KR101983678B1 - Nanofiber radiator - Google Patents
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- D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
- D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
- D01D5/08—Melt spinning methods
Abstract
Description
본 발명은 나노섬유 방사장치에 관한 것으로, 더 상세하게는 노즐 없이 수직벽 상에서 원심력에 의해 미세한 박막 두께가 제어되며, 이후 박막이 수직벽의 상단 경계를 벗어나면서 형성되는 나노섬유의 굵기를 조정할 수 있음은 물론 대량 생산이 가능하고, 특히 가스버너에 의해 수지를 소량씩 바로 용융시켜 제공함과 동시에 연소 후 발생하는 산소가 희박한 배기가스를 이용하여 방사 노즐에서의 불활성 상태를 유지함과 아울러 배기가스의 배기열을 이용하여 방사 노즐에서 방사되는 나노섬유를 안정된 상태로 낙하시킬 수 있도록 한 나노섬유 방사장치에 관한 것이다. The present invention relates to a nanofiber spinning apparatus, and more particularly, the fine thin film thickness is controlled by centrifugal force on the vertical wall without a nozzle, and then the thickness of the nanofibers formed while leaving the upper boundary of the vertical wall can be adjusted. Not only that, but also mass production is possible. Especially, the gas burner melts the resin in small amounts immediately, and maintains an inert state in the spinning nozzle by using the exhaust gas, which is rarely generated after combustion, and exhaust heat of the exhaust gas. The present invention relates to a nanofiber spinning apparatus which can drop the nanofibers emitted from the spinning nozzle in a stable state.
일반적으로 나노섬유는 마이크로섬유보다 가는 굵기인 1㎛ 이하의 극세사 섬유를 말한다. Generally, nanofibers refer to microfibers having a thickness of 1 μm or less than microfibers.
이러한 나노섬유는 재래 산업은 물론 첨단 산업에 이르기까지 광범위한 분야에서 동시다발적인 수요의 증대가 예상된다. Such nanofibers are expected to increase in demand simultaneously in a wide range of fields, from traditional industries to advanced industries.
최근에는 나노섬유가 공기를 정화하는 필터, 액체 여과 필터, 이온만을 통과시키는 전지 분리막, 공기는 투과하고 물은 통과하지 못하게 하는 투습 방수 기능 등 여러 가지 용도가 확인됨에 따라 대량으로 나노섬유를 생산하기 위한 기술이 다양하게 개발되고 있다. Recently, nanofibers are produced in large quantities as they have been identified for various applications such as filters for purifying air, liquid filtration filters, battery separators for passing ions only, and water-permeable waterproofing for allowing air to pass through and water not to pass through. Various technologies are being developed.
상기와 같이 나노섬유를 생산하는 선행기술에는 대한민국 등록특허공보 제10-0788933호, 대한민국 등록특허공보 제10-1058913호, 대한민국 등록특허공보 제10-1589513호, 대한민국 등록특허공보 제10-1806317호, 대한민국 등록특허공보 제10-1816733호, 대한민국 등록특허공보 제10-1823995호에 게시된 바 있다(이하 '선행기술문헌들'이라 한다). Prior art for producing nanofibers as described above, Republic of Korea Patent Publication No. 10-0788933, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1058913, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1589513, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1806317 , Korea Patent Publication No. 10-1816733, Republic of Korea Patent Publication No. 10-1823995 (hereinafter referred to as "prior art documents").
상기한 선행기술문헌들의 나노섬유 제조장치는 공급하고자 하는 원료인 용융 수지를 히팅수단을 포함하는 저장수단에 구비한 후 용융 수지가 경화되지 않도록 지속적으로 히팅수단에 의해 일정하게 온도를 유지한다. The nanofiber manufacturing apparatus of the above-mentioned prior art documents has a molten resin which is a raw material to be supplied to a storage means including a heating means, and then continuously maintains the temperature by the heating means so that the molten resin is not cured.
아울러, 용융 수지가 공급되어 나노섬유를 방사하는 방사노즐 또한 다양한 형태로 구비된다. In addition, a spinning nozzle for supplying molten resin to spin nanofibers is also provided in various forms.
그러나 선행기술문헌들에 있어, 원료인 용융 수지를 지속적으로 용융 상태를 유지하기 위한 시설의 유지에 많은 애로점을 가진다. 특히 재료의 종류에 따라 히팅시 산소와 결합하는 연소가 발생할 수 있고, 이에 따라 물성이 변할 수 있다. 그로 인해 진공환경 또는 아르곤 가스 주입 등의 비활성 상태를 유지해야 할 필요가 있다. 또한, 저장수단에 저장된 용융 수지를 방사 노즐로 공급시 경화되는 것을 방지하기 위한 별도의 보조 가열수단 또한 구비해야하는 단점도 가진다. However, in the prior art documents, there are many difficulties in maintaining a facility for continuously maintaining a molten resin as a raw material. In particular, depending on the type of material, combustion may be combined with oxygen during heating, and thus physical properties may change. As a result, it is necessary to maintain an inert state such as vacuum environment or argon gas injection. In addition, there is also a disadvantage that a separate auxiliary heating means must also be provided to prevent the molten resin stored in the storage means is hardened when supplied to the spinning nozzle.
또, 선행기술문헌들에 구비되는 방사 노즐은 그 구조가 복잡하여, 혹여 방사 노즐에 이상이 발생할 경우, 분해 조립이 상당히 번거롭고 까다로운 단점을 가진다. In addition, the spinning nozzle provided in the prior art documents has a complicated structure, and if an abnormality occurs in the spinning nozzle, disassembly and assembly are considerably cumbersome and difficult.
그리고 최근 대학 등 연구기관에서 많이 연구되고 왔던 전기방사 장치는 고전압에 의해 방전할 때, 마치 번개 치듯 섬유가 실려 흩어지면서 나노섬유가 형성되나, 섬유 직경의 분포가 넓고 그에 따른 제어가 어렵고, 산업시설에 필요한 대량 생산에 적합하지 않은 단점을 가진다. In addition, the electrospinning apparatus, which has been studied a lot in recent research institutes such as universities, forms nanofibers when fibers are scattered like lightning when they are discharged by high voltage, but the distribution of fiber diameter is wide and difficult to control accordingly. Has the disadvantage of not suitable for mass production.
상기와 같은 종래의 제반 문제점을 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결과제는 노즐 없이 수직벽 상에서 원심력에 의해 미세한 박막 두께가 제어되며, 이후 박막이 수직벽의 상단 경계를 벗어나면서 형성되는 나노섬유의 굵기를 조정할 수 있음은 물론 대량 생산이 가능하고, 특히 가스버너에 의해 수지를 소량씩 바로 용융시켜 제공함과 동시에 연소 후 발생하는 산소가 희박한 배기가스를 이용하여 방사 노즐에서의 불활성 상태를 유지함과 아울러 배기가스의 배기열을 이용하여 방사 노즐에서 방사되는 나노섬유를 안정된 상태로 낙하시킬 수 있도록 한 나노섬유 방사장치를 제공하는 데 있다. The specific technical problem of the present invention for solving the conventional problems as described above is that the fine film thickness is controlled by the centrifugal force on the vertical wall without the nozzle, after which the thin film is formed while leaving the upper boundary of the vertical wall of the nanofibers The thickness can be adjusted and mass production is possible. Especially, the resin is melted and provided by gas burner in small amounts, and the inert state in the spinning nozzle is maintained by using the exhaust gas, which is rarely produced after combustion. The present invention provides a nanofiber spinning apparatus which can drop nanofibers emitted from a spinning nozzle in a stable state by using exhaust heat of exhaust gas.
본 발명의 다른 구체적인 기술적 해결과제는 회전되는 방사 노즐 상에서 용융 수지가 더욱더 균일하고 고르게 분배된 상태로 그 방사 노즐의 내면을 타고 상승될 수 있도록 하는 데 있다. Another specific technical problem of the present invention is to allow the molten resin to be lifted on the inner surface of the spinning nozzle in a more uniform and evenly distributed state on the spinning nozzle being rotated.
상기와 같은 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 구체적인 기술적 해결수단은 용융 수지를 원료로 하여 나노섬유를 방사하는 방사장치로서, 상부가 개방되며 내측면에 용융 수지가 고르게 분산되어 상승 되도록 동일간격으로 상승공이 형성된 차단 플랜지가 형성되고, 회전에 따른 원심력에 의해 용융 수지가 내측면에서 박막이 형성되고 그 박막으로부터 상승된 용융 수지가 얀(yarn) 형태로 방사되도록 상단에 방사턱이 형성되어 구동수단의 구동축에 장착되어 회전되는 방사 노즐 본체와, 상기 구동축의 상기 방사 노즐 본체의 방사턱과 대응되는 위치에 그 방사턱과 소정 간격을 두고 구비되는 커버를 포함하는 방사 노즐; 상기 커버의 상부 측에 그 커버와 소정간격을 두고 형성되는 통로로 공급되는 배기가스의 배기열에 의해 상기 방사턱을 통하여 방사되는 나노섬유를 하향으로 유도하는 배기열 공급부재; 상기 배기열 공급부재 및 커버를 관통하여 상기 방사 노즐 본체의 차단 플랜지의 하부로 용융 수지를 공급하면서 배기가스의 배기열을 공급하는 용융 수지 공급부;를 포함한다. Specific technical solutions of the present invention for solving the technical problem as described above is a spinning device for spinning nanofibers using molten resin as a raw material, the upper part is open and at the same interval so that the molten resin is evenly dispersed on the inner surface is raised. Blocking flange formed with a rising hole is formed, by the centrifugal force due to the rotation of the molten resin is formed on the inner side of the thin film and the spinning jaw is formed on the upper end so that the molten resin raised from the thin film in the form of yarn (yarn) driving means A spinning nozzle including a spinning nozzle body mounted and rotated on a driving shaft of the driving shaft, and a cover provided at a position corresponding to the spinning jaw of the spinning nozzle body of the driving shaft at a predetermined distance from the spinning jaw; An exhaust heat supply member for guiding the nanofibers radiated through the radiation projection downward by exhaust heat of exhaust gas supplied to a passage formed at a predetermined interval with the cover on an upper side of the cover; And a molten resin supply unit which passes through the exhaust heat supply member and the cover and supplies the exhaust heat of the exhaust gas while supplying molten resin to the lower portion of the blocking flange of the spinning nozzle body.
상기 방사 노즐 본체의 방사턱은 끝단이 뾰족하게 형성된다. The spinning jaw of the spinning nozzle body is formed with a sharp tip.
상기 차단 플랜지의 상측 방사 노즐 본체의 내측면에 상기 상승공을 통하여 상승되는 용융 수지를 다시 고르게 분산되도록 상기 차단 플랜지 보다 짧게 돌출 형성되는 분산 턱을 형성하되, 상기 분산 턱의 끝단은 뾰족하게 형성된다. A dispersion jaw is formed on the inner side of the upper spinning nozzle body of the blocking flange to protrude shorter than the blocking flange so as to evenly disperse the molten resin ascending through the rising hole, and the tip of the dispersion jaw is sharply formed. .
상기 배기열 공급부재는 하우징, 상기 하우징에 커버의 외측단과 대응되는 위치에 배기열을 하향으로 유도하도록 환형 형태로 절곡 형성된 가이드 턱, 상기 가이드 턱의 외측에 방사되는 나노섬유를 하향으로 항아리 형태로 떨어지도록 유도하는 유도 가이드를 포함한다. The exhaust heat supply member includes a housing, a guide jaw bent in an annular shape to induce exhaust heat downward at a position corresponding to the outer end of the cover, and the nanofibers radiated to the outside of the guide jaw downward in a jar shape. Inducing guides.
상기 용융 수지 공급부는 용융 수지의 원료인 저장탱크에서 공급되는 펠릿이 수용되어 용융되는 용융공간, 상기 용융공간의 하부에 펠릿을 용융하도록 가스버너가 구비되는 연소실, 상기 연소실과 연결되어 상기 배기열 공급부재의 통로와 연결되는 배기열 공급관, 상기 용융공간과 연결되어 용융된 용융 수지를 공급하는 압출기, 및 상기 압출기의 끝단에 상기 방출 노즐 본체의 차단 플랜지의 하부로 공급하는 용융 수지 공급관을 포함한다. The molten resin supply unit is a molten space in which pellets supplied from a storage tank which is a raw material of molten resin is accommodated and melted, a combustion chamber having a gas burner to melt the pellets in the lower portion of the molten space, and is connected to the combustion chamber to supply the exhaust heat supply member. An exhaust heat supply pipe connected to a passage of the extruder, an extruder connected to the melting space to supply a molten molten resin, and a molten resin supply pipe to a lower end of the blocking flange of the discharge nozzle body at an end of the extruder.
본 발명은 노즐 없이 수직벽 상에서 원심력에 의해 미세한 박막 두께가 제어되며, 이후 박막이 수직벽의 상단 경계를 벗어나면서 형성되는 나노섬유의 굵기를 조정할 수 있음은 물론 대량 생산이 가능하고, 특히 가스버너에 의해 수지를 소량씩 바로 용융시켜 제공함과 동시에 연소 후 발생하는 산소가 희박한 배기가스를 이용하여 방사 노즐에서의 불활성 상태를 유지함과 아울러 배기가스의 배기열을 이용하여 방사 노즐에서 방사되는 나노섬유를 안정된 상태로 낙하시킬 수 있도록 함으로써, 용융수지 재료에 따라 산소와 반응하는 연소 및 이에 따라 화학적 물성 변화가 없는 상태를 유지하며, 제작이 간단하고 유지 보수 또한 용이하며 나노섬유에서 나노원단 형태로 제공할 수 있는 효과를 가진다. In the present invention, the thin film thickness is controlled by the centrifugal force on the vertical wall without the nozzle, and then the thin film can adjust the thickness of the nanofibers formed while leaving the upper boundary of the vertical wall, as well as mass production, and especially a gas burner. The resin is melted directly in small amounts, and the oxygen generated after combustion is maintained to maintain an inert state in the spinning nozzle by using exhaust gas that is scarce, and the nanofibers emitted from the spinning nozzle are stabilized by using the exhaust heat of the exhaust gas. By allowing it to fall into a state, it is possible to maintain a state in which combustion and reaction of oxygen and chemical properties change according to molten resin material, and are simple to manufacture, easy to maintain, and provided in nanofiber form in nanofibers. Has the effect.
또한, 회전되는 방사 노즐 상에서 용융 수지가 더욱더 균일하고 고르게 분배된 상태로 그 방사 노즐의 내면을 타고 상승될 수 있도록 함으로써, 나노섬유로의 방사가 더욱더 균일하고 고르면서 원활하게 이루어질 수 있는 효과도 가진다. In addition, by allowing the molten resin to be lifted on the inner surface of the spinning nozzle in a more uniform and evenly distributed state on the spinning spinning nozzle, the spinning to the nanofibers is also more uniform, even and smooth. .
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 개념도,
도 2는 도 1에 따른 방사 노즐을 설명하기 위한 일부 확대 단면도,
도 3은 본 발명에 의해 박막과 나노섬유가 형성되는 사용 상태를 설명하기 위한 일부 확대 단면도,
도 4는 본 발명에 의해 형성되는 나노원단의 이미지,
도 5는 본 발명에 의해 생산되는 나노섬유가 방사되는 상태의 사진,
도 6은 본 발명에 의해 생산된 나노섬유에 의해 형성된 나노원단을 전자주사 현미경(SEM) 사진으로 200nm 이하의 직경이 거의 균일한 나노원단을 확대한 사진이다. 1 is a conceptual diagram for explaining the present invention,
2 is a partially enlarged cross-sectional view for describing the spinning nozzle according to FIG. 1;
3 is a partially enlarged cross-sectional view for explaining a state in which a thin film and nanofibers are formed by the present invention;
4 is an image of a nanofabric formed by the present invention,
5 is a photograph of a state in which nanofibers produced by the present invention are radiated,
6 is an electron scanning microscope (SEM) photograph of the nanofabric formed by the nanofibers produced according to the present invention.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면을 참고하여 좀 더 상세하게 설명하면 다음과 같으며, 본 발명이 실시 예에 의해 제한되거나 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in more detail with reference to the accompanying drawings. The present invention is not limited or limited by the embodiments.
도 1은 본 발명을 설명하기 위한 개념도이며, 도 2는 도 1에 따른 방사 노즐을 설명하기 위한 일부 확대 단면도이고, 도 3은 본 발명에 의해 박막과 나노섬유가 형성되는 사용 상태를 설명하기 위한 일부 확대 단면도이며, 도 4는 본 발명에 의해 형성되는 나노원단의 이미지이고, 도 5는 본 발명에 의해 생산되는 나노섬유가 방사되는 상태의 사진이고, 도 6은 본 발명에 의해 생산된 나노섬유에 의해 형성된 나노원단을 전자주사현미경(SEM) 사진으로 200nm 이하의 직경이 거의 균일한 나노원단을 확대한 사진이다. 1 is a conceptual diagram illustrating the present invention, FIG. 2 is a partially enlarged cross-sectional view for explaining the spinning nozzle according to FIG. 1, and FIG. 3 is a view for explaining a use state in which a thin film and nanofibers are formed by the present invention. Partial enlarged cross-sectional view, Figure 4 is an image of the nano-fabric formed by the present invention, Figure 5 is a photograph of the state of the nanofibers produced by the present invention, Figure 6 is a nanofiber produced by the present invention The nanofabric formed by the scanning electron microscopy (SEM) photograph is a magnified photograph of a nanofiber having a uniform diameter of less than 200nm.
도시된 바와 같이 용융 수지를 원료로 하여 나노섬유를 방사하는 방사장치를 제안한다. As shown in the drawing, a spinning apparatus for spinning nanofibers using a molten resin as a raw material is proposed.
나노섬유의 원료로는 PVC, PP, PE, PET, 나일론 등의 용융 가능한 유기계 고분자 소재가 선호되지만 실리카계 등의 무기계 소재나 유기-무기 복합 소재를 배제하지 않으며 반드시 제시된 소재에 국한되는 것은 아니다. 물론 어느 경우에나 상대적으로 용융점이 낮은 소재가 양산적 측면에서 유리한 조건을 가진다. Melt-free organic polymer materials such as PVC, PP, PE, PET, and nylon are preferred as raw materials of nanofibers, but inorganic materials such as silica or organic-inorganic composite materials are not excluded and are not necessarily limited to the materials presented. In either case, relatively low melting point materials are advantageous in terms of volume production.
최근에는 나노섬유가 공기를 정화하는 필터, 액체 여과 필터, 이온만을 통과시키는 전지 분리막, 공기는 투과하고 물은 통과하지 못하게 하는 투습 방수 기능 등 여러 가지 용도가 확인됨에 따라 대량으로 나노섬유를 생산하기 위한 기술이 다양하게 개발되고 있다. Recently, nanofibers are produced in large quantities as they have been identified for various applications such as filters for purifying air, liquid filtration filters, battery separators for passing ions only, and water-permeable waterproofing for allowing air to pass through and water not to pass through. Various technologies are being developed.
본 발명은 노즐 없이 수직벽 상에서 원심력에 의해 미세한 박막 두께가 제어되며, 이후 박막이 수직벽의 상단 경계를 벗어나면서 형성되는 나노섬유의 굵기를 조정할 수 있음은 물론 대량 생산이 가능하고, 특히 가스버너에 의해 수지를 소량씩 바로 용융시켜 제공함과 동시에 연소 후 발생하는 산소가 희박한 배기가스를 이용하여 방사 노즐에서의 불활성 상태를 유지함과 아울러 배기가스의 배기열을 이용하여 방사 노즐에서 방사되는 나노섬유를 안정된 상태로 낙하시킬 수 있도록 하는 데 있다. In the present invention, the thin film thickness is controlled by the centrifugal force on the vertical wall without the nozzle, and then the thin film can adjust the thickness of the nanofibers formed while leaving the upper boundary of the vertical wall, as well as mass production, and especially a gas burner. The resin is melted directly in small amounts, and the oxygen generated after combustion is maintained to maintain an inert state in the spinning nozzle by using exhaust gas that is scarce, and the nanofibers emitted from the spinning nozzle are stabilized by using the exhaust heat of the exhaust gas. To fall into a state.
본 발명에 따른 나노섬유 방사장치(1)는 방사 노즐(10), 배기열 공급부재(20) 및 용융 수지 공급부(30)를 포함하는 기술적 구성을 가진다. The nanofiber spinning apparatus 1 according to the present invention has a technical configuration including a spinning
방사 노즐(10)은 상부가 개방되며 내측면에 용융 수지가 고르게 분산되어 상승 되도록 동일간격으로 상승공(12A)이 형성된 차단 플랜지(12)가 형성되고, 회전에 따른 원심력에 의해 용융 수지가 내측면에서 박막이 형성되고 그 박막으로부터 상승된 용융 수지가 얀(yarn) 형태로 방사되도록 상단에 방사턱(14)이 형성되어 구동수단(15)의 구동축(15A)에 장착되어 회전되는 방사 노즐 본체(16)와, 상기 구동수단(15)의 구동축(15A) 상에서 상기 방사 노즐 본체(16)의 방사턱(14)과 대응되는 위치에 그 방사턱(14)과 소정 간격을 두고 구비되는 커버(18)를 포함하여 구성된다. 상기 방사턱의 끝단은 방사 노즐의 원심력에 의해 나노섬유를 방사하도록 방사 노즐 본체의 내측면을 타고 상승되는 얇은 두께를 가지는 막 형태의 용융 수지가 나노 굵기를 가질 수 있도록 칼날과 같은 형태인 끝단이 뾰족하게 형성된다. 상기 커버는 후술하는 용융 수지 공급부에서 가스버너의 연소 후 산소가 희박한 배기가스 및 배기열이 공급되어 방사 노즐에서의 비활성 분위기를 유지하는 역할을 한다. The spinning
아울러, 상기 차단 플랜지(12)의 상측 방사 노즐 본체(16)의 내측면에 상기 상승공(12A)을 통하여 상승되는 얇은 막 형태의 용융 수지를 다시 고르게 분산되도록 상기 차단 플랜지(12) 보다 짧게 돌출 형성되는 분산 턱(13)을 형성하되, 상기 분산 턱(13)의 끝단은 뾰족하게 형성된다. 즉, 상기 상승공을 통과한 용융 수지는 방사 노즐의 회전으로 인해 다시 방사 노즐 본체의 내측면을 타고 방사턱 측으로 상승하게 되는 데, 이때 상승되는 막 형태의 용융 수지를 다시 한번 분산 턱이 고르게 분산시킨다. In addition, the inner surface of the upper spinning
다시 말해서, 상승공을 통과하여 상승된 용융 수지는 용융 수지 본체의 내측면을 타고 상승되는 과정에서 분산 턱의 뾰족한 끝단에 의해 더욱더 얇은 막 형태로 형성됨과 아울러 내측면 전체로 고르게 분산시킨다. 이는 방사턱에서의 나노섬유의 방사 효율성을 더욱더 높이는 역할을 한다. In other words, the molten resin raised through the rising hole is formed in a thinner film form by the sharp end of the dispersing jaw in the process of being lifted up the inner surface of the molten resin body and is evenly dispersed throughout the inner surface. This serves to further increase the spinning efficiency of nanofibers at the spinning jaw.
특히, 본 발명의 방사 노즐은 상부가 개방된 형태로, 혹여 방사 노즐의 이상 구동축 상에서 방사 노즐 본체만을 분리시켜 간단하고 신속하게 수리 또는 교체할 수 있는 편리성을 제공한다. In particular, the spinning nozzle of the present invention has a form in which the top is open, or provides a convenience that can be repaired or replaced simply and quickly by separating only the spinning nozzle body on the abnormal drive shaft of the spinning nozzle.
아울러, 나노섬유의 굵기는 방사 노즐의 노즐이 회전속도와 비례하는 것으로, 속도가 빠를 수록 더 얇은 굵기를 가지며, 속도가 느릴 수록 굵은 굵기를 가지게 된다. In addition, the thickness of the nanofibers is that the nozzle of the spinning nozzle is proportional to the rotational speed, the faster the speed has a thinner thickness, the slower the speed has a thicker thickness.
배기열 공급부재(20)는 상기 커버(18)의 상부 측에 그 커버(18)와 소정간격을 두고 형성되는 통로(22)로 공급되는 후술하는 배기열 공급부재에 의한 배기가스의 배기열에 의해 상기 방사턱(14)을 통하여 방사되는 나노섬유를 하향으로 유도한다. The exhaust
여기서, 상기 배기열 공급부재(20)의 구체적인 기술적 구성은 하우징(24)과, 상기 하우징(24)에 커버(18)의 외측단과 대응되는 위치에 배기가스의 배기열을 하향으로 유도하도록 환형 형태로 절곡 형성된 가이드 턱(26)과, 상기 가이드 턱(26)의 외측에 방사되는 나노섬유를 하향으로 항아리 형태로 떨어지도록 유도하는 유도 가이드(28)을 포함한다. Here, a specific technical configuration of the exhaust
다시 말해서, 상기 배기열 공급부재는 용융 수지 공급부에서 공급되는 배기가스의 배기열을 이용하여 방사 노즐에서 방사되는 나노섬유를 통상적인 항아리 형태로 낙하시켜 나노원단으로 형성되도록 하는 역할을 한다. 이때, 하향으로 떨어지는 나노섬유는 방사 노즐의 일방향 회전으로 인해 방사됨과 동시에 정방향의 격자 형태로, 즉 통상적인 그물망 형태로 방사되어 떨어지면서 방사원단(N)으로 형성된다. In other words, the exhaust heat supply member serves to form the nanofabric by dropping the nanofibers emitted from the spinning nozzle into a conventional jar shape by using the exhaust heat of the exhaust gas supplied from the molten resin supply unit. At this time, the nanofibers falling downward is formed by the spinning yarn (N) while being radiated due to the one-way rotation of the spinning nozzle and in the form of a lattice in the forward direction, that is, in the form of a conventional mesh.
또, 상기 배기가스의 배기열은 방사 노즐과의 접촉으로 인해 그 방사 노즐 내의 분위기 온도를 유지할 수 있는 부수적인 역할도 겸한다. 즉, 방사 노즐 본체의 상부에 구비되는 커버에 의해 후술하는 용융 수지 공급부에서 가스버너의 연소 후 산소가 희박한 배기가스 및 배기열이 공급되어 방사 노즐에서의 비활성 분위기를 유지하는 역할을 한다. In addition, the exhaust heat of the exhaust gas also plays a secondary role of maintaining the ambient temperature in the spinning nozzle due to contact with the spinning nozzle. That is, the exhaust gas and exhaust heat of which oxygen is scarce after combustion of the gas burner are supplied from the molten resin supply part described later by the cover provided on the upper part of the spinning nozzle main body to maintain an inert atmosphere in the spinning nozzle.
용용 수지 공급부(30)는 상기 배기열 공급부재(20) 및 커버(18)를 관통하여 상기 방사 노즐 본체(16)의 차단 플랜지(12)의 하부로 용융 수지를 공급하면서 배기가스의 배기열을 공급하는 역할을 한다. The molten
상기 용융 수지 공급부(30)의 구체적인 기술적 구성은 용융 수지의 원료인 저장탱크에서 공급되는 펠릿이 수용되어 용융되는 용융공간(32)과, 상기 용융공간(32)의 하부에 펠릿을 용융하도록 가스버너(33)가 구비되는 연소실(34)과, 상기 연소실(34)과 연결되어 상기 배기열 공급부재(20)의 통로(22)와 연결되는 배기열 공급관(35)과, 상기 용융공간(32)과 연결되어 용융된 용융 수지를 공급하는 통상적인 압출기(36), 및 상기 압출기(36)의 끝단에 상기 방출 노즐 본체(16)의 차단 플랜지(12)의 하부로 공급하는 용융 수지 공급관(38)을 포함한다. A specific technical configuration of the molten
미설명 부호 31은 저장탱크 내의 펠릿을 용융공간으로 적정량으로 공급하기 위한 체크밸브이다.
다시 말해서, 본 발명의 용융 수지 공급부는 용융시키고자 하는 펠릿을 대량으로 용융시키는 것이 아니라 용융공간에 수용되는 소량의 펠릿을 연소실 내의 버너에 의해 용융시킴으로써, 최소한의 에너지 소모로 필요로 하는 양만큼만 보다 효율적으로 용융시킬 수 있는 조건을 가진다. In other words, the molten resin supply unit of the present invention does not melt a large amount of pellets to be melted, but melts a small amount of pellets contained in the melting space by means of a burner in the combustion chamber, thereby minimizing the amount of energy required by the minimum energy consumption. It has a condition capable of melting efficiently.
더욱이, 연소실에서 연소되어 배출되는 배기가스의 배기열을 대기로 그대로 방출하는 것이 아니라 전술한 방사 노즐에서 방사되는 나노섬유를 하향으로 낙하시키는 용도와 함께 방사 노즐의 분위기 온도를 유지할 수 있도록 함으로써, 활용성 또한 뛰어난 조건도 가진다. In addition, the exhaust heat of the exhaust gas combusted in the combustion chamber is not discharged to the atmosphere as it is, but it is possible to maintain the atmospheric temperature of the spinning nozzle with the use of dropping the nanofibers emitted from the spinning nozzle as described above. It also has excellent conditions.
상기와 같이 본 발명은 먼저 용융 수지 공급부에서 공급되는 용융 수지는 회전되고 있는 방사 노즐의 방사 노즐 본체에 형성된 차단 플랜지의 하부로 공급한다. As described above, the present invention first supplies the molten resin supplied from the molten resin supply unit to the lower portion of the blocking flange formed in the spinning nozzle body of the spinning nozzle being rotated.
이렇게 공급되는 용융 수지는 방사 노즐의 회전으로 인한 원심력으로 인해 내측면을 타고 상승됨과 동시에 차단 플랜지에 형성된 상승공을 통하여 고르게 분산된 상태로 방사턱 측으로 상승된다. 이때, 차단 플랜지의 상부에 형성된 분산 턱에 의하여 상승되는 용융 수지가 재차 고르게 분산된 상태로 방사턱으로 상승된다. The molten resin supplied in this way is lifted up the inner side due to the centrifugal force due to the rotation of the spinning nozzle, and at the same time, the molten resin is raised to the spinning jaw side evenly distributed through the rising hole formed in the blocking flange. At this time, the molten resin raised by the dispersion jaw formed in the upper portion of the blocking flange again rises to the spinning jaw in an evenly dispersed state.
상기 방사턱으로 상승된 용융 수지는 그 방사턱의 뾰족한 끝단에서 얀 형태의 나노섬유로 방사된다. The molten resin raised to the spinning jaw is spun into yarn-shaped nanofibers at the sharp ends of the spinning jaw.
아울러 나노섬유로 방사되는 나노섬유는 배기열 공급부에 의해 하향으로 안내되면서 통상적인 항아리 형태로 낙하하게 된다. 이때, 하향으로 떨어지는 나노섬유는 방사 노즐의 일방향 회전으로 인해 방사됨과 동시에 정방향의 격자 형태로, 즉 통상적인 그물망 형태로 방사되어 떨어지면서 방사원단으로 형성된다. In addition, the nanofibers radiated into the nanofibers are guided downward by the exhaust heat supply unit and fall into a conventional jar shape. At this time, the nanofibers falling downward is spun due to the one-way rotation of the spinning nozzle and at the same time in the form of a radial lattice in the form of a lattice in the forward direction, that is, in the form of a conventional mesh.
이러한 방사원단을 필요에 따라 후 가공공정을 거쳐 필요로 하는 용도인 필터 등에 적용될 수 있음은 물론 다양한 용도 사용될 수 있다. Such a spinning fabric may be applied to a filter, which is a use required through a post-processing process, as necessary, and may be used for various purposes.
이와 같이 본 발명은 나노섬유 방사장치를 복잡한 기술적 구성을 가지는 것이 아니라 간단한 기술적 구성을 가짐은 물론 나노섬유를 단순한 시트 형태가 아니라 원단 형태로 형성함으로써, 그 활용가치를 더욱더 증대시킬 수 있다. As described above, the present invention does not have a complicated technical configuration of the nanofiber spinning device, but also has a simple technical configuration, and by forming the nanofibers in the form of a fabric rather than a simple sheet, the utilization value thereof can be further increased.
아울러, 방사 노즐에 이상 발생하더라도 구동수단의 구동축으로부터 간단하게 분리하여 간단하고 손쉽게 수리할 수 있어, 유지보수 또한 편리하게 이루어질 수 있는 장점도 가진다. In addition, even if an abnormality occurs in the spinning nozzle can be easily separated from the drive shaft of the drive means simply and easily repair, maintenance also has the advantage that can be made conveniently.
1 : 나노 섬유 방사장치
10 : 방사 노즐 12 : 차단 플랜지
12A : 상승공 13 : 분산 턱
14 : 방사턱 15 : 구동수단
15A : 구동축 16 : 방사 노즐 본체
18 : 커버 20 : 배기열 공급부재
22 : 통로 24 : 하우징
26 : 가이드 턱 28 : 유도 가이드
30 : 용융 수지 공급부 31 : 체크밸브
32 : 용융공간 33 : 가스버너
34 : 연소실 35 : 배기열 공급관
36 : 압출기 38 : 용융 수지 공급관 1: Nano fiber spinning device
10: spinning nozzle 12: blocking flange
12A: Rising Hole 13: Dispersion Jaw
14: radiation jaw 15: driving means
15A: drive shaft 16: spinning nozzle body
18
22: passage 24: housing
26: guide jaw 28: induction guide
30: molten resin supply part 31: check valve
32: melting space 33: gas burner
34
36
Claims (5)
상부가 개방되며 내측면에 용융 수지가 고르게 분산되어 상승 되도록 동일간격으로 상승공이 형성된 차단 플랜지가 형성되고, 회전에 따른 원심력에 의해 용융 수지가 내측면에서 박막이 형성되고 그 박막으로부터 상승된 용융 수지가 얀(yarn) 형태로 방사되도록 상단에 방사턱이 형성되어 구동수단의 구동축에 장착되어 회전되는 방사 노즐 본체와, 상기 구동축의 상기 방사 노즐 본체의 방사턱과 대응되는 위치에 그 방사턱과 소정 간격을 두고 구비되는 커버를 포함하는 방사 노즐;
상기 커버의 상부 측에 그 커버와 소정간격을 두고 형성되는 통로로 공급되는 배기가스의 배기열에 의해 상기 방사턱을 통하여 방사되는 나노섬유를 하향으로 유도하는 배기열 공급부재; 및
상기 배기열 공급부재 및 커버를 관통하여 상기 방사 노즐 본체의 차단 플랜지의 하부로 용융 수지를 공급하면서 배기가스의 배기열을 공급하는 용융 수지 공급부;를 포함하는 나노섬유 방사장치. A spinning device for spinning nanofibers using molten resin as a raw material,
A blocking flange is formed with openings formed at equal intervals so that the upper part is opened and the molten resin is evenly dispersed and raised on the inner side, and a molten resin is formed on the inner side of the molten resin by centrifugal force due to rotation. The spinning jaw is formed on the upper end to radiate in the form of a yarn (yarn) is mounted on the drive shaft of the drive means and the spinning nozzle body, and the spinning jaw and predetermined at a position corresponding to the spinning jaw of the spinning nozzle body of the drive shaft A spinning nozzle including a cover provided at intervals;
An exhaust heat supply member for guiding the nanofibers radiated through the radiation projection downward by exhaust heat of exhaust gas supplied to a passage formed at a predetermined interval with the cover on an upper side of the cover; And
And a molten resin supply unit for supplying the exhaust heat of the exhaust gas while supplying the molten resin to the lower portion of the blocking flange of the spinning nozzle body through the exhaust heat supply member and the cover.
상기 방사 노즐 본체의 방사턱은 끝단이 뾰족하게 형성되는 나노섬유 방사장치. The method of claim 1,
The spinning jaw of the spinning nozzle body is nanofiber spinning device is formed with a sharp end.
상기 차단 플랜지의 상측 방사 노즐 본체의 내측면에 상기 상승공을 통하여 상승되는 용융 수지를 다시 고르게 분산되도록 상기 차단 플랜지 보다 짧게 돌출 형성되는 분산 턱을 형성하되, 상기 분산 턱의 끝단은 뾰족하게 형성되는 나노섬유 방사장치. The method of claim 1,
A dispersion jaw is formed on the inner side of the upper spinning nozzle body of the blocking flange to protrude shorter than the blocking flange so as to evenly disperse the molten resin ascending through the rising hole, and the tip of the dispersion jaw is sharply formed. Nanofiber Spinning Apparatus.
상기 배기열 공급부재는 하우징, 상기 하우징에 커버의 외측단과 대응되는 위치에 배기열을 하향으로 유도하도록 환형 형태로 절곡 형성된 가이드 턱, 상기 가이드 턱의 외측에 방사되는 나노섬유를 하향으로 항아리 형태로 떨어지도록 유도하는 유도 가이드를 포함하는 나노섬유 방사장치. The method of claim 1,
The exhaust heat supply member includes a housing, a guide jaw bent in an annular shape to induce exhaust heat downward at a position corresponding to the outer end of the cover, and the nanofibers radiated to the outside of the guide jaw downward in a jar shape. Nanofiber spinning device comprising a guide guide to guide.
상기 용융 수지 공급부는 용융 수지의 원료인 저장탱크에서 공급되는 펠릿이 수용되어 용융되는 용융공간, 상기 용융공간의 하부에 펠릿을 용융하도록 가스버너가 구비되는 연소실, 상기 연소실과 연결되어 상기 배기열 공급부재의 통로와 연결되는 배기열 공급관, 상기 용융공간과 연결되어 용융된 용융 수지를 공급하는 압출기, 및 상기 압출기의 끝단에 상기 방사 노즐 본체의 차단 플랜지의 하부로 용융 수지를 공급하는 용융 수지 공급관을 포함하는 나노섬유 방사장치.
The method of claim 1,
The molten resin supply unit is a molten space in which pellets supplied from a storage tank which is a raw material of molten resin is accommodated and melted, a combustion chamber having a gas burner to melt the pellets in the lower portion of the molten space, and is connected to the combustion chamber to supply the exhaust heat supply member. An exhaust heat supply pipe connected to a passage of the extruder, an extruder connected to the melting space to supply the molten molten resin, and a molten resin supply pipe to supply molten resin to a lower end of the blocking flange of the spinning nozzle body at an end of the extruder; Nanofiber Spinning Apparatus.
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