사노즐팩(126)은 저장 용기(112)로부터 섬유 원료물질이 용해된 용액을 펌프(114)를 통해 공급받아, 고전압 유니트(170)에 의해 인가되는 고전압으로 용액을 하전시킨 다음 복수의 방사노즐(122)을 통해 나노섬유 형태로 컬렉터(130) 방향으로 방사하는 기능을 수행한다. The spinneret nozzle pack 126 includes a body and a plurality of spinning nozzles 122 mounted on the body and elongated in a direction transverse to the flow of the nanofiber web layer. A plurality of spinneret nozzle packs 126 are provided, and a plurality of spinneret packs 126 are arranged along the direction of movement of the nanofiber web layer. The number of the spinning nozzles 122 provided in each spinning nozzle pack 126 and the number of the spinning nozzle packs 126 provided are determined in consideration of the size, thickness, production rate, etc. of the nanofiber web layer to be manufactured. If several polymeric materials need to be radiated separately, a separate spinneret pack may be provided. The spinning nozzle pack 126 receives the solution of the fiber raw material dissolved from the storage container 112 through the pump 114 and charges the solution to a high voltage applied by the high voltage unit 170, And radiates in the direction of the collector 130 in the form of nanofibers through the collector 122.

컬렉터(130)는, 방사노즐들(122)로부터 방사된 나노섬유를 소정 두께로 집적시켜 나노섬유 웹층을 형성하기 위한 것으로서, 방사노즐들(122)과 소정간격 이격 배치된다. 컬렉터(130)는 방사노즐(122) 측에 인가되는 전압에 대하여 전위차를 갖도록 접지되거나, 혹은 음극성(-)의 전압으로 인가될 수 있다. 컬렉터(130)는 롤러(132: 도 1 참조)와 같은 이송수단을 통해 컨베이어 벨트 방식으로 연속적으로 이동되도록 구성할 수 있다. The collector 130 is for separating the nanofibers emitted from the spinning nozzles 122 to a predetermined thickness to form a nanofiber web layer and is spaced apart from the spinneresses 122 by a predetermined distance. The collector 130 may be grounded to have a potential difference with respect to the voltage applied to the spinning nozzle 122, or may be applied with a negative (-) voltage. The collector 130 may be configured to be continuously moved in a conveyor belt fashion via a conveying means such as a roller 132 (see FIG. 1).

리멜팅용액 공급기(60)는, 나노섬유를 리멜팅하여 나노섬유간의 결합을 강화하기 위한 것으로서, 컬렉터(130) 상에서 나노섬유 웹층의 흐름을 가로지는 방향으로 설치되어 리멜팅용액을 나노섬유 웹층으로 공급하는 것이 바람직하다. The remelting solution supply unit 60 is provided for enhancing the bonding between the nanofibers by remelting the nanofibers and is installed in a direction transverse to the flow of the nanofiber web layer on the collector 130 so that the remyelinating solution is supplied to the nanofiber web layer It is preferable to supply them.

리멜팅용액 공급기(60)는 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향에서 컬렉터(130) 하류 측에 위치하여 집적완료된 나노섬유 웹에 리멜팅용액을 공급하도록 할 수도 있고, 방사노즐팩들(126) 사이에 배치되어 집적 도중의 나노섬유 웹층에 리멜팅용액을 공급하도록 할 수도 있다. The remyelinating solution feeder 60 may be located on the downstream side of the collector 130 in the direction of movement of the nanofiber web layer to supply the remyelinating solution to the integrated nanofiber webs, So as to supply the remyelinating solution to the nanofiber web layer during the accumulation.

바람직하게, 도 2에 나타난 바와 같이, 리멜팅용액 공급기(60)는 방사노즐팩들(126) 사이 및 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향에서 컬렉터(130) 하류 측에 각각 위치하여, 집적완료된 나노섬유 웹층 뿐만 아니라 집적 도중의 나노섬유 웹층에도 나노섬유의 리멜팅을 위한 용액을 공급하도록 할 수도 있다. 이와 같이, 나노섬유 웹층의 집적이 완료된 컬렉터(130) 하류 측 및 나노섬유 웹층이 집적되고 있는 도중의 위치인 컬렉터(130)의 중간부 위치에 각각 리멜팅용액 공급기(60)가 제공되는 경우, 컬렉터(130)의 중간부에서 리멜팅용액이 공급됨으로써 집적 도중의 나노섬유 웹층에서도 리멜팅을 통한 나노섬유 간의 결합 강화를 가능하게 하여, 나노섬유 웹층 전체가 균일하게 리멜팅을 통해 결합 강화될 수 있다. 2, the remyelinating solution feeder 60 is located on the downstream side of the collector 130 between the spinneret nozzle packs 126 and in the direction of movement of the nanofiber web layer, The solution for remelting the nanofibers may be supplied not only to the web layer but also to the nanofiber web layer during the aggregation. When the remelting solution feeder 60 is provided at the downstream side of the collector 130 on which the nanofiber web layer is integrated and the intermediate portion of the collector 130 where the nanofiber web layer is being integrated, Since the remelting solution is supplied in the middle part of the collector 130, it is possible to reinforce the bonding between the nanofibers through remelting even in the nanofiber web layer during the accumulation, so that the whole nanofiber web layer can be uniformly bonded and strengthened through remelting have.

도 2에 나타난 바와 같이, 리멜팅용액 공급기(60)는 스프레이 분사 혹은 전기분사 방식으로 리멜팅용액을 공급하도록 구성될 수 있다. 리멜팅을 위한 용액은 용액 탱크(50)에서 리멜팅용액 공급기(60)로 이송되며, 용액의 혼합 비율 및 분사량에 따라 리멜팅 처리 효과가 변한다. 용매는 나노섬유의 원료에 따라 정해지는데, 예를 들어, 폴리우레탄을 나노섬유 원료로 사용하는 경우 양용매인 디메틸아세트아미드(DMAc, Dimethylacetamide), 디메틸포름아마이드(DMF, N,N-dimethylformamide)와 아세톤(Acetone), 메틸에틸케톤(Methyl ethyl ketone), 에틸/부틸 아세테이트(Ethyl/Butyl acetate), MIBK(Methyl isobutyl ketone) 등을 사용하고, 빈용매(Poor solvent) 또는 비용매(Non solvent)의 아이소프로필알콜(IPA, Iso-propyl alcohol), 에틸알콜(Ethyl alcohol), 메틸알콜(Methyl alcohol), 물(Water) 등을 사용한다. 여기에 제시된 용제들은 용제형 폴리우레탄의 경우 일반적으로 분류된 예시이며 정확히는 용해지수(SP, solubility parameter)에 의한 분류가 되어야 한다.As shown in Figure 2, the remyelinating solution feeder 60 may be configured to supply the remyelinating solution in a spray or electrospray manner. The solution for remelting is transferred from the solution tank 50 to the remyelinating solution feeder 60, and the effect of the remyelination treatment varies depending on the mixing ratio and the amount of the solution. For example, when a polyurethane is used as a raw material for nanofiber, a solvent such as dimethylacetamide (DMAc), dimethylacetamide (DMF), N, N-dimethylformamide (DMF) It is preferable to use acetone, methyl ethyl ketone, ethyl / butylacetate and MIBK (methyl isobutyl ketone), and a poor solvent or non-solvent iso Iso-propyl alcohol, Ethyl alcohol, Methyl alcohol, Water and the like are used. The solvents listed here are generally categorized examples for solvent-based polyurethanes and should be classified by solubility parameter (SP) exactly.

리멜팅용액의 혼합 비율은 양용매 1~70%, 빈용매 또는 비용매 70~99%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 양용매 1~60%, 빈용매 또는 비용매 60~99%이다. 용액의 분사량은 분사장치에 따라 분사량이 변하므로 따로 명시하지 않는다. 용액 분사에서 사용되는 혼합 용액 비율은 후술하는 함침조 형태의 리멜팅용액 공급기 또는 용해액 공급기(70)와 비교하여 통상적으로 양용매 함량이 많은 것이 좋다. 전기분사에서는 특히 그러한데 분사 과정에서 용액증발이 급격히 이루어지고 혼합 용액에서 비용매 또는 빈용매의 경우 대체적으로 끓는점이 낮아 더 빠른 증발이 이루어지기 때문이다. The mixing ratio of the remyelinating solution is preferably 1 to 70% of the good solvent, 70 to 99% of the poor solvent or the non-solvent, more preferably 1 to 60% of the good solvent and 60 to 99% of the poor solvent or the non-solvent. The injection amount of the solution is not specified because the amount of injection varies depending on the injection device. The ratio of the mixed solution used in the solution spraying is preferably higher than that of the remyelinating solution supplying unit 70 or the dissolving solution supplying unit 70, which will be described later. This is especially true in electrospray because the solution evaporates rapidly during the spraying process and in the case of the non-solvent or the poor solvent in the mixed solution, the boiling point is generally lower and the evaporation takes place faster.

도 3은 본 개시에 따른 전기방사 장치의 다른 일 예를 나타내는 도면으로서, 도 2의 전기방사 장치와 마찬가지로, 방사노즐팩들(126) 사이 및 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향에서 컬렉터(130) 하류 측에 각각 위치하는 2개의 리멜팅용액 공급기(60)(70)를 구비하지만, 컬렉터(130) 하류 측에 위치하는 리멜팅용액 공급기(70)는 리멜팅용액을 수용하는 힘침조 형태로 제공되며, 나노섬유 웹층은 이와 같은 함침조 형태의 리멜팅용액 공급기(70)에 함침되어 리멜팅용액을 공급받게 된다. 이 경우에도, 용액 혼합 비율 및 함침 시간에 따라 리멜팅 처리 효과가 달라진다. 리멜팅용액 혼합 비율은 양용매 0~50% 비용매 60~99%인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 양용매 0~20% 비용매 70~99%이다. 함침 시간은 1~60초인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 2~30초이다. 함침 시간이 지나치게 길면 나노섬유의 과도한 용해로 인하여 투습도의 저하가 발생할 수 있으며 나노섬유 웹층의 다공성을 유지할 수 없다. FIG. 3 is a view showing another example of the electrospinning apparatus according to the present disclosure. As in the electrospinning apparatus of FIG. 2, in the direction of flow of the nanofiber web layer and between the spinneret nozzle packs 126, The remyelinating solution feeder 70 located on the downstream side of the collector 130 is provided in the form of a force impingement for receiving the remyelinating solution, , And the nanofiber web layer is impregnated with the remoating solution feeder 70 of the impregnation tank type to receive the remyelinating solution. Even in this case, the effect of the remyelinating treatment varies depending on the solution mixing ratio and the impregnation time. The mixing ratio of the remelting solution is preferably 60 to 99%, more preferably 0 to 20%, and more preferably 70 to 99%, of 0 to 50% of the non-solvent. The impregnation time is preferably 1 to 60 seconds, more preferably 2 to 30 seconds. If the impregnation time is too long, the moisture permeability may be lowered due to excessive dissolution of the nanofibers and the porosity of the nanofiber web layer can not be maintained.

바람직하게는 함침조 형태의 리멜팅용액 공급기(70)를 통과한 나노섬유 웹층은 스퀴징 롤(80; Squeezing Roll) 사이를 지나간다. 이때 나노섬유 웹층에 함유되어 있는 리멜팅용액은 스퀴징 롤(80)에 의하여 내부 및 외부에 빠르고 균일하게 확산되어 투습방수 원단의 균제도 유지가 쉬워지게 되므로 나노섬유 웹층의 과도한 용해 효과를 적절하게 조절할 수 있게 되며, 균일한 품질을 지니는 원단을 제조할 수 있게 된다. The nanofiber web layer, which has passed through the remixing solution feeder 70, preferably in the form of an impregnation bath, passes between squeezing rolls 80. At this time, the remelting solution contained in the nanofiber web layer is quickly and uniformly diffused to the inside and the outside by the squeeze roll 80, so that it is easy to maintain uniformity of the moisture-permeable and waterproof fabric. Therefore, the excessive dissolution effect of the nanofiber web layer can be appropriately controlled And a fabric having uniform quality can be manufactured.

스퀴징 롤(80)을 통과한 나노섬유 웹층은 이후 건조기(90)로 유도된다. 건조기(90)는, 폴리우레탄(PU), 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF) 혹은 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오르 프로필렌 공중합체(PVdF-HFP)와 같은 나노섬유 웹층이 용매에 의하여 수축하는 성질을 보완하기 위해 벨트 캘린더(Belt Calendar)를 건조기(90)로 사용하는 것이 바람직하다. 건조기(90)를 통과하는 나노섬유 웹층은 건조기(90)의 양쪽 벨트에 의해 형태가 고정된 상태로 건조가 이루어진다. 건조기(90)를 통과할 때 양쪽 벨트 사이의 압력 및 온도에 따라 건조 효과 및 형태 안정성 확보 효과가 달라진다. 나노섬유 웹층에 힘이나 열을 가하게 되면 원단은 그 상태로 변형이 이루어지게 되고 또한 원단 자체적으로 발생하고 있는 수축 때문에 변형의 예측은 쉽지 않으며 이러한 변형의 결과로 원단에 주름이 발생하거나 혹은 작업 중 원단이 찢어지는 현상이 발생한다. 이러한 문제점을 해결하기 위하여 건조기(90), 바람직하게는 벨트 캘린더를 사용하였으며 벨트 캘린더를 통한 형태 안정성 확보로 인하여 이러한 문제점이 해결가능하다. 벨트 사이의 압력은 0.5~10kgf/cm2인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1~5kgf/cm2이다. 벨트 압력이 낮으면 나노섬유 웹층의 고정 효과가 적어, 형태 안정성 유지가 힘들며, 압력이 너무 높으면 나노섬유 웹층의 공극율이 감소하여 투습도가 나빠지게 된다. 벨트 사이의 온도는 50~150℃인 것이 바람직하며, 더욱 바람직하게는 80~110℃이다. 벨트 사이의 온도가 낮으면 건조가 완벽히 이루어지지 않으며, 온도가 너무 높으면 나노섬유가 녹을 수가 있다.The nanofiber web layer passed through the squeeze roll 80 is then guided to a dryer 90. The dryer 90 is used to control the properties of a nanofiber web layer such as polyurethane (PU), polyvinylidene fluoride (PVdF) or polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP) It is preferable to use a belt calendar as a dryer 90 to compensate. The nano-fiber web layer passing through the dryer 90 is dried in a state where the shape is fixed by both belts of the dryer 90. The drying effect and the form stability ensuring effect vary depending on the pressure and the temperature between the both belts when passing through the dryer (90). When a force or heat is applied to the nanofiber web layer, the fabric is deformed in that state, and the deformation of the fabric is not easily predicted due to the contraction occurring in the fabric itself. As a result of this deformation, wrinkles occur in the fabric, This tearing phenomenon occurs. In order to solve such a problem, a dryer 90, preferably a belt calender, is used, and such a problem can be solved by securing the form stability through a belt calender. The pressure between the belts is preferably 0.5 to 10 kgf / cm 2 , more preferably 1 to 5 kgf / cm 2 . If the belt pressure is low, the fixation effect of the nanofiber web layer is small and the shape stability can not be maintained. If the pressure is too high, the porosity of the nanofiber web layer is decreased and the moisture permeability is deteriorated. The temperature between the belts is preferably 50 to 150 ° C, more preferably 80 to 110 ° C. If the temperature between the belts is low, drying is not perfect. If the temperature is too high, the nanofibers can melt.

이상과 같은 전기방사 장치는, 저장 용기(112)에 담긴 섬유 원료물질이 용해된 용액을 펌프(114)를 사용하여 방사노즐팩들(126)에 공급하고, 방사노즐팩(126)에 고전압을 인가한 상태에서, 방사노즐들(122)을 통해 컬렉터(130) 위로 나노섬유를 전기방사를 하여 나노섬유 웹층을 형성한다. 방사노즐들(122)에 의한 집적도중 및/또는 집적완료된 나노섬유 웹층은 리멜팅용액 공급기(60)(70)를 통해 공급되는 리멜팅용액과 접촉하게 되어, 나노섬유 내·외부에 리멜팅 효과가 발생하며, 따라서 나노섬유 간 결합이 강화된 나노섬유 웹층을 제공하게 된다. The electrospinning apparatus as described above is configured such that a solution in which the fiber raw material contained in the storage container 112 is dissolved is supplied to the spinneret nozzle packs 126 using the pump 114 and a high voltage is applied to the spinneret nozzle packs 126 The nanofibers are electrospun onto the collector 130 through the spinning nozzles 122 to form a nanofiber web layer. The nanofiber web layer in the degree of integration by the spinning nozzles 122 and / or the integrated nanofiber web layer is brought into contact with the remyelinating solution supplied through the remyelinating solution feeders 60 and 70, Thereby providing a nanofiber web layer having enhanced nanofiber bonding.

나노섬유 웹층을 사용하여 제조될 수 있는 투습방수 원단은 평균 직경이 50~1,000nm인 나노섬유에 의해 구성된다. 1,000nm 초과하는 섬유직경으로 구성된 웹은 기공 크기가 너무 크져 방수기능이 불량해서 투습방수원단으로 기능하기가 어렵고, 내수압 특성도 나빠질 수 있다. 또한 섬유직경이 50nm보다 작아지면, 기공 크기가 너무 작아지는 문제점을 가진다. 이러한 수치범위를 갖는 나노섬유들에 의해 형성된 투습방수 원단에는 직경 0.01~2um의 무수한 많은 기공들이 존재하며, 바람직하게는 0.05~1um 범위로 형성되는 것이 바람직하다. 기공 직경이 0.05um이하로 너무 작으면 통기성 및 투습성이 떨어져 격한 운동에 의해 순간적으로 많은 땀이 발생할 때 짧은 시간에 땀 배출 기능이 떨어지며, 기공 직경이 1um이상으로 크면 높은 압력 범위에서 방수 기능이 떨어져 내수압 기능을 감소시킨다. 이에 따라 투습방수 원단은 인체에서 발생하는 직경 0.0004㎛의 땀이나 습기는 통과시키고, 자연 상태에서 발생하는 직경 50~600㎛의 안개나 빗방울 등의 수분 입자는 차단하여 투습 기능과 방수 기능을 모두 제공하게 된다. 여기에 전체 공극률은 투습방수 기능 및 보온성, 경량성을 감안할 때 40~90%인 것이 바람직하다. 40%이하의 공극률은 통기량이 낮아 나노섬유의 장점인 쾌적성 및 경량성이 떨어진다. 이를 보완하기 위해 두께가 얇아져야 하는데 그렇게 되면 내수압에 나쁜 영향으로 나타나며 기계적 강도가 떨어져 작업중 처리가 힘들어진다. 또한 공극률이 낮아지면 내부 공기층이 줄어들게 되고 내외부의 온도 차이에도 열손실을 막아주는 공기층이 줄어들면 보온성이 떨어지는 효과로 나타난다. 90%이상의 공극률은 기계적 강도가 떨어져 작업성이 나빠지며 내수압이 떨어지고 통기량이 너무 높아 보온성이 오히려 떨어진다. 투습방수 원단의 두께는 섬유의 적층량에 의해 결정되는데 투습도와 내수압 특성을 고려하여 2~50㎛ 정도가 적당하나, 이보다 바람직하게는 4~30㎛ 두께가 적당하다. 투습방수 원단의 전체적인 두께가 너무 얇으면 방수성을 보증할 수 없으며 기계적 강도가 약해져 작업 중 찢어지는 문제가 수반되며, 두께가 50㎛이상으로 두꺼워지면 제조단가가 급격하게 증가되고 단위면적당 원단 무게가 증가되어 경량화에 불리해진다.The breathable waterproof fabric, which can be made using a nanofiber web layer, is composed of nanofibers having an average diameter of 50-1,000 nm. Webs composed of fiber diameters exceeding 1,000 nm are too large in pore size to be difficult to function as breathable and waterproof fabrics due to poor waterproofing properties and water pressure characteristics may be deteriorated. Further, if the fiber diameter is smaller than 50 nm, the pore size becomes too small. In the moisture-permeable and waterproof fabric formed by the nanofibers having such a numerical range, there are a myriad of numerous pores having a diameter of 0.01 to 2 μm, preferably in the range of 0.05 to 1 um. If the pore diameter is less than 0.05um, ventilation and moisture permeability will be deteriorated. If sweating occurs momentarily due to heavy exercise, sweat discharge function will be shortened in a short time. If pore diameter is bigger than 1um, Decrease water pressure function. As a result, the breathable and waterproof fabric passes through the sweat and moisture of 0.0004 μm in diameter generated by the human body and blocks the moisture particles such as fog and raindrops of 50 to 600 μm in diameter generated in the natural state and provides both the waterproof function and the waterproof function . The total porosity is preferably 40 to 90% in consideration of the moisture permeable and waterproof function, warmth and light weight. The porosity of 40% or less is low in air permeability, which reduces the comfort and light weight, which are advantages of nanofibers. In order to compensate for this, the thickness must be thinned, which causes bad influence on the water pressure. In addition, when the porosity is lowered, the inner air layer is reduced, and when the air layer which prevents the heat loss from being caused by the temperature difference between inside and outside is decreased, The porosity of 90% or more is poor in mechanical strength and workability is poor, water pressure is low, and the amount of ventilation is too high, resulting in deteriorating the warmth. The thickness of the breathable and waterproof fabric is determined by the lamination amount of the fibers. The thickness of the breathable and waterproof fabric is suitably about 2 to 50 μm in consideration of the moisture permeability and the water pressure resistance, but more preferably 4 to 30 μm. If the overall thickness of the breathable and waterproof fabric is too thin, waterproofness can not be guaranteed, the mechanical strength is weakened, and the problem of tearing during operation is accompanied. When the thickness is thicker than 50 μm, the manufacturing cost is increased sharply, So that it is disadvantageous in weight reduction.

투습방수 원단을 이루는 섬유의 원료가 되는 고분자 물질로는 일반적으로 폴리우레탄(PU), TPU(Thermoplastic polyurethane) 또는 이들을 포함한 이성분 이상의 혼합 물질이 사용되어진다. 우레탄은 섬유간 마찰이 크고 표면 점착성이 있어 섬유가닥간 연결력이 형성되나 강한 힘에 의해 섬유가닥간 미끄럼이 발생되고 이때 부분적으로 기공이 열려 내수압이 떨어지는 현상이 나타난다. 뿐만 아니라 세탁 후에는 섬유간 변형이 더욱 심해져 기공이 불균일해지고 내수압은 현저히 떨어지는 원인이 된다. 이러한 이유로 표면 마찰 또는 점착성이 없는 소재로 형성된 나노섬유 웹층의 문제점들은 더욱 심각하여 나노섬유 웹층으로 투습방수 원단 적용이 불가능하지만 본 개시에 따른 전기방사 장치에 적용된 리멜팅 기술은 나노섬유 간 결합 강화를 유발시켜 이러한 문제점들을 현격하게 완화시키면서 다른 소재들이 지닌 장점을 활용할 수 있게 한다. 특히 불소계 수지는 발수성, 발오성이 우수하여 투습방수용 소재에 적합하지만 나노섬유 웹으로 제조된 불소계 섬유는 자기들끼리의 결합력이 없어 섬유간 미끌림 현상이 나타나 투습방수용으로 사용되기에 한계가 있었다. 본 개시에 의하면, 이러한 문제점을 해결함과 동시에 소재 장점을 살릴 수 있다. 폴리우레탄과 더불어 나노섬유에 사용될 수 있는 소재로는 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVdF), 폴리비닐리덴 플루오라이드-헥사플루오르 프로필렌 공중합체(PVdF-HFP) 등의 불소계 고분자, 나일론 등의 아미드(amide)계 고분자, 폴리아크릴로니트릴(PAN) 등의 아크릴계고분자, 폴리이서설폰(Poly ehtersulfone)과 같은 설폰계 고분자, 폴리에틸렌테레플탈레이트(PET)와 같은 폴리에스터계 고분자, 폴리비닐알코올(PVA), 등 용제에 녹을 수 있거나 또는 전기방사가 가능한 고분자는 모두 사용가능하다.
Polyurethane (PU), TPU (Thermoplastic polyurethane), or a mixture of two or more of these materials is generally used as a polymeric material to be used as a raw material of fibers constituting the breathable waterproof fabric. Urethane has a large interfiber friction and surface tackiness, so that a connection force is formed between the fiber strands. However, a strong force causes a sliding between the fiber strands. At this time, the pore is partially opened and the water pressure drops. In addition, after washing, deformation of the fibers becomes more severe, which causes non-uniformity of the pores and causes the water pressure to drop significantly. For this reason, the problems of the nanofiber web layer formed of a material having no surface friction or non-stickiness are more serious, so that it is not possible to apply the moisture-permeable and waterproof fabric to the nanofiber web layer. However, the remelting technique applied to the electrospinning device according to the present disclosure, To significantly alleviate these problems and to exploit the advantages of other materials. Particularly, the fluororesin is suitable for the waterproofing and waterproofing material because of its excellent water repellency and ductility. However, the fluororesin made from the nanofiber web has no binding force between the fibers and slip between the fibers. According to the present disclosure, it is possible to solve such a problem and to take advantage of the material advantages. Materials usable for nanofibers in addition to polyurethane include fluorine-based polymers such as polyvinylidene fluoride (PVdF) and polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer (PVdF-HFP), amides such as nylon, Based polymer such as polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl alcohol (PVA), and the like, such as polyacrylonitrile (PAN) Any polymer capable of dissolving in a solvent or electrospinning can be used.

이하, 본 개시에 따른 전기방사 장치를 사용한 투습방수 원단용 나노섬유 웹층의 제작 예를 상세하게 설명한다. Hereinafter, a production example of a nanofiber web layer for a moisture-permeable and waterproof fabric using the electrospinning device according to the present disclosure will be described in detail.

제작예Production Example 1. One.

나노섬유 Nanofiber 웹층의Web layer 제조 Produce

열가소성 폴리우레탄수지(TPU)를, N,N-디틸메틸포름아마이드(DMF)와 아세톤(Acetone)이 무게비 50:50으로 섞인 혼합 용매에 섞어, 15중량% 농도를 갖도록 방사 용액을 제조하였다. 이때, 제조된 방사 용액을 레오미터(Rheometer DV, Brookfield co., USA)를 이용하며 측정한 점도가 300 센티포아스(cps), 컨덕터비티 메터(Conductivity meter, CM-40G, TOA electronicsCo., Japan)로 측정한 전기 전도도가 0.52 mS/m이다. 이 방사 용액을 도 2에 도시된 전기방사 장치의 저장 용기(112)에 투입하여 도 4에 도시된 것과 같은 나노섬유를 제조하였다. A thermoplastic polyurethane resin (TPU) was mixed with a mixed solvent of N, N-dimethylmethylformamide (DMF) and acetone (Acetone) in a weight ratio of 50:50 to prepare a spinning solution having a concentration of 15 wt%. The prepared spinning solution was measured using a rheometer (Rheometer DV, Brookfield co., USA) with a viscosity of 300 centipoise (cps) and a conductivity meter (CM-40G, TOA electronicsCo., Japan ) Is 0.52 mS / m. This spinning solution was put into a storage container 112 of the electrospinning apparatus shown in Fig. 2 to produce nanofibers as shown in Fig.

나노섬유 Nanofiber 웹층의Web layer 후처리 After treatment

본 제작예에서 함침 방법으로 후처리를 진행하였으며, 혼합 용액 제조를 위해서, 양용매로서 아세톤(Acetone)을, 비용매로서 아이소프로필알콜(IPA)을 사용하여 용매/비용매 무게비율을 5/95로 제조하여 함침조(70)에 투입하고, 함침조(70)의 온도는 25℃, 함침 시간은 10초가 되도록 설정하였으며, 함침조(70)를 지나온 나노섬유 웹층은 형태유지가 되면서, 건조되도록 벨트 캘린더로 된 건조기(90)를 통하여 건조 공정을 거쳤고, 이때 압력은 1.5kgf/㎠, 온도는 90℃로 설정했다.
In this production example, post-treatment was carried out by the impregnation method, and acetone (Acetone) was used as a good solvent and isopropyl alcohol (IPA) as a non-solvent to prepare a mixed solution. And the impregnation bath 70 was set to a temperature of 25 ° C and an impregnation time of 10 seconds so that the nanofiber web layer passing through the impregnation tank 70 was maintained in a shape and dried And dried through a drier 90 made of a belt calender. At this time, the pressure was set to 1.5 kgf / cm 2 and the temperature was set to 90 ° C.

제작예Production Example 2. 2.

제작예 1과 같은 방법으로 나노섬유 웹층을 제조하여, 제작예 1과 같은 방법으로 후처리를 하였다. 이때 사용되어진 양용매 아세톤과 비용매 IPA 사용 비율은 10/90 무게비로 제조하였다.
A nanofiber web layer was prepared in the same manner as in Production Example 1 and post-treated in the same manner as in Production Example 1. [ The ratio of both solvent acetone and nonpolymer IPA used was 10/90 weight ratio.

제작예Production Example 3. 3.

제작예 1과 같은 방법으로 나노섬유 웹층을 제조하여 제작예 1과 같은 방법으로 후처리를 하였다 이때 사용되어진 양용매 아세톤과 비용매 IPA 사용 비율은 20/80 무게비로 제조하였다.
A nano-fiber web layer was prepared in the same manner as in Production Example 1 and post-treated in the same manner as in Production Example 1. The ratio of the solvent acetone and the non-solvent IPA used was 20/80 by weight.

이때, 함침 조건은 나노섬유가 완전히 용해되지 않도록 섬유간 결합이 형성되는 조건이어야만 한다. At this time, the impregnation condition should be such that the interfiber bonding is formed so that the nanofibers are not completely dissolved.

도 4는 제작예 1에 따라 제조된 나노섬유 웹층의 후처리 전 표면의 전자현미경(SEM) 사진으로서, 200~400nm 직경의 나노섬유로 집적된 망상 구조 웹의 형상이 확인되었고 이 웹을 제작예 2의 방법으로 후처리한 결과를 도 5로 확인하였다. 나노섬유 표면이 리멜팅되어 이웃한 섬유와 결합을 형성하여 원하는 결합 구조를 확인할 수 있었고, 이보다 양용매 함량을 높인 제작예 3에 따라 제조된 나노섬유도 완전히 용해되지는 않고, 섬유 형태가 일부 남아있고 기공도 남아있는 것을 도 6에서 확인할 수 있다.FIG. 4 is an electron microscope (SEM) photograph of the surface of the nanofiber web layer prepared according to Production Example 1, showing the surface of the web after being subjected to post-treatment. The morphology of the meshed web integrated with nanofibers having a diameter of 200 to 400 nm was confirmed, The result of post-treatment by the method of 2 was confirmed in Fig. The surface of the nanofiber was remelted to form a bond with the neighboring fibers to confirm the desired bonding structure. The nanofiber prepared according to Production Example 3, which had a higher solvent content than that, was not completely dissolved, And it is confirmed in Fig. 6 that porosity remains.

도 7에는 후처리 실시 전 나노섬유 웹층과 제작예 1, 2 및 3에 의해 혼합 용액에 함침 처리된 샘플의 분석결과를 나타내었다. 투습도는 KS K 0594:2008 염화칼슘법에 의한 시험방법으로 평가하였고, 내수도는 KSK ISO 811:2009에 의해 측정하였으며, 통기도는 Capillary Flow Porometer(PMI)로 나노섬유 웹층에 1~10 PSI 공기압을 가해 Gas permeability 방법에 의해 측정하였다. 용액 함침 처리가 진행된 제작예 2 및 제작예 3 샘플은 일부기공이 막히고 작아져 투습도 및 통기도가 감소되었고 반면 섬유간 결합이 형성된 결과로 내수압 증가를 확인할 수 있었다. 제작예 3의 경우 섬유의 멜팅이 너무 진행되어 내수압은 많은 증가를 보였지만 투습도 및 통기도의 감소 또한 많이 되어 나노섬유의 장점이 약화되었다. 반면 제작예 2의 경우 내수압은 73.7% 증가할 때 투습도의 감소는 7.4%로 투습방수 원단으로 적합성이 확인되었다.FIG. 7 shows the results of analysis of the samples impregnated into the mixed solution by the nanofiber web layer and Preparation Examples 1, 2 and 3 before the post-treatment. The water permeability was measured by the KS K 0594: 2008 Calcium Chloride Test Method. The internal water content was measured by KSK ISO 811: 2009 and the air permeability was measured by applying a 1-10 PSI air pressure to the nanofiber web layer with a Capillary Flow Porometer (PMI) Gas permeability method. The samples of Preparation 2 and 3 of the solution impregnation treatment showed a decrease in the moisture permeability and air permeability due to the clogging of the pores and the increase of the water pressure as a result of the interfiber bonding. In the case of Production Example 3, the meltability of the fibers was excessively increased, and the water pressure increased a lot, but the strength of the nanofibers was weakened due to a decrease in the moisture permeability and the air permeability. On the other hand, in the case of Production Example 2, when the water pressure increased by 73.7%, the decrease of the moisture permeability was 7.4%, and it was confirmed to be the waterproof and waterproof fabric.

나노섬유 웹층을 리멜팅 처리한 제작예 1, 2 및 3의 경우 기공도가 감소하여 투습도와 공기투과도가 감소하는 경향을 보이지만 그에 반해 나노섬유 간 결합이 형성됨으로써 내수압 증가를 확인할 수 있었다. 리멜팅의 정도에 따라 변화폭도 차이가 나타났다. 인장력에서도 결합이 많이 형성될수록 강도가 증가하는 것을 확인할 수 있다. 이러한 결과는 나노섬유 웹층의 단점으로 지적되어온 세탁성과 마모성을 향상시켜줄 수 있는 의미 있는 결과이다.
In the case of Examples 1, 2 and 3 in which the nanofiber web layer was subjected to remelting treatment, the porosity was decreased and the moisture permeability and the air permeability were decreased. On the other hand, the increase of the water pressure was confirmed by the formation of the nanofiber bond. The range of change was also different according to the degree of remelting. It can be seen that the tensile strength increases as the number of bonds increases. These results are meaningful results that can improve the washability and abrasion that have been pointed out as disadvantages of the nanofiber web layer.

이하 본 개시의 다양한 실시 형태에 대하여 설명한다.Various embodiments of the present disclosure will be described below.

(1) 섬유원료 물질이 용해된 용액을 공급받아 나노섬유를 방사하는 적어도 하나의 방사노즐; 방사되는 나노섬유가 나노섬유 웹층 형태로 집적되며, 집적 도중의 나노섬유가 그 위에서 이동하는 컬렉터; 및 나노섬유 웹층의 이동 흐름 상에 위치하여 나노섬유 웹층에 리멜팅용액을 공급하는 적어도 하나의 리멜팅용액 공급기:를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (1) at least one spinning nozzle for receiving a solution in which the fiber raw material is dissolved and emitting the nanofibers; A collector in which the radiated nanofibers are integrated in the form of a nanofiber web layer, the nanofibers traveling on the aggregate being moved thereon; And at least one remyelinating solution feeder positioned on the moving flow of the nanofiber web layer and supplying a remyelinating solution to the nanofiber web layer.

(2) 리멜팅용액 공급기는 나노섬유 웹층의 이동 흐름을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (2) The electrospinning device according to any one of the preceding claims, wherein the remelting solution feeder is elongated in a direction transverse to the movement flow of the nanofiber web layer.

(3) 리멜팅용액 공급기는 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향에서 컬렉터 하류 측에 위치하여 집적완료된 나노섬유 웹층에 리멜팅용액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (3) The electrospinning device according to (1), wherein the remyelinating solution feeder is located downstream of the collector in the direction of movement of the nanofiber web layer and supplies the remyelinating solution to the integrated nanofiber web layer.

(4) 각각 나노섬유 웹층의 이동 흐름을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 형성되는 몸체 및 몸체에 설치되는 적어도 하나의 방사노즐을 구비하며, 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향을 따라 배열되는 2개 이상의 방사노즐팩;을 포함하며, 리멜팅용액 공급기는 2개 이상의 방사노즐팩 사이에 배치되어 집적 도중의 나노섬유 웹층에 리멜팅용액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (4) at least one spinning nozzle mounted on the body and the body, respectively elongated in a direction transverse to the movement flow of the nanofiber web layer, wherein at least two spinning nozzles Wherein the remyelinating solution feeder is disposed between two or more spinneret nozzle packs to supply the remyelinating solution to the nanofiber web layer during the aggregation.

(5) 각각 나노섬유 웹층의 이동 흐름을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 형성되는 몸체 및 몸체에 설치되는 적어도 하나의 방사노즐을 구비하며, 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향을 따라 배열되는 2개 이상의 방사노즐팩;을 포함하며, 리멜팅용액 공급기는 2개 이상의 방사노즐팩 사이 및 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향에서 컬렉터 하류 측에 각각 위치하여, 집적 도중의 나노섬유 웹층 및 집적완료된 나노섬유 웹층에 리멜팅용액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (5) at least one spinning nozzle mounted on a body and a body formed elongated in a direction transverse to the movement flow of the nanofiber web layer, wherein at least two spinning nozzles Wherein the remyelinating solution feeder is located between the two or more spinneret packs and downstream of the collector in the direction of movement of the nanofiber web layer respectively so that the nanofiber web layer during the integration and the remelting And the solution is supplied to the electrospinning device.

(6) 나노섬유 웹층의 흐름 방향에서 리멜팅용액 공급기 하류 측에 배치되어, 나노섬유 웹층에 함유된 리멜팅 용액을 건조시키는 건조기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (6) An electrospinning device, comprising a drier disposed downstream of a remyelinating solution feeder in a flow direction of the nanofiber web layer, for drying the remyelinating solution contained in the nanofiber web layer.

(7) 나노섬유 웹층의 흐름 방향에서 리멜팅용액 공급기 하류 측에 배치되어, 나노섬유 웹층에 함유된 리멜팅 용액을 확산시키는 스퀴징 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (7) An electrospinning device, comprising a squeeze roller disposed on a downstream side of a remyelinating solution feeder in a flow direction of the nanofiber web layer, for diffusing a remyelinating solution contained in the nanofiber web layer.

(8) 나노섬유 웹층의 흐름 방향에서 스퀴징 롤러 하류 측에 배치되어, 나노섬유 웹층에 함유된 리멜팅 용액을 건조시키는 건조기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (8) An electrospinning device comprising a dryer disposed downstream of a squeeze roller in a flow direction of a nanofiber web layer, for drying a remyelinating solution contained in a nanofiber web layer.

(9) 리멜팅용액 공급기는 나노섬유 웹층으로 분사하는 방식으로 리멜팅용액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (9) The electrospinning device according to any one of the preceding claims, wherein the remelting solution feeder feeds the remyelinating solution in such a manner as to be injected into the nanofiber web layer.

(10) 리멜팅용액 공급기는 나노섬유 웹층을 함침시키는 방식으로 리멜팅용액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. (10) The electrospinning device according to any of the preceding claims, wherein the remyelinating solution feeder feeds the remyelinating solution in such a manner as to impregnate the nanofiber web layer.

본 개시에 따른 하나의 전기방사 장치에 의하면, 별도의 라미네이팅, 폴리우레탄 표면 코팅 등 추가 공정 없이, 나노섬유 간 결합을 강화하여 세탁 후에도 원형유지능력이 탁월한 등 우수한 세탁성을 구비하고 내마모성이 우수할 뿐만 아니라, 모세관 현상의 발생이 적어 많은 양의 외부수분 유입에 대해서도 탁월한 내수압을 갖는 투습방수 원단용 나노섬유 웹층을 제공할 수 있다. According to one electrospinning apparatus according to the present disclosure, since the bonding between the nanofibers is strengthened without additional processes such as separate laminating and polyurethane surface coating, excellent roundability is maintained even after washing, and excellent washability and excellent abrasion resistance In addition, it is possible to provide a nanofiber web layer for moisture-permeable and waterproof fabric having excellent water pressure resistance even for a large amount of external water inflow due to less generation of capillary phenomenon.

리멜팅용액 공급기(60)(70) 스퀴징 롤러(80)
건조기(90) 저장 용기(112)
펌프(114) 방사노즐(122)
방사노즐팩(126) 컬렉터(130)Rememing solution feeder (60) (70) Squeezing roller (80)
Dryer (90) Storage vessel (112)
Pump 114 Radiation nozzle 122,
The spinning nozzle pack 126 collector 130,

Claims (10)

섬유원료 물질이 용해된 용액을 공급받아 나노섬유를 방사하는 적어도 하나의 방사노즐;
방사되는 나노섬유가 나노섬유 웹층 형태로 집적되며, 집적 도중의 나노섬유가 그 위에서 이동하는 컬렉터; 및
나노섬유 웹층의 이동 흐름 상에 위치하여 나노섬유 웹층에 용해액을 공급하는 적어도 하나의 용해액 공급기:를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. At least one spinneret for receiving the solution in which the fiber raw material is dissolved and emitting the nanofibers;
A collector in which the radiated nanofibers are integrated in the form of a nanofiber web layer, the nanofibers traveling on the aggregate being moved thereon; And
And at least one dissolution liquid supply unit positioned on the moving flow of the nanofiber web layer and supplying the solution to the nanofiber web layer. 청구항 1에 있어서,
용해액 공급기는 나노섬유 웹층의 이동 흐름을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 형성되는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. The method according to claim 1,
Characterized in that the dissolving liquid supplier is elongated in a direction transverse to the movement flow of the nanofiber web layer. 청구항 1에 있어서,
용해액 공급기는 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향에서 컬렉터 하류 측에 위치하여 집적완료된 나노섬유 웹층에 용해액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. The method according to claim 1,
Wherein the dissolving liquid supply unit is located on the downstream side of the collector in the moving flow direction of the nanofiber web layer and supplies the solution to the nanofiber web layer that has been accumulated. 청구항 1에 있어서,
각각 나노섬유 웹층의 이동 흐름을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 형성되는 몸체 및 몸체에 설치되는 적어도 하나의 방사노즐을 구비하며, 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향을 따라 배열되는 2개 이상의 방사노즐팩;을 포함하며,
용해액 공급기는 2개 이상의 방사노즐팩 사이에 배치되어 집적 도중의 나노섬유 웹층에 용해액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. The method according to claim 1,
At least two spinneret packs each having an elongated body extending in a direction transverse to the movement flow of the nanofiber web layer and at least one spinneret disposed in the body and arranged along the direction of movement of the nanofiber web layer; ≪ / RTI &
Wherein the dissolution liquid supply device is disposed between two or more spinning nozzle packs to supply the dissolution liquid to the nanofiber web layer during the accumulation. 청구항 1에 있어서,
각각 나노섬유 웹층의 이동 흐름을 가로지르는 방향으로 길쭉하게 형성되는 몸체 및 몸체에 설치되는 적어도 하나의 방사노즐을 구비하며, 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향을 따라 배열되는 2개 이상의 방사노즐팩;을 포함하며,
용해액 공급기는 2개 이상의 방사노즐팩 사이 및 나노섬유 웹층의 이동 흐름 방향에서 컬렉터 하류 측에 각각 위치하여, 집적 도중의 나노섬유 웹층 및 집적완료된 나노섬유 웹층에 용해액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. The method according to claim 1,
At least two spinneret packs each having an elongated body extending in a direction transverse to the movement flow of the nanofiber web layer and at least one spinneret disposed in the body and arranged along the direction of movement of the nanofiber web layer; ≪ / RTI &
Characterized in that the dissolving liquid supplier is located between the two or more spinning nozzle packs and on the downstream side of the collector in the direction of movement of the nanofiber web layer to supply the solution to the nanofiber web layer and the finished nanofiber web layer during the aggregation Electrospinning device. 청구항 1에 있어서,
나노섬유 웹층의 흐름 방향에서 용해액 공급기 하류 측에 배치되어, 나노섬유 웹층에 함유된 용해액을 건조시키는 건조기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. The method according to claim 1,
And a drier disposed downstream of the solution feeder in a flow direction of the nanofiber web layer to dry the solution contained in the nanofiber web layer. 청구항 1에 있어서,
나노섬유 웹층의 흐름 방향에서 용해액 공급기 하류 측에 배치되어, 나노섬유 웹층에 함유된 용해액을 확산시키는 스퀴징 롤러;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. The method according to claim 1,
And a squeeze roller disposed on the downstream side of the solution supply source in the flow direction of the nanofiber web layer and diffusing the solution contained in the nanofiber web layer. 청구항 7에 있어서,
나노섬유 웹층의 흐름 방향에서 스퀴징 롤러 하류 측에 배치되어, 나노섬유 웹층에 함유된 용해액을 건조시키는 건조기;를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. The method of claim 7,
And a drier disposed downstream of the squeeze roller in the flow direction of the nano-fiber web layer, for drying the solution contained in the nano-fiber web layer. 청구항 1에 있어서,
용해액 공급기는 나노섬유 웹층으로 분사하는 방식으로 용해액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. The method according to claim 1,
Wherein the dissolving liquid supply unit supplies the dissolving liquid in such a manner that it is sprayed onto the nanofiber web layer. 청구항 1에 있어서,
용해액 공급기는 나노섬유 웹층을 함침시키는 방식으로 용해액을 공급하는 것을 특징으로 하는 전기방사 장치. The method according to claim 1,
Wherein the dissolving liquid supply unit supplies the dissolving liquid by impregnating the nanofiber web layer.
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