KR20240054876A - An electrospinning nozzle having a means for blow-outing jet of air-gas - Google Patents
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Abstract
본 발명은 방사용액이 토출되는 중공 니들과 방사상으로 일정한 거리 이격된 원주영역에 복수의 공기 홀을 형성시키고, 이 공기 홀을 통해 공기를 토출시켜서 방사용액에 의한 하전 필라멘트 제트에 대하여 직진하는 공기 흐름을 생성함으로써 공기 흐름이 방사용액에 직접적으로 접하지 않도록 하여 방사노즐 팁에서 필라멘트 제트를 안정적으로 형성시키고, 상기의 필라멘트 제트는 특정한 범위를 벗어나지 않도록 조절하기 위한 기체분출수단을 포함하는 전기방사노즐에 관한 것이다. The present invention forms a plurality of air holes in a circumferential area radially spaced a certain distance away from the hollow needle through which the spinning solution is discharged, and discharges air through these air holes to create an air flow that goes straight to the charged filament jet caused by the spinning solution. By generating a filament jet is stably formed at the tip of the spinning nozzle by preventing the air flow from directly contacting the spinning solution, the filament jet is attached to an electrospinning nozzle including a gas ejection means for controlling it so as not to exceed a specific range. It's about.
Description
본 출원은 2022년 10월 19일에 출원된 한국 특허출원 제 10-2022-0134761 호에 기초한 우선권을 주장하며, 해당 출원의 명세서 및 도면에 개시된 모든 내용은 본 출원에 원용된다. This application claims priority based on Korean Patent Application No. 10-2022-0134761 filed on October 19, 2022, and all contents disclosed in the specification and drawings of the application are incorporated in this application.
본 발명은 전기방사장치(electrospinning device)에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 방사노즐로부터 토출되는 방사용액에 의한 하전 필라멘트에 대하여 직진시키는 공기 흐름층을 형성하기 위한 기체분출수단을 구비하고 있는 전기방사노즐에 관한 것이다. The present invention relates to an electrospinning device, and more specifically, to an electrospinning nozzle equipped with gas ejection means for forming an air flow layer that causes the charged filament to advance straight with respect to the spinning solution discharged from the spinning nozzle. It's about.
전기방사(electrospinning) 공정은 용액에 수천 내지 수만 볼트의 직류 고전압을 인가하고, 집적판(collector)에 접지 혹은 (-)전압을 연결하여 전기장이 형성된 환경 속에서 나노섬유를 제조하는 공정이다. The electrospinning process is a process of manufacturing nanofibers in an environment where an electric field is created by applying a direct current high voltage of thousands to tens of thousands of volts to a solution and connecting a ground or negative voltage to a collector.
방사노즐에서 토출되는 하전된 방사용액의 액적(droplet)은 노즐 팁에서 원추형 모양으로 형성되고, 원추형의 돌기부분이 집적판을 향하여 길이방향으로 연신되면서 하전 필라멘트가 형성된다. 이때, 상기 액적의 원추형 부분을 테일러 콘(taylor cone)이라 하고, 길이방향으로 연신된 하전 필라멘트를 제트(jet)라고 명명한다. A droplet of the charged spinning solution discharged from the spinning nozzle is formed in a cone shape at the nozzle tip, and the cone-shaped protrusion is stretched in the longitudinal direction toward the integrated plate, forming a charged filament. At this time, the conical part of the droplet is called a Taylor cone, and the charged filament stretched in the longitudinal direction is called a jet.
상기 테일러 콘의 돌기부분에서 연신되어 만들어지는 제트(jet)는 임계 고전압 이상에서 임의의 지점부터 급격하게 요동하는 휘핑 모드(whipping mode)을 거치면서 용매가 휘발되면서 직경이 매우 작은 나노섬유로 제조된다. The jet, which is created by stretching from the protruding part of the Taylor cone, is manufactured into nanofibers with a very small diameter as the solvent is volatilized while going through a whipping mode that fluctuates rapidly from an arbitrary point above a critical high voltage. .
표면장력이 큰 방사용액을 사용하는 경우, 액적의 표면장력이 전기력보다 크기 때문에 원추형의 테일러 콘으로부터 제트상의 하전 필라멘트로 전환되는데 어려움을 겪게 된다. 즉, 하전 액적중 일부가 하전 필라멘트로 전환되지 않으면, 방사노즐로부터 토출되는 방사용액의 일부가 작은 액적 상태(drop)로 집적판에 적층될 수 있다. 이 경우, 나노미터 수준의 나노섬유로 이루어지는 웹을 제작하는데 악영향을 미치게 된다. When using a spinning solution with a high surface tension, it is difficult to convert from a conical Taylor cone to a jet-shaped charged filament because the surface tension of the droplet is greater than the electric force. That is, if some of the charged liquid droplets are not converted into charged filaments, some of the spinning solution discharged from the spinning nozzle may be deposited on the integrated plate in the form of small droplets. In this case, it has a negative impact on producing a web made of nanometer-level nanofibers.
이러한 문제점을 해소하기 위하여, 방사노즐로부터의 토출량을 줄여서 방사하고 있다. 그러나, 방사노즐과 집적판 사이의 높은 고전압으로 인해 방사노즐의 팁에서 테일러 콘이 불안정한 상태를 보이거나 하전 필라멘트의 제트가 일정한 방향성을 유지하지 못해서 집적판에 균일하게 집적되지 못한다. 또한, 방사용액의 토출량을 줄이게 되면, 전기방사공정의 생산성이 저하되는 문제가 있다. In order to solve this problem, spinning is performed by reducing the discharge amount from the spinning nozzle. However, due to the high voltage between the spinning nozzle and the integrated plate, the Taylor cone at the tip of the spinning nozzle appears unstable or the jet of the charged filament does not maintain a constant direction, so it is not uniformly accumulated on the integrated plate. Additionally, if the discharge amount of the spinning solution is reduced, there is a problem that the productivity of the electrospinning process decreases.
이러한 여러가지 기술적인 문제를 해결하기 위하여 여러가지 기술적 시도가 있었다. There have been various technical attempts to solve these various technical problems.
특허문헌 1(대한민국 등록특허공보 제 10-1440448 호)은 약물 분사를 위한 전기가 공급되는 노즐부와 노즐부 둘레의 동심으로 배치된 배출공을 통하여 질소가스를 배출하여 약물을 분사하는 것을 특징으로 하는 약물 코팅용 전기방사 노즐모듈을 제시한다. 그러나, 상기 특허문헌 1의 노즐부의 둘레에 배치된 배출공으로부터 나오는 질소 가스는 노즐로부터 배출되는 약물의 용매를 기화시켜 약물을 쉽게 고화시킴으로써 분사중 노즐의 배출구 입구를 막히게 할 수 있다. Patent Document 1 (Republic of Korea Patent Publication No. 10-1440448) is characterized in that the drug is sprayed by discharging nitrogen gas through a nozzle part where electricity is supplied for drug injection and an exhaust hole arranged concentrically around the nozzle part. We present an electrospinning nozzle module for drug coating. However, the nitrogen gas coming out of the discharge hole disposed around the nozzle portion of Patent Document 1 vaporizes the solvent of the drug discharged from the nozzle and easily solidifies the drug, which can clog the outlet entrance of the nozzle during injection.
또한, 특허문헌 2(대한민국 등록특허공보 제 10-1478184 호)는 에어와 같은 기체 수용공간과 연통되는 다수의 기체 분사노즐이 몸체에 설치되고, 일대일 대응하는 용액 분사노즐이 기체분사 노즐 각각의 중심을 관통하는 것을 특징으로 하는 전기방사 노즐 팩을 포함하는 전기방사 시스템을 개시한다. 그러나, 특허문헌 2의 기체 분사노즐은 용액 분사노즐을 둘러싸는 형태로 배치되기 때문에, 용액 분사노즐로부터 배출되는 용액이 기체분사 노즐로부터 분사되는 기체에 의해 기화됨으로써 쉽게 고화되어 용액 분사노즐의 입구가 쉽게 막힐 수 있다. In addition, Patent Document 2 (Korean Patent Registration No. 10-1478184) discloses that a plurality of gas injection nozzles in communication with a gas receiving space such as air are installed in the body, and one-to-one corresponding solution injection nozzles are located at the center of each gas injection nozzle. Disclosed is an electrospinning system including an electrospinning nozzle pack that penetrates. However, since the gas injection nozzle of Patent Document 2 is arranged in a form surrounding the solution injection nozzle, the solution discharged from the solution injection nozzle is easily solidified by being vaporized by the gas sprayed from the gas injection nozzle, causing the inlet of the solution injection nozzle to close. It can get clogged easily.
상술한 종래 기술, 특히, 상기 특허문헌 1 및 특허문헌 2는 용액을 토출하는 방사노즐과 인접한 둘레에 기체를 토출시키기 때문에 방사용액은 기류 영향을 직접 받아 방사용액과 토출되는 기체가 서로 섞이거나 접하게 되면서 방사된다. Since the above-described prior art, especially Patent Document 1 and Patent Document 2, discharge gas around the spinning nozzle that discharges the solution, the spinning solution is directly affected by the air current, so that the spinning solution and the discharged gas mix or come into contact with each other. It radiates as it goes on.
따라서, 본 발명은 방사용액이 토출되는 중공 니들과 방사상으로 일정한 거리 이격된 원주영역에 복수의 공기 홀을 형성시키고, 이 공기 홀을 통해 공기를 토출시켜서 방사용액에 의한 하전 필라멘트 제트에 대하여 직진하는 공기 흐름을 생성함으로써 공기 흐름이 방사용액에 직접적으로 접하지 않도록 하여 방사노즐 팁에서 필라멘트 제트를 안정적으로 형성시키고, 상기의 필라멘트 제트는 특정한 범위를 벗어나지 않도록 조절하는 것을 기술적 과제로 한다. 특히, 직진하는 공기흐름은 휘핑모드 구간의 하전 필라멘트에 집중되도록 한다.Therefore, the present invention forms a plurality of air holes in the circumferential area radially spaced a certain distance away from the hollow needle through which the spinning solution is discharged, and discharges air through these air holes to proceed straight toward the charged filament jet caused by the spinning solution. By generating an air flow, the technical task is to prevent the air flow from coming into direct contact with the spinning solution to stably form a filament jet at the spinning nozzle tip, and to control the filament jet so that it does not deviate from a specific range. In particular, the straight air flow is concentrated on the charged filament in the whipping mode section.
본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기의 설명에 의해서 이해될 수 있으며, 본 발명의 실시예에 의해 보다 분명하게 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허 청구 범위에 나타낸 수단 및 그 조합에 의해 실현될 수 있음을 쉽게 알 수 있을 것이다.Other objects and advantages of the present invention can be understood from the following description and will be more clearly understood by practicing the present invention. Additionally, it will be readily apparent that the objects and advantages of the present invention can be realized by the means and combinations thereof indicated in the patent claims.
상술한 기술적 과제를 달성하기 위한 본 발명의 제 1 양태에 따른 전기방사노즐은, 제 1 유체인 방사용액이 주입되는 내부노즐부 몸체와; 상기 내부노즐부 몸체와 연결되고, 상기 제 1 유체의 토출구인 중공관 형태의 내부 니들을 구비한 내부 니들부와; 제 2 유체인 공기가 주입되는 외부노즐부 몸체와; 상기 외부노즐부 몸체의 말단에 결합되어 상기 내부 니들로부터 토출되는 방사용액에 의한 하전 필라멘트에 대하여 직진하는 상기 제 2 유체인 공기의 흐름을 생성하는 기체분출수단; 및 상기 내부노즐부 몸체에 연결되는 고전압 인가수단을 포함하고; 상기 기체분출수단은, 상기 내부 니들을 관통시키는 중심 홀과 이 중심홀을 방사상으로 일정한 거리 이격하여 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 분출구를 포함하는 것을 특징으로 한다. An electrospinning nozzle according to a first aspect of the present invention for achieving the above-described technical problem includes an internal nozzle body into which a spinning solution, which is a first fluid, is injected; an internal needle unit connected to the internal nozzle unit body and having an internal needle in the form of a hollow tube that is a discharge port of the first fluid; an external nozzle body into which air, a second fluid, is injected; a gas ejection means coupled to the end of the external nozzle body and generating a flow of air, which is the second fluid, flowing straight toward the charged filament by the spinning solution discharged from the internal needle; and a high voltage applying means connected to the inner nozzle body; The gas ejection means includes a central hole penetrating the internal needle and a plurality of gas ejection ports arranged radially surrounding the central hole at a constant distance apart.
본 발명의 다른 제 2 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 1 양태에 있어서, 상기 기체 분출구는, 상기 중심 홀을 중심으로 그 둘레에 적어도 1줄 이상의 원형라인으로 이루어지는 복수의 원주영역에 적어도 2개 이상이 일정한 간격으로 배치되고, 상기 제 2 유체인 공기를 외부로 배출시키는 복수의 공기 홀로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another second aspect of the present invention, in the first aspect, the gas jet is at least two in a plurality of circumferential areas consisting of at least one circular line around the central hole. It is characterized by being composed of a plurality of air holes arranged at regular intervals and discharging the air, which is the second fluid, to the outside.
본 발명의 다른 제 3 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 2 양태에 있어서, 상기 기체 분출구는, 상기 중심 홀에서 반지름 r1만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 첫번째 원형라인인 제 1 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 1 기체 분출구와, 상기 중심 홀에서 반지름 r2만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 두번째 원형라인인 제 2 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 2 기체 분출구를 포함하고, 상기 제 2 원주영역의 반지름 r2가 상기 제 1 원주영역의 반지름 r1보다는 큰 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another third aspect of the present invention, in the second aspect, the gas jet is spaced apart from the central hole by a radius r 1 and is located in a first circumferential area, which is the first circular line surrounding the central hole. A first gas outlet in which at least two or more air holes are arranged, and a second in which at least two or more air holes are arranged in a second circumferential area, which is a second circular line spaced apart from the central hole by a radius r 2 and surrounding the central hole. It includes a gas outlet, and the radius r 2 of the second circumferential region is larger than the radius r 1 of the first circumferential region.
본 발명의 다른 제 4 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 3 양태에 있어서, 상기 제 2 원주영역의 바깥쪽에 상기 제 2 원주영역을 둘러싸는 복수의 제 n 원주영역(여기서, n은 3 이상의 자연수)을 더 배치하고; 상기 제 n 원주영역에는 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 것을 특징으로 한다. In the third aspect, the electrospinning nozzle according to another fourth aspect of the present invention has a plurality of n-th circumferential regions surrounding the second circumferential region outside the second circumferential region (where n is 3 or more). place more natural numbers); At least two air holes are disposed in the nth circumferential region.
본 발명의 다른 제 5 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 3 양태 또는 제 3 양태에 있어서, 상기 제 1 원주영역, 제 2 원주영역 및 제 n 원주역역에는 6개의 공기 홀이 서로 60°각도를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another fifth aspect of the present invention, in the third or third aspect, six air holes are formed at an angle of 60° to each other in the first circumferential region, the second circumferential region and the nth circumferential region. It is characterized in that it is arranged to have.
본 발명의 다른 제 6 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 5 양태에 있어서, 상기 반지름 r1은 3~5mm이고, 상기 반지름 r2는 4~10mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another sixth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect, the radius r 1 is 3 to 5 mm, and the radius r 2 is 4 to 10 mm.
본 발명의 다른 제 7 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 5 양태에 있어서, 상기 공기 홀의 직경은 0.1mm~2mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another seventh aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect, the diameter of the air hole is 0.1 mm to 2 mm.
본 발명의 다른 제 8 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 5 양태에 있어서, 상기 중심 홀의 직경은 상기 내부 니들의 외경보다 0.001mm ~ 0.1mm 더 큰 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another eighth aspect of the present invention is characterized in that, in the fifth aspect, the diameter of the central hole is 0.001 mm to 0.1 mm larger than the outer diameter of the internal needle.
본 발명의 다른 제 9 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 5 양태에 있어서, 상기 내부 니들이 상기 중심 홀을 관통하여 돌출되는 돌출 길이가 1 ~ 10mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another ninth aspect of the present invention, in the fifth aspect, is characterized in that the protruding length of the internal needle protruding through the central hole is 1 to 10 mm.
본 발명의 다른 제 10 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 5 양태에 있어서, 상기 기체분출수단은, 상기 외부노즐부 몸체의 연장되는 말단과 결합되는 측면 체결부와, 상기 중심 홀과 이 중심홀을 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 배출구가 형성되는 커버부를 포함하고; 이 측면 체결부와 커버부에 의해 내부에 상기 제 2 유체인 공기의 체류공간이 형성되는 에어 캡(air cap)인 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another tenth aspect of the present invention, in the fifth aspect, the gas ejection means includes a side fastening part coupled to an extending end of the external nozzle body, the center hole, and the center thereof. It includes a cover portion formed with a plurality of gas discharge ports disposed surrounding the hole; It is characterized as an air cap in which a residence space for air, which is the second fluid, is formed by the side fastening portion and the cover portion.
본 발명의 다른 제 11 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 10 양태에 있어서, 상기 커버부의 두께는 0.5mm~2mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 11th aspect of the present invention is characterized in that, in the 10th aspect, the cover portion has a thickness of 0.5 mm to 2 mm.
본 발명의 또 다른 제 12 양태에 따른 전기방사노즐은, 제 1 유체가 주입되는 내부노즐부 몸체와; 상기 내부노즐부 몸체와 연결되고, 상기 제 1 유체의 토출구인 중공관 형태의 내부 니들을 구비한 내부 니들부와; 제 2 유체가 주입되는 외부노즐부 몸체와; 상기 외부노즐 몸체에 연결되고, 상기 내부 니들을 동축으로 둘러싸도록 배치되는 상기 제 2 유체의 토출구인 중공관 형태의 외부 니들을 구비한 외부 니들부와; 상기 외부 니들의 중심축 위치를 조절하는 외부니들 위치조절부와; 기체인 공기를 주입하기 위한 기체 주입구와; 상기 외부니들 위치조절부의 말단에 결합되어 상기 내부 니들을 동축으로 감싸는 외부 니들로 이루어지는 이중 니들로부터 토출되는 방사용액에 의한 하전 필라멘트에 대하여 직진하는 공기의 흐름을 생성하는 기체분출수단; 및 상기 내부노즐부 몸체에 연결되는 고전압 인가수단을 포함하고; 상기 기체분출수단은, 상기 이중 니들을 관통시키는 중심 홀과 이 중심홀을 방사상으로 일정한 거리 이격하여 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 분출구를 포함하는 것을 특징으로 한다. An electrospinning nozzle according to another twelfth aspect of the present invention includes an internal nozzle body into which a first fluid is injected; an internal needle unit connected to the internal nozzle unit body and having an internal needle in the form of a hollow tube that is a discharge port of the first fluid; an external nozzle body into which the second fluid is injected; an external needle unit connected to the external nozzle body and having an external needle in the form of a hollow tube, which is a discharge port of the second fluid, and arranged to coaxially surround the internal needle; an external needle position adjusting unit that adjusts the central axis position of the external needle; a gas inlet for injecting air, which is a gas; a gas ejection means that is coupled to the end of the outer needle position control unit and generates a flow of air traveling straight to the charged filament by the spinning solution discharged from the double needle consisting of an outer needle coaxially surrounding the inner needle; and a high voltage applying means connected to the inner nozzle body; The gas ejection means includes a central hole penetrating the double needle and a plurality of gas ejection ports arranged radially surrounding the central hole at a certain distance apart.
본 발명의 다른 제 13 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 12 양태에 있어서, 상기 외부니들 위치조절부는, 상기 외부 니들부와 상기 기체분출수단 사이에 배치되어 기체 유로를 형성하는 원통형 실린더 형상의 위치조절부 바디와, 상기 위치조절부 바디의 일부분에 설치되어 외부 니들의 중심축을 조절하기 위한 복수의 나사핀을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another thirteenth aspect of the present invention, in the twelfth aspect, the external needle position adjusting part has a cylindrical cylinder shape disposed between the external needle part and the gas ejection means to form a gas flow path. It is characterized in that it includes a position adjusting unit body and a plurality of screw pins installed on a portion of the position adjusting unit body to adjust the central axis of the external needle.
본 발명의 다른 제 14 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 13 양태에 있어서, 상기 위치조절부 바디의 일단에는 상기 기체 주입구가 형성되고, 이 기체 주입구를 통해 주입되는 공기를 상기 기체분출수단으로 배출하는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another fourteenth aspect of the present invention, in the thirteenth aspect, the gas inlet is formed at one end of the position adjusting unit body, and air injected through the gas inlet is directed to the gas ejection means. It is characterized by discharge.
본 발명의 다른 제 15 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 14 양태에 있어서, 상기 복수의 나사핀은 상기 위치조절부 바디의 일부분의 둘레에 서로 일정한 각도로 이격된 상태로 상기 외부 니들의 둘레를 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another fifteenth aspect of the present invention, in the fourteenth aspect, the plurality of screw pins are spaced apart from each other at a predetermined angle around a portion of the position adjusting unit body and extend around the external needle. It is characterized in that it is arranged to surround the.
본 발명의 다른 제 16 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 15 양태에 있어서, 상기 외부 니들의 내경은 상기 내부 니들의 외경 보다 5㎛ 내지 1,000㎛ 크게 구성되고, 상기 내부 니들과 상기 외부 니들의 중심축 간의 거리는 0.1mm 이내인 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another sixteenth aspect of the present invention, in the fifteenth aspect, the inner diameter of the external needle is configured to be 5㎛ to 1,000㎛ larger than the outer diameter of the internal needle, and the internal needle and the external needle The distance between central axes is characterized by being within 0.1 mm.
본 발명의 다른 제 17 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 15 양태에 있어서, 상기 기체 분출구는, 상기 중심 홀을 중심으로 그 둘레에 적어도 1줄 이상의 원형라인으로 이루어지는 복수의 원주영역에 적어도 2개 이상이 일정한 간격으로 배치되는 상기 제 2 유체인 공기를 외부로 배출시키는 복수의 공기 홀로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another 17th aspect of the present invention, in the 15th aspect, the gas jet is at least two in a plurality of circumferential areas consisting of at least one circular line around the central hole. It is characterized in that it consists of a plurality of air holes arranged at regular intervals to discharge the air, which is the second fluid, to the outside.
본 발명의 다른 제 18 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 17 양태에 있어서, 상기 기체 분출구는, 상기 중심 홀에서 반지름 r1만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 첫번째 원형라인인 제 1 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 1 기체 분출구와, 상기 중심 홀에서 반지름 r2만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 두번째 원형라인인 제 2 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 2 기체 분출구를 포함하고, 상기 제 2 원주영역의 반지름 r2가 상기 제 1 원주영역의 반지름 r1보다는 큰 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another 18th aspect of the present invention, in the 17th aspect, the gas jet is spaced apart from the center hole by a radius r 1 and is located in a first circumferential area, which is the first circular line surrounding the center hole. A first gas outlet in which at least two or more air holes are arranged, and a second in which at least two or more air holes are arranged in a second circumferential area, which is a second circular line spaced apart from the central hole by a radius r 2 and surrounding the central hole. It includes a gas outlet, and the radius r 2 of the second circumferential region is larger than the radius r 1 of the first circumferential region.
본 발명의 다른 제 19 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 18 양태에 있어서, 상기 제 2 원주영역의 바깥쪽에 상기 제 2 원주영역을 둘러싸는 복수의 제 n 원주영역(여기서, n은 3 이상의 자연수)을 더 배치하고; 상기 제 n 원주영역에는 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 19th aspect of the present invention, in the 18th aspect, has a plurality of nth circumferential regions surrounding the second circumferential region outside the second circumferential region (where n is 3 or more). place more natural numbers); At least two air holes are disposed in the nth circumferential region.
본 발명의 다른 제 20 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 18 양태 또는 제 19 양태에 있어서, 상기 제 1 원주영역, 제 2 원주영역 및 제 n 원주역역에는 6개의 공기 홀이 서로 60°각도를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another 20th aspect of the present invention, in the 18th or 19th aspect, six air holes are formed at an angle of 60° to each other in the first circumferential region, the second circumferential region and the nth circumferential region. It is characterized in that it is arranged to have.
본 발명의 다른 제 21 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 20 양태에 있어서, 상기 반지름 r1은 3~5mm이고, 상기 반지름 r2는 4~10mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 21st aspect of the present invention is characterized in that, in the 20th aspect, the radius r 1 is 3 to 5 mm, and the radius r 2 is 4 to 10 mm.
본 발명의 다른 제 22 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 20 양태에 있어서, 상기 공기 홀의 직경은 0.1mm~2mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 22nd aspect of the present invention is characterized in that, in the 20th aspect, the diameter of the air hole is 0.1 mm to 2 mm.
본 발명의 다른 제 23 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 20 양태에 있어서, 상기 중심 홀의 직경은 상기 외부 니들의 외경보다 0.001mm ~ 0.1mm 더 큰 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 23rd aspect of the present invention, in the 20th aspect, is characterized in that the diameter of the center hole is 0.001 mm to 0.1 mm larger than the outer diameter of the external needle.
본 발명의 다른 제 24 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 20 양태에 있어서, 상기 외부 니들이 상기 중심 홀을 관통하여 돌출되는 돌출 길이가 1 ~ 10mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 24th aspect of the present invention, in the 20th aspect, is characterized in that the protrusion length of the external needle penetrating the central hole is 1 to 10 mm.
본 발명의 다른 제 25 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 20 양태에 있어서, 상기 기체분출수단은, 상기 외부니들 위치조절부의 연장되는 말단과 결합되는 측면 체결부와, 상기 중심 홀과 이 중심홀을 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 배출구가 형성되는 커버부를 포함하고; 이 측면 체결부와 커버부에 의해 내부에 상기 공기의 체류공간이 형성되는 에어 캡(air cap)인 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another twenty-fifth aspect of the present invention, in the twentieth aspect, the gas ejection means includes a side fastening part coupled to the extending end of the external needle position adjusting part, the central hole, and this center It includes a cover portion formed with a plurality of gas discharge ports disposed surrounding the hole; It is characterized as an air cap in which a space for the air to remain inside is formed by the side fastening part and the cover part.
본 발명의 다른 제 26 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 25 양태에 있어서, 상기 커버부의 두께는 0.5mm~2mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 26th aspect of the present invention is characterized in that, in the 25th aspect, the cover portion has a thickness of 0.5 mm to 2 mm.
본 발명의 또 다른 제 27 양태에 따른 전기방사노즐은, 제 1 유체가 주입되는 제 1 유체 주입구를 포함하는 내부노즐부 몸체와; 상기 내부노즐부 몸체에 연결되고, 상기 제 1 유체의 토출구인 중공관 형태의 내부 니들을 구비한 내부 니들부와; 제 2 유체인 공기가 주입되는 제 2 유체 주입구를 포함하는 외부노즐부 몸체와; 상기 내부 니들부로 이송되는 상기 제 1 유체의 흐름을 제어, 차단하기 위한 니들 샤프트와, 상기 니들 샤프트의 상부로 제 1 유체가 역류하여 누액되는 것을 방지하기 위한 니들샤프트 실링부를 포함하는 공압제어부 몸체와; 상기 외부노즐부 몸체의 말단에 결합되어 상기 내부 니들로부터 토출되는 방사용액에 의한 하전 필라멘트에 대하여 직진하는 상기 제 2 유체인 공기의 흐름을 생성하는 기체분출수단; 및 상기 내부노즐부 몸체에 연결되는 고전압 인가수단을 포함하고; 상기 기체분출수단은, 상기 내부 니들을 관통시키는 중심 홀과 이 중심홀을 방사상으로 일정한 거리 이격하여 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 분출구를 포함하는 것을 특징으로 한다. An electrospinning nozzle according to another twenty-seventh aspect of the present invention includes an internal nozzle body including a first fluid injection port through which a first fluid is injected; an internal needle unit connected to the internal nozzle unit body and having an internal needle in the form of a hollow tube that is a discharge port of the first fluid; an external nozzle body including a second fluid inlet through which air, a second fluid, is injected; A pneumatic control unit body including a needle shaft for controlling and blocking the flow of the first fluid transferred to the internal needle unit, and a needle shaft sealing unit for preventing the first fluid from flowing back and leaking into the upper part of the needle shaft; ; a gas ejection means coupled to the end of the external nozzle body and generating a flow of air, which is the second fluid, flowing straight toward the charged filament by the spinning solution discharged from the internal needle; and a high voltage applying means connected to the inner nozzle body; The gas ejection means includes a central hole penetrating the internal needle and a plurality of gas ejection ports arranged radially surrounding the central hole at a constant distance apart.
본 발명의 다른 제 28 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 27 양태에 있어서, 상기 공압제어부 몸체는 상기 니들 샤프트에 공기를 주입하기 위한 공기 주입구를 더 포함하고; 상기 니들 샤프트는, 상기 니들 샤프트에 감겨져 탄성 복원력을 갖는 스프링과, 상기 제 1 유체의 흐름을 차단하기 위하여 상기 내부 니들부로 향하는 유체 통로를 막기 위해 상기 니들 샤프트의 말단에 형성되는 테이퍼 차단부, 및 상기 테이퍼 차단부에 연결되어 상기 내부 니들을 관통하여 그 선단부를 통해 돌출되는 끝단이 뾰족한 샤프트 니들을 포함하는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another twenty-eighth aspect of the present invention, in the twenty-seventh aspect, the pneumatic control unit body further includes an air inlet for injecting air into the needle shaft; The needle shaft includes a spring wound around the needle shaft and having elastic restoring force, a tapered blocking portion formed at the end of the needle shaft to block a fluid passage toward the inner needle portion to block the flow of the first fluid, and It is connected to the tapered blocking part and includes a shaft needle with a sharp end that penetrates the inner needle and protrudes through its distal end.
본 발명의 다른 제 29 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 28 양태에 있어서, 상기 기체 분출구는, 상기 중심 홀을 중심으로 그 둘레에 적어도 1줄 이상의 원형라인으로 이루어지는 복수의 원주영역에 적어도 2개 이상이 일정한 간격으로 배치되는 상기 제 2 유체인 공기를 외부로 배출시키는 복수의 공기 홀로 이루어지는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another 29th aspect of the present invention, in the 28th aspect, the gas jet is at least 2 in a plurality of circumferential areas consisting of at least one circular line around the central hole. It is characterized in that it consists of a plurality of air holes arranged at regular intervals to discharge the air, which is the second fluid, to the outside.
본 발명의 다른 제 30 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 29 양태에 있어서, 상기 기체 분출구는, 상기 중심 홀에서 반지름 r1만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 첫번째 원형라인인 제 1 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 1 기체 분출구와, 상기 중심 홀에서 반지름 r2만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 두번째 원형라인인 제 2 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 2 기체 분출구를 포함하고, 상기 제 2 원주영역의 반지름 r2가 상기 제 1 원주영역의 반지름 r1보다는 큰 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another 30th aspect of the present invention, in the 29th aspect, the gas jet is spaced apart from the center hole by a radius r 1 and is located in a first circumferential area, which is the first circular line surrounding the center hole. A first gas outlet in which at least two or more air holes are arranged, and a second in which at least two or more air holes are arranged in a second circumferential area, which is a second circular line spaced apart from the central hole by a radius r 2 and surrounding the central hole. It includes a gas outlet, and the radius r 2 of the second circumferential region is larger than the radius r 1 of the first circumferential region.
본 발명의 다른 제 31 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 30 양태에 있어서, 상기 제 2 원주영역의 바깥쪽에 상기 제 2 원주영역을 둘러싸는 복수의 제 n 원주영역(여기서, n은 3 이상의 자연수)을 더 배치하고; 상기 제 n 원주영역에는 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 31st aspect of the present invention, in the 30th aspect, has a plurality of nth circumferential regions surrounding the second circumferential region outside the second circumferential region (where n is 3 or more). place more natural numbers); At least two air holes are disposed in the nth circumferential region.
본 발명의 다른 제 32 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 30 양태 또는 제 31 양태에 있어서, 상기 제 1 원주영역, 제 2 원주영역 및 제 n 원주역역에는 6개의 공기 홀이 서로 60°각도를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another 32nd aspect of the present invention, in the 30th or 31st aspect, six air holes are formed at an angle of 60° to each other in the first circumferential region, the second circumferential region and the nth circumferential region. It is characterized in that it is arranged to have.
본 발명의 다른 제 33 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 32 양태에 있어서, 상기 반지름 r1은 3~5mm이고, 상기 반지름 r2는 4~10mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 33rd aspect of the present invention is characterized in that, in the 32nd aspect, the radius r 1 is 3 to 5 mm, and the radius r 2 is 4 to 10 mm.
본 발명의 다른 제 34 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 32 양태에 있어서, 상기 공기 홀의 직경은 0.1mm~2mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 34th aspect of the present invention is characterized in that, in the 32nd aspect, the diameter of the air hole is 0.1 mm to 2 mm.
본 발명의 다른 제 35 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 32 양태에 있어서, 상기 중심 홀의 직경은 상기 내부 니들의 외경보다 0.001mm ~ 0.1mm 더 큰 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another thirty-fifth aspect of the present invention, in the thirty-second aspect, is characterized in that the diameter of the central hole is 0.001 mm to 0.1 mm larger than the outer diameter of the internal needle.
본 발명의 다른 제 36 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 32 양태에 있어서, 상기 내부 니들이 상기 중심 홀을 관통하여 돌출되는 돌출 길이가 1 ~ 10mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 36th aspect of the present invention, in the 32nd aspect, is characterized in that the protrusion length of the internal needle protruding through the central hole is 1 to 10 mm.
본 발명의 다른 제 37 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 32 양태에 있어서, 상기 기체분출수단은, 상기 외부노즐부 몸체의 연장되는 말단과 결합되는 측면 체결부와, 상기 중심 홀과 이 중심홀을 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 배출구가 형성되는 커버부를 포함하고; 이 측면 체결부와 커버부에 의해 내부에 상기 제 2 유체인 공기의 체류공간이 형성되는 에어 캡(air cap)인 것을 특징으로 한다. In the electrospinning nozzle according to another 37th aspect of the present invention, in the 32nd aspect, the gas ejection means includes a side fastening part coupled to the extending end of the external nozzle body, the center hole, and the center It includes a cover portion formed with a plurality of gas discharge ports disposed surrounding the hole; It is characterized as an air cap in which a residence space for air, which is the second fluid, is formed by the side fastening portion and the cover portion.
본 발명의 다른 제 38 양태에 따른 전기방사노즐은, 상기 제 37 양태에 있어서, 상기 커버부의 두께는 0.5mm~2mm인 것을 특징으로 한다. The electrospinning nozzle according to another 38th aspect of the present invention is characterized in that, in the 37th aspect, the cover portion has a thickness of 0.5 mm to 2 mm.
본 발명에 따르면, 전기방사를 위한 방사노즐로부터 토출되는 방사용액에 의한 하전 필라멘트에 대하여 직진하는 공기 흐름을 생성함으로써 공기 흐름이 방사용액에 직접적으로 접하지 않도록 하여 방사노즐 팁에서 필라멘트 제트를 안정적으로 형성시키고, 상기의 필라멘트 제트는 특정한 범위를 벗어나지 않도록 조절할 수 있다. According to the present invention, by creating an air flow that goes straight to the charged filament by the spinning solution discharged from the spinning nozzle for electrospinning, the air flow is prevented from directly contacting the spinning solution, thereby stably spinning the filament jet from the spinning nozzle tip. formed, and the filament jet can be adjusted so as not to deviate from a specific range.
본 명세서에 첨부되는 다음의 도면들은 본 발명의 바람직한 실시예를 예시하는 것이며, 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용과 함께 본 발명의 기술사상을 더욱 이해시키는 역할을 하는 것이므로, 본 발명은 그러한 도면에 기재된 사항에만 한정되어 해석되어서는 아니 된다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제 1 실시예에 따른 전기방사노즐의 단면도이다.
도 2는 도 1의 전기방사노즐의 기체분출수단의 A-A선을 자른 횡 단면도이다.
도 3은 도 2의 기체분출수단을 B-B선에서 자른 종 단면도이다.
도 4는 본 발명의 다른 제 2 실시예에 따른 전기방사 노즐의 단면도이다.
도 5는 본 발명의 다른 제 3 실시예에 따른 전기방사 노즐의 단면도이다. The following drawings attached to this specification illustrate preferred embodiments of the present invention, and serve to further understand the technical idea of the present invention along with specific details for carrying out the invention. Therefore, the present invention is described in such drawings. It should not be interpreted as limited to the specific details.
1 is a cross-sectional view of an electrospinning nozzle according to a first preferred embodiment of the present invention.
Figure 2 is a transverse cross-sectional view taken along line AA of the gas ejection means of the electrospinning nozzle of Figure 1.
Figure 3 is a longitudinal cross-sectional view of the gas ejection means of Figure 2 taken along line BB.
Figure 4 is a cross-sectional view of an electrospinning nozzle according to another second embodiment of the present invention.
Figure 5 is a cross-sectional view of an electrospinning nozzle according to another third embodiment of the present invention.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다. 그러나 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야한다. Since the present invention can make various changes and have various embodiments, specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail. However, this is not intended to limit the present invention to specific embodiments, and should be understood to include all changes, equivalents, and substitutes included in the spirit and technical scope of the present invention.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다거나 "접속되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결되어 있거나 또는 접속되어 있을 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다.When a component is said to be "connected" or "connected" to another component, it is understood that it may be directly connected to or connected to the other component, but that other components may exist in between. It should be.
반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다거나 "직접 접속되어" 있다고 언급된 때에는, 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. On the other hand, when it is mentioned that a component is “directly connected” or “directly connected” to another component, it should be understood that there are no other components in between.
본 명세서에서 사용되는 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 공정, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used herein are merely used to describe specific embodiments and are not intended to limit the invention. Singular expressions include plural expressions unless the context clearly dictates otherwise. In this application, terms such as “comprise” or “have” are intended to designate the presence of features, numbers, processes, operations, components, parts, or combinations thereof described in the specification, but are not intended to indicate the presence of one or more other features. It should be understood that this does not exclude in advance the possibility of the existence or addition of elements, numbers, processes, operations, components, parts, or combinations thereof.
다르게 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함해서 여기서 사용되는 모든 용어들은 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미가 있다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 것과 같은 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 의미가 있는 것으로 해석되어야 하며, 본 출원에서 명백하게 정의하지 않는 한, 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미로 해석되지 않는다.Unless otherwise defined, all terms used herein, including technical or scientific terms, have the same meaning as generally understood by a person of ordinary skill in the technical field to which the present invention pertains. Terms defined in commonly used dictionaries should be interpreted as having a meaning consistent with the meaning in the context of the related technology, and should not be interpreted as having an ideal or excessively formal meaning unless explicitly defined in the present application. No.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정하여 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 또한, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 또한, 명세서 전반에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. 도면들 중 동일한 구성요소들은 가능한 한 어느 곳에서든지 동일한 부호들로 나타내고 있음에 유의해야 한다.Terms or words used in this specification and claims should not be construed as limited to their common or dictionary meanings, and the inventor may appropriately define the concept of terms in order to explain his or her invention in the best way. Based on the principle that there is, it must be interpreted with a meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. In addition, if there is no other definition in the technical and scientific terms used, they have meanings commonly understood by those skilled in the art to which this invention pertains, and the gist of the present invention is summarized in the following description and accompanying drawings. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily obscure are omitted. The drawings introduced below are provided as examples so that the idea of the present invention can be sufficiently conveyed to those skilled in the art. Accordingly, the present invention is not limited to the drawings presented below and may be embodied in other forms. Additionally, like reference numerals refer to like elements throughout the specification. It should be noted that like elements in the drawings are represented by like symbols wherever possible.
이하 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다. 첨부된 도면은 축척에 의하여 도시되지 않았으며, 각 도면의 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 지칭한다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the attached drawings. The accompanying drawings are not drawn to scale, and like reference numbers in each drawing refer to like elements.
<제 1 실시예> <First Example>
도 1은 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기체분출수단이 구비된 전기방사노즐의 구성을 도시한 단면도이다. Figure 1 is a cross-sectional view showing the configuration of an electrospinning nozzle equipped with a gas ejection means according to a first embodiment of the present invention.
도 1을 참조하면, 본 실시예에 따른 전기방사노즐(100)은 제 1 유체인 방사용액이 주입되는 내부노즐부 몸체(101)와, 제 2 유체인 공기가 주입되는 외부노즐부 몸체(102)와, 상기 제 1 유체의 토출구인 중공 니들(103a)을 구비한 내부 니들부(103)와, 상기 외부노즐부 몸체(102)의 말단에 결합되어 상기 중공 니들(103a)로부터 토출되는 방사용액에 의한 하전 필라멘트에 대하여 직진하는 상기 제 2 유체인 공기의 흐름을 생성하는 기체분출수단(104)과, 상기 내부노즐부 몸체(101)에 연결되는 고전압 인가수단(106)을 포함한다. Referring to FIG. 1, the
상기 내부노즐부 몸체(101)는 제 1 유체인 방사용액이 주입되는 입구인 제 1 유체 주입구(101a)와 상기 방사용액이 흐르면서 체류하는 용액저장공간(101b) 및 상기 방사용액을 상기 내부 니들(103a)로 전달하는 테이퍼 형상의 출구(101c)로 구성된다. The
상기 내부 노즐부 몸체(101)에는 내부 니들부 체결용 캡(105)을 통해 상기 내부 니들부(103)가 탈,부착 가능하게 결합된다. The
상기 내부노즐부 몸체(101)의 바깥 표면에는 외부의 특정한 고정부(도시하지 않음)에 고정되기 위한 나사산이 구성될 수 있다. The outer surface of the
상기 내부노즐부 몸체(101)의 제 1 유체 주입구(101a)에는 2줄 나사의 형상으로 구성되는 루어락 구조의 출구를 갖는 시린지(syringe) 혹은 메일 피팅(male fitting)이 결합되거나, 튜빙 체결용 피팅이 결합 구성될 수 있다. 또한, 내부노즐부 몸체(101)의 출구(101c)는 상기 내부 니들부(103)의 소켓부분과 맞닿아 밀착되어 결합되도록 루어 테이퍼 형상으로 구성된다. 또한, 내부노즐부 몸체(101)의 용액저장공간(101b)은 방사용액이 이송되는 유로로 사용되거나 또는 용액을 일시적으로 체류하는 저장공간으로 사용될 수 있다. A syringe or male fitting having an outlet of a Luer lock structure in the shape of a two-line screw is coupled to the first fluid inlet (101a) of the internal nozzle body (101), or is used for fastening tubing. Fittings may be configured in combination. In addition, the
상기 내부노즐부 몸체(101)의 출구(101c)의 루어 테이퍼의 연결규격은 ISO 594 standards{ISO 594-1:1986"Conical fittings with a 6%(Luer) taper for syringes, needles and certain other medical equipment".[1](https://www.iso.org/standard/4693.html)}에 따른다. The connection standard of the Luer taper of the
상기 내부노즐부 몸체(101)의 재질은 스테인레스스틸(SUS), 알루미늄, 니켈 혹은 크롬으로 도금한 구리계, 니켈 혹은 크롬으로 도금한 신주 등 통전 가능한 금속인 것이 바람직하다. 한편, 상기 제 1 유체인 방사용액이 세포를 포함하는 바이오 고분자 용액인 경우, 상기 내부노즐부 몸체(101)의 재질은 테프론과 같은 불소계 고분자 혹은 PEEK(폴리에테르에테르케톤) 혹은 초경 혹은 석영소재의 비금속성 소재가 사용될 수 있다. The material of the
상기 내부노즐부 몸체(101)에는 수십 내지 수만 볼트의 직류 고전압을 인가하기 위한 고전압 인가수단(106)이 연결 설치된다. 따라서, 내부노즐부 몸체(101)에 고전압을 인가하게 되면, 상기 내부 니들(103a)의 팁에서 토출되는 방사용액은 상기 고전압에 의해 하전된다. A high voltage application means 106 for applying a direct current high voltage of tens to tens of thousands of volts is connected to the
상기 내부니들부 체결용 캡(105)을 통해 상기 내부노즐부 몸체(101)에 탈,부착 가능하게 결합되는 상기 내부 니들부(103)는 상기 방사용액을 외부로 토출하기 위한 중공관 형태의 내부 니들(103a)을 구비한다. 이 내부 니들(103a)은 허브나 슬리브를 게재하여 상기 내부 니들부(103)에 결합된다. The
상기 슬리브는 중공 튜브이거나, 외부에 나사선을 갖는 중공나사로 구성될 수 있다. 상기 슬리브가 연성과 탄성을 지닌 고분자계로 구성되는 경우, 상기 내부 니들부(103)로부터 상기 중공 니들(103a)을 교체하는 것은 보다 용이해진다. 예를 들어, 상기 중공 튜브 형태의 슬리브는 플루오르네이티드에틸렌프로필렌[FEP(fluorinated ethylene propylene)], 퍼플루오르알콕시알칸(PFA), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE)의 내화학성을 지닌 연성재질로 구성되는 것이 바람직하다. The sleeve may be a hollow tube or may be made of a hollow screw with threads on the outside. When the sleeve is made of a polymer system with ductility and elasticity, it becomes easier to replace the hollow needle (103a) from the inner needle portion (103). For example, the hollow tube-shaped sleeve is made of a flexible material with chemical resistance such as fluorinated ethylene propylene (FEP), perfluoroalkoxyalkane (PFA), and polytetrafluoroethylene (PTFE). It is desirable.
또한, 상기 내부노즐부 몸체(101)를 통해 상기 내부 니들(103a)에 전도성을 부여하기 위하여 상기 슬리브는 카본이나 금속 성분이 함유된 도전성 고분자 소재로 이루어질 수도 있다. 상기 중공 튜브 형태의 슬리브의 내경은 내부 니들(103a)과의 밀착성이 우수하도록 내부 니들(103a)의 외경과 거의 같게 하거나, 내부 니들(103a)의 외경 보다 작게 하는 것이 바람직하다. 즉, 중공 튜브 형태의 슬리브는 그 내경이 0.05~4mm, 외경이 1~5mm가 바람직하다. 또한, 상기 슬리브는 구리계이거나, 구리를 함유한 비금속계가 사용될 수도 있다. 보다 바람직하게, 상기 슬리브의 재질은 신주, 니켈도금된 신주 또는 구리 등을 포함하는 비철금속계 또는 알루미늄계, 또는 SUS 금속계, PEEK 등 금형가능한 고분자계 등이 적용될 수 있다. Additionally, in order to provide conductivity to the
상기 내부 니들(103a)은 내경 0.005mm ~ 2mm, 외경 0.02mm ~ 3mm, 길이 2 mm ~ 200mm인 것이 바람직하다. 내부 니들(103a)의 재질은 스테인리스스틸(SUS), 실리카, 석영계, 초경계, 불소계 혹은 PEEK가 코팅된 SUS계가 바람직하다. The
상기 내부 니들(103a)의 말단(tip)의 형태는 무딘 평활말단(blunt end) 혹은 뾰족한 말단형태를 가질 수 있다. 이때, 무딘 평활말단의 모서리각은 90도로 각진 팁, 또는 모서리가 둥글게 깎인 챔퍼 팁(chamfered tip), 또는 끝이 점점 가늘어지는 테이퍼 팁(tapered tip)으로 이루어질 수 있다. The tip of the
상기 내부노즐부 몸체(101)에 상기 내부 니들부(103)를 결합할 때는 내부니들부 체결용 캡(105)을 사용한다. 내부니들부 체결용 캡(105)은 내부 니들부(103)의 허브가 안착되는 반원의 홈 구조로 구성되거나, 혹은 루어락 구조로 구성된다. When coupling the
만약, 내부니들부 체결용 캡(105)이 반원의 홈 구조로 구성되는 경우, 내부 니들부(103)를 내부니들부 체결용 캡(105)의 홈에 넣어 안착시킨 후, 캡(105)을 돌리면 내부 니들부(103)의 허브의 소켓부분이 테이퍼의 상단으로 밀려올라가면서 맞닿아 결합된다. 반면에, 내부니들부 체결용 캡(105)이 내부에 두줄나사의 나사산을 갖는 루어락(luer lock) 구조인 경우, 내부 니들부(103)의 허브를 돌리면 테이퍼 부위 상단으로 밀려 올라가면서 결합된다. If the inner needle
상기 외부노즐부 몸체(102)는 상기 내부 니들부(103)와 상기 내부노즐부 몸체(101)의 적어도 일부를 감싸면서 상기 내부노즐부 몸체(101)와 결합한다. 이 외부노즐부 몸체(102)는 제 2 유체인 공기를 주입하기 위한 제 2 유체 주입구(102a)와 상기 내부 니들부(103)를 안착시키는 안착공간을 포함한다. 상기 제 2 유체 주입구(102a)는 피메일 피팅(female fitting) 혹은 튜빙 체결용 피팅이 측면부에 결합되어 구성된다. 피메일 피팅재는 고전압이 인가되는 경우에도, 전기장의 영향을 받지 않도록 절연 재질로 구성되는 것이 바람직하다. The external
상기 외부노즐부 몸체(102)의 하부 말단에는 상기 기체분출수단(104)이 체결 결합된다. 즉, 상기 외부노즐부 몸체(102)의 하부 말단에는 노즐의 길이방향으로 연장되는 체결 튜빙(102b)이 형성된다. 이 체결 튜빙(102b)은 상기 외부노즐부 몸체(102)의 몸체부의 외경 보다는 작은 외경을 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 이 체결 튜빙(102b)의 바깥 표면에는 상기 기체분출수단(104)과의 탈,부착을 위하여 나사산이 형성될 수 있다. The gas ejection means 104 is fastened to the lower end of the
상기 기체분출수단(104)은 상기 외부노즐부 몸체(102)의 체결 튜빙(102b)에 체결되어 상기 외부노즐부 몸체(102)의 안착공간을 덮어 상기 제 2 유체인 공기를 체류시키는 공간을 형성하기 위한 일종의 에어 커버나 에어 캡이다. The gas ejection means 104 is fastened to the
상기 기체분출수단(104)은 상기 체결 튜빙(102b)과 나사 결합되는 측면 체결부(104b)와 상기 안착공간을 덮어 공기 체류공간을 형성하는 커버부(104a)로 구성된다. 또한, 상기 커버부(104a)에는 상기 내부 니들(103a)을 관통시키는 중심 홀(114)과 이 중심홀(114)을 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 배출구(115)가 형성된다. The gas ejection means 104 is composed of a
도 2는 본 발명의 제 1 실시예에 따른 기체분출수단(104)을 A-A선에서 자른 횡 단면도이고, 도 3은 도 2의 기체분출수단(104)을 B-B선에서 자른 종 단면도이다. FIG. 2 is a transverse cross-sectional view of the gas ejection means 104 according to the first embodiment of the present invention taken along the line A-A, and FIG. 3 is a longitudinal cross-sectional view of the gas ejection means 104 of FIG. 2 taken along the line B-B.
도 2를 참조하면, 상기 기체분출수단(104)은 내부 니들(103a)을 관통시키는 중심 홀(114)과, 이 중심 홀(114)을 적어도 2줄 이상의 원형라인으로 둘러싸도록 배치되는 수개 내지 수십개의 기체 분출구(115)를 포함하는 일종의 에어 캡(air cap)으로 구성된다. 상기 기체 분출구(115)는 상기 제 2 유체 주입구(102a)로부터 주입된 제 2 유체인 공기를 외부로 배출시키는 공기 홀이다. 이로 인해, 상기 중심 홀(114)을 통해 관통하는 내부 니들(103a)의 주변에는 내부 니들(103a)에 대하여 평행으로 직진하는 여러겹의 공기 흐름층(116)이 형성된다. Referring to Figure 2, the gas ejection means 104 has a
상기 기체 분출구(115)는 상기 중심 홀(114)을 중심으로 그 둘레에 적어도 1줄 이상의 원형라인으로 이루어지는 복수의 원주영역에 3개 내지 8개가 일정한 간격이나 또는 랜덤으로 배치될 수 있다. 예를 들어, 도 2를 참조하면, 상기 중심 홀(114)에서 반지름 r1만큼 이격되어 중심 홀(114)을 둘러싸는 첫번째 원형라인인 제 1 원주영역(111)에는 6개의 제 1 기체 분출구(115a)가 서로 60°각도를 갖도록 배치된다. 또한, 상기 중심 홀(114)에서 반지름 r2만큼 이격되어 중심 홀(114)을 둘러싸는 두번째 원형라인인 제 2 원주영역(112)에는 6개의 제 2 기체 분출구(115b)가 서로 60°각도를 갖도록 배치된다. 이때, 상기 제 2 원주영역(112)의 반지름 r2가 상기 제 1 원주영역(111)의 반지름 r1보다는 크다. 즉, 상기 반지름 r1은 2~10mm, 보다 바람직하게는 3~5mm이고, 상기 반지름 r2는 4~20mm, 보다 바람직하게는 4~10mm이다. 또한, 상기 기체 분출구(115)는 원형이나 장방형의 홀로 구성될 수 있지만, 원형 홀로 구성되는 것이 바람직하다. 이때, 기체 분출구(115)가 원형 홀로 구성되는 경우, 원형 홀의 직경은 0.1mm~2mm인 것이 바람직하다. 또한, 기체 분출구(115)는 원형 홀 대신에 내경이 0.1mm~1mm인 중공 니들이 상기 기체분출수단(104)의 커버부(104a)에 압입되어 구성될 수도 있다. The
도 2의 경우에는 중심 홀(114)을 중심으로 총 12개의 제 1 및 제 2 기체 분출구(115a,115b)가 2줄의 원형라인으로 둘러싸도록 배치되는 구성을 도시하고 있다. 그러나, 본 발명의 기체분출수단(104)이 반드시 이러한 배치나 구성으로 한정되는 것은 아니다. In the case of FIG. 2, a total of 12 first and
본 실시예에서, 상기 제 2 원주영역(112)의 바깥쪽에 상기 제 2 원주영역(112)을 둘러싸는 복수의 제 n 원주영역(여기서, n은 3 이상의 자연수)을 더 배치할 수 있다. 또한, 상기 제 1 원주영역(111), 제 2 원주영역(112) 및 제 n 원주영역(여기서, n은 3 이상의 자연수)에는 6개 보다 더 많은 기체 분출구나 6개 보다 더 작은 기체 분출구를 배치할 수 있다. 또한, 하나의 원주영역에 배치되는 복수의 기체 분출구(115)는 서로 일정한 각도(예를 들어, 60°)를 갖도록 배치할 수도 있고, 각도의 규칙없이 랜덤하게 배치하는 것도 가능하다. In this embodiment, a plurality of nth circumferential regions (where n is a natural number of 3 or more) surrounding the second
상기 중심 홀(114a)의 직경은 이 중심 홀(114)을 통과하는 중공 니들(103a)의 외경과 거의 동일한 크기를 갖거나 조금 더 크다. 예를 들어, 상기 중심 홀(114)의 직경은 상기 중공 니들(103a)의 외경보다 0.001mm ~ 0.5mm 더 큰 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 중심 홀(114)의 직경은 상기 중공 니들(103a)의 외경보다 0.001mm~0.1mm 정도로 더 크게 설정하여 중심 홀(114)과 중공 니들(103a)간의 간극이 없도록 함으로써 틈새로 제 2 유체인 공기가 새어나가지 않도록 하는 것이 좋다. 또한, 중심 홀(114)에서 내부 니들(103a)이 관통하는 입구부분은 내부니들(103a)의 통과가 용이하도록 모따기 가공을 하는 것이 바람직하다. 기체분출수단(104)으로서의 에어 캡의 바닥면인 커버부(104a)의 두께(h1)는 0.1mm~5mm인 것이 바람직하다. 보다 바람직하게, 상기 커버부(104a)의 두께(h1)는 0.5mm~2mm이다. 이때, 커버부(104a)의 두께(h1)가 5mm를 초과하게 되면, 작은 직경의 홀을 가공하기 어렵다. The diameter of the central hole 114a is approximately the same size or slightly larger than the outer diameter of the
상기 외부노즐부 몸체(102)로 주입되는 공기가 새는 것을 방지하기 위하여 외부노즐부 몸체(102)의 체결 튜빙(102b)과 기체분출수단(104)의 측면 체결부(104b) 사이에는 오링(O-ring)이 설치될 수 있다. 이때, 상기 오링(O-ring)의 재질로는 불소계, 혹은 바이톤, 혹은 에틸렌-프로필렌의 올레핀계, 혹은 실리콘계가 사용될 수 있다. In order to prevent the air injected into the
또한, 상기 중공 니들(103a)은 에어 캡(104)의 중심 홀(114)을 관통하여 돌출되는데, 이때의 돌출 길이는 1 ~ 10mm인 것이 바람직하다. In addition, the
이하, 본 실시예에 따른 전기방사 노즐의 동작을 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation of the electrospinning nozzle according to this embodiment will be described in detail.
먼저, 제 1 유체 주입구(101a)를 통해 제 1 유체인 방사 용액이 주입되고, 내부 니들(103a)의 팁으로 방사 용액이 토출된다. 이때, 제 2 유체 주입구(102a)를 통해 제 2 유체인 공기를 주입함에 따라 기체분출수단(104)인 에어 캡에 구비된 복수의 기체 분출구(115)를 통하여 공기가 분출된다. 내부 니들(103a)로부터 토출되는 방사 용액은 원추형의 테일러 콘을 거쳐 일정 길이의 필라멘트 제트로 생성된 후 특정 위치에서 필라멘트 제트가 급격하게 요동(whipping)하는 휘핑 모드를 거쳐서 용매가 휘발되면서 집적부에 나노섬유로 적층된다. First, the spinning solution, which is the first fluid, is injected through the first
상기 필라멘트 제트는 공기층중의 일정한 영역내에서 비행하게 되고, 상기 기체분출구(115)에서 분출되어 직진하는 공기 흐름은 상기 필라멘트 제트를 일정한 거리 이격된 범위내에서 상기 필라멘트 제트를 집적부로 향하여 밀어내면서 직진하는 공기흐름층을 형성하기 때문에 휘핑 모드에서 필라멘트 제트가 외부로 지나치게 퍼지거나 분산되는 것을 억제할 수 있다. 상기 직진하는 공기흐름은 휘핑모드 구간의 하전 필라멘트에 집중되도록 한다. 이로 인해, 방사용액에 의한 하전 필라멘트는 안정적으로 형성되고, 상기 집적부의 원하는 적층 영역내로 집중되어 적층된다. The filament jet flies within a certain area of the air layer, and the air flow ejected from the
<제 2 실시예><Second Embodiment>
도 4는 본 발명의 다른 제 2 실시예에 따른 전기방사 노즐의 구성을 도시한 단면도이다.Figure 4 is a cross-sectional view showing the configuration of an electrospinning nozzle according to another second embodiment of the present invention.
본 발명의 제 2 실시예에 따른 전기방사 노즐(300)은, 상기 제 1 실시예의 전기방사 노즐(100)에 있어서, 내부 니들을 동축으로 감싸면서 배치되는 외부 니들과 이 외부 니들의 중심축 위치를 조절하기 위한 외부니들 위치조절부를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시예에 따른 전기방사 노즐(300)은, 상기 제 1 실시예의 전기방사 노즐(100)의 구성에 외부 니들부(304)와 외부니들 위치조절부(306)를 추가적으로 더 포함하는 것을 제외하고는 상기 제 1 실시예의 전기방사 노즐(100)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 실시예의 전기방사 노즐(300)의 구성중 상기 제 1 실시예의 전기방사 노즐(100)과 동일한 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다. The
도 4를 참조하면, 본 실시예에 따른 전기방사 노즐(300)은, 제 1 유체가 주입되는 내부노즐부 몸체(301)와, 제 2 유체가 주입되는 외부노즐부 몸체(302)와, 상기 내부노즐부 몸체(301)에 연결되고, 상기 제 1 유체의 토출구인 중공관 형태의 내부 니들(303a)을 구비한 내부 니들부(303)와, 상기 외부노즐 몸체(302)에 연결되고, 상기 내부 니들(303a)을 동축으로 둘러싸도록 배치되고, 상기 제 2 유체의 토출구인 중공관 형태의 외부 니들(304c)을 구비한 외부 니들부(304)와, 상기 외부 니들(304c)의 중심축 위치를 조절하는 외부니들 위치조절부(306)와, 상기 외부니들 위치조절부(306)에 결합되어 상기 내부 니들(303a)를 동축으로 감싸는 외부 니들(304c)로 이루어지는 이중 니들의 주변으로 기체를 분출하기 위한 기체분출수단(307)과, 상기 내부노즐부 몸체(301)에 연결되는 고전압 인가수단(308)을 포함한다. Referring to FIG. 4, the
상기 외부 니들부(304)로 주입되는 제 2 유체는 제 2 유체 주입구(302a)로 주입되고, 기체(예를 들어, 공기)는 기체 주입구(306d)로 주입된다. The second fluid injected into the
상기 외부 니들부(304)는 슬리브(304b)를 구비한 외부 니들(304c)이 압입되어 결합되는 홀더(304a)를 포함한다. 상기 외부 니들부(304)의 홀더(304a)에는 상기 슬리브(304b)가 압입되기 위한 홀(구멍)이나 나사산이 형성된다. 이때, 홀더(304a)의 홀은 외부 니들(304c)의 슬리브(304b)가 압입된 후에 누액이 발생하지 않도록 그 직경이 슬리브(304b)의 외경 보다 다소 작게 가공되는 것이 바람직하다.The
또한, 홀더(304a)의 홀의 입구는 슬리브(304b)의 삽입이 용이하도록 약간의 홈 가공(R 가공)을 하는 것이 바람직하다. 또한, 슬리브(304b)가 나사산으로 가공되는 경우, 나사산으로 누액이 발생되지 않도록 유니파이 가는나사(UNF:unified national fine) M2~M5, 바람직하게는 M3 나사로 가공하는 것이 바람직하다. In addition, it is preferable that the entrance to the hole of the
상기 외부니들 위치조절부(306)는 상기 외부 니들부(304)와 기체분출수단(307) 사이에 배치되어 기체 유로를 형성하는 원통형 실린더 형상의 위치조절부 바디(306a)와, 상기 위치조절부 바디(306a)의 일부분에 설치되어 외부 니들(304c)의 중심축을 조절하기 위한 복수의 나사핀(306b)을 포함한다. The external needle
상기 위치조절부 바디(306a)의 일단에는 기체 주입구(306d)가 결합되어 기체 주입구(306d)를 통해 주입되는 기체(공기)를 상기 기체 유로를 통해 상기 기체분출수단(307)에 형성된 복수의 기체분출구(307a)로 배출한다. A gas inlet (306d) is coupled to one end of the position adjusting unit body (306a), and the gas (air) injected through the gas inlet (306d) is supplied to a plurality of gases formed in the gas ejection means (307) through the gas flow path. It is discharged through the outlet (307a).
또한, 상기 위치조절부 바디(306a)의 하부 말단에는 상기 기체분출수단(307)의 측면 체결부와 결합되는 체결 튜빙(306c)이 형성된다. 즉, 상기 외부조절부 바디(360a)의 하부 말단에는 노즐의 길이방향으로 연장되는 체결 튜빙(306c)이 형성된다. 이 체결 튜빙(306c)은 상기 위치조절부 바디(306a)의 외경 보다는 작은 외경을 갖는 것이 바람직하다. 그리고, 이 체결 튜빙(306c)의 바깥 표면에는 상기 기체분출수단(307)과의 탈,부착이 가능하도록 나사산이 형성될 수 있다. In addition, a
상기 복수의 나사핀(306b)은 상기 위치조절부 바디(306a)의 일부분의 둘레에 서로 일정한 각도(예를 들어, 60도 간격)로 이격된 상태로 외부 니들(304c)의 둘레를 감싸도록 배치된다. 이때, 상기 복수의 나사핀(306b)은 외부 니들(304c)의 둘레를 감싸면서 일렬로 배치되거나 상,하 지그재그로 배치될 수 있다. The plurality of screw pins (306b) are arranged to surround a portion of the position adjusting unit body (306a) and surround the outer needle (304c) while being spaced apart from each other at a certain angle (e.g., 60 degrees apart). do. At this time, the plurality of screw pins 306b may be arranged in a line or zigzag up and down while surrounding the
상기 나사핀(306b)은 적어도 하나 이상, 바람직하게는 6개를 60도 간격으로 배치하여 외부 니들(304c)의 중심축을 조절한다. 이때, 외부 니들(304c)의 중심위치는 동축의 내부에 배치되는 내부 니들(303a)의 중심위치에 맞추어서 조절된다. 이렇게 내부 니들(303a)에 대한 외부 니들(304c)의 중심축을 조절함으로써 내부 니들(303a)과 외부 니들(304c)을 서로 동축으로 배치시키거나 또는 서로 비동축으로 배치시킬 수 있다. At least one screw pin (306b), preferably six, is arranged at 60-degree intervals to adjust the central axis of the external needle (304c). At this time, the central position of the outer needle (304c) is adjusted to match the central position of the inner needle (303a) disposed inside the coaxial axis. By adjusting the central axis of the outer needle (304c) with respect to the inner needle (303a), the inner needle (303a) and the outer needle (304c) can be arranged coaxially or non-coaxially with each other.
상기 나사핀(306b)의 직경은 0.5mm 내지 5mm가 바람직하다. 상기 나사핀(306b)의 끝부분은 뾰족하거나, U자형을 갖는 것이 바람직하다. 만약, 내부 니들(303a)과 외부 니들(304c)을 서로 동축으로 배치한다면, 내부 니들(303a)과 외부 니들(304c)의 중심축 간의 거리는 0.1mm 이내로 조절되는 것이 바람직하다. The diameter of the
상기 위치조절부 바디(306a)의 외경은 5mm ~ 50mm가 바람직하고, 내경은 2mm ~ 45mm이다. 상기 위치조절부 바디(306a)는 SUS 금속, 알루미늄, 황동, PEEK, 아세탈, 나일론 중 어느 하나의 재질로 구성될 수 있다. 상기 위치조절부 바디(306a)가 통전성 금속재질로 이루어지는 경우, 외부니들 위치조절부(306)에 고전압을 인가하는 것에 의해 내부 니들(303a)의 팁에서 방사 안정성을 이룰 수 있다. The outer diameter of the
본 실시예에 따른 전기방사노즐(300)에 있어서, 외부 니들(304c)의 내경은 내부 니들(303a)의 외경 보다 5㎛ 내지 1,000㎛ 크게 구성된다. 예를 들어, 본 실시예에 따른 전기방사 노즐에 있어서, 내부 니들(303a)과 외부 니들(304c)은 17G-23G[17G(OD:1.47mm, ID:1.07mm)], 23G(OD:0.63mm, ID:0.33mm)], 17G-25G[17G(OD:1.47mm, ID:1.07mm), 25G(OD:0.50mm, ID:0.25mm)], 18G-25G[18G(OD:1.27mm, ID:0.85mm), 25G(OD:0.50mm, ID:0.25mm), 21G-27G[21G(OD:0.80mm, ID:0.50mm), 27G(OD:0.40mm, ID:0.20mm)] 및 22G-30G [22G(OD:0.70mm, ID:0.40mm), 30G(OD:0.30mm, ID:0.15mm)]]중 어느 하나의 조합을 갖는 것이 바람직하다. In the
내부 니들(303a)을 동축(또는 비동축)으로 감싸는 외부 니들(304c)이 통과되는 중심 홀(307d)과 복수의 기체분출구(307a)를 포함하는 기체분출수단(307)은 상기 상기 위치조절부 바디(306a)의 하부 일단에 형성된 체결 튜빙(360c)과 결합된다. 상기 중심 홀(307d)은 두께가 얇은 실리콘판(307d)이나 O-링을 설치하고, 중공나사(307b)를 조여서 실링한다. 외부 니들(304c)이 상기 중심 홀(307d)을 관통하여 외부로 돌출되는 길이는 기체분출수단(307)의 하단으로부터 1 ~ 10mm인 것이 바람직하다.The gas ejection means 307 including a
본 실시예에 따른 상기 기체분출수단(307)은 상기 제 1 실시예의 도 2 및 도 3에 도시된 기체분출수단(104)과 그 구성 및 기능이 완전히 동일하다. The gas ejection means 307 according to this embodiment is completely identical in structure and function to the gas ejection means 104 shown in FIGS. 2 and 3 of the first embodiment.
이하, 본 실시예에 따른 전기방사노즐(300)의 동작을 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation of the
먼저, 제 1 유체 주입구(301a)를 통해 제 1 유체인 제 1 방사 용액이 주입되고, 내부 니들(303a)의 팁으로 방사 용액이 토출된다. 또한, 제 2 유체 주입구(302a)를 통해 제 2 유체인 제 2 방사 용액이 주입되고, 외부 니들(304c)을 통해 외부로 토출된다. 이때, 기체 주입구(306d)를 통해서 공기를 주입함에 따라 기체분출수단(307)인 에어 캡에 구비된 복수의 기체 분출구(307a)를 통하여 공기가 분출된다. 내부 니들(303a)로부터 토출되는 제 1 방사 용액과 외부 니들(304c)로부터 토출되는 제 2 방사용액은 원추형의 테일러 콘을 거쳐 일정 길이의 필라멘트 제트로 생성된 후 특정 위치에서 필라멘트 제트가 급격하게 요동(whipping)하는 휘핑 모드를 거쳐서 용매가 휘발되면서 집적부에 나노섬유로 적층된다. First, the first spinning solution, which is the first fluid, is injected through the first
상기 필라멘트 제트는 공기층중의 일정한 영역내에서 비행하게 되고, 상기 기체분출구(307a)에서 분출되어 직진하는 공기 흐름은 상기 필라멘트 제트와 일정한 거리 이격된 범위내에서 상기 필라멘트 제트를 집적부로 향하여 밀어내면서 직진하는 공기흐름층을 형성하기 때문에 휘핑 모드에서 필라멘트 제트가 외부로 지나치게 퍼지거나 분산되는 것을 억제할 수 있다. 이로 인해, 방사 필라멘트는 상기 집적부의 원하는 적층 영역내에 코어셀 구조의 나노섬유 웹으로 적층된다. The filament jet flies within a certain area of the air layer, and the air flow ejected from the
<제 3 실시예><Third Embodiment>
도 5는 본 발명의 다른 제 3 실시예에 따른 전기방사노즐(400)의 구성을 도시한 단면도이다.Figure 5 is a cross-sectional view showing the configuration of an
본 발명의 제 3 실시예에 따른 전기방사노즐(400)은, 상기 제 1 실시예의 전기방사노즐(100)에 있어서, 전기방사공정중에 방사 용액의 흐름을 제어 및 차단할 수 있는 니들 샤프트(411)를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. 즉, 본 실시예에 따른 전기방사노즐(400)은, 상기 제 1 실시예의 전기방사노즐(100)의 구성에 니들 샤프트(411)를 추가적으로 더 포함하는 것을 제외하고는 상기 제 1 실시예의 전기방사노즐(100)과 실질적으로 동일하다. 따라서, 본 실시예의 전기방사노즐(400)의 구성중 상기 제 1 실시예의 전기방사노즐(100)과 동일한 구성에 대해서는 그 상세한 설명을 생략한다.The
도 5를 참조하면, 본 실시예에 따른 전기방사노즐(400)은, 제 1 유체가 주입되는 제 1 유체 주입구(401a)를 포함하는 내부노즐부 몸체(401)와, 상기 내부노즐부 몸체(401)에 연결되고, 상기 제 1 유체의 토출구인 중공관 형태의 내부 니들(403b)을 구비한 내부 니들부(403)와, 제 2 유체인 기체가 주입되는 제 2 유체 주입구(402a)를 포함하는 외부노즐부 몸체(402)와, 공기가 주입되는 공기 주입구(410a), 내부 니들부(403)로 이송되는 상기 제 1 유체의 흐름을 제어, 차단하기 위한 니들 샤프트(411), 니들 샤프트(411)의 상부로 제 1 유체가 역류하여 누액되는 것을 방지하기 위한 니들샤프트 실링부(412)를 포함하는 공압제어부 몸체(410)와, 상기 내부 니들(403b)을 통과시키는 중심 홀(404a)과 중심 홀(404a) 둘레에 제 2 유체인 기체(공기)를 외부로 분출하기 위한 복수의 기체분출구(404b)를 포함하는 기체분출수단(404)과, 상기 내부노즐부 몸체(101)에 연결되는 고전압 인가수단(406)을 포함한다. Referring to FIG. 5, the
또한, 본 실시예의 전기방사노즐(400)은 상기 제 2 실시예와 마찬가지로 상기 외부노즐부 몸체(302)에 연결되고, 상기 내부 니들(403b)을 동축으로 둘러싸도록 배치되는 중공관 형태의 외부 니들을 구비한 외부 니들부와, 이 외부 니들의 중심축 위치를 조절하기 위한 복수의 나사핀을 포함하는 외부니들 위치조절부를 더 포함할 수 있다. In addition, the
상기 니들 샤프트(411)는 제 1 유체의 흐름을 차단하기 위하여 내부니들부(403)로 향하는 유체 통로를 막는 테이퍼 차단부(411a)와, 내부 니들(403b)을 관통하여 그 선단부를 통해 돌출되는 끝단이 뾰족한 샤프트 니들(411b)을 포함한다. The
상기 니들 샤프트(411)는 평상시에는 샤프트에 감겨진 스프링(413)의 탄성복원력에 의하여 상부로 올려진 상태를 유지한다. 이에 따라 내부 니들부(403)로 향하는 유체 통로는 열림상태(ON 상태)가 되어서 제 1 유체를 내부 니들부(403)로 흘러보낸다. 그리고, 상기 공기 주입구(410a)를 통해 공기가 주입되면, 공압에 의해 니들 샤프트(411)의 스프링(413)이 압축되면서 니들 샤프트(411) 선단의 테이퍼 차단부(411a)가 제 1 유체의 상기 유체 통로를 차단하게 됨과 동시에 샤프트 니들(411b)이 내부 니들(403b)을 관통하여 돌출됨으로써 내부 니들(403b)의 중공을 막는다.The
이하, 본 실시예의 전기방사 노즐(400)의 동작을 상세히 설명한다. Hereinafter, the operation of the
먼저, 제 1 유체 주입구(401a)를 통해 제 1 유체인 방사 용액이 주입되고, 내부 니들(403b)의 팁으로 방사 용액이 토출된다. 이때, 제 2 유체 주입구(402a)를 통해 공기를 주입함에 따라 기체분출수단(404)인 에어 캡에 구비된 복수의 기체 분출구(404b)를 통하여 공기가 분출된다. 내부 니들(403b)로부터 토출되는 방사 용액은 원추형의 테일러 콘을 거쳐 일정 길이의 필라멘트 제트로 생성된 후 특정 위치에서 필라멘트 제트가 급격하게 요동(whipping)하는 휘핑 모드를 거치면서 용매가 휘발되면서 집적부에 나노섬유로 적층된다. 한편, 제 1 주입구(401a)를 통해 주입된 제 1 유체가 내부 니들부(403)로 이송될 때, 내부 니들부(403) 상부로 역류하여 누설되는 것은 니들 샤프트(411)의 실링부(412)에 의해 차단된다. First, the spinning solution, which is the first fluid, is injected through the first
상기 필라멘트 제트는 공기층중의 일정한 영역내에서 비행하게 되고, 상기 기체분출구(404b)에서 분출되어 직진하는 공기 흐름은 상기 필라멘트 제트를 일정한 거리 이격된 범위내에서 상기 필라멘트 제트를 집적부로 향하여 밀어내면서 직진하기 때문에 휘핑 모드에서 필라멘트 제트가 외부로 지나치게 퍼지거나 분산되는 것을 방지한다. 이로 인해, 방사 필라멘트는 상기 집적부의 원하는 적층 영역내로 집중되어 적층될 수 있다. The filament jet flies within a certain area of the air layer, and the air flow ejected from the
한편, 공기 주입구(410a)로 공기를 주입함에 따라 공압에 의해 니들 샤프트(411)의 스프링(413)이 압축되고, 니들 샤프트(411) 선단의 테이퍼 차단부(411a)가 제 1 유체의 상기 유체 통로를 차단하고, 동시에 샤프트 니들(411b)이 내부 니들(403b)을 관통하여 내부 니들(403b)의 통로를 막는 것에 의해 제 1 유체인 방사용액의 흐름을 차단하게 되고, 전기방사공정은 중단된다. 전기방사공정을 다시 진행시키기 위해서는 공기 주입구(410a)로 주입되는 공기를 차단하고, 제 2 유체 주입구(402a)로 공기를 주입한다. 공기 주입구(410a)로 주입되는 공기가 차단됨에 따라, 니들 샤프트(411)의 스프링(413)이 탄성복원력에 의해 원래의 위치로 복귀하고, 내부 니들부(403)의 유체 통로가 열린 상태로 전환되어 전기방사공정이 재개된다. Meanwhile, as air is injected into the
이와 같이, 상기 니들 샤프트(411)는 제 1 유체 주입구(401a)로 주입되는 방사 용액의 흐름을 간단하게 ON/OFF 제어할 수 있다. In this way, the
상기 니들 샤프트(411)를 제어하기 위하여 공기 주입구(410a)를 통해 외부에서 주입되는 공기는 스프링(413)의 탄성복원력(장력) 이상의 압력으로 주입되어야 한다. In order to control the
또한, 본 실시예의 전기방사노즐(400)에서, 상기 내부 니들(403b)을 동축으로 감싸는 외부 니들을 더 포함하는 경우, 제 2 유체 주입구(402a)로 다른 방사용액이 주입되고, 기체분출구(404b)를 통해 분출할 공기를 주입하는 별도의 기체 주입구를 더 포함할 수 있다.In addition, in the
이상에서 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능함은 물론이다.Although the present invention has been described above with limited examples and drawings, the present invention is not limited thereto, and the technical idea of the present invention and the description below will be understood by those skilled in the art to which the present invention pertains. Of course, various modifications and variations are possible within the scope of equivalence of the patent claims.
100 : 전기방사 노즐, 101,301,401 : 내부노즐부 몸체, 101a,301a,401a : 제 1 유체 주입구, 101b, : 용액저장공간, 103,403 : 내부 니들부, 103a,303a,403b : 내부 니들, 102,302,402 : 외부노즐부 몸체, 104,307,404 : 기체분출수단, 104a : 커버부, 104b : 측면 체결부, 114 : 중심 홀, 115 : 기체 분출구, 304 : 외부 니들부, 306 : 외부니들 위치조절부, 410 : 니들 샤프트100: electrospinning nozzle, 101,301,401: internal nozzle body, 101a, 301a, 401a: first fluid inlet, 101b,: solution storage space, 103,403: internal needle part, 103a, 303a, 403b: internal needle, 102,302,402: external nozzle Sub body, 104,307,404: gas ejection means, 104a: cover part, 104b: side fastening part, 114: center hole, 115: gas ejection port, 304: external needle part, 306: external needle position control part, 410: needle shaft
Claims (38)
상기 내부노즐부 몸체와 연결되고, 상기 제 1 유체의 토출구인 중공관 형태의 내부 니들을 구비한 내부 니들부와;
제 2 유체인 공기가 주입되는 외부노즐부 몸체와;
상기 외부노즐부 몸체의 말단에 결합되어 상기 내부 니들로부터 토출되는 방사용액에 의한 하전 필라멘트에 대하여 직진하는 상기 제 2 유체인 공기의 흐름을 생성하는 기체분출수단; 및
상기 내부노즐부 몸체에 연결되는 고전압 인가수단을 포함하고;
상기 기체분출수단은, 상기 내부 니들을 관통시키는 중심 홀과 이 중심홀을 방사상으로 일정한 거리 이격하여 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 분출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. an internal nozzle body into which the first fluid, a spinning solution, is injected;
an internal needle unit connected to the internal nozzle unit body and having an internal needle in the form of a hollow tube that is a discharge port of the first fluid;
an external nozzle body into which air, a second fluid, is injected;
a gas ejection means coupled to the end of the external nozzle body and generating a flow of air, which is the second fluid, flowing straight toward the charged filament by the spinning solution discharged from the internal needle; and
It includes a high voltage applying means connected to the inner nozzle body;
The gas ejection means is an electrospinning nozzle, characterized in that it includes a central hole penetrating the internal needle and a plurality of gas ejection ports arranged radially surrounding the central hole at a constant distance apart.
상기 기체 분출구는, 상기 중심 홀을 중심으로 그 둘레에 적어도 1줄 이상의 원형라인으로 이루어지는 복수의 원주영역에 적어도 2개 이상이 일정한 간격으로 배치되고, 상기 제 2 유체인 공기를 외부로 배출시키는 복수의 공기 홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 1,
The gas outlet is arranged at regular intervals in a plurality of circumferential areas consisting of at least one circular line around the central hole, and is configured to discharge air, which is the second fluid, to the outside. An electrospinning nozzle, characterized in that it consists of air holes.
상기 중심 홀에서 반지름 r1만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 첫번째 원형라인인 제 1 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 1 기체 분출구와,
상기 중심 홀에서 반지름 r2만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 두번째 원형라인인 제 2 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 2 기체 분출구를 포함하고,
상기 제 2 원주영역의 반지름 r2가 상기 제 1 원주영역의 반지름 r1보다는 큰 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. The method of claim 2, wherein the gas outlet is:
a first gas outlet in which at least two air holes are disposed in a first circumferential area, which is a first circular line that is spaced apart from the central hole by a radius r 1 and surrounds the central hole;
It includes a second gas outlet in which at least two air holes are disposed in a second circumferential area, which is a second circular line spaced apart from the central hole by a radius r 2 and surrounding the central hole,
An electrospinning nozzle, characterized in that the radius r 2 of the second circumferential region is greater than the radius r 1 of the first circumferential region.
상기 제 2 원주영역의 바깥쪽에 상기 제 2 원주영역을 둘러싸는 복수의 제 n 원주영역(여기서, n은 3 이상의 자연수)을 더 배치하고;
상기 제 n 원주영역에는 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 3,
further disposing a plurality of n-th circumferential regions (where n is a natural number of 3 or more) surrounding the second circumferential region outside the second circumferential region;
An electrospinning nozzle, characterized in that at least two air holes are disposed in the nth circumferential region.
상기 제 1 원주영역, 제 2 원주영역 및 제 n 원주역역에는 6개의 공기 홀이 서로 60°각도를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 3 or 4,
An electrospinning nozzle, characterized in that six air holes are arranged at an angle of 60° to each other in the first circumferential region, the second circumferential region, and the nth circumferential region.
상기 반지름 r1은 3~5mm이고, 상기 반지름 r2는 4~10mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 5,
The radius r 1 is 3 to 5 mm, and the radius r 2 is 4 to 10 mm.
상기 공기 홀의 직경은 0.1mm~2mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 5,
An electrospinning nozzle, characterized in that the diameter of the air hole is 0.1mm to 2mm.
상기 중심 홀의 직경은 상기 내부 니들의 외경보다 0.001mm ~ 0.1mm 더 큰 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 5,
An electrospinning nozzle, characterized in that the diameter of the center hole is 0.001 mm to 0.1 mm larger than the outer diameter of the internal needle.
상기 내부 니들이 상기 중심 홀을 관통하여 돌출되는 돌출 길이가 1 ~ 10mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 5,
An electrospinning nozzle, wherein the internal needle protrudes through the central hole and has a protrusion length of 1 to 10 mm.
상기 외부노즐부 몸체의 연장되는 말단과 결합되는 측면 체결부와, 상기 중심 홀과 이 중심홀을 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 배출구가 형성되는 커버부를 포함하고;
이 측면 체결부와 커버부에 의해 내부에 상기 제 2 유체인 공기의 체류공간이 형성되는 에어 캡(air cap)인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. The method of claim 5, wherein the gas ejection means is:
It includes a side fastening part coupled to the extending end of the external nozzle body, and a cover part formed with the central hole and a plurality of gas discharge ports disposed surrounding the central hole;
An electrospinning nozzle, characterized in that it is an air cap in which a residence space for air, which is the second fluid, is formed by the side fastening portion and the cover portion.
상기 커버부의 두께는 0.5mm~2mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 10,
An electrospinning nozzle, characterized in that the cover portion has a thickness of 0.5 mm to 2 mm.
상기 내부노즐부 몸체와 연결되고, 상기 제 1 유체의 토출구인 중공관 형태의 내부 니들을 구비한 내부 니들부와;
제 2 유체가 주입되는 외부노즐부 몸체와;
상기 외부노즐 몸체에 연결되고, 상기 내부 니들을 동축으로 둘러싸도록 배치되는 상기 제 2 유체의 토출구인 중공관 형태의 외부 니들을 구비한 외부 니들부와;
상기 외부 니들의 중심축 위치를 조절하는 외부니들 위치조절부와;
기체인 공기를 주입하기 위한 기체 주입구와;
상기 외부니들 위치조절부의 말단에 결합되어 상기 내부 니들을 동축으로 감싸는 외부 니들로 이루어지는 이중 니들로부터 토출되는 방사용액에 의한 하전 필라멘트에 대하여 직진하는 공기의 흐름을 생성하는 기체분출수단; 및
상기 내부노즐부 몸체에 연결되는 고전압 인가수단을 포함하고;
상기 기체분출수단은, 상기 이중 니들을 관통시키는 중심 홀과 이 중심홀을 방사상으로 일정한 거리 이격하여 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 분출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. an internal nozzle body into which the first fluid is injected;
an internal needle unit connected to the internal nozzle unit body and having an internal needle in the form of a hollow tube that is a discharge port of the first fluid;
an external nozzle body into which the second fluid is injected;
an external needle unit connected to the external nozzle body and having an external needle in the form of a hollow tube, which is a discharge port of the second fluid, and arranged to coaxially surround the internal needle;
an external needle position adjusting unit that adjusts the central axis position of the external needle;
a gas inlet for injecting air, which is gas;
a gas ejection means that is coupled to the end of the outer needle position control unit and generates a flow of air traveling straight to the charged filament by the spinning solution discharged from the double needle consisting of an outer needle coaxially surrounding the inner needle; and
It includes a high voltage applying means connected to the internal nozzle body;
The gas ejection means is an electrospinning nozzle, characterized in that it includes a central hole penetrating the double needle and a plurality of gas ejection ports arranged radially surrounding the central hole at a constant distance apart.
상기 외부 니들부와 상기 기체분출수단 사이에 배치되어 기체 유로를 형성하는 원통형 실린더 형상의 위치조절부 바디와,
상기 위치조절부 바디의 일부분에 설치되어 외부 니들의 중심축을 조절하기 위한 복수의 나사핀을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. The method of claim 12, wherein the external needle position adjusting unit,
A cylindrical position control body disposed between the external needle portion and the gas ejection means to form a gas flow path;
An electrospinning nozzle, characterized in that it includes a plurality of screw pins installed on a portion of the position adjusting unit body to adjust the central axis of the external needle.
상기 위치조절부 바디의 일단에는 상기 기체 주입구가 형성되고,
이 기체 주입구를 통해 주입되는 공기를 상기 기체분출수단으로 배출하는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 13,
The gas inlet is formed at one end of the position adjusting unit body,
An electrospinning nozzle, characterized in that the air injected through the gas inlet is discharged through the gas ejection means.
상기 복수의 나사핀은 상기 위치조절부 바디의 일부분의 둘레에 서로 일정한 각도로 이격된 상태로 상기 외부 니들의 둘레를 감싸도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 14,
An electrospinning nozzle, characterized in that the plurality of screw pins are arranged around a portion of the position adjusting unit body to surround the circumference of the external needle while being spaced apart from each other at a predetermined angle.
상기 외부 니들의 내경은 상기 내부 니들의 외경 보다 5㎛ 내지 1,000㎛ 크게 구성되고,
상기 내부 니들과 상기 외부 니들의 중심축 간의 거리는 0.1mm 이내인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 15,
The inner diameter of the external needle is 5㎛ to 1,000㎛ larger than the outer diameter of the internal needle,
An electrospinning nozzle, characterized in that the distance between the central axes of the inner needle and the outer needle is within 0.1 mm.
상기 기체 분출구는, 상기 중심 홀을 중심으로 그 둘레에 적어도 1줄 이상의 원형라인으로 이루어지는 복수의 원주영역에 적어도 2개 이상이 일정한 간격으로 배치되는 상기 제 2 유체인 공기를 외부로 배출시키는 복수의 공기 홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 15,
The gas outlet is a plurality of gas jets that discharge air, which is the second fluid, to the outside, with at least two of them arranged at regular intervals in a plurality of circumferential areas consisting of at least one circular line around the central hole. An electrospinning nozzle characterized by consisting of air holes.
상기 중심 홀에서 반지름 r1만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 첫번째 원형라인인 제 1 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 1 기체 분출구와,
상기 중심 홀에서 반지름 r2만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 두번째 원형라인인 제 2 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 2 기체 분출구를 포함하고,
상기 제 2 원주영역의 반지름 r2가 상기 제 1 원주영역의 반지름 r1보다는 큰 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. The method of claim 17, wherein the gas outlet is:
a first gas outlet in which at least two air holes are disposed in a first circumferential area spaced apart from the central hole by a radius r 1 and which is a first circular line surrounding the central hole;
It includes a second gas outlet in which at least two air holes are disposed in a second circumferential area, which is a second circular line spaced apart from the center hole by a radius r 2 and surrounding the center hole,
An electrospinning nozzle, characterized in that the radius r 2 of the second circumferential region is greater than the radius r 1 of the first circumferential region.
상기 제 2 원주영역의 바깥쪽에 상기 제 2 원주영역을 둘러싸는 복수의 제 n 원주영역(여기서, n은 3 이상의 자연수)을 더 배치하고;
상기 제 n 원주영역에는 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 18,
further disposing a plurality of n-th circumferential regions (where n is a natural number of 3 or more) surrounding the second circumferential region outside the second circumferential region;
An electrospinning nozzle, characterized in that at least two air holes are disposed in the nth circumferential region.
상기 제 1 원주영역, 제 2 원주영역 및 제 n 원주역역에는 6개의 공기 홀이 서로 60°각도를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. The method of claim 18 or 19,
An electrospinning nozzle, characterized in that six air holes are arranged at an angle of 60° to each other in the first circumferential region, the second circumferential region, and the nth circumferential region.
상기 반지름 r1은 3~5mm이고, 상기 반지름 r2는 4~10mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 20,
The radius r 1 is 3 to 5 mm, and the radius r 2 is 4 to 10 mm.
상기 공기 홀의 직경은 0.1mm~2mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 20,
An electrospinning nozzle, characterized in that the diameter of the air hole is 0.1mm to 2mm.
상기 중심 홀의 직경은 상기 외부 니들의 외경보다 0.001mm ~ 0.1mm 더 큰 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 20,
An electrospinning nozzle, characterized in that the diameter of the center hole is 0.001 mm to 0.1 mm larger than the outer diameter of the external needle.
상기 외부 니들이 상기 중심 홀을 관통하여 돌출되는 돌출 길이가 1 ~ 10mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 20,
An electrospinning nozzle, wherein the external needle protrudes through the central hole and has a protrusion length of 1 to 10 mm.
상기 외부니들 위치조절부의 연장되는 말단과 결합되는 측면 체결부와, 상기 중심 홀과 이 중심홀을 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 배출구가 형성되는 커버부를 포함하고;
이 측면 체결부와 커버부에 의해 내부에 상기 공기의 체류공간이 형성되는 에어 캡(air cap)인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. The method of claim 20, wherein the gas ejection means is:
It includes a side fastening part coupled to the extending end of the external needle position adjusting part, a cover part having the central hole and a plurality of gas discharge ports disposed surrounding the central hole;
An electrospinning nozzle, characterized in that it is an air cap in which the air retention space is formed by the side fastening portion and the cover portion.
상기 커버부의 두께는 0.5mm~2mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 25,
An electrospinning nozzle, characterized in that the cover portion has a thickness of 0.5 mm to 2 mm.
상기 내부노즐부 몸체에 연결되고, 상기 제 1 유체의 토출구인 중공관 형태의 내부 니들을 구비한 내부 니들부와;
제 2 유체인 공기가 주입되는 제 2 유체 주입구를 포함하는 외부노즐부 몸체와;
상기 내부 니들부로 이송되는 상기 제 1 유체의 흐름을 제어, 차단하기 위한 니들 샤프트와, 상기 니들 샤프트의 상부로 제 1 유체가 역류하여 누액되는 것을 방지하기 위한 니들샤프트 실링부를 포함하는 공압제어부 몸체와;
상기 외부노즐부 몸체의 말단에 결합되어 상기 내부 니들로부터 토출되는 방사용액에 의한 하전 필라멘트에 대하여 직진하는 상기 제 2 유체인 공기의 흐름을 생성하는 기체분출수단; 및
상기 내부노즐부 몸체에 연결되는 고전압 인가수단을 포함하고;
상기 기체분출수단은, 상기 내부 니들을 관통시키는 중심 홀과 이 중심홀을 방사상으로 일정한 거리 이격하여 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 분출구를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. an internal nozzle body including a first fluid injection port through which the first fluid is injected;
an internal needle unit connected to the internal nozzle unit body and having an internal needle in the form of a hollow tube that is a discharge port of the first fluid;
an external nozzle body including a second fluid inlet through which air, a second fluid, is injected;
A pneumatic control unit body including a needle shaft for controlling and blocking the flow of the first fluid transferred to the internal needle unit, and a needle shaft sealing unit for preventing the first fluid from flowing back and leaking into the upper part of the needle shaft; ;
a gas ejection means coupled to the end of the external nozzle body and generating a flow of air, which is the second fluid, flowing straight toward the charged filament by the spinning solution discharged from the internal needle; and
It includes a high voltage applying means connected to the inner nozzle body;
The gas ejection means is an electrospinning nozzle, characterized in that it includes a central hole penetrating the internal needle and a plurality of gas ejection ports arranged radially surrounding the central hole at a constant distance apart.
상기 공압제어부 몸체는 상기 니들 샤프트에 공기를 주입하기 위한 공기 주입구를 더 포함하고;
상기 니들 샤프트는,
상기 니들 샤프트에 감겨져 탄성 복원력을 갖는 스프링과,
상기 제 1 유체의 흐름을 차단하기 위하여 상기 내부 니들부로 향하는 유체 통로를 막기 위해 상기 니들 샤프트의 말단에 형성되는 테이퍼 차단부, 및
상기 테이퍼 차단부에 연결되어 상기 내부 니들을 관통하여 그 선단부를 통해 돌출되는 끝단이 뾰족한 샤프트 니들을 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to clause 27,
The pneumatic control unit body further includes an air inlet for injecting air into the needle shaft;
The needle shaft is,
A spring wound around the needle shaft and having elastic restoring force,
A tapered blocking portion formed at the end of the needle shaft to block the fluid passage toward the inner needle portion to block the flow of the first fluid, and
An electrospinning nozzle, characterized in that it is connected to the tapered blocking portion and includes a shaft needle with a sharp end that penetrates the inner needle and protrudes through its distal end.
상기 기체 분출구는, 상기 중심 홀을 중심으로 그 둘레에 적어도 1줄 이상의 원형라인으로 이루어지는 복수의 원주영역에 적어도 2개 이상이 일정한 간격으로 배치되는 상기 제 2 유체인 공기를 외부로 배출시키는 복수의 공기 홀로 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to clause 28,
The gas outlet is a plurality of gas jets that discharge air, which is the second fluid, to the outside, with at least two of them arranged at regular intervals in a plurality of circumferential areas consisting of at least one circular line around the central hole. An electrospinning nozzle characterized by consisting of air holes.
상기 중심 홀에서 반지름 r1만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 첫번째 원형라인인 제 1 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 1 기체 분출구와,
상기 중심 홀에서 반지름 r2만큼 이격되어 중심 홀을 둘러싸는 두번째 원형라인인 제 2 원주영역에 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 제 2 기체 분출구를 포함하고,
상기 제 2 원주영역의 반지름 r2가 상기 제 1 원주영역의 반지름 r1보다는 큰 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. The method of claim 29, wherein the gas outlet is:
a first gas outlet in which at least two air holes are disposed in a first circumferential area spaced apart from the central hole by a radius r 1 and which is a first circular line surrounding the central hole;
It includes a second gas outlet in which at least two air holes are disposed in a second circumferential area, which is a second circular line spaced apart from the center hole by a radius r 2 and surrounding the center hole,
An electrospinning nozzle, characterized in that the radius r 2 of the second circumferential region is greater than the radius r 1 of the first circumferential region.
상기 제 2 원주영역의 바깥쪽에 상기 제 2 원주영역을 둘러싸는 복수의 제 n 원주영역(여기서, n은 3 이상의 자연수)을 더 배치하고;
상기 제 n 원주영역에는 적어도 2개 이상의 공기 홀이 배치되는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 30,
further disposing a plurality of n-th circumferential regions (where n is a natural number of 3 or more) surrounding the second circumferential region outside the second circumferential region;
An electrospinning nozzle, characterized in that at least two air holes are disposed in the nth circumferential region.
상기 제 1 원주영역, 제 2 원주영역 및 제 n 원주역역에는 6개의 공기 홀이 서로 60°각도를 갖도록 배치되는 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. The method of claim 30 or 31,
An electrospinning nozzle, characterized in that six air holes are arranged at an angle of 60° to each other in the first circumferential region, the second circumferential region, and the nth circumferential region.
상기 반지름 r1은 3~5mm이고, 상기 반지름 r2는 4~10mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 32,
The radius r 1 is 3 to 5 mm, and the radius r 2 is 4 to 10 mm.
상기 공기 홀의 직경은 0.1mm~2mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 32,
An electrospinning nozzle, characterized in that the diameter of the air hole is 0.1mm to 2mm.
상기 중심 홀의 직경은 상기 내부 니들의 외경보다 0.001mm ~ 0.1mm 더 큰 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 32,
An electrospinning nozzle, characterized in that the diameter of the center hole is 0.001 mm to 0.1 mm larger than the outer diameter of the internal needle.
상기 내부 니들이 상기 중심 홀을 관통하여 돌출되는 돌출 길이가 1 ~ 10mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. According to claim 32,
An electrospinning nozzle, wherein the internal needle protrudes through the central hole and has a protrusion length of 1 to 10 mm.
상기 외부노즐부 몸체의 연장되는 말단과 결합되는 측면 체결부와, 상기 중심 홀과 이 중심홀을 둘러싸면서 배치되는 복수의 기체 배출구가 형성되는 커버부를 포함하고;
이 측면 체결부와 커버부에 의해 내부에 상기 제 2 유체인 공기의 체류공간이 형성되는 에어 캡(air cap)인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐. The method of claim 32, wherein the gas ejection means is:
It includes a side fastening part coupled to the extending end of the external nozzle body, and a cover part formed with the central hole and a plurality of gas discharge ports disposed surrounding the central hole;
An electrospinning nozzle, characterized in that it is an air cap in which a residence space for air, which is the second fluid, is formed by the side fastening portion and the cover portion.
상기 커버부의 두께는 0.5mm~2mm인 것을 특징으로 하는 전기방사노즐.According to clause 37,
An electrospinning nozzle, characterized in that the cover portion has a thickness of 0.5 mm to 2 mm.
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|---|---|---|---|
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| KR101440448B1 (en) | 2013-02-20 | 2014-09-17 | 전북대학교산학협력단 | electrospining nozzle module for coating drug |
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Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101478184B1 (en) | 2012-09-21 | 2014-12-31 | (주)우리나노필 | Electro-spinning nozzle pack and electro-spinning system comprising the same |
| KR101440448B1 (en) | 2013-02-20 | 2014-09-17 | 전북대학교산학협력단 | electrospining nozzle module for coating drug |
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