KR101638910B1 - 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치 및 방법 - Google Patents

톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치 및 방법 Download PDF

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경북대학교 산학협력단
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Abstract

본 발명의 실시 예인 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치와 방법에 있어서, 고분자 복합체 나노섬유를 제조하는 장치에 있어서, 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 니들부(10)와; 일방향으로 회전하면서 상기 방사 니들부(10)에서 방사되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 톱니형상의 치형을 구비한 나선형 스크류부(20)와, 상기 나선형 스크류부(20) 단부에서 토출되는 섬유의 권취를 가이드하는 권취 가이드부(30)와; 일방향으로 회전하면서 상기 권취가이부의 일단에서 공급되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 드럼(410)을 구비한 콜렉터부(40)와; 상기 방사 니들부(10)로부터 방사되는 섬유를 수집하기 위해서, 상기 방사 니들부(10)에 (+)극 전압을 인가하고 상기 콜렉터부(40)에 (-)극 전압을 인가하는 고전압 전원공급부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치에 관한 것이다.
그리고, 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 준비하는 단계; 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 상기 방사 니들부(10)로 공급하는 단계; 상기 방사 니들부(10)에 상기 고전압 전원공급부(50)를 통해 5kV 내지 40kV의 전압을 인가하여 섬유를 방사시키는 단계; 방사된 고분자 복합체 나노섬유를 회전속도가 5 내지 500 mm/s인 나선형 스크류부(20)에 형성된 채널(220)에 권취되어 상기 콜렉터부(40)에 최종 권취되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조방법에 관한 것이다.

Description

톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치 및 방법 { apparatus having screw collector with sawtooth to manufacture polymer composite nano fiber and method using it }
본 발명은 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치 및 제조방법에 관한 것으로, 좀 더 구체적으로는 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치와 제조방법에 관한 것이다.
21세기를 선도할 첨단 산업에서는 환경친화성, 초경량성, 극한기능성, 복합기능성 등과 같은 다기능이 복합된 새로운 개념의 소재가 요구되고 있으며, 최근 여러 첨단 산업분야에서 나노기술의 급격한 부각과 함께 섬유분야에도 수 내지 수백 나노미터(nm) 규모의 직경을 갖는 나노섬유(nanofiber)의 제조 기술에 대하여 많은 관심이 모아지고 있다.
기본적인 전기방사 장치가 많은 연구실에서 이용되고 있지만, 최근에는 전기방사 공정과 최종 섬유의 구조를 더 정밀하게 제어하기 위하여 컬렉터와 방사 노즐에 대한 부분적인 변형과 관련된 연구가 많이 이루어지고 있다. 또한 세계적인 연구동향은 전기방사에 의한 나노섬유 제조시 나노섬유의 배향 조절 및 배향된 나노섬유로 이루어진 사(yarn) 형태의 입체적인 결과물을 얻는 쪽으로 많은 연구가 진행되고 있다.
전세계적으로 많은 연구가 이루어지고 있는 전기방사의 원리는 토출되는 고분자 용액에 높은 전압을 인가하여 정전기적인 반발력을 부여하고 이를 통하여 가늘고 긴 나노섬유를 형성하는 기술이다. 전기방사법은 나노섬유 형성원리가 간단하기 때문에 연구를 위한 접근은 매우 쉽지만 최적 조건을 벗어나거나 산업적인 면에서 생산량을 증가시킬 때에는 노즐오염과 비드(bead)가 발생하여 생산량의 한계를 지니고 있다. 노즐오염은 생성된 일부 나노섬유가 컬렉터가 아닌 노즐방향으로 의도하지 않게 부착되어 오염시키는 현상으로 생산량을 증가시킬수록 빈번하게 발생하고 심해지는 경향을 지니고 있다. 비드는 형성 조건에 따라 두가지로 구분할 수 있는데 나노섬유가 제조되는 동안 높은 전기장 안에서 섬유상으로 전환되지 못하고 웹(web)에 쌓이는 고분자 덩어리 상태의 물질과 용매의 휘발 지연으로 인해 컬렉터 상에서 나노섬유끼리 재용해되어 형성된 고분자 덩어리 상태의 물질을 가리킨다. 이렇게 형성된 비드는 제조된 나노웹의 균일성과 산업적인 면에서 가장 중요한 생산성의 저하와 직결되는 문제이기도 하다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여 최근에 산업적으로 적용되고 있는 전기분사방사(electro-blowing spinning)법은 나노섬유 방사 시 노즐부에서 토출되는 고분자 용액에 온도와 습도가 제어된 고속의 바람을 분사하여 노즐 오염과 비드 발생을 효과적으로 해결하고 이를 통해 생산성까지 확보한 기술로서, 나노섬유 제조기술에서 가장 진보된 기술로 평가받고 있으며 나노섬유의 시장진입을 본격적으로 가시화시킨 기술이라고 평가되고 있다.
또한, 최근 몇 년간 탄소나노튜브(CNT)에 대한 관심이 높아지면서 많은 연구가 수행되어 왔다. 이를 이용하면 기존의 물질을 이용했을 때보다 훨씬 성능이 좋은 전자 소자, 바이오 소자, 의학 소자, 연료전지, 센서 등을 만들 수 있을 것이라는 기대가 높아지고 있기 때문이다. 이러한 연구를 위해 금속 나노입자와 CNT를 결합한 연구가 많이 진행되고 있다. 현재 전도성 고분자는 분자설계의 다양성, 가공의 용이성, 저중량, 유연성 등과 같은 다양한 장점을 갖고 있다. 따라서 폴리피롤, 폴리아닐린, 폴리싸이오펜 및 그 유도체를 비롯한 다양한 종류의 전도성 고분자들이 화학바이오센서용 트랜스듀서에 적용되고 있다. 특히, 전도성 고분자가 탄소나노튜브(CNT)와 복합체를 이루면 화학 감도가 우수한 센서 등에 적용될 수 있다. 또한, CNT 표면에 금속 나노입자가 결합된 나노복합체가 제조되면 초소형 전자공학에서 효율이 매우 높은 CNT 촉매로 사용될 수 있다. 특히, 2010년에는 국내 연구자에 의해서 배향 조절과는 연관이 없지만 전기방사를 이용하여 다기능성 PVDF/CNT/Au 나노부직포를 제조한 연구결과가 보고된 바 있다. 2007년 이후 중국과 미국을 중심으로 CNT 등 기능성 무기재료가 혼입된 배향된 나노섬유의 제조와 관련된 연구가 많이 진행되고 있다. 하지만 2종의 무기재료가 혼입된 고분자/CNT/항균나노입자 복합체 나노섬유의 개발과 관련된 연구는 보고된 바가 없다. 특히, 산업적으로 연계성이 유리한 전기분사방사법과 관련된 나노섬유 배향 연구는 전무한 실정이다.
공개특허 10-2014-0045515(2014.04.16.)는 나노섬유 또는 마이크로섬유로 구성되고 이방성을 갖는 재료를 제조하는 방법 및 이 방법을 실시하기 위한 장치에 관한 것으로, 특히 나노섬유 또는 마이크로섬유가 용액 밖으로 연속적으로 인발되고, 이 나노섬유 또는 마이크로섬유는 정전기장에 의해 n개의 전극의 회전 세트에 끌려 가게 되며, 각 개별 전극들은 서로 일정한 간격을 두고 또한 상기 전극들의 세트의 회전 축선과 평행하게 그 회전 축선으로부터 동일한 거리에 배치되는데, 이 세트의 전극들이 회전하며 그래서 나노섬유 또는 마이크로섬유가 그 주위에 감기게 됨을 개시하고 있다.
그리고, 공개특허 10-2011-0062216(2011.06.10.)는 전기 방사 장치 및 이를 이용한 정렬된 나노 섬유 제조방법에 관한 것으로, 전기장 렌즈를 이용하여 전기방사 노즐로부터 방사되는 나노섬유의 방사방향을 조절할 수 있으며, 이로 인하여 정렬된 나노섬유를 제조할 수 있음을 개시하고 있다.
상기에 개시된 전기방사장치는 나노섬유를 집적하도록 회전하는 드럼(410) 콜렉터를 포함하는 전기방사장치에서, 드럼(410) 콜렉터에 나노섬유가 감기면서 드럼(410) 콜렉터의 회전 방향으로 나노섬유가 정렬되어 방향성 나노섬유가 된다. 드럼(410)콜렉터를 포함하는 전기방사장치는 나노섬유를 효과적으로 정렬시키기는 하지만, 노즐과 드럼(410) 콜렉터 사이의 전기장에 의해 나노섬유는 드럼(410) 콜렉터를 향해 직선 경로로 이동하여 밀착되지 않고 노즐로부터 드럼(410) 콜렉터까지 점점 퍼지는 경향을 가지거나 불규칙하게 밀착되므로 드럼(410) 콜렉터의 특정 영역에 밀집시켜 나노섬유를 집적시키는데 한계가 있다. 또한, 드럼(410) 콜렉터를 포함하는 전기방사장치는 단일 재료의 나노섬유매트는 비교적 용이하게제조할 수 있으나, 나노섬유매트에 여러 종류의 나노섬유를 도입하기는 어렵다.
또한, 전기방사된 나노섬유를 권취하는 장치의 구성에 있어서, 권취되는 섬유가 단지 롤러 등에 단순 권취되는 구성인 바, 나노섬유가 권취되는 과정에서 끊어지거나 섬유의 굵기가 일정하는 않는 등의 문제점이 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하고자 고안된 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치 및 방법에 관한 것으로써, 새로운 나노구조체 복합섬유로서 촉매, 센서뿐만 아니라 의약학 분야에도 적용가능성이 있는 고분자/CNT/항균나노입자 복합체 나노섬유의 제조장치 및 제조방법에 관한 것이다.
본 발명의 실시 예에 따른 고분자 복합체 나노섬유를 제조하는 장치에 있어서, 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 니들부(10)와; 일방향으로 회전하면서 상기 방사 니들부(10)에서 방사되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 톱니형상의 치형을 구비한 나선형 스크류부(20)와, 상기 나선형 스크류부(20) 단부에서 토출되는 섬유의 권취를 가이드하는 권취 가이드부(30)와; 일방향으로 회전하면서 상기 권취가이부의 일단에서 공급되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 드럼(410)을 구비한 콜렉터부(40)와; 상기 방사 니들부(10)로부터 방사되는 섬유를 수집하기 위해서, 상기 방사 니들부(10)에 (+)극 전압을 인가하고 상기 콜렉터부(40)에 (-)극 전압을 인가하는 고전압 전원공급부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 포함해서 구비된다.
이때, 상기 나선형 스크류부(20)에 있어서, 외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 구비된다.
그리고, 상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성되는 구조를 가진다.
또한, 상기 블레이드(210)는, 회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 구비된다.
한편, 상기 방사 니들부(10)에서 방사된 고분자 복합체 나노섬유는 상기 나선형 스크류부(20)의 일단의 채널(220)에 권취되고, 상기 나선형 스크류부(20)의 회전함에 따라 타단으로 이송되어 타단의 블레이드(210)의 톱니 치형의 홈을 통해서 상기 권취 가이드부(30)를 경유해서 상기 콜렉터부(40)에 권취되어 저장되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 나선형 스크류부(20)의 채널(220)에 권취되는 고분자 복합체 나노섬유는 상기 블레이드에 의해 한쪽방향으로 배향되는 것을 특징으로 한다. 또한, 한쪽방향으로 배향됨과 동시에 꼬임을 줌으로써 상기 권취 가이드부(30)를 경유하여 상기 콜렉터부(40)에 권취되는 것은 고분자 복합체 나노섬유 사(yarn)의 형태이다.
한편, 상기 블레이드(210)간의 피치는 1 내지 10cm 간격인 것을 특징으로 하고, 상기 블레이드(210)의 반경은 1 내지 15cm 이내의 구조를 가지면, 회전속도는 5 내지 500 mm/s인 것을 특징으로 한다.
상기 나선형 스크류부(20)에 있어서, 외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 형성되고, 상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성된다.
그리고, 상기 블레이드(210)는, 회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 형성되어 구비된다. 상기 톱니형상의 치형의 틈사이로 상기 나선형 스크류부(20)에 연속적으로 권취된다. 이때, 상기 블레이드(210)의 회전속도, 피치간격 그리고 크기를 제어하여 전기분사방사를 실시한다.
상기와 같은 구성을 가진 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 이용하여, 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 준비하는 단계; 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 상기 방사 니들부(10)로 공급하는 단계; 상기 방사 니들부(10)에 상기 고전압 전원공급부(50)를 통해 5kV 내지 40kV의 전압을 인가하여 섬유를 방사시키는 단계; 방사된 고분자 복합체 나노섬유를 회전속도가 5 내지 500 mm/s인 나선형 스크류부(20)에 형성된 채널(220)에 권취되어 상기 콜렉터부(40)에 최종 권취되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조방법에 의해 나노섬유를 제조한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 고분자 복합체 나노섬유를 제조하는 장치에 있어서, 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 니들부(10)와; 일방향으로 회전하면서 상기 방사 니들부(10)에서 방사되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 톱니형상의 치형을 구비한 나선형 스크류부(20)와; 일방향으로 회전하면서 상기 나선형 스크류부(20)의 일단에서 공급되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 드럼(410)을 구비한 콜렉터부(40)와; 상기 방사 니들부(10)로부터 방사되는 섬유를 수집하기 위해서, 상기 방사 니들부(10)에 (+)극 전압을 인가하고 상기 콜렉터부(40)에 (-)극 전압을 인가하는 고전압 전원공급부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 포함해서 구비된다.
이때, 상기 나선형 스크류부(20)에 있어서, 외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 구비된다.
그리고, 상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성되는 구조를 가진다.
또한, 상기 블레이드(210)는, 회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 구비된다.
한편, 상기 방사 니들부(10)에서 방사된 고분자 복합체 나노섬유는 상기 나선형 스크류부(20)의 일단의 채널(220)에 권취되고, 상기 나선형 스크류부(20)의 회전함에 따라 타단으로 이송되어 타단의 블레이드(210)의 톱니 치형의 홈을 통해서 상기 권취 가이드부(30)를 경유해서 상기 콜렉터부(40)에 권취되어 저장되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 나선형 스크류부(20)의 채널(220)에 권취되는 고분자 복합체 나노섬유는, 상기 블레이드에 의해 한쪽방향으로 배향되고, 한쪽방향으로 배향됨과 동시에 꼬임을 줌으로써 상기 권취 가이드부(30)를 경유하여 상기 콜렉터부(40)에 권취되는 고분자 복합체 나노섬유 사(yarn)의 형태인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 블레이드(210)간의 피치는 1 내지 10cm 간격인 것을 특징으로 하고, 상기 블레이드(210)의 반경은 1 내지 15cm 이내의 구조를 가지면, 회전속도는 5 내지 500 mm/s인 것을 특징으로 한다.
상기 나선형 스크류부(20)에 있어서, 외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 형성되고, 상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성된다.
그리고, 상기 블레이드(210)는, 회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 형성되어 구비된다. 상기 톱니형상의 치형의 틈사이로 상기 나선형 스크류부(20)에 연속적으로 권취된다. 이때, 상기 블레이드(210)의 회전속도, 피치간격 그리고 크기를 제어하여 전기분사방사를 실시한다.
상기와 같은 구성을 가진 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 이용하여, 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 준비하는 단계; 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 상기 방사 니들부(10)로 공급하는 단계; 상기 방사 니들부(10)에 상기 고전압 전원공급부(50)를 통해 5kV 내지 40kV의 전압을 인가하여 섬유를 방사시키는 단계; 방사된 고분자 복합체 나노섬유를 회전속도가 5 내지 500 mm/s인 나선형 스크류부(20)에 형성된 채널(220)에 권취되어 상기 콜렉터부(40)에 최종 권취되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조방법에 의해 나노섬유를 제조한다.
본 발명에 따른 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치 및 방법에 의할 때, 새로운 나노구조체 복합섬유로서 촉매, 센서뿐만 아니라 의약학 분야에도 적용가능성이 있는 고분자/CNT/항균나노입자 복합체 나노섬유의 제조장치와 이에 의한 제조방법을 제공한다.
도 1은 일반적인 전기분사방사 장치의 전체구성도이다.
도 2는 일반적인 나노섬유의 SEM사진이다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치의 전체구성을 나타낸 도면이다.
도 4는 상기 전술한 실시예 1에서 18의 조건에 대한 수치와 그 결과(배향율)에 대한 내용을 표로 나타낸 것이다.
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치 및 방법에 의해 제조된 고분자/CNT 나노섬유의 TEM사진에 관한 것이다.
도 6은 배향된 나노섬유의 SEM사진에 관한 것이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 이용한 제조방법의 순서도이다.
이하에서는 본 발명의 구체적인 실시 예를 도면과 함께 상세히 설명하도록 한다. 그러나, 본 발명의 사상이 제시되는 실시 예에 제한된다고 할 수 없으며,또 다른 구성요소의 추가, 변경, 삭제 등에 의해서, 퇴보적인 다른 발명이나 본 발명 사상의 범위 내에 포함되는 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있다.
도 3은 본 발명의 실시 예에 따른 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치의 전체구성을 나타낸 도면이다. 도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 이용한 제조방법의 순서도이다.
도면을 참조하면, 본 발명의 실시 예에 따른 고분자 복합체 나노섬유를 제조하는 장치에 있어서, 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 니들부(10)와; 일방향으로 회전하면서 상기 방사 니들부(10)에서 방사되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 톱니형상의 치형을 구비한 나선형 스크류부(20)와, 상기 나선형 스크류부(20) 단부에서 토출되는 섬유의 권취를 가이드하는 권취 가이드부(30)와; 일방향으로 회전하면서 상기 권취 가이드부(30)의 일단에서 공급되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 드럼(410)을 구비한 콜렉터부(40)와; 상기 방사 니들부(10)로부터 방사되는 섬유를 수집하기 위해서, 상기 방사 니들부(10)에 (+)극 전압을 인가하고 상기 콜렉터부(40)에 (-)극 전압을 인가하는 고전압 전원공급부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 포함해서 구비된다.
이때, 상기 나선형 스크류부(20)에 있어서, 외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 구비된다.
그리고, 상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성되는 구조를 가진다.
또한, 상기 블레이드(210)는, 회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 구비된다.
한편, 상기 방사 니들부(10)에서 방사된 고분자 복합체 나노섬유는 상기 나선형 스크류부(20)의 일단의 채널(220)에 권취되고, 상기 나선형 스크류부(20)의 회전함에 따라 타단으로 이송되어 타단의 블레이드(210)의 톱니 치형의 홈을 통해서 상기 권취 가이드부(30)를 경유해서 상기 콜렉터부(40)에 권취되어 저장되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 나선형 스크류부(20)의 채널(220)에 권취되는 고분자 복합체 나노섬유는, 상기 블레이드에 의해 한쪽방향으로 배향되고, 한쪽방향으로 배향됨과 동시에 꼬임을 줌으로써 상기 권취 가이드부(30)를 경유하여 상기 콜렉터부(40)에 권취되는 고분자 복합체 나노섬유 사(yarn)의 형태인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 블레이드(210)간의 피치는 1 내지 10cm 간격인 것을 특징으로 하고, 상기 블레이드(210)의 반경은 1 내지 15cm 이내의 구조를 가지면, 회전속도는 5 내지 500 mm/s인 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시 예에 사용되는 화합물 중 출발물질과, 반응시약은 Aldrich사의 시약을 사용하였으며, 모든 용매는 순수하여 건조나 정제없이 사용하였음을 밝혀둔다.
한편, 본 발명의 실시 예에서 고분자/CNT/항균나노입자 복합용액을 제조하기 위해서 다음과 같이 실시한다 고분자는 폴리비닐알코올(PVA)를 사용하였고, 농도는 7.5 wt.%로 설정하였고, CNT는 SDS, PSS, PVP와 같은 분산제를 사용하여 탈이온수에 분산된 형태로 고분자 중량 대비 CNT의 혼입량이 1 wt.% 내지 10 wt.%로 제조하고, 항균나노입자로써 Ag를 사용하고, 고분자 중량 대비 Ag 혼입량을 1 wt.% 내지 10 wt.%로 설정하여 제조한다.
그리고 상기 제조된 복합용액을 이용하여, 고분자/CNT/항균나노입자 복합용액의 전기분사방사는 본 발명의 실시 예에 따른 장치(온-습도 공기바람의 조절 가능)를 이용한다. 전기분사방사장치의 경우 사용될 기체는 일반 공기 및 N2이고, 전기분사방사 시스템의 온도는 15℃ 내지 40℃로, 습도는 30% 내지 90%로 조절이 가능한 장치를 사용한다. 상기 제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 사용한다. 여러 조건의 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유를 제조하고, 농도는 7.5 wt.%로 고정하고, 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하고, 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사를 하여 실시한다.
상기 나선형 스크류부(20)에 있어서, 외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 형성되고, 상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성된다.
그리고, 상기 블레이드(210)는, 회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 형성되어 구비된다. 상기 톱니형상의 치형의 틈사이로 상기 나선형 스크류부(20)에 연속적으로 권취된다. 이때, 상기 블레이드(210)의 회전속도, 피치간격 그리고 크기를 제어하여 전기분사방사를 실시한다.
상기와 같은 구성을 가진 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 이용하여, 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 준비하는 단계; 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 상기 방사 니들부(10)로 공급하는 단계; 상기 방사 니들부(10)에 상기 고전압 전원공급부(50)를 통해 5kV 내지 40kV의 전압을 인가하여 섬유를 방사시키는 단계; 방사된 고분자 복합체 나노섬유를 회전속도가 5 내지 500 mm/s인 나선형 스크류부(20)에 형성된 채널(220)에 권취되어 상기 콜렉터부(40)에 최종 권취되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조방법에 의해 나노섬유를 제조한다.
이때, 상기 사용된 고분자는 전분, 키토산, 알긴산, 폴리비닐알코올, 풀루란, 콜라겐, 제인, 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리싸이오펜, 나일론 6, 나일론 66, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 폴리스티렌, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리아크릴로니트릴 등 하나 또는 2개 이상의 혼합용액임을 특징으로 한다.
상기 블레이드(210) 간 거리가 1 내지 10 cm의 피치 간격을 유지하고, 상기 블레이드(210)의 반경이 1 내지 15 cm인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 블레이드(210)의 회전속도가 5 내지 500 mm/s이며, 나노섬유가 상기 블레이드(210) 외주면에 형성된 치형사이에 연속적으로 퇴적되면서 권취된다. 이ㅣ때, 상기 전기분사방사에 의한 고분자/CNT/항균나노입자 나노섬유를 제조하기 위한 고분자/CNT/항균나노입자 복합용액의 복합체는 고분자 중량 대비 1 wt.% 내지 20 wt.%의 농도를 가진다.
그리고, 상기 전기분사방사는 상기 방사 니들부(10)와 상기 블레이드(210) 사이의 거리를 1cm 내지 30cm, 인가전압 5 kV 내지 40kV의 조건에서 실시한다. 상기 제조된 고분자/CNT/항균나노입자 복합체 나노섬유는 어떤 한 방향으로 고배향(배향율이 60%이상)인 것을 특징으로 한다.
상기 항균나노입자는 항균성을 가진 Ag를 포함하여, 기타 다른 특성을 가진 Au, TiO2, MMT, Diamond를 포함하는 무기나노재료를 혼입하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 실시 예에 따른 고분자 복합체 나노섬유를 제조하는 장치에 있어서, 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 니들부(10)와; 일방향으로 회전하면서 상기 방사 니들부(10)에서 방사되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 톱니형상의 치형을 구비한 나선형 스크류부(20)와; 일방향으로 회전하면서 상기 나선형 스크류부(20)의 일단에서 공급되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 드럼(410)을 구비한 콜렉터부(40)와; 상기 방사 니들부(10)로부터 방사되는 섬유를 수집하기 위해서, 상기 방사 니들부(10)에 (+)극 전압을 인가하고 상기 콜렉터부(40)에 (-)극 전압을 인가하는 고전압 전원공급부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 포함해서 구비된다.
이때, 상기 나선형 스크류부(20)에 있어서, 외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 구비된다.
그리고, 상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성되는 구조를 가진다.
또한, 상기 블레이드(210)는, 회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 구비된다.
한편, 상기 방사 니들부(10)에서 방사된 고분자 복합체 나노섬유는 상기 나선형 스크류부(20)의 일단의 채널(220)에 권취되고, 상기 나선형 스크류부(20)의 회전함에 따라 타단으로 이송되어 타단의 블레이드(210)의 톱니 치형의 홈을 통해서 상기 권취 가이드부(30)를 경유해서 상기 콜렉터부(40)에 권취되어 저장되는 것을 특징으로 한다.
그리고, 상기 나선형 스크류부(20)의 채널(220)에 권취되는 고분자 복합체 나노섬유는, 상기 블레이드에 의해 한쪽방향으로 배향되고, 한쪽방향으로 배향됨과 동시에 꼬임을 줌으로써 상기 권취 가이드부(30)를 경유하여 상기 콜렉터부(40)에 권취되는 고분자 복합체 나노섬유 사(yarn)의 형태인 것을 특징으로 한다.
한편, 상기 블레이드(210)간의 피치는 1 내지 10cm 간격인 것을 특징으로 하고, 상기 블레이드(210)의 반경은 1 내지 15cm 이내의 구조를 가지면, 회전속도는 5 내지 500 mm/s인 것을 특징으로 한다.
상기 나선형 스크류부(20)에 있어서, 외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 형성되고, 상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성된다.
그리고, 상기 블레이드(210)는, 회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 형성되어 구비된다. 상기 톱니형상의 치형의 틈사이로 상기 나선형 스크류부(20)에 연속적으로 권취된다. 이때, 상기 블레이드(210)의 회전속도, 피치간격 그리고 크기를 제어하여 전기분사방사를 실시한다.
상기와 같은 구성을 가진 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 이용하여, 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 준비하는 단계; 고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 상기 방사 니들부(10)로 공급하는 단계; 상기 방사 니들부(10)에 상기 고전압 전원공급부(50)를 통해 5kV 내지 40kV의 전압을 인가하여 섬유를 방사시키는 단계; 방사된 고분자 복합체 나노섬유를 회전속도가 5 내지 500 mm/s인 나선형 스크류부(20)에 형성된 채널(220)에 권취되어 상기 콜렉터부(40)에 최종 권취되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조방법에 의해 나노섬유를 제조한다.
실시예 1: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 1 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 300 mm/s로 설정하였다.
실시예 2: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 2 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 300 mm/s로 설정하였다.
실시예 3: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 3 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 5cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 300 mm/s로 설정하였다.
실시예 4: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 1 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 7.5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 300 mm/s로 설정하였다.
실시예 5: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 2 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 7.5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 300 mm/s로 설정하였다.
실시예 6: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 3 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 7.5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 300 mm/s로 설정하였다.
실시예 7: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 1cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 10 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 300 mm/s로 설정하였다.
실시예 8: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 2 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 10 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 300 mm/s로 설정하였다.
실시예 9: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 3 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 10 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 300 mm/s로 설정하였다.
실시예 10: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 1 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 400 mm/s로 설정하였다.
실시예 11: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 2 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 400 mm/s로 설정하였다.
실시예 12: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 3 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 5cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 400 mm/s로 설정하였다.
실시예 13: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 1 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 7.5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 400 mm/s로 설정하였다.
실시예 14: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 2 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 7.5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 400 mm/s로 설정하였다.
실시예 15: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 3 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 7.5 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 400 mm/s로 설정하였다.
실시예 16: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 1 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 10 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 400 mm/s로 설정하였다.
실시예 17: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 2 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 10 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 400 mm/s로 설정하였다.
실시예 18: 전기분사방사에 의한 일축 배향된 PVA/CNT/Ag 나노섬유 제조
제조된 PVA/CNT/Ag 복합용액을 15kV의 전압을 가하여 전기분사방사하였다. 팁과 컬렉터 사이의 거리는 10cm로 고정하였다. 나선형 블레이드(210)와 블레이드(210)의 간격을 3 cm로 설정하였고, 블레이드(210)의 반지름은 10 cm로 설정하였다. 나선형 블레이드(210)의 회전속도는 400 mm/s로 설정하였다.
도 4는 상기 전술한 실시예 1에서 18의 조건에 대한 수치와 그 결과(배향율)에 대한 내용을 표로 나타낸 것이다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치 및 방법에 의해 제조된 고분자/CNT 나노섬유의 TEM사진에 관한 것이다.
10. 방사 니들부 20. 나선형 스크류부
30. 권취 가이드부 40. 콜렉터부
50. 고전압 전원공급부 210. 블레이드
220. 채널 410. 드럼

Claims (20)

  1. 고분자 복합체 나노섬유를 제조하는 장치에 있어서,
    고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 니들부(10)와;
    일방향으로 회전하면서 상기 방사 니들부(10)에서 방사되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 톱니형상의 치형을 구비한 나선형 스크류부(20)와,
    상기 나선형 스크류부(20) 단부에서 토출되는 섬유의 권취를 가이드하는 권취 가이드부(30)와;
    일방향으로 회전하면서 상기 권취 가이드부(30)의 일단에서 공급되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 드럼(410)을 구비한 콜렉터부(40)와;
    상기 방사 니들부(10)로부터 방사되는 섬유를 수집하기 위해서, 상기 방사 니들부(10)에 (+)극 전압을 인가하고 상기 콜렉터부(40)에 (-)극 전압을 인가하는 고전압 전원공급부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 나선형 스크류부(20)에 있어서,
    외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 구비되는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  3. 제 2 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성되는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  4. 제 2 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)는,
    회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 구비되는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  5. 제 3 항에 있어서,
    상기 방사 니들부(10)에서 방사된 고분자 복합체 나노섬유는 상기 나선형 스크류부(20)의 일단의 채널(220)에 권취되고, 상기 나선형 스크류부(20)의 회전함에 따라 타단으로 이송되어 타단의 블레이드(210)의 톱니 치형의 홈을 통해서 상기 권취 가이드부(30)를 경유해서 상기 콜렉터부(40)에 권취되어 저장되는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  6. 제 5 항에 있어서,
    상기 나선형 스크류부(20)의 채널(220)에 권취되는 고분자 복합체 나노섬유는, 상기 블레이드에 의해 한쪽방향으로 배향되고, 한쪽방향으로 배향됨과 동시에 꼬임을 줌으로써 상기 권취 가이드부(30)를 경유하여 상기 콜렉터부(40)에 권취되는 고분자 복합체 나노섬유 사(yarn)의 형태인 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  7. 제 2 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)간의 피치는 1 내지 10cm 간격인 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  8. 제 2 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)의 반경은 1 내지 15cm 인 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  9. 제 2 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)의 회전속도는 5 내지 500 mm/s인 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  10. 제 1 항 내지 제 9항중 어느 한항에 따른 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치를 준비하는 단계;
    고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 상기 방사 니들부(10)로 공급하는 단계;
    상기 방사 니들부(10)에 상기 고전압 전원공급부(50)를 통해 5kV 내지 40kV의 전압을 인가하여 섬유를 방사시키는 단계;
    방사된 고분자 복합체 나노섬유를 회전속도가 5 내지 500 mm/s인 나선형 스크류부(20)에 형성된 채널(220)에 권취되어 상기 콜렉터부(40)에 최종 권취되는 단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조방법.
  11. 고분자 복합체 나노섬유를 제조하는 장치에 있어서,
    고분자 복합체 나노섬유의 원료가 되는 고분자 용액을 토출하는 방사 니들부(10)와;
    일방향으로 회전하면서 상기 방사 니들부(10)에서 방사되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 톱니형상의 치형을 구비한 나선형 스크류부(20)와;
    일방향으로 회전하면서 상기 나선형 스크류부(20)의 일단에서 공급되는 고분자 복합체 나노섬유를 권취하는 드럼(410)을 구비한 콜렉터부(40)와;
    상기 방사 니들부(10)로부터 방사되는 섬유를 수집하기 위해서, 상기 방사 니들부(10)에 (+)극 전압을 인가하고 상기 콜렉터부(40)에 (-)극 전압을 인가하는 고전압 전원공급부(50);를 포함하는 것을 특징으로 하는 톱니치형이 형성된 스크류 콜렉터를 구비한 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  12. 제 11 항에 있어서,
    상기 나선형 스크류부(20)에 있어서,
    외주면에 톱니형상의 치형이 형성되고 동일한 크기의 외경을 가진 원반형상의 블레이드(210)가 나선형으로 연속해서 구비되는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)는 일정한 피치 간격으로 구비되고, 상기 각 블레이드(210)간에는 소정의 저장공간을 제공하는 채널(220)이 형성되는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  14. 제 12 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)는,
    회전하는 중심축에 대해서 소정의 반경부는 비전도성 재료로 성형되고, 나머지 부분은 전도성 금속으로 구비되는 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  15. 삭제
  16. 삭제
  17. 제 12 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)간의 피치는 1 내지 10cm 간격인 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  18. 제 12 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)의 반경은 1 내지 15cm 인 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  19. 제 12 항에 있어서,
    상기 블레이드(210)의 회전속도는 5 내지 500 mm/s인 것을 특징으로 하는 고분자 복합체 나노섬유의 제조장치.
  20. 삭제
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101734880B1 (ko) 2017-02-04 2017-05-12 (주) 한국노텍 피버 웹 제조장치
KR101771028B1 (ko) 2017-04-05 2017-09-05 (주) 한국노텍 피버 웹 제조장치
KR102230337B1 (ko) * 2020-06-16 2021-03-22 주식회사 경동엔지니어링 부직포 제품을 금형에서 직접 성형하기 위한 섬유 교반 필링인 유닛

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100607416B1 (ko) * 2005-05-10 2006-08-01 전북대학교산학협력단 전기방사를 이용한 연속상 필라멘트의 제조방법 및 이로제조된 연속상 필라멘트
JP2007505224A (ja) * 2003-09-08 2007-03-08 テクニカ ウニヴェルズィタ ブイ リベルシー 静電紡糸法によりポリマー溶液からナノファイバーを製造する方法およびその実施装置
JP2008050719A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Japan Vilene Co Ltd ポリマー溶液供給部材、静電紡糸装置及び静電紡糸不織布の製造方法

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007505224A (ja) * 2003-09-08 2007-03-08 テクニカ ウニヴェルズィタ ブイ リベルシー 静電紡糸法によりポリマー溶液からナノファイバーを製造する方法およびその実施装置
KR100607416B1 (ko) * 2005-05-10 2006-08-01 전북대학교산학협력단 전기방사를 이용한 연속상 필라멘트의 제조방법 및 이로제조된 연속상 필라멘트
JP2008050719A (ja) * 2006-08-25 2008-03-06 Japan Vilene Co Ltd ポリマー溶液供給部材、静電紡糸装置及び静電紡糸不織布の製造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR101734880B1 (ko) 2017-02-04 2017-05-12 (주) 한국노텍 피버 웹 제조장치
KR101771028B1 (ko) 2017-04-05 2017-09-05 (주) 한국노텍 피버 웹 제조장치
KR102230337B1 (ko) * 2020-06-16 2021-03-22 주식회사 경동엔지니어링 부직포 제품을 금형에서 직접 성형하기 위한 섬유 교반 필링인 유닛

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