KR20170120807A - Both sides substrate nanofiber web for excellent adhesion property, a separator using it and its manufacturing method - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹, 이를 이용한 분리막 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 열가소성 폴리우레탄 기재 양면에 고분자 방사용액을 전기방사하여 나노섬유를 형성함으로써, 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹 및 이의 제조방법에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE
일반적으로 필터는 유체 속의 이물질을 걸러내는 여과장치로서 액체필터와 에어필터로 나뉜다. 그 중 에어필터는 첨단산업의 발달과 함께 첨단제품의 불량방지를 위해 공기 중의 먼지 등 미립자, 세균이나 곰팡이 등의 생물입자, 박테리아 등과 같은 생물학적으로 유해한 것이 완벽하게 제거된 클린룸(Clean room)의 사용처가 날로 확산되면서 그 수요가 점차 증가하는 추세이다. 클린룸이 적용되는 분야로는 반도체 제조, 전산기기 조립, 테이프 제조, 인쇄도장, 병원, 약품제조, 식품가공공장, 농림수산분야 등 광범위하게 사용된다.In general, a filter is a filtration device for filtering foreign matters in a fluid, and is divided into a liquid filter and an air filter. Among them, the air filter has been developed as a clean room where the biologically harmful substances such as particulate matter, germs and molds, bacteria and the like are completely removed from the air in order to prevent the deterioration of the high- Demand is gradually increasing as the usage area spreads day by day. Cleanroom applications are widely used in semiconductor manufacturing, computer equipment assembly, tape manufacturing, printing painting, hospitals, pharmaceutical manufacturing, food processing plants, agriculture, forestry and fisheries.
에어필터는 필터 여재의 표면에 미세다공 구조의 기공층을 형성시킴으로 분진이 여재 내로 침투하지 못하는 기능을 수행하며 여과를 한다. 하지만, 큰 입자들은 필터 여재 표면에 필터 케이크(Filter Cake)로 형성되고, 미세한 입자들은 1차 표면층을 통과하여 필터 여재에 점차 쌓이게 되어 필터의 기공을 막는다. 결국 필터의 기공을 막은 큰 입자들 및 미세 입자들은 필터의 압력손실을 높이고 필터의 수명을 저하시킬 뿐 아니라, 기존의 필터 여재로는 1㎛ 이하 나노사이즈의 미세 오염입자를 필터링하는 것에 어려움이 있었다.The air filter forms a porous layer of microporous structure on the surface of the filter media so that the dust does not penetrate into the filter media and performs filtration. However, the large particles are formed by the filter cake on the surface of the filter material, and the fine particles pass through the primary surface layer and gradually accumulate in the filter material, thereby blocking the pores of the filter. As a result, large particles and fine particles, which trap the pores of the filter, increase the pressure loss of the filter and deteriorate the life of the filter. In addition, conventional filter media have difficulties in filtering fine particles having a size of 1 μm or less .
한편, 기존의 에어필터는 필터 여재를 구성하는 섬유집합체에 정전기를 부여하여 입자가 정전기력에 의해 포집되는 원리에 의해 효율이 측정되었다. 그러나, 최근 유럽의 에어필터 분류 표준인 EN779는 2012년에 정전기 효과에 의한 필터의 효율을 배제하기로 결정함 따라 기존의 필터의 실제 효율은 20%이상 저하되는 것이 밝혀졌으며. 또한 기존의 내열성 필터의 소재로 사용되었던 유리섬유가 환경에 미치는 악영향으로 인해 유럽과 미국에서는 환경안정성을 위해 유리섬유의 이용을 규제하고 있는 실정이다.On the other hand, the efficiency of the conventional air filter is measured by the principle that the static electricity is given to the fibrous aggregate constituting the filter filter material and the particles are collected by the electrostatic force. However, the European air filter classification standard EN779 recently decided to exclude the filter efficiency due to the electrostatic effect in 2012, so that the actual efficiency of the conventional filter was lowered by more than 20%. In addition, due to the adverse effect of glass fiber, which has been used as a material of conventional heat resistant filter, on the environment, in Europe and the United States, the use of glass fiber is regulated for environmental stability.
상기한 문제점을 해결하기 위하여 나노사이즈의 섬유를 제조하여 필터에 적용하는 다양한 방식들이 개발되고 있다. 나노섬유를 필터에 구현할 경우, 직경이 큰 기존의 필터 여재에 비해서 비표적이 매우 크고, 표면 작용기에 대한 유연성도 좋으며, 나노급 기공사이즈를 가지므로, 유해한 미세입자나 가스 등을 효율적으로 제거할 수 있게 되었다.In order to solve the above-mentioned problems, various methods of manufacturing nano-sized fibers and applying them to filters have been developed. When nanofibers are implemented in a filter, they have a large specific surface area compared to conventional filter media having a large diameter, good flexibility for surface functional groups, and nanoparticle pore size, so that harmful fine particles and gas can be efficiently removed It was.
하지만, 나노섬유를 이용한 필터 구현은 생산비용이 크게 발생하며, 생산을 위한 여러 가지 조건 등을 조절하기가 쉽지 않는 등 대량생산에 어려움이 있으므로 나노섬유를 이용한 필터는 상대적으로 낮은 단가로 생산보급하지 못하는 실정이다. 더 나아가 현재 가스터빈, 용광로 등에 사용되는 필터는 내열성을 요구하고 있다.However, since the production cost of the filter using the nanofibers is large, and it is difficult to control the various conditions for production, it is difficult to mass-produce the filter. Therefore, the filter using the nanofiber is produced at a relatively low cost I can not. Furthermore, filters used in gas turbines, blast furnaces and the like are demanding heat resistance.
또한, 가는 나노섬유는 필터 사용시 압력손실이 높아져 필터의 수명이 줄어드는 단점이 있기 때문에, 나노섬유의 굵기에 구배를 주어 미세입자를 효과적으로 걸러주는 것과 동시에 압력손실에 의한 필터 손상을 완화할 수 있다. In addition, since the fine nanofibers have a disadvantage that the filter life is shortened due to high pressure loss when the filter is used, it is possible to effectively filter the fine particles by giving a gradient to the thickness of the nanofiber, and at the same time to alleviate filter damage due to pressure loss.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 열가소성 폴리우레탄 기재 양면에 고분자 나노섬유를 각각 형성함으로써, 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹 및 이의 제조방법을 제공하는데 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above problems, and it is an object of the present invention to provide a substrate double-sided nanofiber web having improved adhesion by forming polymer nanofibers on both surfaces of a thermoplastic polyurethane substrate, and a method for producing the same.
상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 열가소성 폴리우레탄 기재; 상기 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전기방사에 의해 적층형성되고, 평량이 0.1~2g/m2인 제1 고분자 나노섬유; 및 상기 제1 고분자 나노섬유가 적층형성되어 있지 않은 이면의 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전기방사에 의해 적층형성되고, 평량이 0.1~2g/m2인 제2 고분자 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹을 제공한다.In order to achieve the above object, the present invention provides a thermoplastic polyurethane base material, A first polymer nanofibers laminated on the thermoplastic polyurethane base material by electrospinning and having a basis weight of 0.1 to 2 g / m < 2 >; And a second polymer nanofiber having a basis weight of 0.1 to 2 g / m < 2 > laminated by electrospinning on a thermoplastic polyurethane substrate on a back surface of the first polymer nanofibers not laminated with the first polymer nanofibers Thereby providing the improved substrate double-faced nanofiber web.
이때, 상기 제1 고분자 나노섬유 및 제2 고분자 나노섬유는 서로 동일하거나 상이한 고분자를 포함하며, 각각 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리롤산(PLGA), 실크, 셀룰로오스 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택되는 군에서 선택된 1종의 고분자를 전기방사하여 형성되는 것이 바람직하다.Here, the first polymer nanofiber and the second polymer nanofiber include the same or different polymers, and each of the first polymer nanofiber and the second polymer nanofiber may be at least one selected from the group consisting of polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinyl acetate, (PU), polybutylene terephthalate (PBT), polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyethyleneimine, polyolefin, polylactic acid (PLA), poly (PVA), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene imide (PEI), polycaprolactone (PCL), polylactic acid glyceric acid Cellulose, chitosan, and the like are preferably formed by electrospinning one kind of polymer selected from the group consisting of cellulose and chitosan.
또한, 상기 제1 나노섬유 및 제2 나노섬유는 각각 횡방향 또는 종방향으로 평량이 상이하게 형성되는 것이 바람직하다.It is preferable that the first nanofiber and the second nanofiber have different weights in the transverse or longitudinal direction, respectively.
또한, 상기 나노섬유 웹은 필터용인 것이 바람직하다.In addition, the nanofiber web is preferably used for a filter.
아울러, 본 발명은 기재 양면에 고분자를 전기방사하는 웹의 제조방법에 있어서, 제1 고분자 방사용액을 제1블록에 연결된 노즐에 공급하고, 제2 고분자 방사용액을 제2블록에 연결된 노즐에 공급하는 단계; 상기 제1블록에 연결된 노즐에서는 제1 고분자 방사용액을 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전기방사하여 제1 나노섬유를 적층 형성하는 단계; 및 상기 제2블록에 연결된 노즐에서는 제2 고분자 방사용액을 상기 제1 나노섬유가 적층되어 있지 않은 이면의 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 연속적으로 전기방사하여 제2 나노섬유를 적층형성하는 단계;를 포함하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹의 제조방법도 제공한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a web for electrospinning a polymer on both sides of a substrate, comprising: supplying a first polymer spinning solution to a nozzle connected to the first block; supplying a second polymer spinning solution to a nozzle connected to the second block; ; Forming a first nanofiber layer on the thermoplastic polyurethane substrate by electrospinning the first polymer spinning solution on a nozzle connected to the first block; And a step of continuously electrospinning the second polymer spinning solution on the thermoplastic polyurethane base material on the back surface of the first nanofibers on which the first nanofibers are not laminated to form the second nanofibers in the nozzle connected to the second block The present invention also provides a method for producing a substrate double-sided nanofiber web having improved adhesion.
이때, 상기 전기방사의 장치는 상향식과 하향식이 복합으로 설계된 하이브리드 전기방사장치인 것이 바람직하며, 상기 전기방사의 장치는 상향식 또는 하향식 전기방사 장치로 블록과 블록 사이에 컬렉터 엇갈림장치가 설치되어 있는 것이 바람직하다.In this case, it is preferable that the electrospinning apparatus is a hybrid electrospinning apparatus that is designed as a combination of a bottom-up type and a top-down type, and the apparatus for electrospinning is a bottom-up or down-type electrospinning apparatus in which a collector- desirable.
또한, 상기 전기방사장치는 온도조절장치를 이용하여 고분자 방사용액이 노즐을 통해 45 내지 120 ℃인 고온에서 전기방사되는 것이 바람직하다.In addition, it is preferable that the electrospinning device is electrospinning the polymer spinning solution at a high temperature of 45 to 120 DEG C through a nozzle using a temperature control device.
또한, 상기 제1 고분자 방사용액 및 제2 고분자 방사용액은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리롤산(PLGA), 실크, 셀룰로오스 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택되는 군에서 선택된 1종을 포함하는 것이 바람직하며, 보다 바람직하게는 상기 제1 고분자 방사용액은 폴리우레탄을 포함하고, 상기 제2 고분자 방사용액은 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 폴리아미드를 포함할 수 있다.The first polymer spinning solution and the second polymer spinning solution may be the same or different from each other and may be selected from the group consisting of polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinyl acetate, Acrylate, polyacrylonitrile (PAN), polyurethane (PUR), polybutylene terephthalate (PBT), polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyethyleneimine, polyolefin, polylactic acid (PLA) (PVA), polyethylenenaphthalate (PEN), polyamide (PA), polyvinyl alcohol (PVA), polyethyleneimide (PEI), polycaprolactone (PCL), polylactic acid glyceric acid (PLGA), silk, , And more preferably, the first polymer spinning solution comprises polyurethane, and the second polymer spinning solution contains at least one member selected from the group consisting of Libby alkylpiperidinyl may include a fluoride or polyamide.
본 발명의 구성을 따르면 앞서서 기재한 본 발명의 목적을 달성 할 수 있는데, 본 발명의 구성에 따른 구체적인 효과는 다음과 같다.According to the configuration of the present invention, the objects of the present invention described above can be achieved. Specific effects according to the configuration of the present invention are as follows.
본 발명에 따른 필터는 열가소성 폴리우레탄 부직포를 기재로 사용함으로써, 열가소성의 특징을 통해 고온의 라미네이팅 환경에서 부분적으로 용융될 수 있어서 별도의 접착제 없이 접착 역할을 하는 것이 가능한 이점이 있다. 또한, 기재 양면에 나노섬유를 적층형성함으로써, 내열성이 더욱 향상되고 필터의 여과효율이 우수한 효과가 있다. 아울러, 나노섬유를 방사하는 전기방사장치는 다 수개의 블록을 구비하고 있어 나노섬유의 대량생산이 가능하다.The filter according to the present invention is advantageous in that the thermoplastic polyurethane nonwoven fabric is used as a base material, and can be partially melted in a high temperature laminating environment through its thermoplastic property, so that it can serve as an adhesive without a separate adhesive. Further, by forming a laminate of nanofibers on both surfaces of the substrate, the heat resistance is further improved and the filtering efficiency of the filter is excellent. In addition, an electrospinning device for spinning nanofibers is provided with several blocks, so that mass production of nanofibers is possible.
또한 본 발명의 나노섬유 및 필터는 분리막으로 활용이 가능하며 바람직하다. 이는 전기방사를 통해 제조된 나노섬유로 이루어짐에 따라 다공성을 지니므로 이로부터 제조된 분리막은 전지 성능이 우수한 효과가 있는 점에서 분리막으로 활용하는 것이 바람직하며, 기재와 나노섬유 사이에 탈리가 발생하지 않으므로 안정적인 분리막 이용이 가능한 효과가 있다. Also, the nanofibers and filters of the present invention can be used as separators and are preferable. Since the separator made of the nanofibers produced through electrospinning has porosity, the separator prepared from the separator is preferably used as a separator because of its excellent cell performance, and desorption occurs between the substrate and the nanofibers Therefore, it is possible to use a stable separation membrane.
도 1은 접착력이 향상된 기재 양면의 나노섬유 웹의 모식도이다.
도 2는 하이브리드 전기방사 장치의 모식도이다.
도 3은 전기방사장치의 공정모식도이다.
도 4는 전기방사장치의 블록에 관한 공정모식도이다.
도 5는 전기방사장치의 두께측정장치에 관한 모식도이다.
도 6은 전기방사장치의 노즐블록 및 노즐에 관한 모식도이다.
도 7은 본 발명에 사용되는 오버플로우 시스템과 점도조절 시스템을 구비한 전기방사장치에 관한 도면이다.
도 8은 본 발명에 사용되는 온도조절장치를 구비한 전기방사장치에 있어서, 코일 형태의 열선을 장착한 관체를 도시한 정단면도이다.
도 9는 상기 도 6의 A-A'선 측단면도이다.
도 10은 본 발명에 따른 온도조절장치를 구비한 전기방사장치에 있어서, 선형 형태의 열선을 장착한 관체를 도시한 정단면도이다.
도 11은 상기 도 8의 B-B'선 측단면도이다.
도 12는 본 발명에 사용되는 온도조절장치를 구비한 전기방사장치에 있어서, U자 형태의 파이프를 장착한 관체를 도시한 정단면도이다.
도 13은 상기 도 12의 C-C'선 측단면도이다.
도 14는 본 발명의 방사용액 유닛내의 노즐이 CD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도이다.
도 15는 도 14와 같은 방사용액 유닛내의 노즐의 작동에 따른 CD방향으로 고분자의 평량이 상이하게 전기방사되는 작업과정을 나타내는 평면도이다.
도 16은 본 발명의 방사용액 유닛내의 노즐이 MD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도이다.
도 17은 본 발명의 일 실시예에 따른 상향식 전기방사징치 및 하향식 전기방사장치를 포함하는 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 모식도이다.1 is a schematic view of a nanofiber web on both sides of a substrate with improved adhesion.
2 is a schematic diagram of a hybrid electrospinning apparatus.
3 is a schematic view of the process of the electrospinning apparatus.
Fig. 4 is a schematic process diagram of a block of an electrospinning device. Fig.
5 is a schematic view of an apparatus for measuring thickness of an electrospinning device.
6 is a schematic view of a nozzle block and a nozzle of an electrospinning device.
7 is a diagram of an electrospinning apparatus having an overflow system and a viscosity control system used in the present invention.
Fig. 8 is a front sectional view showing a tubular body equipped with a coil-shaped heating wire in an electrospinning apparatus having a temperature control device used in the present invention.
9 is a cross-sectional view taken along the line A-A 'in FIG.
10 is a front sectional view showing a tubular body equipped with a linear heating wire in an electrospinning device equipped with a temperature control device according to the present invention.
11 is a cross-sectional view taken along the line B-B 'in FIG.
12 is a front sectional view showing a tubular body equipped with a U-shaped pipe in an electrospinning apparatus having a temperature control device used in the present invention.
13 is a cross-sectional view taken along the line C-C 'in FIG.
14 is a plan view showing a state in which the nozzle in the spinning solution unit of the present invention is turned on and off in the CD direction.
Fig. 15 is a plan view showing a process of electrospinning the basis weight of the polymer in the CD direction according to the operation of the nozzle in the spinning solution unit as shown in Fig. 14. Fig.
16 is a plan view showing a state in which the nozzle in the spinning solution unit of the present invention is turned on and off in the MD direction.
17 is a schematic view schematically showing an electrospinning device including a bottom-up electrospinning device and a top-down electrospinning device according to an embodiment of the present invention.
본 발명의 바람직한 실시 예들을 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 어느 곳에서든지 동일한 부호들을 나타내고 있음에 유의해야 한다. 또한 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 상세한 설명은 생략한다.Preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. It is to be noted that like elements in the drawings denote like elements wherever possible. In the following description, well-known functions or constructions are not described in detail since they would obscure the invention in unnecessary detail.
먼저, 본 발명에 이용되는 전기방사장치를 도면과 함께 설명한다.First, an electrospinning device used in the present invention will be described with reference to the drawings.
도 1은 본 발명의 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹의 모식도이고, 도 2는 하이브리드 전기방사 장치의 모식도이며, 도 3은 본 발명에 이용되는 전기방사장치의 공정모식도이며, 도 4는 본 발명에 이용되는 전기방사장치의 블록에 관한 공정모식도이고, 도 5는 본 발명에 이용되는 전기방사장치의 두께측정장치에 관한 모식도이며, 도 6은 본 발명에 이용되는 전기방사장치의 노즐블럭 및 노즐에 관한 모식도를 나타낸다.Fig. 1 is a schematic diagram of a double-sided nanofiber web with improved adhesion of the present invention, Fig. 2 is a schematic diagram of a hybrid electrospinning device, Fig. 3 is a schematic view of the process of the electrospinning device used in the present invention, Fig. 5 is a schematic view of an apparatus for measuring thickness of an electrospinning device used in the present invention, and Fig. 6 is a schematic view of a nozzle block of the electrospinning device used in the present invention and a nozzle Fig.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 도 2의 복합식 전기방사장치(100)는 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)를 포함하여 구성되되, 상기 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)가 수평방향을 향하여 교대로 연속되게 배열설치된다. 2, the combined
여기서, 상기 상향식 전기방사장치(110)와 하향식 전기방사장치(130)는 고분자 방사용액(도번 미도시)이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(111, 131)와 상기 방사용액 주탱크(111, 131) 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크(111, 131) 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(115, 135)이 다수 개 배열설치되는 노즐블록(113, 133)과 상기 노즐(115, 135)의 하단에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(115, 135)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(117, 137) 및 상기 컬렉터(117, 137)에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(미도시)를 포함하여 구성된다.The bottom-up
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 혼합식 전기방사장치(100)는 상향식 전기방사장치(110)의 방사용액 주탱크(111) 내에 충진되는 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(115) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 노즐(115)로 공급되는 고분자 방사용액은 노즐(115)을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(117) 상에 방사, 집속되어 나노섬유 웹을 형성하며, 형성된 나노섬유를 엠보싱 또는 니들펀칭하여 나노섬유를 제조한다.The mixed
그리고, 상기 혼합식 전기방사장치(100)의 전단에는 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)에서 고분자 방사용액이 분사되어 나노섬유(미도시)가 적층형성되는 지지체(121)를 공급하는 공급롤러(120)가 구비되고, 후단에는 나노섬유가 적층형성되는 지지체(121)를 권취하기 위한 권취롤러(118)가 구비된다.A
여기서, 상기 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)의 고분자 방사용액이 적층되는 지지체(121)는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.Here, the
이때, 상기 상향식 전기방사장치(110)와 하향식 전기방사장치(130)는 컬렉터(117, 137)를 기준으로 그 하, 상방향으로 상호 대칭되게 각각 배열설치된다. 즉, 상기 상향식 전기방사장치(110)는 컬렉터(117)가 노즐(115)의 상단에 위치하고, 상기 하향식 전기방사장치(130)는 컬렉터(137)가 노즐(135)의 하단에 위치한다.At this time, the bottom-up
그리고, 상기 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)에 각각 구비되는 컬렉터(117, 137)의 전극방향은 상호 대향되게 위치한다. 즉, 상기 각 상향식 전기방사장치(110, 110')에 구비되는 각 컬렉터(117)의 전극방향은 다수 개의 노즐(115)이 구비되는 노즐블록(113)을 향하도록 컬렉터(117)의 상부면에 위치하고, 상기 각 하향식 전기방사장치(130, 130')에 구비되는 각 컬렉터(137)의 전극방향은 다수 개의 노즐(135)이 구비되는 노즐블록(133)을 향하도록 컬렉터(137)의 하부면에 위치한다.Electrode directions of the
한편, 상기 각 컬렉터(117, 137)의 양 단부에는 이송롤러(119)가 각각 구비되고, 상기 각 이송롤러(119)를 통하여 각 컬렉터(117, 137)에 집적되어 나노섬유가 적층형성되는 지지체(13)가 수평방향으로 이송된다. 즉, 상기 상향식 전기방사장치(110)의 노즐(115)에서 분사되는 고분자 방사용액을 컬렉터(117)의 지지체(121) 상에 적층형성시켜 제조된 나노섬유를 하향식 전기방사장치(130)의 컬렉터(137) 상으로 수평 이동시킴과 상기한 공정을 반복적 및 연속적으로 진행하기 위한 이송롤러(119)가 상기 각 컬렉터(117, 137)의 양 단부에 각각 구비된다.On both ends of each of the
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 상향식 전기방사장치(110)의 방사용액 주탱크(111) 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐(115)을 통하여 컬렉터(117)의 지지체(121) 상에 분사되고, 상기 컬렉터(117)의 지지체(121) 상에 분사된 고분자 방사용액이 집적되면서 나노섬유를 형성한 후 나노섬유가 적층형성된 지지체(121)가 이송롤러(119)를 통하여 하향식 전기방사장치(130)의 컬렉터(137) 상으로 이송되고, 상기 컬렉터(137) 상으로 이송된 나노섬유가 적층된 지지체(121)에 상기 하향식 전기방사장치(130)의 방사용액 주탱크(131) 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐(135)을 통하여 분사되는 등 상향식 전기방사장치(110, 110')와 하향식 전기방사장치(130, 130')가 교대로 연속되게 배열설치되어 상기한 과정을 연속되게 반복적으로 수행하면서 최종 제품이 제조된다.The polymer spinning liquid filled in the spinning liquid
본 발명의 일 실시예에서는 상기 복합식 전기방사장치(100)의 선단에 상향식 전기방사장치(110)가 구비되고, 상기 상향식 전기방사장치(110)의 후단에 하향식 전기방사장치(130)가 구비되는 등 상향식 전기방사장치(110, 110')와 하향식 전기방사장치(130, 130')의 순서로 연속되게 배열설치되어 있으나, 상기 복합식 전기방사장치(100)의 선단에 하향식 전기방사장치(130)가 구비되고, 상기 하향식 전기방사장치(130)의 후단에 상향식 전기방사장치(110)가 구비되는 등 하향식 전기방사장치(130, 130')와 상향식 전기방사장치(110, 110')의 순서로 연속되게 배열설치되는 것도 가능하다.In one embodiment of the present invention, a bottom-up
또한, 상기 복합식 전기방사장치(100)의 선단에 상향식 전기방사장치(110)가 연속되게 2개 이상으로 배열설치되고, 그 후단에 하향식 전기방사장치(130)가 연속되게 2개 이상으로 배열설치되거나, 선단에 하향식 전기방사장치(130)가 연속되게 2개 이상으로 배열설치되고, 그 후단에 상향식 전기방사장치(110)가 연속되게 2개 이상으로 배열설치되는 것도 가능하다.In addition, two or more bottom-up
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 의한 복합식 전기방사장치(100)의 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)를 통과하면서 제조되는 나노섬유는 지지체(121)에 상기 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)의 각 노즐(115, 135)을 통하여 고분자 방사용액이 분사되어 컬렉터(117, 37) 상의 지지체(121) 하부면 및 상부면에 나노섬유가 적층형성되는 등 상기 지지체(121)에 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)의 노즐(115, 235)에서 분사되는 고분자 방사용액이 적층되어 나노섬유가 다수 층으로 형성됨으로써 최종 나노섬유 제품이 제조된다.The nanofibers produced while passing through the bottom-up
그리고, 상기 혼합식 전기방사장치(100)의 전단에는 상향식 전기방사장치(110) 및 하향식 전기방사장치(130)에서 고분자 방사용액이 분사되어 나노섬유(미도시)가 적층형성되는 지지체(121)를 공급하는 공급롤러(120)가 구비되고, 후단에는 나노섬유가 적층형성되는 지지체(121)를 권취하기 위한 권취롤러(118)가 구비된다.A
본 발명의 적절한 실시 형태에 따르면, 제1공급장치에 충진된 제1고분자를 유기 용매에 용해시켜 제조한 제1 고분자 방사용액을 기재의 윗면에 전기방사하여 제1나노섬유를 형성하는 단계; 제2공급장치에 충진된 제2고분자를 유기 용매에 용해시켜 제조한 제2 고분자 방사용액을 상기 기재 아랫면에 전기방사하여 제2나노섬유를 적층하는 단계를 포함하는 복합 나노섬유의 제조방법을 제공한다. According to a preferred embodiment of the present invention, a first polymer spinning solution prepared by dissolving a first polymer packed in a first supply device in an organic solvent is electrospun onto a top surface of a substrate to form a first nanofiber; And a second polymer spinning solution prepared by dissolving a second polymer packed in a second supply device in an organic solvent, and electrospinning the second polymer spinning solution on the lower surface of the base material, thereby laminating the second nanofibers. do.
상기 제1공급장치의 충진된 용액은 제2공급장치에 같은 용액이 같을 수도 있으며, 상이할 수도 있다. 또한, 공급장치는 2개 이상이 가능하다. The filled solution of the first feeding device may or may not be the same solution in the second feeding device. In addition, two or more feeding devices are possible.
도 3과 도 4는 일반적인 연속식 전기방사 장치를 모식도로 표현한 것이다. 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(도번 미도시), 상기 계량펌프를 통해 고분자 방사용액을 토출 할 수 있는 핀 형태의 노즐(2)이 다수 개 배열된 노즐블록(3)과 상기 노즐의 하단에 위치하여 토출된 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(2)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(4) 및 상기 컬렉터에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(1)를 그 내부에 수용하는 블록(20), 블록(20)을 둘러싼 전도체 또는 부전도체로 이루어져 있는 케이스(8)를 포함하여 구성된다.3 and 4 are schematic diagrams of a typical continuous electrospinning apparatus. (Not shown) for supplying a flushing solution in which the flushing liquid is filled in the main tank (not shown) and the polymer flushing liquid filled in the flushing liquid main tank, a polymer flushing liquid is discharged through the metering pump And a
본 발명에서는 방사용액 주탱크(미도시)가 1개로 도시되어 있으나, 방사용액이 2가지 이상으로 구성되는 경우에는, 방사용액 주탱크를 2개 이상으로 구비하거나, 하나의 방사용액 주탱크 내부가 2개 이상의 공간으로 구획되고 각 구획된 공간에 2개 이상의 고분자 방사용액이 충진되어 공급하는 경우도 가능하다. In the present invention, one spinning liquid main tank (not shown) is shown as one. However, in the case where the spinning liquid is composed of two or more spinning liquids, two or more main spinning liquid main tanks may be provided, It is also possible to divide into two or more spaces and supply two or more polymer spinning solution filled in each divided space.
본 발명에서는 상기 전기방사장치(10)가 방사용액을 상방향으로 분사하는 상향식 전기방사장치를 사용한다.In the present invention, the
한편, 본 발명의 실시예에서는 전기방사장치로 방사용액을 상방향으로 분사하는 상향식 전기방사장치를 사용하나, 방사용액을 하방향으로 분사하는 하향식 전기방사장치나, 상향식과 하향식 전기방사장치를 복합으로 함께 사용하는 복합식 전기방사장치가 사용될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.On the other hand, in the embodiment of the present invention, a bottom-up electrospinning apparatus for spraying the spinning liquid in the upward direction with the electrospinning apparatus is used, but a top-down electrospinning apparatus for spraying the spinning liquid in the downward direction or a combination of a bottom- Combined electric radiators used together may be used, but are not limited thereto.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(10)는 상기 블록(20)내의 방사용액 주탱크에 충진되는 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(2) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 노즐(2)로 공급되는 고분자의 방사용액은 노즐(2)를 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되어 나노섬유(미도시)를 형성하며, 형성된 나노섬유를 라미네이팅하여 필터로 제조한다.With the above structure, the
그리고 전기방사장치(10) 전단에는 각 블록(20)에서 고분자 방사용액이 분사되어 나노섬유가 적층형성되는 장척시트를 공급하는 공급롤러(11)가 구비되고, 후단에는 나노섬유가 적층형성되는 장척시트를 권취하기 위한 권취롤러(12)가 구비된다. In the front end of the
상기 장척시트는 나노섬유의 처짐 방지 및 이송을 위하여 구비되는 것으로서 본 발명에서는 장척시트로 필터 기재(5)를 사용하며, 필터 기재(5) 상에 고분자 방사용액이 적층분사되어 나노섬유가 형성된다. In the present invention, the
본 발명의 실시예에서는 열가소성 폴리우레탄 기재(5)가 장척시트로 사용되었으나, 이형지나 부직포 등이 사용될 수 있으며, 이에 한정하지 아니한다.In the embodiment of the present invention, the
각 블록(20)의 전기방사장치는 컬렉터(4)를 기준으로 각각 방사의 진행방향(a)으로 설치된다. 또한, 상기 각 컬렉터(4)와 필터 기재(5) 사이에 보조벨트(6)가 각각 구비되고, 각 보조벨트(6)를 통하여 각 컬렉터(4)에 집적되어 나노섬유가 적층형성되는 필터 기재(5)가 수평방향으로 이송된다. 즉, 보조벨트(6)는 필터 기재의 이송속도(V)에 동기하여 회전하고, 보조벨트(6)를 구동하기 위한 보조벨트용 롤러(7)를 갖는다. 보조벨트용 롤러(7)는 2개 이상의 마찰력이 극히 적은 자동 롤러이다. 컬렉터와 필터 기재(5)와의 사이에 보조벨트(6)가 구비되기 때문에, 필터 기재(5)는 고전압이 인가되어 있는 컬렉터에 끌어 당겨지는 일이 없이 부드럽게 이송되도록 이루어진다.The electrospinning device of each
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(10)의 블록(20) 내의 방사용액 주탱크 내에 충진된 방사용액이 노즐(2)을 통하여 컬렉터(4) 상에 위치한 필터 기재(5)상에 분사되고, 상기 필터 기재(5) 상에 분사된 방사용액이 집적되면서 나노섬유를 적층형성한다. 그리고 상기 컬렉터(4)의 양측에 구비되는 보조벨트용 롤러(7)의 회전에 의해 보조벨트(6)가 구동되어 필터 기재(5)가 이송되면서 전기방사장치(10) 후단에 있는 블록(20) 내에 위치되어 상기한 공정을 반복적으로 수행한다.The spinning liquid filled in the spinning liquid main tank in the
한편, 노즐블록(3)은 도 6에서 나타내는 바와 같이 방사용액을 토출구로부터 상향 배치되는 복수의 노즐(2), 노즐(2)이 일렬로 구성되는 관체(43), 방사용액 저장탱크(44) 및 방사용액 유통 파이프(45)로 구성된다. 6, the spinning liquid is supplied to the
먼저, 방사용액 주탱크와 연결되어 방사용액을 공급받아 저장하는 방사용액 저장탱크(44)는 용액의 토출량을 상기 계량 펌프(미도시)에 의해 방사용액 유통 파이프(45)를 통하여 노즐(2)에 방사용액을 공급하여 방사가 진행된다. 여기서, 복수의 노즐(2)이 일렬로 구성되는 관체(43)는 상기 방사용액 저장탱크(44)로부터 동일한 방사용액을 공급받지만, 방사용액 저장탱크를 복수로 구비하고 각각에 서로 다른 종류의 고분자를 저장하여 관체(43)마다 서로 종류가 다른 방사용액을 공급 및 방사하는 것도 가능하다. First, the spinning
상기 복수의 노즐(2)의 토출구로부터 방사될 때, 방사되지 못하고 오버플로우된 용액은 오버플로우 용액 저장탱크(41)에 이동된다. 상기 오버플로우 용액 저장탱크(41)는 방사용액 주탱크(미도시)에 연결되어 있어 오버플로우 용액은 방사에 재이용될 수 있다.When radiated from the discharge port of the plurality of
주제어장치(30)는 방사 전반의 과정에서 방사조건을 조절하는 장치로서, 노즐블록(3)에 공급되는 방사용액의 양을 제어하고, 각 블록(20)마다 전압공급장치(1)의 전압을 조절하며, 두께측정장치(9)에 의해 측정된 나노섬유 및 필터 기재의 두께에 따라서 각 블록의 이송속도(V)를 제어를 할 수 있다.The
본 발명의 두께측정장치(9)는 블록(20)의 전단부 및 후단부에 위치하고 나노섬유가 적층형성된 필터 기재(5)를 사이에 두고 마주보게 설치되어 있다. 상기 두께측정장치(9)는 전기방사장치(10)의 방사조건을 조절하는 주제어장치(30)에 연결되어 있어, 상기 두께측정장치(9)가 나노섬유 및 필터 기재(5)의 두께를 측정한 값을 기초로 하여 주제어장치(30)에서는 각 블록(20)의 이송속도(V)를 제어하도록 한다. 예를 들면, 전기방사에 있어서 각 블록(20)마다 토출된 나노섬유의 두께의 편차량이 얇게 측정이 되면, 후단부에 위치한 블록(20)의 이송속도(V)를 감소시켜 나노섬유의 두께를 일정하게 조절한다. 또한 상기 주제어장치(30)가 노즐블록(3)의 토출량을 증가시키고 전압 발생장치(1) 전압의 세기를 조절하여 단위 면적당의 나노섬유의 토출량을 증대시켜 나노섬유의 두께를 균일하게 조절하는 것이 가능하다. The thickness measuring device 9 of the present invention is disposed opposite the
상기 두께측정장치(9)는 초음파 측정방식에 의해 상기 나노섬유가 적층 형성된 나노섬유 및 필터 기재(5)까지의 거리를 측정하는 한 쌍의 초음파 종파와 횡파의 측정방식으로 이루어지는 두께측정부를 구비하고, 상기 한 쌍의 초음파 측정장치에 의해 측정된 거리를 기초로 하여 상기 나노섬유 및 필터 기재(5)의 두께를 산출하는 것으로 이는 도 5에 도시되어 있다. 보다 상세하게는, 나노섬유가 적층된 필터 기재(5)에 초음파 종파와 횡파를 함께 투사하여 종파와 횡파의 각 초음파 신호가 필터 기재(5)에서 왕복 이동하는 시간, 즉 종파와 횡파의 각 전파시간을 측정한 뒤, 상기 측정된 종파와 횡파의 전파시간과 나노섬유가 적층된 필터 기재(5)의 기준온도에서 종파와 횡파의 전파속도 및 전파속도의 온도상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 피검사체의 두께를 계산하는 두께측정장치이다. The thickness measuring device 9 is provided with a thickness measuring part consisting of a pair of ultrasonic longitudinal waves and a transverse wave measuring method for measuring the distance from the nanofiber on which the nanofibers are laminated to the
본 발명에 이용되는 전기방사장치(10)는 나노섬유의 두께 편차량(P)이 소정의 값 미만인 경우에는 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(P)이 소정값 이상인 경우에는 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어하는 것도 가능하기 때문에, 이송속도(V) 제어장치에 의한 이송속도(V)의 제어를 단순화하는 것이 가능해진다. 또한, 이송속도(V)의 제어 외에도 노즐블록(3)의 토출량과 전압의 세기도 조절할 수 있어서, 두께 편차량(P)이 소정의 값 미만인 경우에는 노즐블록(3) 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(P)이 소정의 값 이상인 경우에는 노즐블록(3)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어하는 것이 가능하기 때문에, 노즐블록(3) 토출량과 전압의 세기의 제어를 단순화하는 것이 가능해진다.The
한편, 전기방사장치(10)의 블록(20)은 방사위치에 따라 전단부에 위치한 전단부 블록(20a)과 후단부에 위치한 후단부 블록(20b)으로 구분된다. 본 발명의 일 실시예에서는 블록의 개수를 2개로 한정하고 있으나, 2개 이상 혹은 1개로 구성되는 것도 가능하다.The
또한, 본 발명에서는 각 블록(20a, 20b)에서 같은 고분자 방사용액을 방사하고 있으나, 각 블록마다 서로 다른 종류의 고분자 방사용액을 각각 방사하는 경우도 가능하며, 어느 한 블록 내에서 2가지 이상의 다른 고분자 방사용액이 방사되는 것도 가능하다. 각 블록(20)마다 적어도 2종 이상의 서로 다른 종류의 방사용액을 각각 공급하여 방사하는 경우에는 서로 다른 종류의 고분자 나노섬유가 연속적으로 적층형성되는 것이 가능하다.In the present invention, the same polymeric spinning solution is radiated in each of the
이외에도, 사용되는 방사용액의 고분자 종류를 2가지 이상으로 구성하여 하이브리드 나노섬유를 제조하는 것도 가능할 것이다.In addition, it is also possible to manufacture hybrid nanofibers by constituting two or more polymer types of the spinning solution to be used.
또한, 각 블록(20)마다 부여하는 전압의 세기를 달리하여 섬유굵기가 서로 다른 나노섬유가 연속적으로 적층형성되는 것도 가능하며, 한 블록(20) 내에서도 노즐블록(3)의 위치하는 노즐(2)마다 서로 다른 고분자 방사용액을 공급하여 2가지 이상의 고분자가 함께 전기방사되어 적층형성되는 하이브리드 나노섬유를 형성하는 것도 가능할 것이다. It is also possible to continuously laminate nanofibers having different fiber thicknesses by varying the intensity of the voltage applied to each
한편, 본 발명의 전기방사장치(10)의 후단부에서는 라미네이팅 장치(19)가 설치되어 있다. 상기 라미네이팅 장치(19)는 열과 압력을 부여하며 이를 통하여 나노섬유가 적층형성된 필터 기재, 즉 나노섬유 필터는 권취롤러(12)에 권취되어 나노섬유 필터가 형성된다.On the other hand, a laminating device 19 is provided at the rear end of the
상기 전기방사 방법으로 전기방사를 실시하여, 도 1에서 도시된 것과 같이 제조된 나노섬유는 공기의 유입방향에 따라 나노섬유의 적층을 상이하게 보이고 있다. The nanofibers produced as shown in FIG. 1 by electrospinning by the electrospinning method have a different lamination of nanofibers according to the direction of air flow.
본 발명의 나노섬유를 이용한 필터 구현시 기재의 공기유입방향으로 제1 고분자 방사용액을 전기방사하고, 공기 배출 방향으로 제2 고분자 방사용액을 전기방사하여 적층시킨다. When the filter using the nanofibers of the present invention is implemented, the first polymer spinning solution is electrospun in the air inlet direction of the substrate, and the second polymer spinning solution is electrospun in the air exhaust direction.
더욱더 간단히 설명하면, 기재 윗면이 공기유입방향으로 하였을 때, 기재 윗면에 제1 고분자 방사용액을 전기방사하고, 기재 아랫면은 공기배출방향이 되므로 제2 고분자 방사용액을 전기방사하여 기재 양면에 나노섬유가 형성되는 것을 말한다. More simply stated, when the upper surface of the substrate is in the air inflow direction, the first polymer spinning solution is electrospun on the upper surface of the substrate, and the lower surface of the substrate is in the air exhaust direction. Therefore, the second polymer spinning solution is electrospun, Is formed.
이하, 본 발명에 사용되는 열가소성 폴리우레탄 기재에 대하여 설명한다.Hereinafter, the thermoplastic polyurethane base used in the present invention will be described.
먼저 폴리우레탄은 폴리이소시아네이트(Polyisocyanate)와 폴리알콜(Polyalcohol)의 반응에 의해 만들어지는 우레탄 결합의 폴리머이다. 폴리우레탄은 탄성, 내마모성, 가공성이 우수하여 산업 및 소비재, 부품 등에 다양하게 사용되는데, 폴리우레탄의 종류에 따라 그 물성의 차이가 있으므로 용도에 맞는 제품의 선택이 중요하다. First, the polyurethane is a polymer of a urethane bond formed by the reaction of a polyisocyanate and a polyalcohol. Polyurethane is excellent in elasticity, abrasion resistance, and processability, and is widely used in industrial, consumer products, and parts. Since the properties of polyurethane vary depending on the type of polyurethane, selection of a product suitable for the application is important.
폴리우레탄은 크게 2가지로 구분되는데, 열가소성 폴리우레탄과 열경화성 폴리우레탄으로 나뉘는데, 여기서 열가소성 폴리우레탄의 경우 강도, 성형성, 내화학성, 내유성, 내마모도 등이 우수한 특징이 있다. 열가소성 폴리우레탄(이하 "TPU"라 칭함)로 이루어진 신축성 부직포는, 그들의 높은 탄성, 낮은 잔류왜곡 및 우수한 통기성에 의해 의류, 위생재료 및 스포츠용품용 재료를 포함한 용도에 이용되어 왔다. 이른바 멜트 블로우 방사 방법(melt-blow spinning method)으로 제조되는 열가소성 폴리우레탄 부직포는 뛰어난 신축성과 유연성 및 통기성을 가지고 있어서, 종래부터 종이 기저귀의 사이드 밴드, 구급 반창고의 기포(base fabric), 1회용 장갑 등과 같은 비교적 인체의 움직임에 대한 순응이 요망되는 분야, 혹은 스포츠 의류·신축성 면 패드(cotton pad) 등의 겉옷 분야 등 비교적 소프트한 신축성이 요망되는 분야에 사용되고 있다.The polyurethane is classified into two types, thermoplastic polyurethane and thermosetting polyurethane. The thermoplastic polyurethane has excellent characteristics such as strength, formability, chemical resistance, oil resistance and wear resistance. BACKGROUND ART [0002] Flexible nonwoven fabrics made of thermoplastic polyurethane (hereinafter referred to as "TPU") have been used for applications including clothing, sanitary materials, and sporting goods materials due to their high elasticity, low residual strain and excellent air permeability. The thermoplastic polyurethane nonwoven fabric produced by the so-called melt-blow spinning method has excellent stretchability, flexibility and air permeability, and has been conventionally used as a side band of paper diapers, a base fabric of first-aid bandages, And the like, which are relatively soft and stretchable, such as sports apparel, stretch cotton pads, and the like.
상기 열가소성 폴리우레탄의 제조방법은 잘 알려져 있다. 즉, 폴리에스테르폴리올 또는 폴리에테르폴리올과 같은 하이드록시 말단기를 함유하는 선형 폴리올과, 양 말단에 이소시아네이트기를 함유하는 디이소시아네이트 화합물을 반응시켜 제조되며, 필요에 따라 사슬연장제, 모노아민 화합물 등의 말단정지제, 기타 첨가제를 첨가하여 제조된다. The process for producing the thermoplastic polyurethane is well known. That is, it is prepared by reacting a linear polyol containing a hydroxy end group such as a polyester polyol or a polyether polyol with a diisocyanate compound containing an isocyanate group at both terminals, and optionally, a chain extender, a monoamine compound Terminal stopping agents, and other additives.
폴리올로는 선형상의 호모 또는 공중합체로 이루어지는 각종 디올, 예를 들어 폴리에스테르디올, 폴리에테르디올, 폴리에스테르아미드디올, 폴리아크릴디올, 폴리티오에스테르디올, 폴리티오에테르디올, 폴리카보네이트디올, 또는 이들의 혼합물 또는 공중합체가 사용될 수 있다. 보다 구체적인 예로는 폴리옥시에틸렌글리콜, 폴리옥시프로필렌글리콜, 폴리테트라메틸렌에테르글리콜, 테트라메틸렌기와 3-메틸테트라케틸렌기로 이루어진 공중합 폴리에테르글리콜 등의 폴리알킬렌에테르글리콜을 예시할 수 있다. Examples of the polyol include various diols comprising a linear homo or copolymer such as a polyester diol, a polyether diol, a polyester amide diol, a polyacryl diol, a polythioester diol, a polythioether diol, a polycarbonate diol, ≪ / RTI > may be used. More specific examples include polyalkylene ether glycols such as polyoxyethylene glycol, polyoxypropylene glycol, polytetramethylene ether glycol, copolymer polyether glycol composed of tetramethylene group and 3-methyl tetra ketylene group.
하드 세그먼트 역할을 하는 디이소시아네이트 화합물로는 방향족, 지방족 또는 지환족 디이소시아네이트가 사용되는데, 예를 들러 4,4'디페닐케탄디이소시아네이트, 1,3- 및 1,4-시클로헥실렌디이소시아네이트, 1,6-헥사메틸렌디이소시아네이트, 트리메틸렌디이소시아네이트, 테트라메틸렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트 등을 들 수 있으나 이에 한정되는 것은 아니다.As the diisocyanate compound serving as a hard segment, an aromatic, aliphatic or alicyclic diisocyanate is used, for example, 4,4'-diphenyl ketadiisocyanate, 1,3- and 1,4-cyclohexylene diisocyanate, 1,6-hexamethylene diisocyanate, trimethylene diisocyanate, tetramethylene diisocyanate, isophorone diisocyanate, and the like, but are not limited thereto.
사슬연장제로는 디아민 화합물 또는 디올 화합물을 들 수 있으며, 예를 들어 메틸렌디아민, 에탄올디아민, 1,2-프로필렌디아민 등의 디아민 화합물과, 에틸렌글리콜, 1,3-프로판디올, 1,4-부탄디올, 네오펜틸 글리콜 등의 디올 화합물이 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.Examples of the chain extender include a diamine compound or a diol compound. Examples of the chain extender include a diamine compound such as methylene diamine, ethanol diamine, 1,2-propylene diamine and the like, and a diamine compound such as ethylene glycol, 1,3-propanediol, , Neopentyl glycol, and the like, but are not limited thereto.
말단정지제로는 모노에탄올아민, 디에탄올아민, 디이소프로필아민과 같은 모노아민계 화합물을 들 수 있다.Examples of the terminal terminating agent include monoamine compounds such as monoethanolamine, diethanolamine and diisopropylamine.
한편, 열가소성 폴리우레탄의 수평균 분자량은 1,000∼100,000인 것이 바람직하다.On the other hand, the number average molecular weight of the thermoplastic polyurethane is preferably 1,000 to 100,000.
본 발명에서는 기재로서 이러한 열가소성 폴리우레탄을 부직포 기재로 사용하는 것에 특징이 있는데, 먼저, 부직포는 웹(섬유를 거듭해 맞춘 상태)를 제작하여 섬유끼리 물리적화학적으로 포장에 얽히게 할 수 있어 제조한다. In the present invention, such a thermoplastic polyurethane is used as a base material. The nonwoven fabric is produced by preparing a web (a state in which fibers are repeatedly laminated) and entangling the fibers physically and chemically together.
일반적인 부직포의 제조공정은 웹 형성과 웹 결합공정을 거치게 된다. 일반적인 공정은 단섬유 부직포에만 사용되며, 장섬유 부직포는 방사에 의한 필라멘트를 사용하므로 이 공정은 필요치 않다. 부직포의 경우 압축된 베일(Bale) 상태로 입고되므로 부직포를 만들기 위해서는 압축된 섬유들의 과정을 거쳐야한다. 웹의 형성공정은 부직포를 만들기 위해서 반드시 필요한 공정으로, 건식 부직포는 웹의 형성을 대기 중에서 행하는데 반하여 습식 부직포는, 섬유를 분산시켜 이것을 떠올림으로써 웹을 얻는다. 따라서 건식부직포는 섬유의 배열이 방향성을 갖는 것이 대부분이나, 습식부직포는 섬유가 랜덤한 불규칙 배열을 이룬다. 그러나 건식부직포에도 랜덤 카드기의 개발로 용도에 따라 방향성이 없는 웹을 얻을 수 있다.Typical nonwoven fabrication processes involve web formation and web bonding processes. The general process is used only for single-fiber nonwovens, and this process is not necessary because longwoven nonwovens use filaments by spinning. In the case of non-woven fabric, it is put in a compressed bale state, so that the nonwoven fabric must undergo the process of compressed fibers. The formation process of the web is a necessary process for forming the nonwoven fabric. The dry nonwoven fabric forms the web in the air, whereas the wet nonwoven fabric disperses the fibers to obtain the web. Therefore, in the dry nonwoven fabric, the arrangement of the fibers is mostly directional, but the wet nonwoven fabric has a random irregular arrangement of the fibers. However, the development of a random card machine for dry nonwovens also makes it possible to obtain a web having no directionality depending on its application.
웹을 형성하는 방법으로서 원료 펠렛(pellet)으로부터 용해 방사를 제작한 장섬유를 사용하는 스펀본드법, 단섬유를 카드기 등에서 일정 방향으로 늘어놓아 웹을 형성하는 건식법, 분산제등을 사용 해 수중에 균일 분산해, 망상에 흘려 탈수해 웹을 형성하는 습식법등이 있다. As a method of forming the web, a spun bond method using long fibers produced by dissolving radiation from raw pellets, a dry method of forming a web by arranging short fibers in a predetermined direction in a card machine or the like, And a wet method in which the water is homogeneously dispersed and drained to form a web.
또한 섬유끼리를 얽히게 할 수 있는 방법에는, 웹에 열용해성 섬유를 혼합해 , 열롤로 압착하는 서멀 본드법, 바인더(접착수지방)으로 결합시키는 케미컬 본드법, 니들(바늘)의 바브(미소한 돌기)로 섬유끼리를 얽히게 할 수 있는 니들펀치법, 섬유를 제조할 때 고압의 공기로 필라멘트에 충격을 주어 랜덤하게 웹을 형성시키며 0.5 내지 30미크론 직경의 웹을 제조할 수 있는 멜트블로운법 등이 있다. Methods for entangling the fibers include a thermal bond method in which a thermally soluble fiber is mixed with a web and a thermal roll is used, a chemical bond method in which a binder is bonded (adhered fat), a barb of a needle A needle punch method in which fibers can be entangled with each other, and a meltblown method capable of randomly forming a web by impacting filaments with high-pressure air at the time of producing the fibers and capable of producing a web having a diameter of 0.5 to 30 microns .
이 중 본 발명에 사용되는 열가소성 폴리우레탄 기재는 상기 방법 중 멜트블로운법, 스펀본드 법 및 니들펀치법에 의해 제조되는 것이 바람직하다. 멜트블로운(Meltblown)법의 원리는 열가소성 수지에 의한 용융방사법으로서 방사 노즐의 출구에 고온 및 고압의 공기류를 유입하여 섬유를 연신 및 개섬한 다음 포집 콘베이어 상에 집적시키는 방식이다. 이 방법에 의한 부직포는 유연성, 비투과성, 절연성이 우수한 이점이 있다. 일반적으로 열가소성 폴리우레탄 부직포는 멜트 블로운 방사방법에 의해서 제조되는데 멜트블로운 방사의 일반적인 방법을 후술하면 이하와 같다. 즉 용융한 열가소성 중합체를 1열로 배치한 노즐구멍에 공급하고, 그 노즐구멍에서 연속적으로 용융 중합체를 압출하고, 그 노즐구멍군의 양측에 배치한 슬릿으로부터 고온 기체를 고속으로 분사하여, 그 기체 에너지로 노즐구멍에서 압출한 중합체를 세선화, 냉각하여 연속 필라멘트를 형성시킨 다음, 그 연속 필라멘트 군을 이동하는 컨베이어 네트 위 등에 집적, 적층하여 필라멘트 자체가 갖는 자기 접착성에 의해서 필라멘트를 서로 접착시키는 것이다. Among them, the thermoplastic polyurethane base used in the present invention is preferably produced by the meltblown method, the spunbond method and the needle punch method among the above methods. The principle of the meltblown method is a melt spinning method using a thermoplastic resin, in which a high-temperature and high-pressure airflow is introduced into the outlet of the spinning nozzle to stretch and open the fibers, and then the fibers are accumulated on a collecting conveyor. The nonwoven fabric by this method has an advantage of being excellent in flexibility, impermeability and insulation. Generally, a thermoplastic polyurethane nonwoven fabric is produced by a meltblown spinning method. A general method of meltblown spinning will be described below. That is, the molten thermoplastic polymer is fed to nozzle holes arranged in a row, the molten polymer is continuously extruded from the nozzle holes, the hot gas is jetted at high speed from the slits arranged on both sides of the nozzle hole group, The polymer extruded from the nozzle holes is thinned and cooled to form continuous filaments and then the continuous filament group is accumulated on a moving conveyor net or the like to adhere the filaments to each other by the self-adhesiveness of the filaments themselves.
한편 스판본드(Spunbond)법은 원료를 방사하여 열에 의해 자체 접착하여 부직포를 형성하는 방식이다. 주로 폴리프로필렌이나 폴리에틸렌 테레프탈레이트를 방사하여 열에 의하여 자체 접착하여 웹을 형성하는 기술로서, 원단 설계가 용이한 이점이 있다.On the other hand, the spunbond method is a method in which a raw material is spun and self-bonded by heat to form a nonwoven fabric. It is a technology for forming a web by spun polypropylene or polyethylene terephthalate mainly by self-adherence by heat, and there is an advantage that the fabric design is easy.
또한 니들펀치법의 경우는 섬유를 특수바늘을 이용하여 물리적으로 웹을 결합시켜 제조하며 바늘의 펀칭 회수나 바늘의 밀도에 의하여 제품의 두께 등을 다양화하는 것이 가능한 이점이 있다.In addition, in the case of the needle punching method, fibers are physically manufactured by combining webs using special needles, and it is possible to diversify the thickness of the product by the number of punching of needles and the density of needles.
이와 같은 부직포 제조방법에 의해 제조된 열가소성 폴리우레탄 부직포는 본 발명에 사용되는 기재로 사용하는 것이 바람직하다. 열가소성 폴리우레탄 부직포 기재는 기본적인 신축 특성이 우수한 것은 물론이고 그 면밀도가 매우 낮고 매우 얇고 부드럽고 소프트하고 또한 통기성이 있음에도 불구하고 기공이 작고 균일하게 분산하여 분포하고 있는 구조를 취하고 있다. 또한 얇은 부직포로 구성될 수 있는 점에서 다른 부재와 복합할 때도 더욱 얇은, 부드럽고 소프트한 복합소재를 부착하는 것이 가능하다. 상기 열가소성 폴리우레탄은 융점이 80 내지 200℃인 것이 특징이다. 따라서 열 접착성이 양호하고 열처리 이후 열 접착 용도로 사용하는 것이 가능한 이점이 있다. 한편, 기재의 평량으로는 10 내지 150g/m2인 것이 바람직한데, 평량이 10g/m2 미만이면 기재로서의 물성이 떨어지며, 평량이 150g/m2를 초과하면 강성도(stiffness)가 높아 가공성이 떨어지는 문제점이 있었다.The thermoplastic polyurethane nonwoven fabric produced by such a nonwoven fabric manufacturing method is preferably used as the base material used in the present invention. The thermoplastic polyurethane nonwoven fabric substrate has a structure in which the pores are small and uniformly dispersed and distributed in spite of the fact that the surface area is very low, very thin, soft and soft, and has air permeability as well as excellent elongation and expansion characteristics. It is also possible to attach a thinner, soft and soft composite material when combined with other members in that it can be composed of a thin nonwoven fabric. The thermoplastic polyurethane has a melting point of 80 to 200 ° C. Therefore, there is an advantage that the thermal adhesiveness is good and can be used for thermal bonding after the heat treatment. On the other hand, the basis weight of the base material is preferably 10 to 150 g / m < 2 >. If the basis weight is less than 10 g / m < 2 >, the physical properties of the base material are deteriorated. If the basis weight exceeds 150 g / m & .
또한, 열가소성 폴리우레탄 부직포는 소수성 또는 친수성의 성질을 띠는 것이 가능하고, 색 도입도 가능하며, 열가소성의 특징을 통해 고온의 라미네이팅 환경에서 부분적으로 용융될 수 있어서 별도의 접착제 없이 접착 역할을 하는 것이 가능한 이점이 있다.The thermoplastic polyurethane nonwoven fabric can be hydrophobic or hydrophilic, can be introduced in color, and can be partially melted in a high-temperature laminating environment due to its thermoplastic characteristics, so that the thermoplastic polyurethane non- There is a possible advantage.
한편, 도 6에 도시된 바와 같이 본 발명의 전기방사장치는 전기방사에 적합한 섬유점도를 유지하기 위하여 점도를 조절하기 위한 온도조절 제어장치(60)를 포함할 수 있다.On the other hand, as shown in FIG. 6, the electrospinning device of the present invention may include a
상기 온도조절 제어장치(60)로는 오버플로우를 통해 재사용되는 높은 점도의 폴리머 용액의 점도를 낮게 유지할 수 있는 가열장치와 상대적으로 낮은 점도의 폴리머 용액의 점도를 높게 유지할 수 있는 냉각장치 모두 또는 어느 하나를 구비할 수 있다.As the
전기방사 영역에서의 온도에 있어서, 전기방사가 일어나는 영역(이하, '방사영역'이라 한다)의 온도는 방사용액의 점도를 변화시킴으로써 방사 용액의 표면장력을 변화시키므로, 결국 방사된 나노섬유의 직경에 영향을 미치게 된다.In the temperature in the electrospinning region, the temperature of the region where the electrospinning occurs (hereinafter, referred to as the 'radiating region') changes the surface tension of the spinning solution by changing the viscosity of the spinning solution, . ≪ / RTI >
즉, 방사영역의 온도가 상대적으로 높아서 용액의 점도가 낮으면 섬유직경이 상대적으로 가는 나노섬유가 만들어지고, 온도가 상대적으로 낮아서 용액의 점도가 높으면 섬유직경이 상대적으로 굵은 나노섬유가 만들어진다.That is, when the temperature of the radiation region is relatively high, the nanofiber having a relatively small fiber diameter is produced when the viscosity of the solution is low, and the nanofiber having relatively large fiber diameter is produced when the viscosity of the solution is relatively high because the temperature is relatively low.
농도를 측정하기 위한 농도측정장치는 용액에 직접 접촉하는 접촉식과 비접촉식이 있으며, 접촉식으로는 캐필리러식 농도측정장치, 디스크(DISC)식 농도측정장치 등이 사용될 수 있으며, 비접촉식으로는 자외선을 이용한 농도측정장치 또는 적외선을 이용한 농도측정장치 등을 사용할 수 있다.The concentration measuring device for measuring the concentration has a contact type and a non-contact type in direct contact with a solution, and a capillary type concentration measuring device and a disk (DISC) type concentration measuring device can be used as a contact type. A concentration measuring device using the infrared or a concentration measuring device using infrared can be used.
본 발명의 가열장치는 전열히터, 온수순환장치 또는 온풍 순환 장치 등으로 이루어 질 수 있으며, 이외에 상기 장치들과 균등한 범위에서 온도를 높일 수 있는 장치들을 차용할 수 있다. The heating device of the present invention may be an electric heater, a hot water circulating device, a hot air circulating device, or the like. In addition, devices capable of raising the temperature in the same range as the above devices may be borrowed.
가열장치의 일예로 전열히터는 열선형태로 사용될 수 있으며, 노즐블록(110)의 관체(43)내부에 코일형태의 열선(62a, 62b)을 장착할 수 있으며, 이는 자킷형태로도 변형가능하다(도 7 내지 도 13 참고).As an example of the heating device, the electro-thermal heater may be used in the form of a hot wire, and coil-shaped
또한, 선형형태의 열선(62a, 62b) 및 U자 형태의 파이프(63)의 구성을 지닌 것도 가능하다.It is also possible to have the configuration of the
상기와 같은 가열장치는 도 7에 도시된 바와 같이 폴리머 용액이 방사되는 노즐블록(110), 폴리머 용액이 저장되는 탱크(주저장 탱크, 중간탱크 또는 재생탱크) 및 오버플로우 시스템(200 : 특히 회수부로부터 재생탱크로 이송되는 이송배관)중 어느 하나 이상에 구비될 수 있다.Such a heating apparatus includes a
본 발명의 냉각장치는 칠링장치를 포함한 냉각수단등이 사용될 수 있으며, 폴리머 용액의 일정점도를 유지하기 위한 수단은 통상적으로 적용이 가능하다. 냉각장치는 가열장치와 동일하게 노즐블록(110), 탱크 및 오버플로우 시스템(200) 중 어느 하나 이상에 구비될 수 있으며, 폴리머 용액의 일정점도를 유지하기 위해 사용된다.The cooling device of the present invention may be a cooling device including a chilling device, and the means for maintaining a constant viscosity of the polymer solution is usually applicable. The cooling device may be provided in at least one of the
또한, 본 발명의 온도조절 제어장치(60)는 농도를 측정하는 센서와 이에 따라 온도를 제어하는 온도조절 제어부(미도시)를 포함한다.In addition, the
상기 센서는 주저장 탱크(210), 중간탱크(220), 재생탱크(230), 노즐블록(110) 또는 오버플로우 시스템(200) 등에 설치되어 방사용액의 농도를 실시간으로 측정하여 이를 온도조절 제어장치(60)에서 점도가 일정하게 유지되도록 가열장치 및/또는 냉각장치를 작동한다.The sensor is installed in the
본 발명의 오버플로우 시스템(200)을 통해 재공급 되는 폴리머 용액의 농도는 20 내지 40%이며, 이는 통상적인 전기방사에서 사용되는 폴리머 용액의 농도인 10 내지 18%에 비해 고농도의 용액이다.The concentration of the polymer solution re-supplied through the
또한, 본 발명의 재공급 되는 폴리머 용액의 점도를 일정하게 하기 위해, 폴리머 용액의 농도에 따른 폴리머 용액의 온도는 상온이 아닌, 45 내지 120 ℃로 조절되는 것을 특징으로 한다.In addition, the temperature of the polymer solution according to the concentration of the polymer solution is adjusted to 45 to 120 캜, rather than the room temperature, in order to maintain the viscosity of the polymer solution to be supplied again.
한편, 본 발명의 폴리머 용액은 점도는 1,000 내지 5,000 cps가 바람직하며, 더욱 바람직하게는 1,000 내지 3,000 cps 의 점도가 좋다. 점도가 1,000 cps 이하일 경우 전기방사되어 적층되는 나노섬유의 품질이 불량하며, 점도가 3,000 cps 이상일 경우 전기방사시 노즐(42)로부터 폴리머 용액의 토출이 용이하게 되지 않아 생산속도가 느려진다. Meanwhile, the viscosity of the polymer solution of the present invention is preferably 1,000 to 5,000 cps, more preferably 1,000 to 3,000 cps. If the viscosity is 1,000 cps or less, the quality of the nanofibers to be electrospun is poor, and if the viscosity is 3,000 cps or more, the polymer solution can not be easily discharged from the
또한, 본 발명은 전기방사를 진행할수록 폴리머용액의 점도는 일정하여 전기방사시의 방사용이성이 우수함과 동시에 폴리머용액의 농도가 증가하여 콜렉터에 집적되는 나노섬유 중 용매를 제외한 고형분 양의 증가로 생산성이 증대되는 효과가 있다.In addition, the present invention is characterized in that as the electrospinning progresses, the viscosity of the polymer solution is constant and the ease of spinning during electrospinning is excellent, and the concentration of the polymer solution is increased. As a result, the amount of solids in the nanofiber, There is an increasing effect.
이에 더해, 전기방사를 이용한 나노섬유의 잔존 용매량이 기존의 전기방사를 이용한 경우 보다 적어 우수한 품질의 나노섬유를 제조할 수 있다.In addition, the amount of the residual solvent of the nanofibers using electrospinning is lower than that of the conventional electrospinning, and thus it is possible to produce nanofibers of excellent quality.
또한, 본 발명의 온도조절 제어장치(60)는 오프라인 상으로 작업자가 중간탱크(220)의 농도를 측정하여 노즐블록(110)이나 주저장탱크(210)의 온도조절을 통해 폴리머 용액의 점도를 제어할 수 있는 수동식이 가능함과 동시에, 온라인상으로 자동제어 시스템을 통해 농도측정에 따라 해당 용액의 온도를 조절할 수 있는 자동식인 것을 포함한다.The
이하, 본 발명에 사용되는 방사용액의 고분자에 대해 설명한다.Hereinafter, the polymer of the spinning solution used in the present invention will be described.
상기 제1 고분자 방사용액 및 제2 고분자 방사용액은 서로 동일하거나 상이하며, 종류는 별도로 제한받지 아니하나, 예를 들면 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴플루라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리롤산(PLGA), 실크, 셀룰로오스, 키토산 등이 있으며, 그 중 폴리프로필렌(PP)재질의 소재와 내열성 고분자 물질인 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아마이드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 폴리설폰, 폴리에테르케톤, 폴리에테르이미드, 폴리에틸렌텔레프탈레이트, 폴리트리메틸렌텔레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트 등과 같은 방향족 폴리에스터, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리디페녹시포스파젠, 폴리 비스[2-(2-메톡시에톡시)포스파젠]과 같은 폴리포스파젠류, 폴리우레탄 및 폴리에테르우레탄을 포함하는 폴리우레탄 공중합체, 셀룰로오스 아세테이트, 셀룰로오스 아세테이트 부틸레이트, 셀룰로오스 아세테이트 프로피오네이트 등의 폴리머로 이루어진 군이 상용적으로 사용되는 것이 바람직하다. 더욱 바람직하게는 상기 제1 고분자 방사용액은 폴리우레탄을 포함하고, 상기 제2 고분자 방사용액은 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 폴리아미드를 포함할 수 있다.The first polymer spinning solution and the second polymer spinning solution may be the same or different from each other, and the kind thereof is not particularly limited. For example, polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride, , Polyvinyl acetate, polymethylmethacrylate, polyacrylonitrile (PAN), polyurethane (PUR), polybutylene terephthalate (PBT), polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyethyleneimine, polyolefin, (PLA), polyvinyl acetate (PVAc), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene imide (PEI), polycaprolactone (PCL) PLGA), silk, cellulose, chitosan and the like. Among them, polypropylene (PP) material and heat-resistant polymer materials such as polyamide, polyimide, polyamideimide, poly (meta-phenylene isophthalate Aromatic polyesters such as polyethylene terephthalate, polyethylene naphthalate, and the like, polytetrafluoroethylene, polydiphenoxaphospazene, polybis [2 - (2-methoxyethoxy) phosphazene], polyurethane copolymers including polyurethanes and polyether urethanes, polymers such as cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, cellulose acetate propionate and the like It is preferable that the group consisting of More preferably, the first polymer spinning solution includes polyurethane, and the second polymer spinning solution may include polyvinylidene fluoride or polyamide.
한편, 상기 방사용액은 고분자를 용매에 용해시켜 제조하는데, 용매의 종류 또한 고분자를 용해시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않으며, 예를 든다면 페놀, 포름산, 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린 N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로푸란과 지방족 케톤군인 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 지방족 수산기 군인 m-부틸알콜, 이소부틸알콜, 이소프로필알콜, 메틸알콜, 에탄올, 지방족 화합물인 헥산, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 글리콜군으로서 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 할로겐 화합물군으로 트리크롤로에틸렌, 다이클로로메테인, 방향족 화합물 군인 톨루엔, 자일렌, 지방족 고리 화합물군으로서 사이클로헥사논, 시클로헥산과 에스테르군으로 n-부틸초산염, 초산에틸, 지방족에테르군으로 부틸셀로살브, 아세트산2-에톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 아미드로 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등을 사용할 수 있으며, 복수 종류의 용매를 혼합하여 이용할 수 있다. 방사용액에는 도전성 향상제 등의 첨가제를 함유하는 것이 바람직하다.On the other hand, the spinning solution is prepared by dissolving a polymer in a solvent, The type of solvent is not limited as long as it can dissolve the polymer, and examples thereof include phenol, formic acid, sulfuric acid, m-cresol, thifluoroacetone hydride / dichloromethane, water, N-methylmorpholine N Methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, aliphatic hydroxyl group, m-butyl alcohol, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, methyl alcohol, ethanol, aliphatic compounds such as hexane, tetra Propylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol as the glycol group, trichlorethylene, dichloromethane as the halogen compound group, toluene as the aromatic compound group, xylene, cyclohexanone as the aliphatic cyclic compound group, cyclohexanone, Hexane and ester groups, n-butyl acetate, ethyl acetate, butyl cellosolve as aliphatic ether group, 2-ethoxyethanol acetate, 2- Ethanol, dimethyl amide, dimethyl formamide, dimethylacetamide, or the like, or a mixture of plural kinds of solvents may be used. The spinning solution preferably contains an additive such as a conductivity improver.
또한, 본 발명에서 사용되는 고분자 중 하나인 폴리우레탄은 공지된 폴리우레탄 반응기술을 사용하여 제조할 수 있다. 예컨대, 폴리알킬렌에테르글리콜에 과잉 몰의 유기디이소시아네이트를 아미드계 극성용매 중에서 반응시켜 말단에 이소시아네이트기를 갖는 중간중합체를 조제하고, 이어서, 이러한 중간중합체를 아미드계 극성용매에 용해하고 사슬연장제와 말단정지제를 반응시킴으로써 폴리우레탄 중합체를 얻을 수 있다.The polyurethane, which is one of the polymers used in the present invention, can be produced by using a known polyurethane reaction technique. For example, it is possible to prepare an intermediate polymer having an isocyanate group at the terminal by reacting a polyalkylene ether glycol with an excess molar of an organic diisocyanate in an amide polar solvent, then dissolving the intermediate polymer in an amide polar solvent, The polyurethane polymer can be obtained by reacting an end terminator.
친수성 폴리우레탄 프레폴리머의 제조에 있어서는 바람직하게는 이소시아네이트 1~3몰에 대해 폴리에테르폴리올류 0.15~0.95 몰비로 합성하여 제조한다.In the production of the hydrophilic polyurethane prepolymer, polyether polyols are preferably synthesized in a molar ratio of 0.15 to 0.95 based on 1 to 3 moles of isocyanate.
이소시아네이트로는 이소포론 디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, 디페닐메탄디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네이트, 라이신디이소시아네이트, 트리메틸헥사메틸렌디이소시아네이트, 비스(2-이소시아네이트에텔)-퓨마레이트, 3,3'-디메틸-4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트, 1,6-헥산디이소시아네이트, 4,4'-바이페닐렌디이소시아네이트, 3,3'-디메틸페닐렌디이소시아네이트, p-페닐렌디이소시아네이트, m-페닐렌디이소시아네이트, 1,5-나프탈렌디이소시아네이트, 1,4-자일렌디이소시아네이트, 1,3-자일렌디이소시아네이트 등을 사용할 수 있으며, 바람직하게는 디페닐메탄디이소시아네이트, 2,4-톨루엔디이소시아네이트 및 그 이성질체, p-페닐렌디이소시아네이트, 이소포론디이소시아네이트, 헥사메틸렌디이소시아네디트를 사용하는 편이 좋다.Examples of the isocyanate include isophorone diisocyanate, 2,4-toluene diisocyanate and its isomers, diphenylmethane diisocyanate, hexamethylene diisocyanate, lysine diisocyanate, trimethylhexamethylene diisocyanate, bis (2-isocyanate ether) , 3,3'-dimethyl-4,4'-diphenylmethane diisocyanate, 1,6-hexane diisocyanate, 4,4'-biphenylene diisocyanate, 3,3'-dimethylphenylene diisocyanate, 1,3-xylene diisocyanate, and the like. Of these, diphenylmethane diisocyanate, 2,4-xylene diisocyanate, 1,4-xylene diisocyanate, - toluene diisocyanate and its isomers, p-phenylenediisocyanate, isophorone diisocyanate, hexamethylene diisocyanate It is better to use it.
폴리에트레폴리올류는 분자내에 3개 이상의 수산기를 갖고 분자량이 3,000~6,000이며 에틸렌옥사이드 함량이 50~80%인 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 랜덤공중합체와 분자내에 2개 이상의 수산기를 갖고 분자량이 1,000~4,000인 폴리프로필렌글리콜 중량 대비 30:70으로 혼합하여 사용할 수 있으며, 바람직하게는 분자내에 3개의 수산기를 갖고 분자량이 3,000~6,000이며 에틸렌옥사이드 함량이 50~80%인 에틸렌옥사이드/프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체를 단독으로 사용하는 편이 좋다. 그러나 물성조절을 위하여 상기에서 언급하지 않은 타 이소시아네이트화합물과 폴리올류를 혼합 사용할 수 있다.The polytetrahypolyol includes an ethylene oxide / propylene oxide random copolymer having three or more hydroxyl groups in the molecule and having a molecular weight of 3,000 to 6,000 and an ethylene oxide content of 50 to 80%, and an ethylene oxide / propylene oxide random copolymer having two or more hydroxyl groups in the molecule, Propylene oxide random copolymer having 3 hydroxyl groups in the molecule and a molecular weight of 3,000 to 6,000 and an ethylene oxide content of 50 to 80%. The ethylene oxide / propylene oxide random copolymer Should be used alone. However, in order to control the physical properties, a mixture of a polyisocyanate compound and a polyisocyanate compound not mentioned above may be used.
한편, 본 발명에서 사용되는 소수성 폴리우레탄은 소성기가 분지된 구조를 갖는데, 이들은 폴리알킬렌 옥시드를 다관능성 물질, 디이소시아네이트 및 물과 반응시키고, 얻어진 생성물을 소수성 일관능 활성 수소 함유 화합물 또는 모노 이소시아네이트로 말단 캡핑시킴으로써 제조될 수 있다. 소수성기는 독립적으로 알킬, 아릴, 아릴알킬, 알케닐, 아릴알케닐, 지환족, 퍼플루오로알킬, 카르보실릴, 폴리시클릴 및 복합 수지상기로 이루어지는 군으로부터 선택될 수 있으며, 여기서 알킬, 알케닐, 퍼플루오로알킬 및 카르보실릴 소수성 기는 1 내지 40개의 탄소원자를 포함하고 아릴, 아릴알킬, 아릴알케닐, 지환족 및 폴리시클릴 소수성 기는 3 내지 40개의 탄소원자를 포함한다.On the other hand, the hydrophobic polyurethane used in the present invention has a structure in which a firing group is branched, which is obtained by reacting a polyalkylene oxide with a polyfunctional substance, a diisocyanate and water, and reacting the obtained product with a hydrophobic monofunctional active hydrogen- Lt; RTI ID = 0.0 > isocyanate. ≪ / RTI > The hydrophobic group may be independently selected from the group consisting of alkyl, aryl, arylalkyl, alkenyl, arylalkenyl, cycloaliphatic, perfluoroalkyl, carbocylic, polysycyl and composite resin, The aryl, arylalkyl, arylalkenyl, alicyclic, and polycyclyl hydrophobic groups include from 3 to 40 carbon atoms. The term " alkyl "
한편, 본 발명에서 사용되는 폴리비닐리덴 플루오라이드(Polyvinylidene fluoride, PVDF; 이하 PVDF라 칭한다)는 플루오로계열의 고분자 중 하나로, 플루오로 수지는 플루오린을 함유하여 열적, 화학적 성질이 뛰어나다.On the other hand, polyvinylidene fluoride (PVDF) (hereinafter referred to as PVDF) used in the present invention is one of fluorine-based polymers, and the fluororesin contains fluorine, which is excellent in thermal and chemical properties.
[반응식 1][Reaction Scheme 1]
PVDF는 상기 반응식 1과 같은 과정으로 제조되며, 다른 플루오로 수지에 비해 녹는점(177)과 밀도(1.78)가 낮고, 단가가 싸며, 화학적으로 매우 안정하여, 전기줄의 절연에 이용되며, 건물의 외벽을 바르는 고급 페인트로도 쓰인다.PVDF is prepared by the same process as in the
또한, PVDF는 압전성을 나타내는 대표적인 유기물질로 1960년대부터 많은 연구가 진행되어 왔다. PVDF 고분자 내에는 4가지 종류의 결정이 혼재하는데, 이것은 결정형태에 따라 α,β,γ 그리고 δ형의 최소 4가지의 형태로 구분 할 수 있다. 그 중 PVDF의 β형 결정은 트랜스형 분자쇄가 평행으로 충진된 것으로 모노머가 갖는 영구쌍극자가 모두 한 방향으로 배열되어 큰 자발 분극을 나타낸다. 이는 연신을 통하여 PVDF 분자를 규칙적으로 배열하여 집합상태에 이방성을 부여함으로써 압전성을 가질 수 있다는 것을 의미한다. 이러한 압전 특성을 향상시키기 위하여, PVDF 섬유 내 β형 결정을 증가시키는 다양한 방법들이 연구되고 있다.In addition, PVDF is a representative organic material exhibiting piezoelectricity, and many studies have been conducted since the 1960s. In PVDF polymer, four kinds of crystals are mixed, and it can be divided into at least four types of α, β, γ and δ type depending on crystal form. Among them, β-type crystals of PVDF are filled with trans-type molecular chains in parallel, and all of the permanent dipoles of the monomers are aligned in one direction and exhibit large spontaneous polarization. This means that PVDF molecules are arranged regularly through stretching to impart piezoelectricity by giving anisotropy to the aggregated state. In order to improve such piezoelectric properties, various methods for increasing the? -Form crystal in the PVDF fiber have been studied.
또한, 본 발명에서 사용되는 고분자 중 하나인 폴리아미드는(Polyamide)는 아미드 결합(-CONH-)으로 연결된 중합체의 총칭을 의미하며, 디아민과 2가 산의 축합 중합으로 얻을 수 있다. 폴리아미드는 분자 구조 내의 아미드 결합에 의하여 특징이 달라지며, 아미드기의 비율에 따라 물성이 다르게 변한다. 예를 들면, 분자 내의 아미드기의 비율이 높아지면 비중, 융점, 흡수성, 강성 등이 올라가는 특성이 있다.The polyamide as one of the polymers used in the present invention means a general term of a polymer linked by an amide bond (-CONH-) and can be obtained by condensation polymerization of a diamine and a dicarboxylic acid. Polyamides are characterized by amide bonds in the molecular structure, and their physical properties vary depending on the ratio of amide groups. For example, when the ratio of amide groups in the molecule is increased, specific gravity, melting point, absorbency, rigidity and the like are increased.
또한, 폴리아미드는 내부식성, 내마모성, 내화학성 및 절연성이 우수한 특성으로 인해 의류용, 타이어코드, 카핏, 로프, 컴퓨터 리본, 낙하산, 플라스틱, 접착제 등의 광범위한 분야에서 응용되고 있는 소재이다.In addition, polyamide is a material used in a wide range of fields such as clothing, tire cord, carpet, rope, computer ribbon, parachute, plastic and adhesive due to its excellent resistance to corrosion, abrasion resistance, chemical resistance and insulation.
일반적으로 폴리아미드는 방향족 폴리아미드와 지방족 폴리아미드로 구분이 되는데, 대표적인 지방족 폴리아미드로는 나일론(Nylon)이 있다. 나일론은 본래 미국 듀폰 사의 상표명이지만 현재는 일반명으로 사용되고 있다. Generally, polyamides are classified into aromatic polyamides and aliphatic polyamides. Representative aliphatic polyamides include nylon. Nylon is originally a trademark of DuPont, Inc., but is now used as a generic name.
나일론은 흡습성 고분자이며, 온도에 민감하게 반응한다. 대표적인 나일론으로는 나일론 6, 나일론 66 및 나일론 46 등이 있다.Nylon is a hygroscopic polymer and is sensitive to temperature. Representative nylons include
먼저, 나일론 6은 내열성, 성형성 및 내약품성이 우수한 특성이 있으며, 이를 제조하기 위해서는 ε-카프로락탐(Caprolactam)의 개환 중합으로 제조된다. 나일론 6이라고 하는 것은 카프로락탐의 탄소수가 6개이기 때문이다.First,
[반응식 2][Reaction Scheme 2]
한편, 나일론 66은 나일론 6과 전반적으로 그 특성이 비슷하지만, 나일론 6에 비하여 내열성이 매우 우수하고 자기소화성 및 내마모성이 우수한 고분자이다. 나일론 66은 헥사메틸렌디아민과 아디프산의 탈수축합 중합반응으로 제조된다.On the other hand, nylon 66 is generally similar in properties to
[반응식 3][Reaction Scheme 3]
또한, 나일론 46은 내열성, 기계적 특성 및 내충격성이 우수하며, 가공온도가 높은 장점이 있다. 나일론 46은 테트라메틸렌디아민과 아디프산의 중축합으로 제조된다. 원료인 디아미노부탄(Diaminobutane, DAB)을 아크릴로니트릴과 시안화수소와의 반응으로부터 제조하고, 중합조작에서는 첫 단계로 디아미노부탄과 아디프산으로부터 염을 만든 다음, 적당한 압력 하에서 중합반응을 거쳐 프리폴리머(Prepolymer)로 전환하고, 상기 프리폴리머(Prepolymer)의 고체는 질소와 수증기의 존재 하에서 약 250℃로 처리하면 고상에서 고분자화가 되어 제조된다.Nylon 46 is also excellent in heat resistance, mechanical properties and impact resistance, and has a high processing temperature. Nylon 46 is prepared by polycondensation of tetramethylenediamine and adipic acid. Diaminobutane (DAB), a raw material, is prepared from the reaction of acrylonitrile with hydrogen cyanide. In the first stage of the polymerization operation, a salt is formed from diaminobutane and adipic acid, and the mixture is polymerized under appropriate pressure The prepolymer is converted into a prepolymer and the solid of the prepolymer is polymerized at a solid state by treatment at about 250 ° C in the presence of nitrogen and water vapor.
특히 나일론 46은 높은 아미드 농도와, 메틸렌기와 아미드기 사이의 규칙 정연한 배열로 우수한 특징을 나타낸다. 나일론 46의 녹는점은 약 295℃로서, 다른 종류의 나일론보다 높으며, 상기와 같은 특성으로 인해 내열성이 우수한 수지로서 주목받고 있다.Nylon 46, in particular, is characterized by a high amide concentration and a regular arrangement between the methylene and amide groups. The melting point of nylon 46 is about 295 ° C, which is higher than that of other types of nylon, and has attracted attention as a resin having excellent heat resistance due to the above characteristics.
한편, 본 발명에 따른 나노섬유 웹을 제조하는 방법에 대해 상세하게 설명한다.The method for producing the nanofiber web according to the present invention will be described in detail.
이때, 본 발명의 일 실시예에 따른 필터를 제조하는 방법에 대해 설명하나, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다.Hereinafter, a method of manufacturing a filter according to an embodiment of the present invention will be described, but the present invention is not limited thereto.
먼저, 제1 고분자를 유기 용매에 녹인 제1 고분자 방사용액을 전기방사장치(10)의 방사용액 주탱크에 공급하고, 상기 방사용액 주탱크에 공급된 제1 고분자 방사용액은 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 노즐블록(3)의 다수의 노즐(2) 내에 연속적으로 정량 공급된다. First, a first polymer spinning solution, in which the first polymer is dissolved in an organic solvent, is supplied to the spinning solution main tank of the
상기 각 노즐(2) 공급되는 제1 고분자 방사용액은 노즐(2)을 통해 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(4)상에 방사 및 집속되면서 기재(5)에 분사되어 제1 고분자 나노섬유를 형성한다. 여기서 상기 전기방사 장치(10)의 전단부 블록(20a) 내에서 제1 고분자 나노섬유가 적층되는 기내는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작되는 공급 롤러(11) 및 상기 공급롤러(11)의 회전에 의해 구동하는 보조벨트(6)의 회전에 의해 전단부 블록(20a)에서 후단부 블록(20b) 내로 이송된다. The first polymer spinning solution supplied to each of the
이때, 전단부 블록(20a)에서 후단부 블록(20b)사이 기재를 뒤집는 엇갈림장치(미도시)가 설치되어 전단부 블록(20a)에서 후단부 블록(20b)로 이송될때 기재의 상면부와 하면부의 위치가 바뀌게 된다. At this time, when a stagger device (not shown) for reversing the substrate from the
상면부와 하면부의 위치가 뒤바뀐 기재는 후단부 블록(20b)에서 제2 고분자를 유기 용매에 녹인 제2 고분자 방사용액이 주입되어 있는 주탱크에 공급된 방사용액은 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 노즐블록(3)의 다수의 노즐(2) 내에 연속적으로 정량 공급된다. The base material having the upper surface and the lower surface reversed in position is supplied to the main tank in which the second polymer spinning solution having the second polymer dissolved in the organic solvent is injected in the
이 때, 전단부 블록(20a)는 제1공급장치라고 하며, 후단부 블록(20b)은 제2공급장치라고 한다. At this time, the
더욱더 상세하게는, 본 발명의 전기 방사의 방사용액을 보관하는 제1및 제2주탱크에는 제1 고분자 방사용액과 제2 고분자 방사용액을 각각 보관하며, 상기 제1및 2 공급장치는 전체적으로 밀폐된 원통의 형상을 갖도록 설계되어 방사액 주탱크로부터 연속적으로 주입되는 방사용액을 구간 별로 각각 공급하는 역할을 한다. 노즐블록을 2개 구간으로 구획하고 각각의 구간에 제1및 2 공급장치를 구비하여 각각 고분자 방사용액을 공급한다.More specifically, the first and second main tanks storing the spinning solution for electrospinning of the present invention respectively store the first polymer spinning solution and the second polymer spinning solution, and the first and second supply devices are entirely sealed And serves to supply the spinning solution continuously injected from the spinning liquid tank for each section. The nozzle block is divided into two sections, and first and second supply devices are provided in each section to supply the polymer spinning solution, respectively.
제조된 기재 양면의 필터는 에어필터 공정시 제1 고분자 나노섬유 면이 공기 유입방향에 배치하며 공기배출방향에는 제2 고분자 나노섬유를 배치한다. 가스터빈 에어필터 사용시 공기유입방향에 높은 온도의 공기가 유입되기 때문에 내열성이 고분자를 사용하므로 필터의 수명을 연장시킬 수 있다. The filter on both sides of the fabricated substrate has the first polymer nanofiber surface disposed in the air inlet direction and the second polymer nanofiber disposed in the air outlet direction during the air filter process. Since gas turbine air filter introduces high temperature air in the air inlet direction when using the air filter, it can extend the life of the filter because the heat resistant polymer is used.
이때, 상기 나노섬유의 평량은 0.1 내지 10g/m2인 것이 바람직하며, 0.1 내지 2g/m2인 것이 보다 바람직하다. 상기 평량이 0.1g/m2 미만이면 필터의 물성이 저하되며, 평량이 10g/m2를 초과할 경우에는 가공성이 저하되는 문제점이 발생하게 된다.At this time, the basis weight of the nanofibers is preferably 0.1 to 10 g /
한편, 상기 노즐블록에서 구획된 구간의 길이는 필터를 구성하는 각각의 층의 두께에 따라 조절이 가능하다. Meanwhile, the length of the section defined by the nozzle block can be adjusted according to the thickness of each layer constituting the filter.
또한, 접지된 콜렉터는 일방향으로 이동되도록 제어한 후 연속적인 나노섬유층을 형성하는 연속 공정이 가능하게 하는데, 본 발명은 이러한 공정을 통하여 양면 필터의 제조 공정이 단순해지며 생산 속도가 증가하는 효과가 있다. Further, the collector of the grounded collector can be controlled to be moved in one direction, and a continuous process of forming a continuous nanofiber layer can be performed. The present invention simplifies the manufacturing process of the double-sided filter through such a process and increases the production speed have.
그리고, 고분자 막의 두께, 섬유의 직경, 섬유의 형상의 기계적 특성 등은 인가되는 전압의 세기, 고분자 용액의 종류, 고분자 용액의 점도, 토출 유량 등과 같은 전기방사 공정 조건을 제어하는 것을 통하여 임의로 조절할 수 있다. The thickness of the polymer film, the diameter of the fiber, and the mechanical characteristics of the shape of the fiber can be arbitrarily controlled by controlling the electrospinning process conditions such as the intensity of the applied voltage, the kind of the polymer solution, the viscosity of the polymer solution, have.
바람직한 전기 방사 공정 조건은 방사용액 공급관으로 이송된 방사용액이 다중관상노즐을 통해 컬렉터로 토출되어 섬유를 형성할 때, 다중관상노즐로부터 전기방사되는 나노섬유가 공기공급용 노즐에서 분사되는 공기에 의해 넓게 퍼지면서 컬렉터상에 포집되면 포집면적이 넓어지고 집적밀도가 균일해진다. 다중관상노즐에서 섬유화되지 못한 과잉 방사용액은 오버플로 제거용 노즐에서 수집된 후, 오버플로액의 임시저장판을 거쳐 방사용액 공급판으로 다시 이동하게 된다.The preferred electrospinning process conditions are such that when the spinning solution transferred to the spinning liquid supply tube is discharged to the collector through the multi tubular nozzle to form the fibers, the nanofibers electrospun from the multi-tubular nozzles are ejected from the air- When it spreads widely and is collected on the collector, the collecting area becomes wider and the density of the collecting becomes uniform. The excess flushing liquid which is not fibrous in the tubular nozzle is collected in the overflow removing nozzle and then moved to the flushing liquid supply plate through the temporary storage plate of the overflow liquid.
나노섬유를 제조하고자 할 경우에는 공기공급용 노즐에서 공기의 속도는 0.05m 내지 50m/초, 보다 바람직하기로는 1 내지 30m/초인 것이 좋다. 공기의 속도가 0.05m/초 미만인 경우에는 컬렉터에 포집된 나노섬유 퍼짐성이 낮아서 포집면적이 크게 향상되지 않고, 공기의 속도가 50m/초를 초과하는 경우에는 공기의 속도가 너무 빨라 나노섬유가 컬렉터에 집속되는 면적이 오히려 감소되어, 더욱 심각한 문제는 나노섬유가 아니라 굵은 실타래 형태로 컬렉터에 부착되어 나노섬유의 형성능이 현저하게 저하된다는 심각한 문제가 발생된다.When manufacturing nanofibers, it is preferable that the speed of air in the air supply nozzle is 0.05 m to 50 m / sec, more preferably 1 to 30 m / sec. If the velocity of the air is less than 0.05 m / sec, the collecting area of nanofibers is not so low and the collecting area is not greatly improved. If the velocity of the air exceeds 50 m / sec, The more serious problem is attached to the collector in the form of a thick thread rather than the nanofiber, thereby causing a serious problem that the capability of forming the nanofiber is remarkably lowered.
아울러, 노즐블록 최상부에 과잉 공급된 방사용액은 방사용액 배출장치에 의해 방사용액 주탱크로 강제 이송된다.In addition, the spinning solution which is excessively supplied to the top of the nozzle block is forcibly transferred to the spinning liquid main tank by the spinning solution discharging device.
이때 전기력에 의한 섬유형성을 촉진하기 위하여 노즐블록 하단부에 설치된 도전체판과 컬렉터에는 전압발생장치에서 발생된 1kV 이상, 더욱 좋기로는 20kV 이상의 전압을 걸어준다. 상기 컬렉터로는 앤드레스 (Endless) 벨트를 사용하는 것이 생산성 측면에서 더욱 유리하다. 상기 컬렉터는 나노섬유의 밀도를 균일하게 하기 위하여 좌우로 일정거리를 왕복운동하는 것이 바람직하다.At this time, in order to promote the formation of the fiber by the electric force, a voltage of 1 kV or more, more preferably 20 kV or more, generated by the voltage generator is applied to the conductive plate and collector provided at the lower end of the nozzle block. It is more advantageous in terms of productivity to use an endless belt as the collector. The collector preferably reciprocates a predetermined distance in the left and right directions to uniform the density of the nanofibers.
이와 같이 컬렉터 상에 형성된 나노섬유는 웹 지지로울러를 거쳐서 권취로울러에 권취되면 나노섬유의 제조공정이 완료된다.When the nanofibers formed on the collector are wound on the winding roller through the web supporting roller, the manufacturing process of the nanofibers is completed.
상기 제조장치는 포집면적을 넓혀 나노섬유의 집적 밀도를 균일하게 할 수 있으며, 드롭렛(Droplet) 현상을 효과적으로 방지하여 나노섬유의 품질을 향상시킬 수 있고, 전기력에 의한 섬유형성 효과가 높아져 나노섬유를 대량 생산할 수 있다. 아울러 다수개의 핀으로 구성되는 노즐들을 블록형태로 배열함으로써 나노섬유 및 필라멘트의 폭 및 두께를 자유롭게 변경, 조절 할 수 있다.The manufacturing apparatus can increase the collecting area to uniform the density of the nanofibers and effectively prevent the droplet phenomenon, thereby improving the quality of the nanofibers and enhancing the fiber-forming effect by the electric force, Can be mass produced. In addition, the width and thickness of the nanofibers and filaments can be freely changed and adjusted by arranging the nozzles composed of a plurality of pins in block form.
또한, 상기와 같이 내열성 고분자를 방사하는 경우 고분자 물질에 따라 상이하나 온도 허용범위는 30 내지 40℃, 습도는 40 내지 70%의 환경조건에서 방사를 하는 것이 가장 바람직하다. In addition, when the heat-resistant polymer is spun as described above, it is most preferable to spin the polymer under environmental conditions of a temperature range of 30 to 40 DEG C and a humidity of 40 to 70% depending on the polymer material.
본 발명에서 다층 필터여재를 형성하는 나노섬유의 직경은 30 내지 2000nm인 것이 바람직하며 더욱 바람직하게는 50 내지 1500nm이다. In the present invention, the diameter of the nanofiber forming the multi-layer filter media is preferably 30 to 2000 nm, more preferably 50 to 1500 nm.
또한, 상기 전기방사장치(10)의 전단부 블록 및 후단부 블록의 방사전압을 다르게 하여, 이에 따른 나노섬유의 섬유직경이 달라지는 것이 가능하다. 즉, 동일한 나노섬유이지만, 전단부 블록의 방사전압을 낮게 부여하고 후단부 블록의 방사전압을 높게 부여하면, 섬유직경이 큰 나노섬유와 섬유직경이 작은 나노섬유가 연속적으로 기재(100) 상에 적층될 수 있다. 예를 들면, 상기 전단부 블록의 전압을 낮게 부여하여 전단부에서는 섬유굵기가 굵은 나노섬유가 형성되고, 후단부 블록에서는 전압을 높게 부여하여 섬유굵기가 가는 나노섬유가 형성될 수 있다.In addition, it is possible to make the radial voltages of the front end block and the rear end block of the
여기서, 상기 나노섬유(200)의 섬유굵기의 차이를 두게 방사하기 위해서는 전기방사장치(10)의 각 블록(20)마다 부여하는 전압의 세기를 달리 부여하는 방식이 이용되었지만, 방사용액의 농도를 다르게 하거나, 노즐(2)과 컬렉터(4) 사이의 간격을 조절하거나, 장척시트의 이송속도를 조절하는 방식도 이용될 수 있다. In order to radiate a difference in fiber thickness of the
한편, 본 발명에 제조되는 나노섬유는 폭방향 즉 CD방향 또는 횡방향으로 평량이 상이하거나 길이방향 즉 MD방향으로 평량이 상이하게 전기방사되어 적층될 수 있다. 이때, CD방향은 Cross Direction로서 MD방향(Machine Direction)의 직각 방향을 의미하는데, MD방향은 길이방향/종방향을, CD방향은 폭방향/횡방향을 지칭하기도 한다. 또한, 평량(Basis Weight or Grammage)은 단위 면적당 질량, 즉 바람직한 단위로서 제곱미터당 그램(g/㎡)으로 정의된다. On the other hand, the nanofibers produced according to the present invention may be laminated by electrospinning in different widths in the width direction, i.e., in the CD direction or in the transverse direction, or different in basis weight in the longitudinal direction, i.e., the MD direction. In this case, the CD direction is the cross direction, which means the direction perpendicular to the MD direction (Machine Direction), the MD direction is referred to as the longitudinal direction / longitudinal direction, and the CD direction is referred to as the width direction / transverse direction. Basis Weight or Grammage is also defined as mass per unit area, i.e., grams per square meter (g / m 2) as a preferred unit.
도 14는 본 발명의 방사용액 유닛내의 노즐이 CD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도이고 도 15는 도 14와 같은 방사용액 유닛내의 노즐의 작동에 따른 CD방향으로 고분자의 평량이 상이하게 전기방사되는 작업과정을 나타내는 평면도인데, 전술한 바와 같이 방사용액 유닛내의 노즐의 작동을 전기적으로 ON-OFF 조절하여 CD방향으로 평량이 상이한 나노섬유를 형성할 수 있다. 도 16은 본 발명의 방사용액 유닛내의 노즐이 MD방향으로 ON-OFF되는 상태를 나타내는 평면도인데, 전술한 바와 같이 방사용액 유닛내의 노즐의 작동을 전기적으로 ON-OFF 조절하여 MD방향으로 평량이 상이한 나노섬유를 형성할 수 있다.Fig. 14 is a plan view showing a state in which the nozzles in the spinning solution unit of the present invention are turned on and off in the CD direction, Fig. 15 is a graph showing the relationship between the weights of the polymers in the CD direction, As described above, the operation of the nozzles in the spinning solution unit can be electrically turned on and off to form nanofibers having different basis weights in the CD direction. 16 is a plan view showing a state in which the nozzles in the spinning solution unit of the present invention are turned on and off in the MD direction. As described above, the operation of the nozzles in the spinning solution unit is electrically turned on and off, Nanofibers can be formed.
또한, 본 발명에 따른 필터는 도 15와 같이 상향식 전기방사장치(10) 및 하향식 전기방사장치(30)를 포함하여 구성된 전기방사장치(1)를 이용하여 제조될 수 있다.Further, the filter according to the present invention can be manufactured by using the
이때, 상향식 전기방사장치와 하향식 전기방사장치가 일정간격 이격되어 배열설치되어 있으며, 상향식 전기방사장치를 전단에, 하향식 전기방사장치를 후단에 위치시키는 것이 바람직하나, 순서가 반대가 되는 것도 바람직하다.At this time, it is preferable that the bottom-up electrospinning device and the top-down electrospinning device are arranged at a predetermined interval, and the bottom-up electrospinning device is positioned at the front end and the top-down electrospinning device is positioned at the rear end, .
또한, 바람직하게는 전기방사장치가 3개 이상의 전기방사장치로 구성되고, 상향식 전기방사장치와 하향식 전기방사장치가 교대로 배치되며 각 전기방사장치 사이에는 플립장치(컬렉터 엇갈림장치)(20)를 구비하고 있는 것도 바람직하다.Preferably, the electrospinning device is constituted by three or more electrospinning devices, the bottom-up electrospinning device and the bottom-up electrospinning device are arranged alternately, and a flip device (collector interposing device) 20 is provided between the electrospinning devices It is also preferable that the above-
그리고, 3개 이상의 전기방사장치가 교대로 배치되는 경우 상향식 전기방사장치를 먼저 전단에 두고 교대로 배치하는 것이 가능하나, 하향식 전기방사장치를 먼저 전단에 두고 이후 교대로 배치하는 것도 가능하다.When the three or more electrospinning apparatuses are arranged alternately, the bottom-up electrospinning apparatus can be placed alternately with the bottom-up electrospinning apparatus placed in the front end first, but it is also possible to arrange the bottom-down electrospinning apparatus first and then alternately.
한편, 본 발명에서의 상향식 전기방사장치와 하향식 전기방사장치 사이에는 플립장치가 구비되는 것을 특징으로 하는데, 플립장치(컬렉터 엇갈림장치)는 각 전기방사장치 사이에 위치하여 지지체를 180도 회전시켜 지지체의 상부면을 하부면으로, 하부면은 상부면으로 회전시키는 역할을 한다. In the meantime, a flip device is provided between the bottom-up electrospinning device and the bottom-up electrospinning device in the present invention. The flip device (collector stagger device) is positioned between the electrospinning devices, And the lower surface serves to rotate the upper surface to the upper surface.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명에 사용되는 전기방사장치는 상기 상향식 전기방사장치의 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액이 노즐을 통하여 컬렉터 상의 지지체 상에 분사되고, 상기 컬렉터의 지지체 상에 분사된 제1 고분자 방사용액이 집적되면서 제1 나노섬유를 형성한 후, 나노섬유 적층형성된 지지체는 플립장치에 의하여 제1 나노섬유가 적층형성된 지지체의 하부면이 상부면으로 180도 회전된다.In the electrospinning device according to the present invention, the polymer spinning solution filled in the spinning liquid main tank of the bottom-up electrospinning device is injected onto the support on the collector through the nozzle, After the sprayed first polymer spinning solution is accumulated, the first nanofibers are formed, and the lower surface of the support on which the first nanofibers are stacked by the flip device is rotated 180 degrees to the upper surface of the support having the nanofibers laminated thereon.
그 이후, 하향식 전기방사장치의 컬렉터 상으로 이송되고, 하향식 전기방사장치의 컬렉터 상으로 이송된 제1 나노섬유가 적층된 지지체에 하향식 전기방사장치의 방사용액 주탱크 내에 충진된 제2 고분자 방사용액이 노즐을 통하여 전기방사되어 제1 나노섬유 상에 제2 나노섬유가 적층된다.Thereafter, a second polymer spinning solution, which is transported onto the collector of the top-down electrospinning device and filled in the spinning solution main tank of the top-down electrospinning device, is placed on a support on which the first nanofibers transferred onto the collector of the top- And the second nanofibers are stacked on the first nanofibers by being electrospun through the nozzles.
이후, 상기 상향식 및 하향식 전기방사장치를 통하여 제작되는 나노섬유 웹과 지지체(기재)를 라미네이팅하기 위한 라미네이팅 장치(40)에 의해 후공정을 수행한다. Thereafter, a post-process is performed by a
본 발명에서는 상향식 및 하향식 전기방사장치 사이에 플립장치를 구비함으로서 각 전기방사장치의 배치를 수평방향에 대하여 일직선에 평행하게 배치되거나, 각 전기방사장치가 층별로 위치되는 수직방향으로 배치되거나, 동일한 층 내에 각 전기방사장치를 U자 방향으로 배치되는 것이 가능하게 하며, 상향식 전기방사장치를 이용함으로서 품질이 개선되고 하향식 전기방사장치를 이용함으로서 생산성이 높아지며, 플립장치를 이용함으로서 기재의 일면에 연속적인 나노섬유 웹의 적층이 가능해지는 이점이 있다.In the present invention, the flip device is provided between the bottom-up and top-down electrospinning devices so that the arrangement of the electrospinning devices is arranged in parallel to the horizontal direction, or each of the electrospinning devices is arranged in the vertical direction It is possible to arrange each electrospinning device in the U direction by using a bottom-up electrospinning device. By using a bottom-up electrospinning device, productivity is improved by using a downward electrospinning device. By using a flip device, There is an advantage that lamination of a nanofiber web can be achieved.
이하, 본 발명을 구체적으로 설명하기 위해 실시예를 들어 상세하게 설명하기로 한다. 그러나 본 발명에 따른 실시예들은 여러가지 다른 형태로 변형 될 수 있으며, 본 발명의 범위가 아래에서 상술하는 실시예들에 한정되는 것으로 해석되어져서는 안된다. 본 발명의 실시예들은 당업계에서 평균적인 지식을 가진 자에게 본 발명을 보다 완전하게 설명하기 위해서 제공되어지는 것이다.BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to examples. However, the embodiments according to the present invention can be modified into various other forms, and the scope of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described below. The embodiments of the present invention are provided to enable those skilled in the art to more fully understand the present invention.
[실시예1][Example 1]
제1구간에는 폴리우레탄(DOW 사(USA)의 Pellethane 2363-80AE) 13중량%를 N-N-디메틸아세트아마이드(DMAc) 용매 87중량%를 사용하여 용해시켜 농도가 13%인 고분자 방사용액을 제조하고, 제2구간에는 중량평균 분자량(Mw)이 50,000인 폴리비닐리덴 플루오라이드를 디메틸아세트아미드(N,N-Dimethylacetamide, DMAc)에 용해시켜 농도가 15중량%인 방사용액을 제조하였다.In the first section, 13% by weight of polyurethane (Pellethane 2363-80AE from DOW, USA) was dissolved in 87% by weight of NN-dimethylacetamide (DMAc) solvent to prepare a polymer spinning solution having a concentration of 13% , Polyvinylidene fluoride having a weight average molecular weight (Mw) of 50,000 was dissolved in dimethylacetamide (N, N-dimethylacetamide, DMAc) to prepare a spinning solution having a concentration of 15% by weight.
전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 평량이 0.5g/m2인 폴리우레탄 나노섬유를 열가소성 폴리우레탄 기재위에 형성하고 일정속도로 컬렉터가 이동하여 2구간에서 폴리우레탄 나노섬유가 적층되어 있지 않는 기재 이면에 평량이 0.5g/m2가 되도록 폴리비닐리덴플루오라이드 나노섬유를 방사하여 나노섬유층을 형성하여 필터를 제조하였다.Polyurethane nanofibers having a basis weight of 0.5 g / m < 2 > were formed on a thermoplastic polyurethane substrate under the conditions of a distance of 40 cm between the electrodes and the collector, an applied voltage of 15 kV, a spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 DEG C and a humidity of 20% And the collector was moved at a constant speed to form a nanofiber layer by spinning polyvinylidene fluoride nanofibers so that the basis weight of the base material on which the polyurethane nanofibers were not laminated was 0.5 g / .
[실시예2][Example 2]
제1구간에는 폴리우레탄(DOW 사(USA)의 Pellethane 2363-80AE) 13중량%를 N-N-디메틸아세트아마이드(DMAc) 용매 87중량%를 사용하여 용해시켜 농도가 13%인 고분자 방사용액을 제조하고, 제2구간에는 나일론6를 포름산에 용해시켜 농도가 15중량%인 방사용액을 제조하였다.In the first section, 13% by weight of polyurethane (Pellethane 2363-80AE from DOW, USA) was dissolved in 87% by weight of NN-dimethylacetamide (DMAc) solvent to prepare a polymer spinning solution having a concentration of 13% In the second section,
전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 평량이 0.5g/m2인 폴리우레탄 나노섬유를 열가소성 폴리우레탄 기재위에 형성하고 일정속도로 컬렉터가 이동하여 2구간에서 폴리우레탄 나노섬유가 적층되어 있지 않은 기재 이면에 평량이 0.5g/m2가 되도록 나일론 방사용액을 전기방사하여 나일론 나노섬유를 적층하여 기재 양면에 나노섬유가 적층된 필터를 제조하였다. Polyurethane nanofibers having a basis weight of 0.5 g / m < 2 > were formed on a thermoplastic polyurethane substrate under the conditions of a distance of 40 cm between the electrodes and the collector, an applied voltage of 15 kV, a spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 DEG C and a humidity of 20% And the collector moved at a constant speed to electrify the nylon spinning solution by electrospinning the nylon spinning solution so as to have a basis weight of 0.5 g /
[비교예 1][Comparative Example 1]
제1구간에는 점도 50,000cps, 고형분 20중량%의 메타아라미드를 디메틸아세트아미드(Dimethylacetamide, DMAc)에 녹여 메타아라미드 도프를 제조한다. 전극과 컬렉터 간의 거리를 40cm, 인가 전압 15kV, 방사용액 유량 0.1mL/h, 온도 22℃, 습도 20%인 전기방사조건에서 6㎛두께의 메타아라미드 나노섬유를 메타아라미드 기재위에 적층하여 필터여재를 형성한다. In the first section, a meta-aramid dope is prepared by dissolving meta-aramid having a viscosity of 50,000 cps and a solid content of 20% by weight in dimethylacetamide (DMAc). A 6-μm-thick meta-aramid nanofibers were laminated on the meta-aramid substrate under the conditions of a distance of 40 cm between the electrode and the collector, an applied voltage of 15 kV, a spinning liquid flow rate of 0.1 mL / h, a temperature of 22 ° C. and a humidity of 20% .
- 기재와 나노섬유 사이의 접착력 평가- Evaluation of adhesion between substrate and nanofiber
실시예 1 및 2, 비교예 1에서 각각 제조한 필터를 5회 세탁 후, 기재와 나노섬유의 탈리 여부를 확인하였다.After the filters prepared in Examples 1 and 2 and Comparative Example 1 were washed five times, it was confirmed whether or not the substrate and the nanofibers were desorbed.
- 열 수축율 평가- Evaluation of heat shrinkage
실시예 및 비교예의 필터를 3cm X 3cm로 자른 후 190에서 30분간 보관한 후, 열 수축율을 평가하여 표 1에 나타내었다.The filters of the examples and comparative examples were cut into 3 cm x 3 cm and stored at 190 for 30 minutes, and the heat shrinkage ratio was evaluated and shown in Table 1.
- 여과효율 측정- Filtration efficiency measurement
상기 제조된 나노섬유 필터의 효율을 측정하기 위해 DOP 시험방법을 이용하였다. DOP 시험방법은 티에스아이 인코퍼레이티드(TSI Incorporated)의 TSI 3160의 자동화 필터 분석기(AFT)로 디옥틸프탈레이트(DOP) 효율을 측정하는 것으로서, 필터 미디어 소재의 통기성, 필터 효율, 차압을 측정할 수 있다.The DOP test method was used to measure the efficiency of the fabricated nanofiber filter. The DOP test method measures the dioctyl phthalate (DOP) efficiency with an automated filter analyzer (AFT) of TSI 3160 from TSI Incorporated and measures the permeability, filter efficiency and differential pressure of the filter media material .
상기 자동화 분석기는 DOP를 원하는 크기의 입자를 만들어 필터 시트 위에 투과하여 공기의 속도, DOP 여과 효율, 공기 투과도(통기성) 등을 계수법으로 자동으로 측정하는 장치이며 고효율 필터에 아주 중요한 기기이다.The automation analyzer is a device that automatically measures the velocity of air, DOP filtration efficiency, air permeability (permeability), etc. by passing DOP through the filter sheet by making particles of desired size and is a very important device for high efficiency filter.
DOP % 효율은 다음과 같이 정의된다:The DOP% efficiency is defined as:
DOP % 투과율 = 1 - 100 (DOP농도 하류/DOP 농도 상류)DOP% transmittance = 1 - 100 (DOP concentration downstream / DOP concentration upstream)
실시예 및 비교예의 여과 효율을 상기와 같은 방법에 의해 측정하여 표 1에 나타내었다.The filtration efficiencies of Examples and Comparative Examples were measured by the above-mentioned method and shown in Table 1.
표 1에서 알 수 있는 바와 같이, 열가소성 폴리우레탄 기재를 사용한 실시예의 경우 비해 접착력, 열 수축율 및 여과 효율이 향상된 것을 알 수 있다.As can be seen from Table 1, it can be seen that the adhesion, heat shrinkage and filtration efficiency are improved as compared with the case of the embodiment using the thermoplastic polyurethane base.
1, 1a, 1b: 전압발생장치,
2, 115, 135: 노즐,
3, 113,133: 노즐블록,
4, 137, 117 : 컬렉터,
5: 열가소성 폴리우레탄 기재,
6: 보조벨트
7: 보조벨트
롤러,
8: 케이스,
9: 두께측정장치,
10: 전기방사장치,
11, 120: 공급롤러,
12, 118: 권취롤러,
19: 라미네이팅 장치,
20, 20a, 20b: 블록
30: 주제어장치,
41: 오버플로우 용액 저장탱크,
43: 관체,
44: 방사용액 저장탱크,
45: 방사용액 유통 파이프,
200: 제1 고분자 나노섬유
300: 제2 고분자 나노섬유.
100 : 복합식 전기방사장치
121: 지지체
119 : 이송롤러
110, 110' : 상향식 전기방사장치
111, 131 : 주탱크
130, 130' : 하향식 전기방사장치
1, 1a, 1b: voltage generating device, 2, 115, 135: nozzle,
3, 113, 133: nozzle block, 4, 137, 117: collector,
5: thermoplastic polyurethane base, 6: auxiliary belt
7: auxiliary belt roller, 8: case,
9: thickness measuring device, 10: electrospinning device,
11, 120: feed roller, 12, 118: take-up roller,
19: laminating apparatus, 20, 20a, 20b: block
30: main control device, 41: overflow solution storage tank,
43: tube body, 44: spinning liquid storage tank,
45: Fluid distribution pipe,
200: First polymer nanofiber
300: second polymer nanofiber.
100: Combined electrospinning device 121: Support
119: Feed roller
110, 110 ': bottom-up
130, 130 ': Top-down electrospinning device
Claims (10)
상기 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전기방사에 의해 적층형성되고, 평량이 0.1~2g/m2인 제1 고분자 나노섬유; 및
상기 제1 고분자 나노섬유가 적층형성되어 있지 않은 이면의 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전기방사에 의해 적층형성되고, 평량이 0.1~2g/m2인 제2 고분자 나노섬유를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹.
Thermoplastic polyurethane base;
A first polymer nanofibers laminated on the thermoplastic polyurethane base material by electrospinning and having a basis weight of 0.1 to 2 g / m < 2 >; And
And a second polymer nanofiber having a basis weight of 0.1 to 2 g / m < 2 > laminated by electrospinning on a thermoplastic polyurethane base material on the back surface of the first polymer nanofiber, Improved double sided nanofiber web.
상기 제1 고분자 나노섬유 및 제2 고분자 나노섬유는 서로 동일하거나 상이한 고분자를 포함하며, 각각 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리롤산(PLGA), 실크, 셀룰로오스 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택되는 군에서 선택된 1종의 고분자를 전기방사하여 형성되는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹.
The method according to claim 1,
Wherein the first polymer nanofiber and the second polymer nanofiber include the same or different polymers and each of the first polymer nanofiber and the second polymer nanofiber is at least one of polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinyl acetate, (PU), polybutylene terephthalate (PBT), polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyethyleneimine, polyolefin, polylactic acid (PLA), polyvinyl acetate (PVA), polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene imide (PEI), polycaprolactone (PCL), polylactic acid glyceric acid (PLGA), silk, Chitosan, and a polymer selected from the group consisting of chitosan, chitosan, and chitosan.
상기 제1 고분자 나노섬유 및 제2 고분자 나노섬유는 각각 횡방향 또는 종방향으로 평량이 상이하게 형성되는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹.
The method according to claim 1,
Wherein the first polymer nanofiber and the second polymer nanofibers have different weights in the transverse or longitudinal direction, respectively.
상기 나노섬유 웹은 필터용인 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹.
The method according to claim 1,
Wherein the nanofiber web is for a filter.
제1 고분자 방사용액을 제1블록에 연결된 노즐에 공급하고, 제2 고분자 방사용액을 제2블록에 연결된 노즐에 공급하는 단계;
상기 제1블록에 연결된 노즐에서는 제1 고분자 방사용액을 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 전기방사하여 제1 나노섬유를 적층 형성하는 단계; 및
상기 제2블록에 연결된 노즐에서는 제2 고분자 방사용액을 상기 제1 나노섬유가 적층되어 있지 않은 이면의 열가소성 폴리우레탄 기재 상에 연속적으로 전기방사하여 제2 나노섬유를 적층형성하는 단계;를 포함하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹의 제조방법.
A method of manufacturing a web in which a polymer is electrospun on both sides of a substrate,
Supplying a first polymer spinning solution to a nozzle connected to the first block and supplying a second polymer spinning solution to a nozzle connected to the second block;
Forming a first nanofiber layer on the thermoplastic polyurethane substrate by electrospinning the first polymer spinning solution on a nozzle connected to the first block; And
And a second polymer spinning solution is successively electrospun on a thermoplastic polyurethane base material on the back surface of the first nanofiber layer on which the first nanofibers are not laminated to form a second nanofiber layer on the nozzle connected to the second block A method for producing a double-sided nanofiber web having improved adhesion.
상기 제1 고분자 방사용액 및 제2 고분자 방사용액은 서로 동일하거나 상이하며, 각각 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌텔레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴 플루오라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌텔레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부틸랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리롤산(PLGA), 실크, 셀룰로오스 및 키토산으로 이루어진 군에서 선택되는 군에서 선택된 1종을 포함하는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹의 제조방법.
6. The method of claim 5,
The first polymer spinning solution and the second polymer spinning solution may be the same or different from each other and may be polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinylidene fluoride, nylon, polyvinyl acetate, polymethylmethacrylate , Polyacrylonitrile (PAN), polyurethane (PUR), polybutylene terephthalate (PBT), polyvinyl butyral, polyvinyl chloride, polyethyleneimine, polyolefin, polylactic acid (PLA) Made of polyethylene naphthalate (PEN), polyamide (PA), polyvinyl alcohol (PVA), polyethylene imide (PEI), polycaprolactone (PCL), polylactic acid glyceric acid (PLGA), silk, cellulose and chitosan Wherein the one or more selected from the group consisting of one or more selected from the group consisting of polyolefin,
상기 제1 고분자 방사용액은 폴리우레탄을 포함하고,
상기 제2 고분자 방사용액은 폴리비닐리덴플루오라이드 또는 폴리아미드를 포함하는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the first polymer spinning solution comprises polyurethane,
Wherein the second polymer spinning solution comprises polyvinylidene fluoride or polyamide. 2. The method of claim 1, wherein the second polymer spinning solution comprises polyvinylidene fluoride or polyamide.
상기 전기방사의 장치는 상향식과 하향식이 복합으로 설계된 하이브리드 전기방사장치인 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the apparatus for electrospinning is a hybrid electrospinning device designed in a combination of a top-down type and a top-down type.
상기 전기방사의 장치는 상향식 또는 하향식 전기방사 장치로 블록과 블록 사이에 컬렉터 엇갈림장치가 설치되어 있는 것이 특징인 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹의 제조방법.
6. The method of claim 5,
Wherein the apparatus for electrospinning is a bottom-up or top-down electrospinning apparatus wherein a collector stagger is provided between the block and the block.
상기 전기방사장치는 온도조절장치를 이용하여 고분자 방사용액이 노즐을 통해 45 내지 120 ℃인 고온에서 전기방사되는 것을 특징으로 하는 접착력이 향상된 기재 양면 나노섬유 웹의 제조방법.6. The method of claim 5,
Wherein the electrospinning device is electrospinning the polymer spinning solution through a nozzle at a high temperature of 45 to 120 DEG C by using a temperature control device.
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