WO2014171624A1 - 전기방사장치 - Google Patents

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WO2014171624A1
WO2014171624A1 PCT/KR2014/001583 KR2014001583W WO2014171624A1 WO 2014171624 A1 WO2014171624 A1 WO 2014171624A1 KR 2014001583 W KR2014001583 W KR 2014001583W WO 2014171624 A1 WO2014171624 A1 WO 2014171624A1
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WO
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long sheet
unit
auxiliary belt
nozzle block
nanofibers
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PCT/KR2014/001583
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English (en)
French (fr)
Inventor
박종철
Original Assignee
(주)에프티이앤이
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Publication date
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Priority claimed from KR1020130042252A external-priority patent/KR101382575B1/ko
Priority claimed from KR1020130042248A external-priority patent/KR101517984B1/ko
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Priority to US14/784,752 priority patent/US20160060790A1/en
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    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D01D5/0061—Electro-spinning characterised by the electro-spinning apparatus
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D5/00—Formation of filaments, threads, or the like
    • D01D5/0007—Electro-spinning
    • D—TEXTILES; PAPER
    • D01—NATURAL OR MAN-MADE THREADS OR FIBRES; SPINNING
    • D01D—MECHANICAL METHODS OR APPARATUS IN THE MANUFACTURE OF ARTIFICIAL FILAMENTS, THREADS, FIBRES, BRISTLES OR RIBBONS
    • D01D13/00—Complete machines for producing artificial threads

Definitions

  • the present invention relates to an electrospinning apparatus, and more particularly, to detect the deflection of the long sheet being transported while the polymer spinning solution is electrospun, to adjust the transfer speed and the time of the long sheet, and to assist the transfer of the long sheet,
  • the present invention relates to an electrospinning apparatus capable of mass production of nanofibers having uniform ventilation and uniform thickness by controlling the feeding speed of a long sheet, controlling the discharge amount of a nozzle block, and controlling the intensity of voltage.
  • nanofiber refers to microfibers having diameters of only tens to hundreds of nanometers, and products such as nonwoven fabrics, membranes, filaments and braids composed of nanofibers Widely used for supplies, agriculture, clothing and industrial use.
  • Nanofibers as described above are produced by electric fields. That is, the nanofibers are subjected to a high voltage electric field to the polymer material as a raw material to generate an electric repulsion inside the polymer material as a raw material, and thus the molecules are agglomerated into nano-sized yarns to produce and produce the nanofibers.
  • Electrospinning apparatus for manufacturing and producing such thin nanofibers is provided with a spinning solution main tank filled with spinning solution, a metering pump for quantitative supply of spinning solution, and a plurality of nozzles for ejecting spinning solution. It is configured to include a nozzle block which is located at the bottom of the nozzle, a collector for accumulating fibers to be emitted and a voltage generator for generating a voltage.
  • the method for producing nanofibers having the structure as described above is described in US Pat. No. 4,044,404, and an electrospinning device for preparing nanofibers is shown in FIG. (Not shown) and a metering pump (not shown) for quantitatively supplying the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank and a polymer spinning solution in the spinning solution main tank, and having a nozzle 112 having a pin shape.
  • a metering pump not shown for quantitatively supplying the polymer spinning solution filled in the spinning solution main tank and a polymer spinning solution in the spinning solution main tank, and having a nozzle 112 having a pin shape.
  • a metering pump not shown
  • the unit 110 includes a voltage generator 114 for generating a high voltage.
  • the spinning solution in the spinning solution main tank in which the spinning solution is filled is continuously metered into a plurality of nozzles 112 to which a high voltage is applied through a metering pump.
  • the spinning solution supplied to the nozzle 112 is radiated and focused through the nozzle 112 on the collector 114 on which a high voltage is applied, thereby forming a nanofiber web, and the unit 110 of the electrospinning apparatus 100.
  • the nanofiber web is formed on the long sheet 115 to be transferred to the furnace, and the long sheet 115 on which the nanofiber web is laminated is passed through each unit 110, and the nanofiber web is repeatedly laminated. It is made of nonwoven fabric by embossing or needle punching.
  • the electrospinning device is divided into a bottom-up electrospinning device, a top-down electrospinning device, and a horizontal electrospinning device according to the direction of the position on the collector. That is, the electrospinning device is made of a configuration in which the collector is located at the top of the nozzle, a bottom-up electrospinning apparatus capable of producing uniform and relatively thin nanofibers, and the collector is configured in the bottom of the nozzle, It is possible to produce thick nanofibers, and is divided into a top-down electrospinning apparatus capable of increasing the production of nanofibers per unit time and a horizontal electrospinning apparatus consisting of a collector and a nozzle arranged in a horizontal direction.
  • the electrospinning device is configured to form a nanofiber web while the spinning solution is sprayed through the nozzle of the nozzle block, and the spraying spinning solution is laminated on the lower or upper surface of the support.
  • the elongated sheet in which the nanofiber web is laminated by spraying the spinning solution through a nozzle in one unit of the electrospinning apparatus is transferred into another unit and is transferred into another unit.
  • the nanofiber web is manufactured by repeatedly performing the above-described process, such as spraying the spinning solution on the long sheet through a nozzle and stacking the nanofiber web again.
  • the long sheet may be wrinkled or sag.
  • the feeding speed of the long sheet in which the nanofiber web is laminated in the unit located at the front end of the electrospinning device is fast, and the feeding speed of the long sheet in which the nanofiber web is formed in the unit located at the rear end thereof.
  • the long sheet is wrinkled or sagging, and the feeding speed of the long sheet in which the nanofiber web is laminated in the unit located at the tip of the electrospinning device is slow, and in the unit located at the rear end thereof.
  • the feed rate of the long sheet in which the nanofiber webs are laminated is fast, there is a problem that the long sheet is broken or the driving of the device is stopped. As a result, the physical properties of the nanofiber web are deteriorated.
  • the electric force imparted to the nozzle is dispersed into the spinning solution, so that the electric force cannot overcome the interfacial tension of the spinning solution, resulting in a decrease in fiber formation effect due to the electrical force, resulting in a droplet phenomenon in which the spinning solution falls in the form of droplets.
  • the quality of the product is reduced, the mass production of nanofibers is difficult to commercialize.
  • an auxiliary conveying apparatus including an auxiliary belt for assisting the transport of the long sheet passing between the collector and the nozzle block subjected to the high voltage has been proposed, but this also rotates the auxiliary belt in accordance with the feed rate of the long sheet.
  • a separate driving device needs to be additionally installed, thereby increasing the complexity of the process and increasing the cost.
  • Korean Laid-Open Patent Publication No. 10-2010-0123820 presses the touch roller on the surface of the long sheet to detect the deflection of the long sheet being conveyed, and measures the displacement of the touch roller.
  • a technique for evaluating deflection since the tension of the long sheet is evaluated using a contact roller, the roller may come in contact with the spun nanofibers according to the direction of electrospinning, causing contamination and changes in the properties of the nanofibers. There was this.
  • the factors that determine the properties of nanofibers are the material properties such as the concentration and dielectric properties and surface tension of the spinning material, the distance between the nozzle and the collector, the voltage between the nozzle and the collector, Control variables such as electric field charge density, electrostatic pressure in the nozzle, injection speed of spinning material, and the like, and the like.
  • the present invention has been made in order to solve the problems described above, forming a buffer section between each unit of the electrospinning apparatus, and installed a control roller which is provided to move up and down within the buffer section to pass through each unit It can control the feeding speed and feeding time of each section of the long sheet to prevent wrinkles, sagging, breakage, breakage and damage of the long sheet, and smooth the long sheet that can be caused by electrostatic attraction during the electrospinning process.
  • the auxiliary belt can be rotated only by the driving force of the existing long sheet feeding roller.
  • the air permeability of the nanofibers laminated to the long sheet is measured through a conveying device which is measured and measured the ventilation air permeability and the thickness installed in each unit at a predetermined feed rate (V) by a measuring device and an ultrasonic thickness measuring device.
  • V feed rate
  • Mass production of nanofibers with uniform air permeability and thickness by controlling the feed rate (V) control device that controls the feed rate (V) and the number of nozzles ejected from the nozzle block and the number of nozzles based on the measured value and the thickness measurement value It is aimed at providing this possible electrospinning.
  • the present invention at least one unit provided in series; A case provided in the unit and comprising a conductor or a nonconductor; A nozzle block provided in the case and having a plurality of nozzles having a pin shape; A collector configured to accumulate polymer spinning solution to be spun and sprayed at predetermined intervals at corresponding positions of the nozzle block; A negative electrode terminal connected to the nozzle block and a positive electrode terminal connected to the collector; A long sheet positioned between the nozzle block and the collector and moving at a predetermined speed, wherein the nanofibers of the polymer spinning solution discharged from the nozzle block are deposited and stacked; An auxiliary belt for transferring the mounting sheet at a predetermined feed speed; And an auxiliary belt roller for supporting the auxiliary belt and simultaneously operating the auxiliary belt.
  • An electrospinning apparatus for manufacturing nanofibers by injecting a spinning solution into a long sheet of a collector top through a nozzle in each unit comprising: a buffer section formed between each unit and a long sheet on the buffer section;
  • a long sheet feeding speed adjusting system including a pair of supporting rollers and a pair of supporting rollers, which are installed to be movable up and down between the pair of supporting rollers and at least one adjusting roller to which the long sheet is wound, is provided. Characterized in that the feed rate for each unit of the long sheet is adjusted by the movement of the roller.
  • the long sheet conveying speed adjusting system includes a sensor for detecting the feed rate of the long sheet in each unit and a main control device for controlling the movement of the adjusting roller according to the feed rate of the long sheet in each unit detected by the sensing sensor. It further comprises.
  • the main control unit is located between the pair of support rollers. While moving the adjustment roller provided in the lower side to the correction control so that the feed rate of the long sheet in the unit located at the front end and the feed rate of the long sheet in the unit located at the rear end is the same.
  • the main control unit is located between the pair of support rollers. While moving the adjustment roller provided in the upper side, the correction control so that the feed rate of the long sheet in the unit located at the front end and the feed rate of the long sheet in the unit located at the rear end is the same.
  • the auxiliary belt roller is made of a roller with a low coefficient of friction is made to assist the transfer of the long sheet without a separate drive device.
  • the number of the auxiliary belt roller is provided with one or more.
  • the auxiliary belt roller has a low friction coefficient rolling bearing, oil bearing, ball bearing, roller bearing, sliding bearing, sleeve bearing, hydrostatic journal bearing, hydrostatic journal bearing, pneumatic bearing, pneumatic bearing or air bearing It includes any one of.
  • the amount of nanofibers deposited on the long sheet is controlled by adjusting the height of the auxiliary belt roller.
  • a case provided in the unit and comprising a conductor or a nonconductor;
  • a nozzle block provided in the case and having a plurality of nozzles having a pin shape;
  • a collector configured to accumulate polymer spinning solution to be spun and sprayed at predetermined intervals at corresponding positions of the nozzle block;
  • a negative electrode terminal connected to the nozzle block and a positive electrode terminal connected to the collector;
  • a long sheet positioned between the nozzle block and the collector and moving at a predetermined speed, wherein the nanofibers of the polymer spinning solution discharged from the nozzle block are deposited and stacked;
  • An auxiliary belt for transferring the mounting sheet at a predetermined feed speed;
  • an auxiliary belt roller for supporting the auxiliary belt and simultaneously operating the auxiliary belt.
  • An electrospinning apparatus comprising a sheet, the apparatus comprising: a sheet deflection detecting device for detecting deflection of a long sheet before and after each unit; And an auxiliary belt driving device which receives a signal of a sheet deflection detecting device and controls a speed of the auxiliary belt roller of each unit. It includes.
  • the sheet deflection detection device is any one of an optical sensor, an ultrasonic sensor, an image sensor or a tension meter, and the auxiliary belt driving device is a motor.
  • a case provided in the unit and comprising a conductor or a nonconductor;
  • a nozzle block provided in the case and having a plurality of nozzles having a pin shape;
  • a collector configured to accumulate polymer spinning solution to be spun and sprayed at predetermined intervals at corresponding positions of the nozzle block;
  • a negative electrode terminal connected to the nozzle block and a positive electrode terminal connected to the collector;
  • a long sheet positioned between the nozzle block and the collector and moving at a predetermined speed, wherein the nanofibers of the polymer spinning solution discharged from the nozzle block are deposited and stacked;
  • An auxiliary belt for transferring the mounting sheet at a predetermined feed speed;
  • an auxiliary belt roller for supporting the auxiliary belt and simultaneously operating the auxiliary belt.
  • An electrospinning apparatus comprising a configuration, the apparatus comprising a sheet deflection detecting device for detecting deflection of a long sheet before and after each unit.
  • the sheet deflection detection device is any one of an optical sensor, an ultrasonic sensor, an image sensor or a tension meter, and the auxiliary belt driving device is a motor.
  • a case provided in the unit and comprising a conductor or a nonconductor;
  • a nozzle block provided in the case and having a plurality of nozzles having a pin shape;
  • a collector configured to accumulate polymer spinning solution to be spun and sprayed at predetermined intervals at corresponding positions of the nozzle block;
  • a negative electrode terminal connected to the nozzle block and a positive electrode terminal connected to the collector;
  • a long sheet positioned between the nozzle block and the collector and moving at a predetermined speed, wherein the nanofibers of the polymer spinning solution discharged from the nozzle block are deposited and stacked;
  • An auxiliary belt for transferring the mounting sheet at a predetermined feed speed;
  • an auxiliary belt roller for supporting the auxiliary belt and simultaneously operating the auxiliary belt.
  • the air permeability measuring device for measuring the air permeability of the nanofibers are laminated to each long sheet formed in each sheet is installed, the feed rate control or nozzle block of the long sheet is laminated nano-fiber Control the discharge amount or control the voltage of the voltage generator.
  • the feed rate control of the long sheet, the discharge amount control of the nozzle block, or the voltage control of the voltage generator is controlled based on the deviation amount between the air permeability measured by the air permeability measuring device and the predetermined target air permeability.
  • the air permeability measuring device measures the air permeability of the nanofibers laminated on the mounting sheet by ultrasonic.
  • a case provided in the unit and comprising a conductor or a nonconductor;
  • a nozzle block provided in the case and having a plurality of nozzles having a pin shape;
  • a collector configured to accumulate polymer spinning solution to be spun and sprayed at predetermined intervals at corresponding positions of the nozzle block;
  • a negative electrode terminal connected to the nozzle block and a positive electrode terminal connected to the collector;
  • a long sheet positioned between the nozzle block and the collector and moving at a predetermined speed, wherein the nanofibers of the polymer spinning solution discharged from the nozzle block are deposited and stacked;
  • An auxiliary belt for transferring the mounting sheet at a predetermined feed speed;
  • an auxiliary belt roller for supporting the auxiliary belt and simultaneously operating the auxiliary belt.
  • each unit is provided with a thickness measuring device for measuring the thickness of the nanofibers are laminated to the long sheet is formed in the sheet conveying speed control or nozzle block of the long sheet is formed Control the discharge amount or control the voltage of the voltage generator.
  • the feed rate control of the long sheet, the discharge amount control of the nozzle block, or the voltage control of the voltage generator is controlled based on the deviation amount between the thickness measured by the thickness measuring device and the predetermined target thickness.
  • the thickness measuring device measures the thickness of the nanofibers laminated on the mounting sheet by ultrasonic longitudinal waves and transverse waves.
  • the present invention having the configuration as described above can adjust the feeding speed and the feeding time of the long sheet passing through each unit, thereby causing wrinkles, sagging, breakage, breakage of the long sheet being conveyed from each unit. And damage can be prevented, and the feed rate of the long sheet in the unit located at the front end and the unit located at the rear end can be individually adjusted and controlled to vary the thickness of the nanofiber web laminated to the long sheet.
  • the present invention by solving the problem that the long sheet is attached to the collector to slow the transfer, to prevent non-uniform spinning of the nanofiber due to the transfer imbalance of the long sheet, and to move the auxiliary belt up and down to the spinning nozzle and By controlling the distance of nanofibers, the amount of nanofibers can be effectively controlled to produce high quality nanofibers with uniform physical properties.
  • the air permeability and thickness of the long sheet By controlling the feed rate (V) and the nozzle block, it is possible to achieve the effect of mass production of nanofibers having a uniform ventilation and thickness during long time electrospinning.
  • FIG. 1 is a view schematically showing an electrospinning device according to the prior art
  • FIG. 2 is a view schematically showing a long sheet conveying speed adjusting system according to a first embodiment of an electrospinning apparatus of the present invention
  • FIG. 3 and 4 show a long sheet feeding speed control system when the long sheet of the unit of the electrospinning apparatus of the present embodiment is faster than the long sheet of the unit located at the rear end thereof.
  • FIG. 5 and 6 show that when the long sheet of the unit of the electrospinning apparatus of the present embodiment is lower than the long sheet of the unit located at the rear end of the unit, the long sheet feeding speed adjusting system of FIG. A diagram schematically illustrating an operation process
  • FIG. 7 is a view schematically showing a state in which an auxiliary belt device including an auxiliary belt roller having a low friction coefficient according to a second embodiment of the electrospinning apparatus of the present invention is provided;
  • FIG. 8 is a view schematically showing a state in which three auxiliary belt rollers are provided in an auxiliary belt device including an auxiliary belt roller having a low coefficient of friction in the electrospinning apparatus of this embodiment;
  • FIG. 9 is a view schematically showing a state in which four auxiliary belt rollers are provided in an auxiliary belt device including an auxiliary belt roller having a low coefficient of friction in the electrospinning apparatus of the present embodiment;
  • FIG. 10 is a view schematically showing a state in which five auxiliary belt rollers are provided in an auxiliary belt device including an auxiliary belt roller having a low coefficient of friction in the electrospinning apparatus of this embodiment;
  • FIG. 11 is a view schematically showing a structure in which a bearing is included in an auxiliary belt roller having a low coefficient of friction in the electrospinning apparatus of this embodiment;
  • FIG. 12 is a view schematically showing a state in which a long sheet deflection detecting device is provided in an auxiliary belt device provided with three auxiliary belt rollers according to a third embodiment of the electrospinning apparatus of the present invention
  • FIG. 13 is a view schematically showing a state in which a long sheet deflection detecting device is provided in an auxiliary belt device provided with five auxiliary belt rollers in the electrospinning apparatus of this embodiment;
  • FIG. 14 is a view schematically showing a long sheet deflection detecting apparatus provided in the electrospinning apparatus of this embodiment
  • 16 is a process schematic diagram schematically showing a fourth embodiment of the electrospinning apparatus of the present invention.
  • FIG. 17 is a schematic diagram schematically showing a nozzle block of the electrospinning apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 18 is a process schematic diagram schematically showing a fifth embodiment of the electrospinning apparatus of the present invention.
  • 19a sheet deflection detection device
  • 19b ventilation device
  • 19c thickness measuring device, 23, 28: auxiliary roller,
  • 61 nozzle block discharge amount control unit connection.
  • FIG 2 is a view schematically showing a long sheet conveying speed adjusting system according to a first embodiment of the electrospinning apparatus of the present invention
  • Figures 3 and 4 are located at the front end of each unit of the electrospinning apparatus according to the present embodiment
  • a diagram schematically illustrating an operation process of the long sheet feeding speed adjusting system In the case where the long sheet of the unit is faster than the long sheet of the unit positioned at the rear end thereof, a diagram schematically illustrating an operation process of the long sheet feeding speed adjusting system, and FIGS.
  • FIG. 7 Schematically showing a state in which the auxiliary belt device including the auxiliary belt roller having a low coefficient of friction according to the second embodiment of the electrospinning apparatus of the present invention is provided 8 is a view schematically illustrating a state in which three auxiliary belt rollers are provided in an auxiliary belt device including an auxiliary belt roller having a low friction coefficient in the electrospinning apparatus of the present embodiment, and FIG. FIG.
  • FIG. 10 is a view schematically illustrating a state in which four auxiliary belt rollers are provided in an auxiliary belt device including an auxiliary belt roller having a low friction coefficient in a spinning device
  • FIG. 10 is an auxiliary belt roller having a low friction coefficient in an electrospinning apparatus of the present embodiment.
  • 5 is a view schematically showing a state in which five auxiliary belt rollers are provided in the auxiliary belt device including a
  • FIG. 11 schematically illustrates a structure in which the bearing is included in the auxiliary belt roller having a low coefficient of friction in the electrospinning apparatus of this embodiment.
  • 12 is an auxiliary belt sheet provided with three auxiliary belt rollers according to a third embodiment of the electrospinning apparatus of the present invention.
  • FIG. 13 is a view schematically showing a state in which a long sheet deflection detecting device is provided, and FIG. 13 schematically shows a state in which a long sheet deflection detecting device is provided in an auxiliary belt device having five auxiliary belt rollers in the electrospinning apparatus of this embodiment.
  • 14 is a diagram schematically showing a long sheet deflection detecting apparatus provided in the electrospinning apparatus of the present embodiment
  • FIG. 15 is a process schematic diagram schematically showing the electrospinning value of the present embodiment
  • FIG. 17 is a schematic diagram schematically showing a nozzle block of the electrospinning apparatus according to the present embodiment
  • FIG. 18 is a schematic view of the electrospinning apparatus of the present invention. It is a process schematic which shows 5 Example.
  • the electrospinning apparatus 1 As shown in the figure, the electrospinning apparatus 1 according to the first embodiment of the present invention is installed in the electrospinning apparatus 1, the long sheet 15 is transported in each unit (10, 10 ') , 15 ') is configured to include a long sheet feed rate adjusting system 30 for adjusting and controlling the feed rate and the feeding time of each unit 10, 10'.
  • the electrospinning apparatus 1 includes a spinning solution main tank (not shown) in which the spinning solution is filled and a metering pump (not shown) for quantitatively supplying spinning solution of the polymer filled in the spinning solution main tank. Discharging the spinning solution in the spinning solution main tank, the nozzle block 11 in which a plurality of nozzles 12 in the form of pins are arranged and integrated with the spinning solution sprayed from the nozzle 12 of the nozzle block 11 To this end, it comprises a collector 13 which is installed at a predetermined interval from the nozzle 12 and a unit 10 accommodating therein a voltage generator 14 for generating a voltage in the collector 13.
  • the spinning solution supplied through the nozzle 12 in the unit 10 is composed of a solute and a solvent
  • the solute is a siloxane group alone or a siloxane group and monomethacrylate, vinyl, hydride, distearate, Bis (1,2-hydroxy), methoxy, ethoxylate, propoxylate, diglycidyl ether, monoglycidyl ether, monohydroxyalkyl, bishydroxyalkyl, chlorine and bis ((aminoethyl A polymer containing a linking group selected from -aminopropyl) dimethoxysilyl) ether may be used, and polyvinylidene fluoride, polyvinylidene fluoride-hexafluoropropylene copolymer, or a composite composition thereof, polyamide, polyimide , Polyamideimide, poly (meth-phenylene isophthalamide), metaaramid, polyethylenechlorotrifluoroethylene, polychlorotrifluoro It
  • the electrospinning apparatus 1 has a plurality of spinning solutions filled with the spinning solution main tank in the unit 10 to which high voltage is applied through the metering pump. Continuously quantitatively supplied into the nozzle 12, the spinning solution of the polymer supplied to the nozzle 12 is spun and focused on the collector 13 under high voltage through the nozzle 12 to form a nanofiber web (not shown). C) is formed, and the formed nanofiber web is laminated to produce a nonwoven fabric, a filter, or the like.
  • the collector 13 of the electrospinning device 1 is provided with a long sheet 15 for sagging prevention and transport of the nanofiber web formed on the collector 13 when spraying the spinning solution through the nozzle 12.
  • the long sheet 15 is wound on one side and the other side of the feed roller 3 provided at the front end of the electrospinning apparatus 1 and the winding roller 5 provided at the rear end thereof.
  • the present invention is made through the nozzle 12 of the electrospinning device 1 is sprayed to the long sheet 15 is located on the collector 13 to form a nanofiber web ,
  • a separate support (not shown) is supplied on the long sheet 15, and a separate feed roller (not shown) is provided to supply the support so that the spinning solution is provided on the support through the nozzle 12. It is also possible to be sprayed to form nanofiber webs.
  • the support on which the polymer spinning solution injected from the nozzle 12 of the electrospinning apparatus 1 is laminated is preferably made of a nonwoven fabric or a woven fabric, but is not limited thereto.
  • the auxiliary belt 16 is provided on the outer side of the collector 13, the feed rollers 17 are provided on both sides of the collector 13 in the longitudinal direction, respectively, assisted by the rotation of the feed roller 17 The belt 16 is driven, and the long seat 15 is transferred from the front end to the rear end of the electrospinning apparatus 1 by the driving of the auxiliary belt 16.
  • the spinning solution filled in the spinning solution main tank in the unit 10 of the electrospinning apparatus 1 is sprayed on the long sheet 15 of the collector 13 through the nozzle 12.
  • the auxiliary belt 16 is driven by the rotation of the feed roller 17 provided on both sides of the collector 13.
  • the long sheet 15 is moved into another unit 10 'and is manufactured as a final product while repeatedly performing the above process.
  • the electrospinning apparatus 1 is composed of a bottom-up electrospinning apparatus for spraying the spinning solution in the upward direction, but may be made of a top-down electrospinning apparatus for spraying the spinning solution in the downward direction.
  • the long sheet conveying speed adjusting system 30 is provided on the buffer section 31 and the buffer section 31 formed between each unit (10, 10 ') of the electrospinning device (1) long. And a pair of support rollers 33 and 33 'for supporting the sheet 15 and an adjusting roller 35 provided between the pair of support rollers 33 and 33'.
  • the support rollers 33 and 33 ' are transported when the long sheet 15 in which the nanofiber web is laminated by the spinning solution sprayed by the nozzle 12 in each of the units 10 and 10'. It is for supporting the conveyance of the long sheet 15, and is provided at the front and rear ends of the buffer section 31 formed between the units 10 and 10 ', respectively.
  • the adjustment roller 35 is provided between the pair of support rollers (33, 33 '), the elongated sheet (15) is wound, by the up and down movement of the adjustment roller 35 The feed speed and travel time of the long sheets 15a and 15b for each unit 10 and 10 'are adjusted.
  • a sensing sensor (not shown) is provided for sensing a feed speed of the long sheets 15a and 15b in each of the units 10 and 10 ', and each unit 10 and 10' is detected by the sensing sensor.
  • the main control device 50 is provided in order to control the movement of the adjustment roller 35 according to the feed speed of the elongated sheets 15a and 15b.
  • the feed speeds of the long sheets 15a and 15b are sensed in each of the units 10 and 10 ', and the main control apparatus according to the detected feed rates of the long sheets 15a and 15b is used.
  • 50 is configured to control the movement of the adjustment roller 35, but the auxiliary belt 16 or the auxiliary belt 16 provided on the outside of the collector 13 to transport the long sheet (15a, 15b).
  • the drive speed of the feed roller 17 or the motor (not shown) for driving the) is sensed, and accordingly, the main controller 50 may be configured to control the movement of the adjustment roller 35.
  • the feeding speed of the long sheet 15a in the unit 10 in which the sensing sensor is located at the front end of each unit 10, 10 ' is long in the unit 10' at the rear end thereof.
  • the main control device 50 is positioned at the front end while moving the adjusting roller 35 provided between the pair of supporting rollers 33 and 33 'downward. Correction control is performed so that the feed rate of the long sheet 15a in the unit 10 and the feed rate of the long sheet 15b in the unit 10 'positioned at the rear end thereof are the same.
  • the feed rate of the long sheet 15a in the unit 10 positioned at the front end of each of the units 10 and 10 ' is higher than the feed rate of the long sheet 15b in the unit 10' positioned at the rear end thereof.
  • the long sheet 15a to be transported in the unit 10 located in the front end is provided between the pair of support rollers 33, 33 'to prevent sagging, the long sheet 15 Is located at the front end of the long sheet 15, which is transferred to the unit 10 'located at the rear end of the unit 10 positioned at the front end while moving the control roller 35 to which the roller is wound downward.
  • the sensing sensor of the long sheet 15b in the unit 10 'in which the conveying speed of the long sheet 15a in the unit 10 positioned at the front end of each unit 10, 10' is positioned at the rear end thereof.
  • the main control unit 50 is located at the front end while moving the control roller 35 provided between the pair of support rollers 33 and 33 'upwards. Correction control is performed such that the feed rate of the long sheet 15a and the feed rate of the long sheet 15b in the unit 10 'positioned at the rear end thereof are the same.
  • the feed rate of the long sheet 15a in the unit 10 positioned at the front end of each of the units 10 and 10 ' is higher than the feed rate of the long sheet 15b in the unit 10' positioned at the rear end thereof.
  • the long sheet 15b transported in the unit 10 'positioned at the rear end is provided between the pair of support rollers 33 and 33' to prevent tearing.
  • the unit located at the front end of the long sheet 15 transported to the unit 10 'positioned at the rear end within the unit 10 positioned at the front end while moving the adjusting roller 35 to which the 15 is wound up ( 10)
  • the long sheet 15a which is transported to the outside and is wound by the adjusting roller 35 in the buffer section 31 positioned between the units 10 and 10 ', is placed in the unit 10' located at the rear end.
  • the feeding speed of the long sheet 15a in the unit 10 located at the front end by feeding quickly and the long sheet 1 in the unit 10 'positioned at the rear end thereof.
  • the breakage of the long sheet 15b is prevented while compensating control so that the feed speed of 5b) becomes the same.
  • the long sheet 15 is supplied into the unit 10 of the electrospinning apparatus 1 through the supply roller 3 provided at the front end of the electrospinning apparatus 1 according to the present invention.
  • the spinning solution filled in the spinning solution main tank is continuously metered into a plurality of nozzles 12 to which a high voltage is applied through a metering pump (not shown), and the spinning solution is supplied to each nozzle 12.
  • the silver is sprayed on the long sheet 15 while spinning and focusing on the collector 13 under high voltage through the nozzle 12 to form a nanofiber web.
  • the long sheet 15 in which the nanofiber web is stacked in the unit 10 positioned at the front end of each of the units 10 and 10 'of the electrospinning apparatus 1 is formed of a motor (not shown). From the unit 10 located at the front end to the unit 10 'located at the rear end by the feed roller 17 operated by the drive and the auxiliary belt 16 driven by the rotation of the feed roller 17. As the transfer process is repeated, the nanofiber web is laminated on the long sheet 15.
  • the long sheet 15, which is transferred from the unit 10 positioned at the front end of the unit 10, 10 'to the unit 10' positioned at the rear end thereof, is between the units 10, 10 '. While being conveyed through the pair of support rollers 33 and 33 'provided in the buffer section 31 of the winding section 31 and wound around the control roller 35 provided between the pair of support rollers 33 and 33'. Transferred.
  • the feed rate of the long sheet 15 in each unit 10, 10 ' is made of 0.2 to 100 m / s, the long in the unit 10 located at the front end of each unit (10, 10')
  • the feed speed of the sheet 15a and the feed speed of the long sheet 15b in the unit 10 'positioned at the rear end thereof are the same, it operates normally.
  • the long length according to the present invention is long.
  • the sheet conveying speed control system 30 the conveying speed of the long sheet 15a conveyed from the unit 10 located at the front end of each unit 10, 10 'or the unit 10' located at the rear end.
  • correction control is performed so that the conveying speeds of the long sheets 15a and 15b passing through the units 10 and 10 'are the same.
  • the feed rate of the long sheet 15a in the unit 10 positioned at the front end of each of the units 10 and 10 ' is higher than the feed rate of the long sheet 15b in the unit 10' positioned at the rear end thereof.
  • the feeding speed of the long sheet 15a in the unit 10 located at the front end of each unit 10, 10 ' is 1, and in the unit 10' located at the rear end thereof.
  • the feed speed of the long sheet 15b is 0.7, the unit 10 positioned at the rear end of the unit 10 positioned at the front end by moving the adjusting roller 35 on which the long sheet 15 is wound downwards.
  • the feed rate of the long sheet 15a in the long sheet 15a is the same as the feed rate of the long sheet 15b in the unit 10 'positioned at the rear end thereof. And correction control so as to prevent the deflection and wrinkling of the elongated sheet (15a).
  • the feed rate of the long sheet 15a in the unit 10 located at the front end of each of the units 10, 10 ' is higher than the feed rate of the long sheet 15b in the unit 10' located at the rear end thereof.
  • the feeding speed of the long sheet 15a in the unit 10 located at the front end of each unit 10, 10 ' is 0.7, and in the unit 10' located at the rear end thereof.
  • the feed speed of the long sheet 15b is 1, the unit 10 positioned at the rear end of the unit 10 positioned at the front end by moving the adjusting roller 35 on which the long sheet 15 is wound upwards.
  • the long sheet 15a which was rolled up on the adjustment roller 35, of the long sheet 15 to be conveyed by ') is rapidly supplied to the unit 10' positioned at the rear end to correct the feed rate of 0.3 to the front end.
  • the feed rate of the long sheet 15a in the unit 10 located and the feed rate of the long sheet 15b in the unit 10 'positioned at the rear end thereof are While correcting controlled to work to prevent broken, damage and breakage of the elongate sheet (15b).
  • the long sheet 15 in which the nanofiber web is electrospun while passing through the units 10 and 10 'of the electrospinning apparatus 1 performs a post-process such as laminating (not shown). It is made into a final product.
  • the electrospinning apparatus 1 includes a nozzle 12 connected to a cathode, a nozzle block 11, and a collector 13 connected to an anode.
  • the long sheet 15 having a long sheet 15 passing therebetween at a predetermined feed rate V, and to facilitate the detachment and transfer of the long sheet 15 attached to the collector 13 by electrostatic attraction.
  • Auxiliary conveying apparatus including an auxiliary belt 16 to rotate in synchronization with the feed rate of the) and the auxiliary belt 16, the auxiliary belt roller 17 'to assist the rotation is provided.
  • the auxiliary belt roller 17 ' is preferably composed of a roller having a low coefficient of friction, and if a roller having a low coefficient of friction is applied, it is also possible to apply various other rollers, and a low coefficient of friction bearing (not shown). It is also possible to be provided.
  • the nozzle block 11 is composed of a plurality of nozzles 12, the nanofibers through the plurality of nozzles 12 is made so that the polymer solution of the nozzle block 11 to the nanofibers from the discharge port toward the collector Is deposited on the long sheet 15, and is moved while maintaining a uniform thickness on the long sheet 15.
  • the nanofibers laminated on the long sheet 15 by the electrospinning apparatus 1 are fibers having an average diameter of several thousand to several thousand nm, and the synthetic resin material capable of electrospinning is not limited separately, for example.
  • PP polypropylene
  • PET
  • polypropylene (PP) material and heat-resistant polymer polyama Aromatic polyesters such as polyimide, polyamideimide, poly (meth-phenylene isophthalamide), polysulfone, polyetherketone, polyetherimide, polyethylene terephthalate, polytrimethylene terephthalate, polyethylene naphthalate and the like ,
  • Polyurethane copolymers including polyphosphazenes such as polytetrafluoroethylene, polydiphenoxyphosphazene, polybis [2- (2-methoxyethoxy) phosphazene], polyurethanes and polyetherurethanes It is preferable that the group consisting of polymers of cellulose acetate, cellulose acetate butyrate, and cellulose acetate propionate be widely used commercially, but not limited thereto.
  • the polymer solution is a solution in which an electrospinable synthetic resin is dissolved in a suitable solvent
  • the type of solvent is not limited as long as it can dissolve the polymer.
  • phenol formic acid, sulfuric acid, m- Cresol, thifluoroacetic hydride / dichloromethane, water, N-methylmorpholine N-oxide, chloroform, tetrahydrofuran and aliphatic ketone group methyl isobutyl ketone, methyl ethyl ketone, aliphatic hydroxyl group m Butyl alcohol, isobutyl alcohol, isopropyl alcohol, methyl alcohol, ethanol, aliphatic compounds hexane, tetrachloroethylene, acetone, glycol group as propylene glycol, diethylene glycol, ethylene glycol, halogen compound group trichloroethylene, As dichloromethane, aromatic compound soldier toluene, xylene,
  • each unit 10, 10 'through which the polymer spinning solution is injected through the electrospinning apparatus 1 may be set to, for example, 25 ° C, and the humidity of each unit 10, 10' may be set. For example, it may be set to 30%, but is not limited thereto.
  • the auxiliary sheet feeding device (not shown) is additionally provided in each of the units 10 and 10 'of the electrospinning apparatus 1 according to the second embodiment of the present invention, so that the long sheet 15 may be transferred.
  • the long sheet 15 may be attached to the collector 13 to prevent uneven spinning of the polymer spinning solution due to the transfer unevenness.
  • the auxiliary conveying apparatus has an auxiliary belt 16 which is operated by rotation of two auxiliary belt rollers 17 ', and each of the auxiliary belt rollers 17' The roller has a low coefficient of friction.
  • the auxiliary belt roller 17 'of the auxiliary transport device is composed of two, as shown in Figures 8 to 10, the auxiliary belt roller 17 of the auxiliary transport device ') Is provided with three, four or five may be made to smoothly control the transfer of the long sheet (15).
  • the auxiliary transport device of the electrospinning device 1 not only assists the transport of the long sheet 15 attached to the collector 13 by electrostatic attraction through the roller having a low coefficient of friction, but also the long sheet 15.
  • the auxiliary transport device of the electrospinning device 1 By controlling the height of the up and down, it is possible to perform a function of controlling the amount of deposition of the nanofibers laminated on the long sheet (15).
  • the conditions for controlling the deposition amount of the nanofibers laminated on the long sheet 15 may be controlled by adjusting the voltage, adjusting the viscosity of the polymer solution, adjusting the temperature of the polymer solution, adjusting the number of nozzles 12 as discharge ports, and the nozzles.
  • the distance between the block 11 and the long sheet 15 in which the nanofibers are deposited is controlled.
  • the easiest way to control the deposition amount while maintaining the properties of the nanofibers is the nozzle block 11 and the long sheet ( 15) is how to adjust the distance.
  • a separate equipment is required to adjust the position of the long sheet 15, and the long sheet 15 itself is electrostatically attached to the collector 13, thereby causing a problem in controlling the position.
  • the electrospinning apparatus 1 according to the present invention is for separating and transporting the long sheet 15 from the collector 13, so that the position of the long sheet 15 can be easily controlled.
  • the position of the long sheet 15 is changed to adjust the deposition amount of the nanofibers, but the auxiliary belt roller 17 'provided in the auxiliary conveying apparatus. It is also possible to adjust the height of the elongated sheet 15 by moving the position of).
  • the auxiliary conveying device of the electrospinning apparatus 1 is composed of the auxiliary belt 16 and the auxiliary belt roller 17 'having a low coefficient of friction, but as shown in FIG. It is also possible to provide a roller 17 'having a low coefficient of friction before and after each unit 10, 10' of the electrospinning apparatus 1 to assist the feeding of the long sheet 15.
  • an example of the roller having a low friction coefficient is shown as a roller including a ball bearing.
  • the shape and configuration of the roller are not limited. More specifically, the rolling bearing and the oil may be used.
  • rollers including bearings, such as bearings, ball bearings, roller bearings, sliding bearings, sleeve bearings, hydraulic journal bearings, hydrostatic journal bearings, pneumatic bearings, pneumatic bearings, pneumatic bearings and air bearings. It is also possible to include a roller having a lower friction coefficient by including a material and additives such as an emulsifier.
  • the electrospinning apparatus 1 includes a nozzle 12 connected to a cathode, a nozzle block 11, and a collector 13 connected to an anode.
  • the long sheet 15 having a long sheet 15 passing therebetween at a predetermined feed rate V, and to facilitate the detachment and transfer of the long sheet 15 attached to the collector 13 by electrostatic attraction.
  • Auxiliary belt 16 and the auxiliary belt roller 17 ' which supports the auxiliary belt 16 and rotates in synchronization with the feed speed of the (16) is provided, and any one of the auxiliary belt rollers 17' is provided.
  • auxiliary belt roller 17 ' is composed of a driven roller (not shown).
  • a subsidiary belt device (not shown) provided by the subsidiary belt driving device 18, one or two or more subsidiary belt roller 17 'of the subsidiary belt roller 17' of the subsidiary belt device is an operation roller ( Not shown), and the remaining auxiliary belt roller 17 'is composed of a driven roller (not shown).
  • the auxiliary belt driving device 18 provided in each unit 10, 10 ′, 10 ′′, 10 ′ ′′ of the electrospinning apparatus 1 detects the deflection of the long sheet 15 to increase the speed.
  • the sheet deflection detecting device 19a for transmitting a control signal is additionally connected to control the feeding speed of the long sheet 15 so as to automatically recover the deflection of the long sheet 15 so that mass production of nanofibers is possible. Is done.
  • the auxiliary belt device provided in each unit (10, 10 '' of the electrospinning apparatus 1 is composed of three auxiliary belt roller 17 ', One of the auxiliary belt rollers 17 'is provided with an operation roller made of the auxiliary belt driving device 18, and the other two auxiliary belt rollers 17' are made of driven rollers, and each of the units 10, 10 Detecting the sag of the long sheet 15 through the sheet sag detection device (19a) provided between '), and transmits a signal for increasing and decreasing the speed to the auxiliary belt drive device (18).
  • the auxiliary belt driving device 18 included in the auxiliary belt roller 17 ' is preferably made of a driving device capable of rotating the auxiliary belt roller 17' and the auxiliary belt 16, the auxiliary belt
  • the drive device 18 is preferably made to be operated by a motor.
  • the sheet deflection detecting device 19a is preferably made of a device capable of detecting the deflection of the long sheet 15 in a contact or non-contact manner, but preferably made of any one of an optical sensor, an ultrasonic sensor, an image sensor, and a tension meter. And, as shown in Figure 14, the sheet deflection detection device 19a is more preferably made to accurately discriminate the position of the sheet by the ultrasonic sensor.
  • the auxiliary belt device provided in each unit (10, 10 '') of the electrospinning apparatus 1 is composed of three auxiliary belt roller 17 ', three auxiliary One of the belt rollers 17 'is provided with an operation roller made of the auxiliary belt driving device 18, and the other two auxiliary belt rollers 17' are made of driven rollers, but as shown in FIG. ,
  • the auxiliary belt device provided in each unit (10, 10 ', 10' ') is composed of five auxiliary belt roller 17', any one of the five auxiliary belt roller 17 'is the auxiliary belt driving device It is also possible to be provided with the operation roller which consists of 18, and the remaining four auxiliary belt rollers 17 'can also consist of a driven roller.
  • the sheet deflection detecting device 19a positioned between the units 10, 10 ', 10 " arranged in series is attached to the collector 13 with the long sheet 15.
  • the non-contact sensing of the sag of the long sheet 15 due to such a problem, and the auxiliary belt of the unit (10, 10 ') located at the front end of the unit (10', 10 '') located in the rear end By transmitting to the drive device 18 to increase the rotational speed of the auxiliary belt drive device 18 is made to effectively pull the long sheet 15 and the long sheet 15 attached to the collector 13 to the front end to be transmitted to the rear end. .
  • the long sheet 15 is conveyed at a predetermined feed rate (V), each unit 10, 10 ', 10' arranged in series along a predetermined feed direction (a) ', 10' '' is provided between the sheet sag detection device 19a, the long sheet 15 supplied from the supply roller 3 is given a constant height and direction through the auxiliary roller 23, the drive The rollers 24, 25, 26, 27 advance toward the take-up roller 5 while maintaining a predetermined feed speed.
  • V a predetermined feed rate
  • each unit 10, 10 ', 10' arranged in series along a predetermined feed direction (a) ', 10' '' is provided between the sheet sag detection device 19a
  • the long sheet 15 supplied from the supply roller 3 is given a constant height and direction through the auxiliary roller 23, the drive The rollers 24, 25, 26, 27 advance toward the take-up roller 5 while maintaining a predetermined feed speed.
  • each drive roller 24, 25, 26, 27 the electrostatic attraction between the collector 13 and the long sheet 15 of each unit 10, 10 ′, 10 ′′, 10 ′ ′′ is transferred to each drive roller 24, 25, 26, 27.
  • the long sheet 15 is attached to the collector 13 and cannot be smoothly transferred to the take-up roller 5, and each driving roller 24, 25, 26 is attached to the long sheet 15. Forcibly pulling the long sheet to the long sheet may cause the long sheet 15 to rupture.
  • auxiliary sheet 16 and the auxiliary belt roller 17 'and the auxiliary belt roller are assisted to convey the long sheet 15 to the units 10, 10', 10 ", 10 '".
  • An auxiliary belt device comprising an auxiliary belt driving device 18 provided as one of 17 'is provided to detect the deflection of the long seat 15 with the sheet deflection detecting device 9 to increase the speed of the auxiliary belt device.
  • the long sheet 15 is smoothly conveyed in each unit 10, 10 ′, 10 ′′, 10 ′ ′′ of the electrospinning apparatus 1.
  • the heating temperature may be set differently depending on the type of long sheet 15 or nanofibers. For example, it is possible to heat to a heating temperature of 40 to 400 °C through the heating device 29.
  • the long sheet 15 passing through the heating device 29 is wound around the winding roller 5 after the position is changed in a predetermined direction through the auxiliary roller 28, and the long sheet 15 in which the nanofibers are deposited and stacked.
  • the sheet deflection detecting device 19a is provided between the units 10, 10 ', 10' ', 10' '' of the electrospinning apparatus 1, but FIG. As shown in Fig. 16, the air permeability measuring device 19b can be arranged in series between each unit 10, 10 ', 10 ", 10' " of the electrospinning apparatus 1. .
  • the electrospinning apparatus 1 is a bottom-up or top-down electrospinning apparatus, and the electrospinning apparatus 1 provided in each of the units 10, 10 ', 10 ", 10' " Or it is installed in the case (not shown) which consists of a negative conductor.
  • the electrospinning apparatus 1 is an auxiliary belt 16 provided between the collector 13 and the long seat 15 in each unit (10, 10 ', 10' ', 10' '').
  • the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated by the auxiliary belt roller 17 ' is horizontally transferred, and the auxiliary belt roller 17' is an automatic roller having extremely low friction force, and the collector 13
  • the collector 13 By operating the auxiliary belt 6 provided between the and the long sheet 15, the long sheet 15 is made to be conveyed smoothly without being pulled to the collector 13 to which a high voltage is applied.
  • the long sheet 15 based on the air permeability value measured by the air permeability measuring device 19b provided between each unit 10, 10 ', 10' ', 10' '' of the electrospinning apparatus 1. Control the feed rate (V) and the discharge amount of the nozzle block (11).
  • the ventilation device 19b is preferably an ultrasonic measuring device, but is not limited thereto.
  • the nozzle block 11 of the electrospinning apparatus 1 is provided with a plurality of nozzles 12, as shown in Figure 17, the polymer spinning solution upward from the discharge port (not shown)
  • a plurality of tubular bodies 43 having nozzles 12 for radiating downwards may be arranged, and may be reused by overflowing the polymer spinning solution radiated from the discharge holes of the plurality of nozzles 12. It is connected to each nozzle 12 to the polymer solution distribution pipe 45 through the nozzle block discharge amount control device 60 connected to the nozzle body 43 having a nozzle 12 to the nozzle block discharge amount control device connecting portion 61.
  • the discharge amount of the polymer spinning solution in the polymer solution storage tank 44 can be automatically controlled.
  • the air permeability of the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated is meant a value of air permeability measured in a state in which the nanofiber layer laminated on the long sheet 15 is laminated on the long sheet 15.
  • the main controller 50 when the air permeability deviation amount ( ⁇ P) of the nanofiber is less than a predetermined value, the main controller 50 does not change the feed rate V from the initial value, and the deviation amount ( When ⁇ P is greater than or equal to a predetermined value, the main controller 50 can be controlled to change the feed rate V from the initial value, thereby simplifying the control of the feed rate V.
  • ⁇ P air permeability deviation amount
  • the nozzle block discharge amount control device 60 does not change the discharge amount of the nozzle block 11 from the initial value and at the same time the main control device ( 50 does not change the intensity of the voltage from the initial value, and when the deviation? P is greater than or equal to a predetermined value, the nozzle block 11 through the nozzle block discharge amount control device 60 and the main control device 50; Control of the discharge amount and voltage intensity of the nozzle block 11 can be simplified.
  • the air permeability measurement unit reciprocates at predetermined intervals along the width direction of the long sheet 5, and measures the air permeability of the long sheet 5 through an ultrasonic sensor.
  • the ventilation is measured by the ventilation unit, for example, every 10 ms.
  • the average ventilation is calculated by averaging the ventilations measured by the ventilation system at a predetermined period.
  • the feed rate V is controlled based on the deviation amount ⁇ P.
  • the nozzle block discharge amount and voltage are controlled based on the deviation amount ⁇ P.
  • the unit is installed in five pieces, and the nanofibers are sequentially stacked while the elongated sheet 15 is transferred from the feed roller 3 to the take-up roller 5 at a predetermined feed rate V.
  • the air permeability of the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated by the electrospinning device in the units 10, 10 ', and 10' 'of the front end is measured, and the air permeability measured by the air permeability measuring device 19b is measured.
  • the unit is installed in five pieces, and the nanofibers are sequentially stacked while the elongated sheet 15 is transferred from the feed roller 3 to the take-up roller 5 at a predetermined feed rate V.
  • the air permeability of the long sheet 15 in which the nanofibers were laminated in each unit 10, 10 ', 10 ", 10' " was measured and based on the air permeability measured by the air permeability measuring device 19b.
  • the discharge amount of the nozzle block 11 and the voltage intensity of the voltage generator 14 and nanofibers are applied to the long sheet 15 continuously in the unit 10 ', 10 ", 10' "
  • the air permeability is measured by lamination, and the nanofibers are laminated by repeatedly controlling the discharge amount of the nozzle block 11 and the voltage intensity of the voltage generator 14.
  • the air permeability is measured after the last unit.
  • the main control device 50 of the present embodiment controls the feed speed of the long sheet 15 and the voltage intensity of the voltage generator 14 and at the same time through the nozzle block discharge amount control device 60.
  • the discharge amount of the nozzle block 11 nanofibers having uniform breathability can be produced.
  • the air permeability measuring device 19b is provided between the units 10, 10 ', 10 ", 10' " of the electrospinning apparatus 1, but FIG. As shown in Fig. 1, the thickness measuring device 19c can be arranged continuously between the units 10, 10 ', 10 ", 10' " of the electrospinning apparatus 1, respectively.
  • each unit 10, 10 'of the electrospinning apparatus 1 according to the fifth embodiment of the present invention in order to measure the thickness of the nanofibers laminated on the long sheet 15 of the electrospinning apparatus 1 , 10 '', 10 '' 'are provided with a thickness measuring device 19c, respectively.
  • the thickness value measured by the thickness measuring device 19c provided between the units 10, 10 ', 10 ", 10' " of the electrospinning apparatus 1 is obtained.
  • the feed rate V of the long sheet and the discharge amount of the nozzle block 11 are controlled.
  • the thickness of the nanofibers laminated on the long sheet 15 while passing through each unit 10, 10 ′, 10 ′′, 10 ′ ′′ of the electrospinning apparatus 1 is measured to be thinner than the deviation amount.
  • the long sheet 15 while passing through each unit (10, 10 ', 10' ', 10' '' of the electrospinning apparatus 1)
  • the long sheet of the units 10 ', 10 ", 10' " (15) to increase the feed rate (V), to control the voltage generator 14 to adjust the voltage intensity, or to reduce the discharge amount of the nozzle block 11 through the nozzle block discharge amount control device 60 to elongate
  • the thickness measuring device 19c is disposed to face each other with the long sheet 15 interposed therebetween, in a pair of ultrasonic longitudinal wave transverse wave measuring methods for measuring the distance to the long sheet 15 by an ultrasonic measuring method.
  • a thickness measuring unit (not shown) may be provided, and the thickness of the long sheet 15 may be calculated based on the distance measured by the thickness measuring device 19c.
  • the thickness measuring device 19c projects the ultrasonic longitudinal wave and the transverse wave together on the long sheet 15 in which the nanofibers are stacked, so that each ultrasonic signal of the longitudinal wave and the transverse wave reciprocates in the long sheet 15, that is, the longitudinal wave.
  • the propagation speed of the longitudinal wave and the transverse wave are measured at the measured propagation time of the longitudinal wave and the transverse wave and the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated. It consists of the structure which uses the ultrasonic longitudinal wave and the transverse wave which calculate the thickness of a to-be-tested object from the predetermined formula used.
  • the thickness of the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated can be precisely measured by compensating for the error caused by the change of the propagation speed according to the temperature change even when the internal temperature is uneven.
  • a thickness measuring device (19c) using the longitudinal and transverse waves of the ultrasonic wave capable of precise thickness measurement.
  • the nozzle block 11 of the electrospinning apparatus 1 is provided with a plurality of nozzles 12, as shown in Figure 17, the polymer spinning solution from the discharge port (not shown) up or
  • a plurality of tubular bodies 43 having nozzles 12 for downwardly radiating are arranged in a plurality, and the plurality of nozzles 12 can be reused by overflowing the polymer spinning solution radiated from the outlets of the plurality of nozzles 12.
  • the discharge amount of the polymer spinning solution in the solution storage tank 44 can be automatically controlled.
  • the thickness of the long sheet 15, in which the nanofibers are laminated means a thickness value measured in a state in which the nanofiber layer laminated on the long sheet 15 is laminated on the long sheet 15.
  • the main controller 50 when the thickness deviation amount ⁇ d of the nanofibers is less than the predetermined value, the main controller 50 does not change the feed rate V from the initial value, and the thickness deviation amount is When (DELTA) d is greater than or equal to a predetermined value, the main controller 50 can be controlled to change the feed rate V from the initial value, thereby simplifying the control of the feed rate V.
  • FIG. 1 When the thickness deviation amount ⁇ d of the nanofibers is less than the predetermined value, the main controller 50 does not change the feed rate V from the initial value, and the thickness deviation amount is When (DELTA) d is greater than or equal to a predetermined value, the main controller 50 can be controlled to change the feed rate V from the initial value, thereby simplifying the control of the feed rate V.
  • the nozzle block discharge amount control device 60 does not change the discharge amount of the nozzle block 11 from the initial value and at the same time the main control device 50 ) Does not change the intensity of the voltage from the initial value, and when the thickness deviation ⁇ d is greater than or equal to a predetermined value, the nozzle block 11 through the nozzle block discharge amount control device 60 and the main control device 50. Control of the discharge amount and voltage intensity of the nozzle block 11 can be simplified.
  • the thickness of the nanofibers to be produced is set to a target thickness (d 0 ).
  • the thickness measuring part reciprocates at predetermined intervals along the width direction of the long sheet 5 and measures the thickness of the long sheet 5 through an ultrasonic sensor.
  • the thickness measurement by the thickness measuring unit is performed every 10 ms, for example.
  • the average thickness is calculated by averaging the thickness measured by the thickness measuring unit at a predetermined period.
  • the amount of deviation between the above average thickness d and the predetermined target thickness d 0 is the amount of deviation between the above average thickness d and the predetermined target thickness d 0 .
  • the feed rate V is controlled based on the deviation amount ⁇ d.
  • the nozzle block discharge amount and voltage are controlled based on the deviation amount ⁇ d.
  • the unit is installed in five pieces, and the nanofibers are sequentially stacked while the elongated sheet 15 is transferred from the feed roller 3 to the take-up roller 5 at a predetermined feed rate V.
  • the control of the feed rate (V) laminating the nanofibers on the long sheet (15) continuously in the unit (10 ', 10' ', 10' '') of the rear end and measuring the thickness to measure the feed rate ( Controlling V) is repeated to stack the nanofibers.
  • the thickness of the long sheet 15 in which the nanofibers are laminated in each unit 10, 10 ′, 10 ′′, 10 ′ ′′ is measured based on the thickness measured by the thickness measuring device 19c.
  • the discharge amount of the nozzle block 11 and the voltage intensity of the voltage generator 14 and nanofibers are applied to the long sheet 15 continuously in the unit 10 ', 10 ", 10' " After laminating and measuring the thickness, the nanofibers are laminated by repeatedly controlling the discharge amount of the nozzle block 11 and the voltage intensity of the voltage generator 14.
  • the thickness is measured after the last unit without controlling the feed rate (V).
  • the main control device 50 of the present embodiment controls the feed speed of the long sheet 15 and the voltage intensity of the voltage generator 14 and at the same time through the nozzle block discharge amount control device 60.
  • the discharge amount of the nozzle block 11 nanofibers having a uniform thickness can be manufactured.

Abstract

본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 전기방사장치의 각 유닛 사이에 완충구간을 형성하고, 완충구간 내에 상, 하로 이동가능하게 구비되는 조절롤러를 설치하여 각 유닛을 통과하는 장척시트의 구간별 이송속도 및 이송시간을 조절할 수 있어 장척시트의 구김, 처짐, 끊어짐, 파손 및 손상 등을 방지할 수 있으며, 전기방사 과정에서 정전기적 인력으로 인해 발생할 수 있는 장척시트의 원활하지 못한 이송문제를 해결하여 나노섬유의 제조단계에서 방사구역 전후에 장척시트의 처짐을 감지하는 장치를 배치하고, 장척시트의 처짐을 감지하여 장척시트의 이송을 보조하는 장치에 그 신호를 전달함으로써 이 감지신호를 바탕으로 컬렉터와 정전기적 인력으로 고정되어 있는 장척시트의 이송속도를 조절하여 시트처짐을 자동적으로 개선하여 시트의 처짐으로 인한 문제를 효과적으로 예방할 수 있으며, 이로 인해 균일한 품질의 나노섬유를 대량생산할 수 있는 전기방사장치를 제공하기 위한 것이다.

Description

전기방사장치
본 발명은 전기방사장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 고분자 방사용액이 전기방사되면서 이송되는 장척시트의 처짐을 감지하여 장척시트의 이송속도 및 이송시간을 조절하고, 장척시트의 이송을 보조하며, 장척시트의 이송속도 제어와 노즐블록의 토출량 제어 및 전압의 세기를 제어할 수 있어 균일한 통기도 및 균일한 두께를 갖는 나노섬유의 대량 생산이 가능한 전기방사장치에 관한 것이다.
일반적으로, 나노섬유(Nano Fiber)란, 지름이 수십에서 수백 나노미터에 불과한 초극세사(超極細絲 : Micro Fiber)를 지칭하는 것으로서, 나노섬유로 구성된 부직포, 멤브레인, 필라멘트 및 브레이드 등의 제품은 생활용품, 농업용, 의류용 및 산업용 등으로 널리 사용된다.
뿐만 아니라, 인조 피혁, 인조 스웨이드, 생리대, 의복, 기저귀, 포장재, 잡화용 소재, 각종 필터 소재, 유전자 전달체의 의료용 소재 및 방탄 조끼 등 국방용 소재에 적용되는 등 다양한 분야에서 사용되고 있다.
상술한 바와 같은 나노섬유는 전기장에 의해 생산된다. 즉, 나노섬유는 원료인 고분자 물질에 고전압의 전기장을 걸어서 원료인 고분자 물질 내부에 전기적인 반발력을 발생시키고, 이로 인해 분자들이 뭉쳐 나노 크기의 실 형태로 갈라짐으로써 나노섬유가 제조 및 생산된다.
이때, 전기장이 강할수록 원료인 고분자 물질이 가늘게 찢어지기 때문에 10 내지 1000㎚의 가늘기를 갖는 나노섬유를 얻을 수 있다.
이러한 가늘기를 갖는 나노섬유를 제조 및 생산하기 위한 전기방사장치는 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크, 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프, 방사용액을 토출하기 위한 노즐이 다수개 배열설치되는 노즐블록, 노즐 하단에 위치하여 방사되는 섬유들을 집적하는 컬렉터 및 전압을 발생시키는 전압 발생장치를 포함하여 구성된다.
상술한 바와 같은 구조로 이루어지는 나노섬유의 제조방법은 미국 4,044,404호에 기재되어 있으며, 또한 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치는 도 1에서 도시하고 있는 바와 같이, 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자 방사용액의 정량 공급을 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내의 고분자 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(112)이 다수개 배열설치되는 노즐 블록(111)과 상기 노즐(112)의 하단에 위치하여 분사되는 고분자 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(112)에서 일정간격 이격되는 컬렉터(113) 및 상기 컬렉터(113)에 고전압을 발생시키는 전압 발생장치(114)를 포함하는 유닛(110)으로 구성된다.
이러한 전기방사장치(100)를 통한 나노섬유의 제조방법은 방사용액이 충진되는 방사용액 주탱크 내의 방사용액이 계량 펌프를 통해 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(112) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 노즐(112)로 공급되는 방사용액은 높은 전압이 걸려있는 컬렉터(114) 상에 노즐(112)을 통하여 방사, 집속되어 나노섬유 웹이 형성되되, 상기 전기방사장치(100)의 유닛(110)들로 이송되는 장척시트(115) 상에 나노섬유 웹을 형성하고, 상기 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트(115)가 각 유닛(110)을 통과하여 반복적으로 나노섬유 웹이 적층된 후 라미네이팅, 엠보싱 또는 니들펀칭하여 부직포로 제조한다.
여기서, 전기방사장치는 컬렉터 상의 위치하는 방향에 따라 상향식 전기방사장치, 하향식 전기방사장치 및 수평식 전기방사장치로 나뉜다. 즉, 전기방사장치는 컬렉터가 노즐의 상단에 위치하는 구성으로 이루어지고, 균일하고 상대적으로 가는 나노섬유를 제조할 수 있는 상향식 전기방사장치, 컬렉터가 노즐의 하단에 위치하는 구성으로 이루어지고, 상대적으로 굵은 나노섬유를 제조할 수 있으며, 단위시간 당 나노섬유의 생산량을 증대시킬 수 있는 하향식 전기방사장치 및 컬렉터와 노즐이 수평방향으로 배열되는 구성으로 이루어지는 수평식 전기방사장치로 나뉜다.
이러한 전기방사장치는 노즐 블록의 노즐을 통하여 방사용액이 분사되고, 분사되는 방사용액이 지지체의 하부면 또는 상부면에 적층되면서 나노섬유 웹을 형성하는 구성으로 이루어진다.
상술한 바와 같은 구성에 의하여 상기 전기방사장치의 어느 한 유닛 내부에서 노즐을 통하여 방사용액을 분사하여 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트는 다른 한 유닛 내부로 이송되고, 다른 한 유닛 내부로 이송되는 장척시트에 노즐을 통하여 방사용액을 분사하여 또 다시 나노섬유 웹을 적층형성하는 등 상기한 공정을 반복적으로 수행하면서 나노섬유 웹을 제조한다.
그러나, 상기 전기방사장치의 각 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 구간별 속도가 달라질 경우, 장척시트가 구겨지거나, 처지는 등의 문제가 발생된다.
즉, 상기 전기방사장치의 선단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 다를 경우, 장척시트가 구겨지거나, 처지는 등의 문제가 발생되고, 이로 인해 장척시트가 끊어지거나, 물성이 저하되거나, 장치의 구동이 정지되는 등의 문제점이 있었다.
다시 말하면, 상기 전기방사장치의 선단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 빠르고, 그 후단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 느릴 경우, 장척시트가 구겨지거나, 처지는 문제점이 있으며, 상기 전기방사장치의 선단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 느리고, 그 후단에 위치하는 유닛 내에서 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트의 이송속도가 빠를 경우, 장척시트가 끊어지거나, 장치의 구동이 정지되는 등의 문제점이 있으며, 이로 인해 전체적으로 나노섬유 웹의 물성이 저하된다는 문제점이 있었다.
한편, 상술한 바와 같은 전기방사장치 및 이를 이용하여 나노섬유의 제조 시 높은 전압이 걸려있는 노즐로 방사용액이 연속적으로 공급되도록 이루어짐으로써 부여되는 전기력의 효과가 저하된다는 문제점이 있었다.
즉, 노즐에 부여된 전기력이 방사용액으로 분산됨으로써 전기력이 방사용액의 계면장력을 극복하지 못하게 되어 전기력에 의한 섬유 형성 효과가 저하되어 방사용액이 물방울 형태로 낙하하는 드롭렛(Droplet) 현상이 발생하여 제품의 품질이 저하되고, 나노섬유의 대량생산이 어려워 상업화가 불가능하다는 문제점이 있었다.
이러한 문제점을 해결하기 위하여, 전기방사장치의 노즐블록에 부여되는 전기력의 효과를 극대화시켜 전기력을 방사용액의 계면장력보다 크게 형성함으로써 섬유 형성 효과를 증진시키고, 이로 인해 나노섬유를 대량 생산할 수 있으며, 드롭렛 현상을 효과적으로 방지하여 고품질의 나노섬유를 제조할 수 있는 상향식 및 하향식 전기방사장치가 제시되어 컬렉터와 방사용액이 토출되는 노즐블록에 고전압을 각각 걸어줌으로써 섬유 형성 효과가 증진시킬 수 있으나, 고전압에 의한 정전기적 인력이 증대되어 나노섬유가 퇴적되는 장척시트가 컬렉터에 부착되어 전기방사장치에 포함된 장척시트 이송장치만으로 이러한 정전기적 인력을 극복하기는 어려워 나노섬유를 대량생산할 수 없다는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위하여, 고전압이 걸린 컬렉터와 노즐블록 사이를 통과하는 장척시트의 이송을 보조하기 위한 보조벨트를 포함하는 보조 이송장치가 제안되었으나, 이 또한 보조벨트를 장척시트의 이송속도에 맞춰 회전시키기 위해 전기방사장치를 총괄하는 구동장치 이외에 별도의 구동장치가 추가로 설치되어야 하기 때문에 공정이 복잡해지고, 비용이 증대된다는 문제점이 있었다.
한편, 나노섬유의 제조 시 컬렉터에 부착된 장척시트가 처질 경우, 나노섬유의 불균일한 퇴적으로 인해 품질이 저하되는 문제가 발생되고, 처짐을 갖는 장척시트를 권취할 경우, 감은 단단함에 차이가 발생하여 감아올린 롤이 변형되거나, 주름이 생기는 문제점이 있었다.
이를 해결하기 위하여, 이송 중인 장척시트의 처짐을 감지하는 방법의 하나로 시트에 압축공기를 송출하여 장척시트의 처짐을 평가하기 위한 방법이 일본공개특허 제2011-33229호에 개시되어 있으나, 압축공기를 송출하는 공기 취출구에 공기 중의 오염성분이 부착되고, 구멍의 직경이 변화되며, 측정 오차가 발생된다는 문제점이 있었다.
여기서, 장척시트의 처짐을 감지하기 위하여 한국공개특허 제10-2010-0123820호에는 이송 중인 장척시트의 처짐을 감지하기 위해 장척시트 표면에 터치롤러를 눌러서 대고, 터치롤러의 변위량을 측정함으로써 시트의 처짐을 평가하는 기술이 제시되었으나, 접촉식 롤러를 사용하여 장척시트의 장력을 평가하기 때문에 전기방사 방향에 따라 방사된 나노섬유에 롤러가 닿음으로써 오염 및 나노섬유의 물성 변화가 발생될 수 있다는 문제점이 있었다.
한편, 전기방사장치를 통하여 나노섬유의 제조 시 나노섬유의 특성을 결정하는 요인으로 방사재료의 농도와 유전특성 및 표면장력 등의 물질 특성, 노즐과 컬렉터 사이의 거리, 노즐과 컬렉터 사이의 전압, 전기장 전하밀도, 노즐 내에서의 정전기적 압력, 방사재료의 주입속도와 같은 제어변수 등을 들 수 있으며, 이러한 방사조건을 조정함으로써 균일한 물성을 갖는 나노섬유의 제조에 대하여 일본공개특허 제2008-274522호에 개시되어 있으나, 전기방사조건을 장시간에 걸쳐서 일정하게 유지하는 것이 용이하지 않기 때문에 균일한 통기도 및 두께를 갖는 나노섬유의 대량생산이 어렵다는 문제점이 있었다.
본 발명은 상기한 바와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, 전기방사장치의 각 유닛 사이에 완충구간을 형성하고, 완충구간 내에 상, 하로 이동가능하게 구비되는 조절롤러를 설치하여 각 유닛을 통과하는 장척시트의 구간별 이송속도 및 이송시간을 조절할 수 있어 장척시트의 구김, 처짐, 끊어짐, 파손 및 손상 등을 방지할 수 있으며, 전기방사 과정에서 정전기적 인력으로 인해 발생할 수 있는 장척시트의 원활하지 못한 이송문제를 해결하여 나노섬유의 제조단계에서 방사구역 전후에 장척시트의 처짐을 감지하는 장치를 배치하고, 장척시트의 처짐을 감지하여 장척시트의 이송을 보조하는 장치에 그 신호를 전달함으로써 이 감지신호를 바탕으로 컬렉터와 정전기적 인력으로 고정되어 있는 장척시트의 이송속도를 조절하여 시트처짐을 자동적으로 개선하여 시트의 처짐으로 인한 문제를 효과적으로 예방할 수 있으며, 이로 인해 균일한 품질의 나노섬유를 생산할 수 있는 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
또한, 장척시트의 이송을 보조하는 보조벨트에 별도의 구동장치를 배재하고 대신 마찰계수가 낮은 롤러로 보조벨트를 지지함으로써 기존에 설치되어 있는 장척시트 이송롤러의 구동력만으로도 보조벨트를 회전시킬 수 있으며, 장척시트 이송문제를 해결하여 균일한 품질의 나노섬유를 보조동력이 없이도 대량생산할 수 있으며, 전기방사 과정에서 정전기적 인력으로 인해 발생할 수 있는 장척시트의 원활하지 못한 이송문제를 해결하기 위해, 방사구역에 보조 이송장치를 배치하고, 보조 이송장치를 구성하는 롤러로는 마찰계수가 낮은 것을 사용함으로써 별도의 구동장치 없이도 장척시트를 이송시킬 수 있는 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
그리고, 각 유닛마다 장착되어 있는 통기도 및 두께를 계측 및 측정하는 통기도 계측장치 및 초음파 두께측정장치에 의해 소정의 이송속도(V)로 이송되는 이송장치를 통하여 장척시트에 적층된 나노섬유의 통기도 계측 값 및 두께측정 값을 기초로 하여 이송속도(V)를 제어하는 이송속도(V) 제어장치와 노즐블록에서 분출되는 토출량 및 노즐의 수를 제어함으로써 균일한 통기도 및 두께를 갖는 나노섬유의 대량생산이 가능한 전기방사장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여 본 발명은, 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 상기 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 장착시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하고, 각 유닛 내부에서 노즐을 통하여 컬렉터 상부의 장척시트에 방사용액을 분사하여 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서, 각 유닛 사이에 형성되는 완충구간과, 완충구간 상에 장척시트를 지지하는 한 쌍의 지지롤러와, 한 쌍의 지지롤러 사이에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 장척시트가 권취되는 적어도 하나 이상의 조절롤러를 포함하는 장척시트 이송속도 조절시스템이 구비되되, 각 조절로러의 이동에 의해 장척시트의 각 유닛별 이송속도가 조절되도록 이루어지는 것을 특징으로 한다.
여기서, 장척시트 이송속도 조절시스템은 각 유닛 내 장척시트의 이송속도를 감지하기 위한 감지센서와, 감지센서에서 감지된 각 유닛 내 장척시트의 이송속도에 따라 조절롤러의 이동을 제어하는 주 제어장치를 더 포함하여 이루어진다.
그리고, 감지센서에 의해 각 유닛 중 전단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도보다 빠르다고 감지될 경우, 주 제어장치가 상기 한 쌍의 지지롤러 사이에 구비되는 조절롤러를 하측으로 이동시키면서 전단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 동일해지도록 보정제어한다.
또한, 감지센서에 의해 각 유닛 중 전단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도보다 느리다고 감지될 경우, 주 제어장치가 상기 한 쌍의 지지롤러 사이에 구비되는 조절롤러를 상측으로 이동시키면서 전단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 동일해지도록 보정제어한다.
한편, 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 장착시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서, 보조벨트 롤러가 마찰계수가 낮은 롤러로 이루어져 별도의 구동장치가 없이 장척시트의 이송을 보조하도록 이루어진다.
여기서, 보조벨트 롤러의 갯수는 하나 이상으로 구비된다.
그리고, 보조벨트 롤러는 마찰계수가 낮은 구름베어링, 기름베어링, 볼베어링, 롤러베어링, 미끄럼베어링, 슬리브베어링, 유동압 저널베어링, 유정압 저널베어링, 공기압베어링, 공기동압 베어링, 공기정압 베어링 또는 에어베어링 중 어느 하나를 포함한다.
또한, 보조벨트 롤러의 상, 하 높이조절을 통해 장척시트에 퇴적되는 나노섬유의 토출량을 조절한다.
한편, 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 장착시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서, 각 유닛의 전, 후에 장척시트의 처짐을 감지하는 시트처짐 감지장치; 및 시트처짐 감지장치의 신호를 수신하여 각 유닛의 보조벨트 롤러의 속도를 제어하는 보조벨트 구동장치; 를 포함한다.
여기서, 시트처짐 감지장치는 광센서, 초음파센서, 이미지센서 또는 텐션미터 중 어느 하나이고, 보조벨트 구동장치는 모터이다.
그리고, 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 장착시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서, 각 유닛의 전, 후에 장척시트의 처짐을 감지하는 시트처짐 감지장치를 포함한다.
이때, 시트처짐 감지장치는 광센서, 초음파센서, 이미지센서 또는 텐션미터 중 어느 하나이고, 보조벨트 구동장치는 모터이다.
한편, 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 장착시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서, 각 유닛마다 장척시트에 적층형성되는 나노섬유의 통기도를 계측하기 위한 통기도 계측장치가 설치되어 나노섬유가 적층형성되는 장척시트의 이송속도제어 또는 노즐블록의 토출량제어 또는 전압발생장치의 전압을 제어한다.
여기서, 장척시트의 이송속도제어 또는 노즐블록의 토출량 제어 또는 전압발생장치의 전압제어는 통기도 계측장치에서 계측된 통기도와 소정의 목표 통기도와의 편차량을 기초로 하여 제어한다.
이때, 통기도 계측장치는 장착시트에 적층형성되는 나노섬유의 통기도를 초음파로 측정한다.
한편, 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 장착시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서, 각 유닛마다 장척시트에 적층형성되는 나노섬유의 두께를 측정하기 위한 두께측정장치가 설치되어 나노섬유가 적층형성되는 장척시트의 이송속도제어 또는 노즐블록의 토출량제어 또는 전압발생장치의 전압을 제어한다.
여기서, 장척시트의 이송속도제어 또는 노즐블록의 토출량 제어 또는 전압발생장치의 전압제어는 상기 두께측정장치에서 측정된 두께와 소정의 목표 두께와의 편차량을 기초로 하여 제어한다.
이때, 두께측정장치는 장착시트에 적층형성되는 나노섬유의 두께를 초음파 종파 및 횡파로 측정한다.
이상에서 설명한 바와 같이 상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 각 유닛을 통과하는 장척시트의 이송속도 및 이송시간을 조절할 수 있으며, 이로 인해 각 유닛에서 이송되는 장척시트의 구김, 처짐, 끊어짐, 파손 및 손상 등을 방지할 수 있으며, 선단에 위치하는 유닛 및 후단에 위치하는 유닛 내의 장척시트의 이송속도를 개별적으로 조절 및 제어할 수 있어 장척시트에 적층되는 나노섬유 웹의 두께를 다양하게 조절할 수 있을 뿐만 아니라, 장척시트 상부면에 적층되는 나노섬유 웹의 분포를 균일하게 형성할 수 있으며, 이로 인해 나노섬유 웹의 물성을 향상시킬 수 있으며, 장치 운용의 편의성 및 나노섬유 웹 제품의 신뢰성을 향상시킬 수 있으며, 장척시트의 처짐을 자동적으로 감지하고 해결함으로써, 장척시트의 이송문제로 인한 나노섬유의 불균일적인 방사를 방지하여 균일한 물성을 가지는 고품질의 나노섬유를 제조할 수 있다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
또한, 본 발명은, 장척시트가 컬렉터에 부착되어 이송이 더뎌지는 문제를 해결함으로써, 장척시트의 이송 불균형으로 인한 나노섬유의 불균일적인 방사를 방지하고, 상기 보조벨트를 상하로 이동시켜 방사노즐과의 거리를 조절함으로써 나노섬유의 퇴적량을 효과적으로 제어하여 균일한 물성을 가진 고품질의 나노섬유를 제조할 수 있으며, 통기도 계측장치 및 두께측정장치에 의해 측정된 통기도 및 두께를 기초로 하여 장척시트의 이송속도(V) 및 노즐블록의 제어가 가능함으로써 장시간 전기방사 시 균일한 통기도 및 두께를 갖는 나노섬유의 대량 생산이 가능하다는 등의 효과를 거둘 수 있다.
도 1은 종래 기술에 따른 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 2는 본 발명의 전기방사장치의 제1 실시예에 의한 장척시트 이송속도 조절시스템을 개략적으로 나타내는 도면,
도 3, 도 4는 본 실시예에 의한 전기방사장치의 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛의 장척시트가 그 후단에 위치하는 유닛의 장척시트 보다 이송속도가 빠를 경우, 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면,
도 5, 도 6은 본 실시예에 의한 전기방사장치의 각 유닛 중 선단에 위치하는 유닛의 장척시트가 그 후단에 위치하는 유닛의 장척시트 보다 이송속도가 느릴 경우, 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면,
도 7은 본 발명의 전기방사장치의 제2 실시예에 의한 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러를 포함하는 보조벨트 장치가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 8은 본 실시예의 전기방사장치에 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러를 포함하는 보조벨트 장치에 3개의 보조벨트 롤러가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 9는 본 실시예의 전기방사장치에 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러를 포함하는 보조벨트 장치에 4개의 보조벨트 롤러가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 10은 본 실시예의 전기방사장치에 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러를 포함하는 보조벨트 장치에 5개의 보조벨트 롤러가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 11은 본 실시예의 전기방사장치에 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러에 베어링이 포함되는 구조를 개략적으로 나타내는 도면,
도 12는 본 발명의 전기방사장치의 제3 실시예에 의한 3개의 보조벨트 롤러가 구비되는 보조벨트 장치에 장척시트처짐 감지장치가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 13은 본 실시예의 전기방사장치에 5개의 보조벨트 롤러가 구비되는 보조벨트 장치에 장척시트처짐 감지장치가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면,
도 14는 본 실시예의 전기방사장치에 구비되는 장척시트처짐 감지장치를 개략적으로 나타내는 도면,
도 15는 본 실시예의 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 공정모식도,
도 16은 본 발명의 전기방사장치의 제4 실시예를 개략적으로 나타내는 공정모식도,
도 17은 본 실시예에 의한 전기방사장치의 노즐블록을 개략적으로 나타내는 모식도,
도 18은 본 발명의 전기방사장치의 제5 실시예를 개략적으로 나타내는 공정모식도.
<부호의 설명>
1 : 전기방사장치, 3 : 공급롤러,
5 : 권취롤러,
10, 10', 10'', 10''' : 유닛, 11 : 노즐 블록,
12 : 노즐, 13 : 컬렉터,
14 : 전압발생장치,
15, 15a, 15b : 장척시트, 16 : 보조벨트,
17 : 이송롤러, 17' : 보조벨트 롤러,
18 : 보조벨트 구동장치,
19a : 시트처짐 감지장치, 19b : 통기도 계측장치,
19c : 두께측정장치, 23, 28 : 보조롤러,
24, 25, 26, 27 : 구동롤러, 29 : 가열장치,
30 : 장척시트 이송조절 시스템,
31 : 완충구간, 33, 33' : 지지롤러,
35 : 조절롤러,
41 : 오버플로우 용액 저장탱크, 43 : 관체,
44 : 폴리머 용액 저장탱크,
45 : 폴리머 용액 유통 파이프, 50 : 주 제어장치,
60 : 노즐블록 토출량 제어장치,
61 : 노즐블록 토출량 제어장치 연결부.
이하, 본 발명에 의한 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하면서 상세하게 설명한다. 또한, 본 실시예에서는 본 발명의 권리범위를 한정하는 것은 아니고, 단지 예시로 제시한 것이며, 그 기술적인 요지를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변경이 가능하다.
도 2는 본 발명의 전기방사장치의 제1 실시예에 의한 장척시트 이송속도 조절시스템을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 3, 도 4는 본 실시예에 의한 전기방사장치의 각 유닛 중 전단에 위치하는 유닛의 장척시트가 그 후단에 위치하는 유닛의 장척시트 보다 이송속도가 빠를 경우, 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 5, 도 6은 본 실시예에 의한 전기방사장치의 각 유닛 중 전단에 위치하는 유닛의 장척시트가 그 후단에 위치하는 유닛의 장척시트 보다 이송속도가 느릴 경우, 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 7은 본 발명의 전기방사장치의 제2 실시예에 의한 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러를 포함하는 보조벨트 장치가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 8은 본 실시예의 전기방사장치에 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러를 포함하는 보조벨트 장치에 3개의 보조벨트 롤러가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 9는 본 실시예의 전기방사장치에 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러를 포함하는 보조벨트 장치에 4개의 보조벨트 롤러가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 10은 본 실시예의 전기방사장치에 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러를 포함하는 보조벨트 장치에 5개의 보조벨트 롤러가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 11은 본 실시예의 전기방사장치에 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러에 베어링이 포함되는 구조를 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 12는 본 발명의 전기방사장치의 제3 실시예에 의한 3개의 보조벨트 롤러가 구비되는 보조벨트 장치에 장척시트처짐 감지장치가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 13은 본 실시예의 전기방사장치에 5개의 보조벨트 롤러가 구비되는 보조벨트 장치에 장척시트처짐 감지장치가 구비되는 모습을 개략적으로 나타내는 도면이며, 도 14는 본 실시예의 전기방사장치에 구비되는 장척시트처짐 감지장치를 개략적으로 나타내는 도면이고, 도 15는 본 실시예의 전기방사장치를 개략적으로 나타내는 공정모식도이며, 도 16은 본 발명의 전기방사장치의 제4 실시예를 개략적으로 나타내는 공정모식도이고, 도 17은 본 실시예에 의한 전기방사장치의 노즐블록을 개략적으로 나타내는 모식도이며, 도 18은 본 발명의 전기방사장치의 제5 실시예를 개략적으로 나타내는 공정모식도이다.
도면에서 도시하고 있는 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기방사장치(1)는 상기 전기방사장치(1)에 설치되어 각 유닛(10, 10') 내에서 이송되는 장척시트(15, 15')의 이송속도 및 이송시간을 각 유닛(10, 10')별로 조절 및 제어하기 위한 장척시트 이송속도 조절시스템(30)을 포함하여 구성된다.
여기서, 상기 전기방사장치(1)는 방사용액이 내부에 충진되는 방사용액 주탱크(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내에 충진된 고분자의 방사용액을 정량 공급하기 위한 계량 펌프(미도시)와 상기 방사용액 주탱크 내의 방사용액을 토출하되, 핀 형태로 이루어지는 노즐(12)이 다수개 배열설치되는 노즐 블록(11)과 상기 노즐 블록(11)의 노즐(12)에서 분사되는 방사용액을 집적하기 위하여 노즐(12)에서 일정간격 이격되게 설치되는 컬렉터(13) 및 상기 컬렉터(13)에 전압을 발생시키는 전압 발생장치(14)를 그 내부에 수용하는 유닛(10)을 포함하여 구성된다.
한편, 상기 유닛(10) 내에서 노즐(12)을 통하여 공급되는 방사용액은 용질 및 용매로 이루어지고, 용질로는 실록산기 단독 또는 실록산기와 모노메타크릴레이트, 비닐, 하이드라이드, 디스테아레이트, 비스(1,2-하이드록시), 메톡시, 에톡시레이트, 프로폭시레이트, 디글리시딜 에테르, 모노글리시딜 에테르, 모노하이드록시알킬, 비스하이드록시알킬, 클로린 및 비스((아미노에틸-아미노프로필)디메톡시실릴)에테르 중에서 선택된 결합기가 포함된 고분자를 사용할 수 있으며, 폴리비닐리덴플루오라이드, 폴리비닐리덴플루오라이드-헥사플루오르프로필렌 공중합체, 혹은 이들의 복합 조성물, 폴리아마이드, 폴리이미드, 폴리아미드이미드, 폴리(메타-페닐렌 이소프탈아미이드), 메타아라미드, 폴리에틸렌클로로트리플루오로에틸렌, 폴리클로로트리플루오로에틸렌, 폴리메틸메타크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴, 폴리비닐리덴클로라이드-아크릴로니트릴 공중합체, 폴리아크릴아미드 등으로 구성되는 군에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것이 바람직하고, 용매로는 페놀, 포름산, 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로푸란과 지방족 케톤 군으로서, 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤, 지방족 수산기 군으로서, m-부틸알콜, 이소부틸알콜, 이소프로필알콜, 메틸알콜, 에탄올, 지방족 화합물 군으로서, 헥산, 테트라클로로에틸렌, 아세톤, 글리콜 군으로서, 프로필렌글리콜, 디에틸렌글리콜, 에틸렌글리콜, 할로겐 화합물 군으로서, 트리클로로에틸렌, 다이클로로메테인, 방향족 화합물 군으로서, 톨루엔, 자일렌, 지방족 고리 화합물 군으로서, 사이클로헥사논, 시클로헥산과 에스테르 군으로서, n-부틸초산염, 초산에틸, 지방족에테르 군으로서, 부틸셀로살브, 아세트산2-에톡시에탄올, 2-에톡시에탄올, 아미드 군으로서. 디메틸포름아미드, 디메틸아세트아미드 등에서 선택된 어느 하나 이상의 물질로 이루어지는 것이 바람직하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 본 발명의 제1 실시예에 의한 전기방사장치(1)는 상기 유닛(10) 내의 방사용액 주탱크에 충진되는 방사용액이 계량 펌프를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 노즐(12)로 공급되는 고분자의 방사용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되어 나노섬유 웹(미도시)을 형성하며, 형성된 나노섬유 웹을 라미네이팅하여 부직포, 필터 등으로 제조한다.
이때, 상기 전기방사장치(1)의 컬렉터(13) 상에는 노즐(12)을 통하여 방사용액 분사 시 컬렉터(13) 상에 형성되는 나노섬유 웹의 처짐 방지 및 이송을 위한 장척시트(15)가 구비되고, 상기 장척시트(15)는 전기방사장치(1)의 전단에 구비되는 공급롤러(3) 및 후단에 구비되는 권취롤러(5)에 그 일측과 타측이 권취된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 노즐(12)을 통하여 고분자의 방사용액이 컬렉터(13) 상에 위치하는 장척시트(15)에 분사되어 나노섬유 웹을 형성하도록 이루어져 있으나, 상기 장척시트(15) 상에 별도의 지지체(미도시)가 공급되고, 상기 지지체를 공급하기 위한 별도의 공급롤러(미도시)가 구비되어 상기 지지체 상에 노즐(12)을 통하여 방사용액이 분사되어 나노섬유 웹을 형성하도록 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 전기방사장치(1)의 노즐(12)에서 분사되는 고분자 방사용액이 적층되는 지지체는 부직포 또는 직물 등으로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 상기 컬렉터(13)의 외측에는 보조벨트(16)가 구비되고, 상기 컬렉터(13)의 길이방향 양측에는 이송롤러(17)가 각각 구비되며, 상기 이송롤러(17)의 회전에 의해 보조벨트(16)가 구동하고, 상기 보조벨트(16)의 구동에 의해 상기 장척시트(15)가 전기방사장치(1)의 전단에서 후단으로 이송된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(1) 유닛(10) 내의 방사용액 주탱크 내에 충진된 방사용액이 노즐(12)을 통하여 컬렉터(13)의 장척시트(15) 상에 분사되고, 상기 장척시트(15) 상에 분사된 방사용액이 집적되면서 나노섬유 웹을 형성하며, 상기 컬렉터(13)의 양측에 구비되는 이송롤러(17)의 회전에 의한 보조벨트(16)의 구동에 의해 장척시트(15)가 이송되면서 또 다른 유닛(10') 내에 위치되어 상기한 공정을 반복적으로 수행하면서 최종제품으로 제조된다.
이때, 상기 노즐블록(11)의 노즐(12)의 출구가 상방향으로 형성되고, 상기 컬렉터(13)가 노즐블록(11)의 상부에 위치하여 방사용액을 상방향으로 분사한다. 본 발명의 일 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)가 방사용액을 상방향으로 분사하는 상향식 전기방사장치로 이루어져 있으나, 방사용액을 하방향으로 분사하는 하향식 전기방사장치로 이루어지는 것도 가능하다.
여기서, 상기 장척시트 이송속도 조절시스템(30)은 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 사이에 형성되는 완충구간(31)과 상기 완충구간(31) 상에 구비되어 장척시트(15)를 지지하는 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 및 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)를 포함하여 구성된다.
이때, 상기 지지롤러(33, 33')는 상기 각 유닛(10, 10') 내에서 노즐(12)이 분사하는 방사용액에 의해 나노섬유 웹이 적층형성되는 장척시트(15)의 이송 시 상기 장척시트(15)의 이송을 지지하기 위한 것으로서, 상기 각 유닛(10, 10') 사이에 형성되는 완충구간(31)의 전, 후단에 각각 구비된다.
그리고, 상기 조절롤러(35)는 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 상기 장척시트(15)가 권취되고, 상기 조절롤러(35)의 상, 하 이동에 의해 상기 각 유닛(10, 10')별 장척시트(15a, 15b)의 이송속도 및 이동시간이 조절된다.
이를 위하여 상기 각 유닛(10, 10') 내 장척시트(15a, 15b)의 이송속도를 감지하기 위한 감지센서(미도시)가 구비되고, 상기 감지센서에 의해 감지된 각 유닛(10, 10') 내 장척시트(15a, 15b)의 이송속도에 따라 조절롤러(35)의 이동을 제어하기 위하여 도 16에서 도시하고 있는 바와 같이, 주 제어장치(50)가 구비된다.
본 발명의 일 실시예에서는 상기 각 유닛(10, 10') 내에서 장척시트(15a, 15b)의 이송속도를 감지하고, 감지된 장척시트(15a, 15b)의 이송속도에 따라 주 제어장치(50)가 조절롤러(35)의 이동을 제어하는 구성으로 이루어져 있으나, 상기 장척시트(15a, 15b)를 이송시키기 위해 컬렉터(13)의 외측에 구비되는 보조벨트(16) 또는 상기 보조벨트(16)를 구동시키는 이송롤러(17) 또는 모터(미도시)의 구동속도를 감지하고, 이에 따라 주 제어장치(50)가 조절롤러(35)의 이동을 제어하는 구성으로 이루어지는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 감지센서가 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 상기 주 제어장치(50)가 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)를 하측으로 이동시키면서 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어한다.
즉, 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 전단에 위치하는 유닛(10) 내에서 이송되는 장척시트(15a)가 처지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 하측으로 이동하면서 전단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15) 중 전단에서 위치하는 유닛(10) 외부로 이송되어 각 유닛(10, 10') 사이에 위치하는 완충구간(31)으로 과다하게 이송되는 장척시트(15a)를 당겨 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15a)의 처짐 및 구겨짐을 방지한다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내에서 이송되는 장척시트(15a)의 이송속도를 조절함으로써 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내의 장척시트(15a) 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내의 장척시트(15b) 이송속도와 동일해지는 효과를 얻을 수 있다.
한편, 상기 감지센서가 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 상기 주 제어장치(50)가 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)를 상측으로 이동시키면서 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어한다.
즉, 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 후단에 위치하는 유닛(10') 내에서 이송되는 장척시트(15b)가 찢어지는 것을 방지하기 위하여 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되되, 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 상측으로 이동하면서 전단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15) 중 전단에서 위치하는 유닛(10) 외부로 이송되어 각 유닛(10, 10') 사이에 위치하는 완충구간(31)에 조절롤러(35)에 의해 권취되어 있는 장척시트(15a)를 후단에 위치하는 유닛(10')에 빠르게 공급하여 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15b)의 끊어짐을 방지한다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여 상기 각 유닛(10, 10') 중 후단에 위치하는 유닛(10') 내로 이송되는 장척시트(15b)의 이송속도를 조절함으로써 상기 각 유닛(10, 10') 중 후단에 위치하는 유닛(10') 내의 장척시트(15b) 이송속도가 그 전단에 위치하는 유닛(10) 내의 장척시트(15a) 이송속도와 동일해지는 효과를 얻을 수 있다.
이하, 본 발명에 의한 전기방사장치의 장척시트 이송속도 조절시스템의 동작과정을 설명한다.
먼저, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)의 전단에 구비되는 공급롤러(3)를 통하여 장척시트(15)가 전기방사장치(1)의 유닛(10) 내로 공급된다.
이렇게 상기 공급롤러(3)를 통하여 전기방사장치(1)의 유닛(10) 내로 공급되는 장척시트(15)는 컬렉터(13) 상에 위치하고, 전압발생장치(14)의 고전압이 노즐(12)을 통해 컬렉터(13) 상에 발생되며, 고전압이 발생되는 컬렉터(13) 상의 장척시트(15)에 방사용액 주탱크(미도시)에 충진된 고분자 방사용액이 노즐블록(11)의 노즐(12)을 통해 분사된다.
여기서, 상기 방사용액 주탱크 내에 충진되는 방사용액이 계량 펌프(미도시)를 통하여 높은 전압이 부여되는 다수의 노즐(12) 내에 연속적으로 정량 공급되고, 상기 각 노즐(12)로 공급되는 방사용액은 노즐(12)을 통해 높은 전압이 걸려 있는 컬렉터(13) 상에 방사 및 집속되면서 장척시트(15) 상에 분사되어 나노섬유 웹을 적층형성한다.
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내에서 나노섬유 웹이 적층되는 장척시트(15)는 모터(미도시)의 구동에 의해 동작하는 이송롤러(17) 및 상기 이송롤러(17)의 회전에 의해 구동하는 보조벨트(16)에 의해 전단에 위치하는 유닛(10)에서 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내로 이송되어 상기와 같은 공정이 반복되면서 장척시트(15) 상에 나노섬유 웹이 적층형성된다.
이때, 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15)는 각 유닛(10, 10') 사이의 완충구간(31)에 구비되는 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 상을 통하여 이송됨과 동시에 상기 한 쌍의 지지롤러(33, 33') 사이에 구비되는 조절롤러(35)에 권취되면서 이송된다.
여기서, 상기 각 유닛(10, 10') 내 장척시트(15)의 이송속도는 0.2 내지 100m/s로 이루어지며, 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일할 경우, 정상적으로 동작한다.
그러나, 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 또는 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15a, 15b)의 이송속도가 다를 경우, 본 발명에 의한 장척시트 이송속도 조절시스템(30)에 따라 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10)에서 이송되는 장척시트(15a)의 이송속도 또는 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15b)의 이송속도를 조절하여 상기 각 유닛(10, 10')을 통과하는 장척시트(15a, 15b)의 이송속도가 동일하도록 보정제어한다.
예를 들면, 상기 각 유닛(10, 10') 내에서 이송되는 장척시트(15a, 15b)의 이송속도를 1이라고 가정할 경우, 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 및 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 각 장척시트(15a, 15b)의 이송속도가 모두 1일 경우, 정상적으로 동작한다.
그러나, 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 빠르다고 감지할 경우, 예를 들면 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내의 장척시트(15a)의 이송속도가 1이고, 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내의 장척시트(15b)의 이송속도가 0.7일 경우, 상기 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 하측으로 이동시켜 전단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15) 중 전단에서 위치하는 유닛(10)에서 완충구간(31)으로 과다하게 이송되는 장척시트(15a)를 당겨 0.3의 이송속도를 보정제어함으로써 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15a)의 처짐 및 구겨짐을 방지한다.
또한, 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도보다 느리다고 감지할 경우, 예를 들면 상기 각 유닛(10, 10') 중 전단에 위치하는 유닛(10) 내의 장척시트(15a)의 이송속도가 0.7이고, 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내의 장척시트(15b)의 이송속도가 1일 경우, 상기 장척시트(15)가 권취되는 조절롤러(35)를 상측으로 이동시켜 전단에 위치하는 유닛(10) 내에서 그 후단에 위치하는 유닛(10')으로 이송되는 장척시트(15) 중 조절롤러(35)에 권취되어 있던 여유분의 장척시트(15a)를 후단에 위치하는 유닛(10')에 빠르게 공급하여 0.3의 이송속도를 보정함으로써 전단에 위치하는 유닛(10) 내 장척시트(15a)의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛(10') 내 장척시트(15b)의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하면서 장척시트(15b)의 끊어짐, 손상 및 파손을 방지한다.
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10')을 통과하면서 나노섬유 웹이 전기방사된 장척시트(15)는 라미네이팅(Laminating : 미도시) 등의 후공정을 수행하고, 최종제품으로 제작된다.
이때, 공기 투과도 측정장치(미도시)를 통하여 제조된 나노섬유 웹의 공기 투과도 등의 이상 유, 무를 측정하는 것도 가능하고, 기타 후공정을 위한 별도의 장치를 통하여 공정을 수행한 후 최종제품으로 제작되는 것도 가능하다.
한편, 도 7 내지 도 11을 참조하여 설명하면, 본 발명의 제2 실시예에 의한 전기방사장치(1)는 음극에 연결된 노즐(12) 및 노즐블록(11)과 양극에 연결된 컬렉터(13) 사이를 소정의 이송속도(V)로 통과하는 장척시트(15)를 구비하고, 상기 컬렉터(13)에 정전기적 인력으로 부착된 장척시트(15)의 탈착 및 이송이 용이하도록 상기 장척시트(15)의 이송속도에 동기하여 회전하는 보조벨트(16) 및 상기 보조벨트(16)를 지지하며, 회전을 돕는 보조벨트 롤러(17')를 포함하는 보조 이송장치가 구비된다. 이때, 상기 보조벨트 롤러(17')는 마찰계수가 낮은 롤러로 구성되는 것이 바람직하며, 마찰계수가 낮은 롤러가 적용된다면 기타 다양한 롤러가 적용되는 것도 가능하고, 마찰계수가 낮은 베어링(미도시)이 구비되는 것도 가능하다.
여기서, 상기 노즐블록(11)은 복수의 노즐(12)로 구성되고, 상기 노즐블록(11)의 폴리머 용액이 토출구로부터 컬렉터를 향하여 나노섬유로 방사하도록 이루어지는 복수의 노즐(12)을 통하여 나노섬유가 장척시트(15)에 퇴적되고, 상기 장척시트(15)에 균일한 두께로 유지되면서 이동된다.
여기서도, 상기 전기방사장치(1)에 의해 장척시트(15)에 적층형성되는 나노섬유는 평균직경이 수~수천nm의 섬유로서, 전기방사가 가능한 합성수지 재질은 별도로 제한받지 아니하나, 예를 든다면 폴리프로필렌(PP), 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET), 폴리비닐리덴플루오라이드, 나일론, 폴리비닐아세테이트, 폴리메틸메타아크릴레이트, 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리우레탄(PUR), 폴리부틸렌테레프탈레이트(PBT), 폴리비닐부티랄, 폴리비닐클로라이드, 폴리에틸렌이민, 폴리올레핀, 폴리유산(PLA), 폴리초산비닐(PVAc), 폴리에틸렌나프탈레이트(PEN), 폴리아미드(PA), 폴리비닐알콜(PVA), 폴리에틸렌이미드(PEI), 폴리카프로락톤(PCL), 폴리유산글리콜산(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, 폴리에틸렌테레프탈레이트, 폴리트리메틸렌테레프탈레이트, 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 프로피오네이트의 폴리머로 이루어진 군이 상용적으로 널리 사용되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
이때에도, 폴리머 용액은 전기방사가 가능한 합성수지 재질인 폴리머를 적당한 용매에 용해시킨 용액으로서, 용매의 종류 또한 폴리머를 용해시킬 수 있는 것이라면 제한되지 않으며, 예를 든다면 페놀, 포름산, 황산, m-크레솔, 티플루오르아세트앤하이드라이드/다이클로로메테인, 물, N-메틸모폴린 N-옥시드, 클로로폼, 테트라히드로퓨란과 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, 디메틸아세트아미드를 사용할 수 있으며, 복수 종류의 용매를 혼합하여 이용할 수 있으며, 폴리머 용액에는 도전성 향상제 등의 첨가제가 함유되는 것도 가능하나, 이에 한정하지 아니한다.
그리고, 상기 전기방사장치(1)를 통하여 고분자 방사용액이 분사되는 각 유닛(10, 10')의 온도는, 예를 들면 25℃로 설정할 수 있으며, 각 유닛(10, 10')의 습도는, 예를 들면 30%로 설정할 수 있으나, 이에 한정하지 아니한다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에 의한 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10')에 보조 이송장치(도번 미도시)가 추가로 구비됨으로써 장척시트(15)의 이송을 원할하게 조절하여 장척시트(15)가 컬렉터(13)에 부착되어 이송 불균일로 인해 고분자 방사용액의 불균일한 방사를 방지할 수 있다.
이때, 상기 보조 이송장치는 도 7에서 도시하고 있는 바와 같이, 2개의 보조벨트 롤러(17')의 회전에 의해 가동되는 보조벨트(16)를 갖으며, 상기 각 보조벨트 롤러(17')들은 마찰계수가 낮은 롤러로 이루어진다.
한편, 본 발명의 제2 실시예에서는 상기 보조 이송장치의 보조벨트 롤러(17')가 2개로 이루어져 있으나, 도 8 내지 도 10에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 보조 이송장치의 보조벨트 롤러(17')가 3개, 4개 또는 5개로 구비되어 상기 장척시트(15)의 이송을 원할하게 조절하도록 이루어지는 것도 가능하다.
이때, 상기 전기방사장치(1)의 보조 이송장치는 마찰계수가 낮은 롤러를 통하여 컬렉터(13)에 정전기적 인력으로 부착된 장척시트(15)의 이송을 보조할 뿐만 아니라, 장척시트(15)의 높이를 상, 하로 조절함으로서 장척시트(15) 상에 적층형성되는 나노섬유의 퇴적량을 조절하는 기능을 수행할 수도 있다.
여기서, 상기 장척시트(15)에 적층형성되는 나노섬유의 퇴적량을 조절하는 조건으로는 전압의 조절, 폴리머 용액의 점도 조절, 폴리머 용액의 온도 조절, 토출구인 노즐(12)의 갯수 조정, 노즐블록(11)과 나노섬유가 퇴적되는 장척시트(15)간의 거리조절 등이 있으며, 이 중 나노섬유의 물성을 유지하면서 퇴적량을 조절할 수 있는 가장 간편한 방법이 노즐블록(11)과 장척시트(15)의 거리를 조정하는 방법이다. 다만, 종래의 기술로는 장척시트(15)의 위치를 조절하는데 별도의 장비가 필요하고, 또한 장척시트(15) 자체가 컬렉터(13)에 정전기적으로 부착되어 위치를 제어하는데 문제가 발생하였던 것에 비해, 본 발명에 의한 전기방사장치(1)는 장척시트(15)를 컬렉터(13)와 분리시켜 이송하기 위한 것으로서, 장척시트(15)의 위치를 용이하게 제어할 수 있다.
본 실시예에서는 상기 보조 이송장치의 위치를 상, 하로 조절함으로써 장척시트(15)의 위치를 변경하여 나노섬유의 퇴적량을 조절하도록 이루어져 있으나, 상기 보조 이송장치에 구비되는 보조벨트 롤러(17')의 위치를 이동하여 장척시트(15)의 높이를 조절하도록 이루어지는 것도 가능하다.
또한, 본 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 보조 이송장치가 보조벨트(16)와 마찰계수가 낮은 보조벨트 롤러(17')로 구성되어 있으나, 도 11에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10')의 전, 후에 마찰계수가 낮은 롤러(17')가 구비되어 장척시트(15)의 이송을 보조하도록 이루어지는 것도 가능하다. 본 실시예에서는 상기 마찰계수가 낮은 롤러의 한 예로, 볼베어링을 포함하는 롤러를 나타내고 있으나, 마찰계수가 낮은 롤러로 이루어진다면 상기 롤러의 형태 및 구성은 제한받지 아니하고, 보다 상세하게는 구름베어링, 기름베어링, 볼베어링, 롤러베어링, 미끄럼베어링, 슬리브베어링, 유동압 저널베어링, 유정압 저널베어링, 공기압베어링, 공기동입 베어링, 공기정압 베어링 및 에어베어링과 같은 베어링들을 포함하는 롤러로 이루어지는 것도 가능하며, 플라스틱, 유화제 등의 소재 및 첨가제를 포함시켜 마찰계수를 낮춘 롤러로 이루어지는 것도 가능하다.
한편, 도 12 내지 도 15를 참조하여 설명하면, 본 발명의 제3 실시예에 의한 전기방사장치(1)는 음극에 연결된 노즐(12) 및 노즐블록(11)과 양극에 연결된 컬렉터(13) 사이를 소정의 이송속도(V)로 통과하는 장척시트(15)를 구비하고, 상기 컬렉터(13)에 정전기적 인력으로 부착된 장척시트(15)의 탈착 및 이송이 용이하도록 상기 장척시트(15)의 이송속도에 동기하여 회전하는 보조벨트(16)와 상기 보조벨트(16)를 지지하며 회전을 돕는 보조벨트 롤러(17')가 구비되되, 상기 보조벨트 롤러(17') 중 어느 하나가 보조벨트 구동장치(18)로 구비되는 보조벨트 장치(미도시)로 이루어지며, 상기 보조벨트 장치의 보조벨트 롤러(17') 중 하나 또는 2개 이상의 보조벨트 롤러(17')는 동작롤러(도번 미도시)이고, 나머지 보조벨트 롤러(17')는 종동롤러(도번 미도시)로 이루어지는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
이때, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')에 구비되는 보조벨트 구동장치(18)에는 장척시트(15)의 처짐을 감지하여 속도를 제어하는 신호를 송신하는 시트처짐 감지장치(19a)가 추가로 연결구비됨으로써 장척시트(15)의 이송속도를 제어하여 장척시트(15)의 처짐을 자동적으로 복구하도록 이루어져 나노섬유의 대량생산이 가능하도록 이루어진다.
한편, 도 12에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10'')에 구비되는 보조벨트 장치는 3개의 보조벨트 롤러(17')로 이루어지되, 3개의 보조벨트 롤러(17') 중 어느 하나는 보조벨트 구동장치(18)로 이루어지는 동작롤러로 구비되고, 나머지 2개의 보조벨트 롤러(17')가 종동롤러로 이루어지며, 상기 각 유닛(10, 10') 사이에 구비되는 시트처짐 감지장치(19a)를 통하여 장척시트(15)의 처짐을 감지하고, 이에 따라 보조벨트 구동장치(18)에 속도를 가감하는 신호를 전송한다.
여기서, 상기 보조벨트 롤러(17')에 포함되는 보조벨트 구동장치(18)는 보조벨트 롤러(17') 및 보조벨트(16)를 회전시킬 수 있는 구동장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 상기 보조벨트 구동장치(18)는 모터에 의해 동작되도록 이루어지는 것이 바람직하다.
상기 시트처짐 감지장치(19a)는 접촉식 또는 비접촉식으로 장척시트(15)의 처짐을 감지할 수 있는 장치로 이루어지는 것이 바람직하나, 광센서, 초음파센서, 이미지센서 또는 텐션미터 중 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하며, 도 14에서 도시하고 있는 바와 같이, 상기 시트처짐 감지장치(19a)는 초음파센서에 의해 시트의 위치를 정확하게 감별하도록 이루어지는 것이 보다 바람직하다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10'')에 구비되는 보조벨트 장치가 3개의 보조벨트 롤러(17')로 이루어지되, 3개의 보조벨트 롤러(17') 중 어느 하나는 보조벨트 구동장치(18)로 이루어지는 동작롤러로 구비되고, 나머지 2개의 보조벨트 롤러(17')가 종동롤러로 이루어져 있으나, 도 13에서 도시하고 있는 바와 같이, 각 유닛(10, 10', 10'')에 구비되는 보조벨트 장치가 5개의 보조벨트 롤러(17')로 이루어지되, 5개의 보조벨트 롤러(17') 중 어느 하나는 보조벨트 구동장치(18)로 이루어지는 동작롤러로 구비되고, 나머지 4개의 보조벨트 롤러(17')가 종동롤러로 이루어지는 것도 가능하다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 직렬로 배열되는 상기 각 유닛(10, 10', 10'') 사이에 위치되는 시트처짐 감지장치(19a)가 컬렉터(13)에 장척시트(15)가 부착되는 등의 문제로 인해 장척시트(15)가 처지는 현상을 비접촉식으로 감지하고, 이러한 신호를 후단에 위치하는 유닛(10', 10'')에서 전단에 위치하는 유닛(10, 10')의 보조벨트 구동장치(18)로 전송하여 보조벨트 구동장치(18)의 회전속도를 높임으로써 전단에 처진 장척시트(15) 및 컬렉터(13)에 부착된 장척시트(15)를 효과적으로 당겨 후단으로 전송하도록 이루어진다.
한편, 도 15에서 도시하고 있는 바와 같이, 장척시트(15)가 소정의 이송속도(V)로 이송되어 소정의 이송방향(a)을 따라 직렬로 배치되는 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 사이에 시트처짐 감지장치(19a)가 구비되며, 공급롤러(3)에서 공급되는 장척시트(15)는 보조롤러(23)를 통하여 일정한 높이와 방향을 부여받고, 구동롤러(24, 25, 26, 27)에 의해 소정의 이송속도를 유지하면서 권취롤러(5)를 향하여 전진하게 된다.
이때, 상기 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')의 컬렉터(13)와 장척시트(15)간의 정전기적 인력이 각 구동롤러(24, 25, 26, 27)의 이송력보다 커질 경우, 상기 장척시트(15)가 컬렉터(13)에 부착되어 권취롤러(5)로 원할하게 이송되지 못하고, 장척시트(15)가 부착된 상태에서 각 구동롤러(24, 25, 26, 27)로 무리하게 장척시트를 끌어당기면 장척시트(15)가 파열되는 문제가 발생될 수 있다.
따라서, 상기 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')에 장척시트(15)의 이송을 보조하되, 보조벨트(16)와 보조벨트 롤러(17') 및 상기 보조벨트 롤러(17') 중 어느 하나로 구비되는 보조벨트 구동장치(18)로 이루어지는 보조벨트 장치가 구비되어 상기 시트처짐 감지장치(9)로 장척시트(15)의 처짐을 감지하여 상기 보조벨트 장치의 속도를 조절함으로써 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 내에서 장척시트(15)가 원할하게 이송된다.
상기한 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')을 통하여 나노섬유가 퇴적 및 적층되는 장척시트(15)는 가열장치(29)를 통하여 나노섬유의 제조가 마무리되며, 이때 가열온도는 장척시트(15) 또는 나노섬유의 종류에 따라 각각 다르게 설정될 수 있다. 예를 들면, 가열장치(29)를 통하여 40 내지 400℃의 가열온도로 가열할 수 있다.
이렇게 상기 가열장치(29)를 통과하는 장척시트(15)는 보조롤러(28)를 통하여 일정한 방향으로 위치가 변경된 후 권취롤러(5)로 권취되며, 나노섬유가 퇴적 및 적층된 장척시트(15)는 나노섬유 부직포 등으로 제조된다.
한편, 본 발명의 제3 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 사이에 시트처짐 감지장치(19a)가 구비되어 있으나, 도 16에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 사이에 통기도 계측장치(19b)가 연속되게 배열설치되는 것도 가능하다.
즉, 상기 전기방사장치(1)의 장척시트(15) 상에 적층시킨 나노섬유의 통기도를 계측하기 위하여 본 발명의 제4 실시예에 의한 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 사이에는 통기도 계측장치(19b)가 각각 구비된다.
이때에도, 상기 전기방사장치(1)는 상향식 또는 하향식 전기방사장치로 이루어지고, 상기 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')에 구비되는 전기방사장치(1)는 전도체 또는 부전도체로 이루어지는 케이스(도번 미도시) 내에 설치된다.
여기서, 본 실시예에 의한 전기방사장치(1)는 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 내의 컬렉터(13)와 장척시트(15) 사이에 구비되는 보조벨트(16) 및 보조벨트 롤러(17')에 의해 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(15)가 수평방향으로 이송되고, 상기 보조벨트 롤러(17')는 마찰력이 극히 적은 자동 롤러로서, 컬렉터(13)와 장척시트(15) 사이에 구비되는 보조벨트(6)를 동작시킴으로써 장척시트(15)가 고전압이 인가되어 있는 컬렉터(13)에 끌어 당겨지는 일이 없이 부드럽게 이송되도록 이루어진다.
한편, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 사이에 구비되는 통기도 계측장치(19b)에 의해 측정된 통기도 값을 기초로 장척시트(15)의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)의 토출량을 제어한다.
즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')을 통과하면서 장척시트(15) 상에 적층형성되는 나노섬유의 통기도 값이 크게 계측될 경우, 주 제어장치(50)에서 후단에 위치하는 유닛(10', 10'', 10''') 내의 장척시트(15)의 이송속도(V)를 늦게 하거나, 전압발생장치(14)를 제어하여 전압 세기를 조절하거나, 후술하는 노즐블록 토출량 제어장치(60)를 통하여 노즐블록(11)의 토출량을 증가시켜 장척시트(15)의 단위면적당 나노섬유의 토출량을 증대시킴으로써 장척시트(15)에 적층되는 적층량을 증대시켜 통기도를 작게 형성하며, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')을 통과하면서 장척시트(15) 상에 적층형성되는 나노섬유의 통기도 값이 작게 계측될 경우, 주 제어장치(50)에서 후단에 위치하는 유닛(10', 10'', 10''')의 장척시트(15)의 이송속도(V)를 빠르게 하거나, 전압발생장치(14)를 제어하여 전압 세기를 조절하거나, 후술하는 노즐블록 토출량 제어장치(60)를 통하여 노즐블록(11)의 토출량을 감소시켜 장척시트(15)의 단위면적당 나노섬유의 토출량을 감소시킴으로써 장척시트(15)에 적층되는 적층량을 감소시켜 통기도를 크게 형성하는 등 장척시트(15) 상에 균일한 통기도를 갖는 나노섬유를 적층형성할 수 있다.
여기서, 상기 통기도 계측장치(19b)는 초음파방식의 계측장치가 적용되는 것이 바람직하나, 이에 한정하지 아니한다.
이때, 본 실시예에 의한 전기방사장치(1)의 노즐블록(11)은 도 17에서 도시하고 있는 바와 같이, 복수의 노즐(12)이 구비되되, 고분자 방사용액을 토출구(미도시)로부터 상향 또는 하향으로 방사하기 위한 노즐(12)이 구비되는 관체(43)가 다수개로 배열설치되고, 상기 복수의 노즐(12) 토출구로부터 방사되는 고분자 방사용액을 오버플로우시켜 재이용할 수 있으며, 상기 복수개의 노즐(12)을 갖는 관체(43)에 노즐블록 토출량 제어장치 연결부(61)로 연결되는 노즐블록 토출량 제어장치(60)를 통하여 각각의 노즐(12)에 폴리머 용액 유통 파이프(45)로 연결되는 폴리머 용액 저장탱크(44)에서의 고분자 방사용액의 토출량을 자동적으로 제어할 수 있다.
한편, 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(15)의 통기도는 상기 장척시트(15) 상에 적층형성되는 나노섬유층이 장척시트(15)에 적층된 상태에서 계측된 통기도 값을 의미한다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 나노섬유의 통기도 편차량(△P)이 소정의 값 미만인 경우에는 주 제어장치(50)가 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(△P)이 소정의 값 이상인 경우에는 상기 주 제어장치(50)가 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어할 수 있어 이송속도(V)의 제어를 단순화할 수 있다.
또한, 상기 나노섬유의 통기도 편차량(△P)이 소정의 값 미만인 경우에는 노즐블록 토출량 제어장치(60)가 노즐블록(11)의 토출량을 초기 값으로부터 변화시키지 않음과 동시에 상기 주 제어장치(50)가 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 편차량(△P)이 소정의 값 이상인 경우에는 상기 노즐블록 토출량 제어장치(60) 및 주 제어장치(50)를 통하여 노즐블록(11)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어할 수 있어 노즐블록(11)의 토출량과 전압 세기의 제어를 단순화할 수 있다.
이하에서는 본 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
1. 통기도 계측
통기도 계측부를 장척시트(5)의 폭방향을 따라서 소정의 주기로 왕복운동을 하며 초음파 센서를 통하여 장척시트(5)의 통기도를 계측한다. 통기도 계측부에 의한 통기도의 계측은 예를 들면 10ms마다 실시한다.
2. 평균통기도(P)
통기도 계측부에 의해 계측된 통기도를 소정의 주기로 평균하는 것으로써 평균통기도를 산출한다.
3. 편차량(△P)
상기의 평균통기도(P)와, 소정의 목표통기도(Po)와의 편차량이다.
4. 이송속도(V)제어
상기 편차량(△P)을 기초로 하여 이송속도(V)를 제어한다.
5. 노즐블록 토출량 및 전압 제어
상기 편차량(△P)을 기초로 하여 노즐블록 토출량 및 전압을 제어한다.
[실시예 1]
5개로 유닛을 설치하고, 장척시트(15)를 공급롤러(3)에서 권취롤러(5)로 향하도록 소정의 이송속도(V)로 이송시키면서, 순차적으로 나노섬유를 적층시킨다.
이때, 전단의 유닛(10, 10', 10'')에서 전기방사장치에 의해 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(15)의 통기도를 계측하는 동시에 통기도 계측장치(19b)에 의해 계측된 통기도를 기초로 하여 이송속도(V)를 제어하고, 후단의 유닛(10', 10'', 10''')에서 연속해서 장척시트(15)에 나노섬유를 적층시킨 후 통기도를 계측하여, 이송속도(V)를 제어하는 것을 반복하여 나노섬유을 적층시킨다.
[실시예 2]
5개로 유닛을 설치하고, 장척시트(15)를 공급롤러(3)에서 권취롤러(5)로 향하도록 소정의 이송속도(V)로 이송시키면서, 순차적으로 나노섬유를 적층시킨다.
이때, 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')에서 나노섬유를 적층시킨 장척시트(15)의 통기도를 계측하는 동시에 통기도 계측장치(19b)에 의해 계측된 통기도를 기초로 하여 노즐블록(11)의 토출량과 전압발생장치(14)의 전압 세기를 제어하고, 후단의 유닛(10', 10'', 10''')에서 연속해서 장척시트(15)에 나노섬유를 적층시켜 통기도를 계측하고, 노즐블록(11)의 토출량과 전압발생장치(14)의 전압 세기를 제어하는 것을 반복하여 나노섬유을 적층시킨다.
[비교예 1]
5개로 유닛을 설치하고 장척시트(15)를 공급롤러(11)에서 권취롤러(12)로 향하도록 소정의 이송속도(V)로 이송시키면서, 순차적으로 나노섬유를 적층시킨다.
연속해서 나노섬유를 적층시킨 후 이송속도(V)를 제어하지 않고, 마지막 유닛 이후 통기도를 계측한다.
표 1
실시예 1 실시예 2 비교예 1
제어횟수 4 3 0
최종통기도편차량(△P) +1 +0.5 +11.4
상기 결과에서 알 수 있듯이 본 실시예의 주 제어장치(50)를 통하여 장척시트(15)의 이송속도 및 전압발생장치(14)의 전압 세기를 제어함과 동시에 노즐블록 토출량 제어장치(60)를 통하여 노즐블록(11)의 토출량을 제어함으로써 균일한 통기성을 갖은 나노섬유를 제조할 수 있다.
한편, 본 발명의 제4 실시예에서는 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 사이에 통기도 계측장치(19b)가 구비되어 있으나, 도 18에 도시하고 있는 바와 같이, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 사이에 두께측정장치(19c)가 연속되게 배열설치되는 것도 가능하다.
즉, 상기 전기방사장치(1)의 장척시트(15) 상에 적층시킨 나노섬유의 두께를 측정하기 위하여 본 발명의 제5 실시예에 의한 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 사이에는 두께측정장치(19c)가 각각 구비된다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''') 사이에 구비되는 두께측정장치(19c)에 의해 측정된 두께 값을 기초로 장척시트의 이송속도(V) 및 노즐블록(11)의 토출량을 제어한다.
즉, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')을 통과하면서 장척시트(15) 상에 적층형성되는 나노섬유의 두께가 편차량보다 얇게 측정될 경우, 주 제어장치(50)에서 후단에 위치하는 유닛(10', 10'', 10''') 내의 장척시트(15)의 이송속도(V)를 늦게 하거나, 전압발생장치(14)를 제어하여 전압 세기를 조절하거나, 상기 노즐블록 토출량 제어장치(60)를 통하여 노즐블록(11)의 토출량을 증가시켜 정척시트(15)의 단위면적당 나노섬유의 토출량을 증대시킴으로써 장척시트(15)에 적층되는 적층량을 증대시켜 나노섬유의 두께를 두껍게 형성하며, 상기 전기방사장치(1)의 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')을 통과하면서 장척시트(15) 상에 적층형성되는 나노섬유의 두께가 편차량보다 두껍게 측정될 경우, 주 제어장치(50)에서 후단에 위치하는 유닛(10', 10'', 10''')의 장척시트(15)의 이송속도(V)를 빠르게 하거나, 전압발생장치(14)를 제어하여 전압 세기를 조절하거나, 상기 노즐블록 토출량 제어장치(60)를 통하여 노즐블록(11)의 토출량을 감소시켜 장척시트(15)의 단위면적당 나노섬유의 토출량을 감소시킴으로써 장척시트(15)에 적층되는 적층량을 감소시켜 나노섬유의 두께를 얇게 형성하는 등 장척시트(15) 상에 균일한 두께를 갖는 나노섬유를 적층형성할 수 있다.
여기서, 상기 두께측정장치(19c)는 장척시트(15)를 사이에 두고 마주보게 배치되되, 초음파 측정방식에 의해 상기 장척시트(15)까지의 거리를 측정하는 한 쌍의 초음파 종파 횡파 측정방식으로 이루어지는 두께측정부(미도시)가 구비되고, 상기 두께측정장치(19c)에 의해 측정된 거리를 기초로 장척시트(15)의 두께를 산출할 수 있다.
즉, 상기 두께측정장치(19c)는 나노섬유가 적층된 장척시트(15)에 초음파 종파와 횡파를 함께 투사하여 종파와 횡파의 각 초음파 신호가 장척시트(15)에서 왕복 이동하는 시간, 즉 종파와 횡파의 각 전파시간을 측정한 후 측정된 종파와 횡파의 전파시간과 나노섬유가 적층된 장척시트(15)의 기준온도에서 종파와 횡파의 전파속도, 종파와 횡파의 전파속도의 온도상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 피검사체의 두께를 계산하는 초음파 종파 및 횡파를 이용하는 구조로 이루어진다.
다시 말하면, 종파와 횡파의 각 전파시간을 측정한 후 측정된 종파와 횡파의 전파시간과 장척시트(15)의 기준온도에서의 종파와 횡파의 전파속도 및 종파와 횡파의 전파속도의 온도상수를 이용하는 소정의 연산식으로부터 나노섬유가 적층된 장척시트(15)의 두께를 계산함으로써 내부온도가 불균일한 상태에서도 온도 변화에 따른 전파속도의 변화에 의한 오차를 자체 보상하여 두께를 정밀하게 측정할 수 있고, 나노섬유 내부에 어떤 형태의 온도 분포가 존재하더라도 정밀한 두께의 측정이 가능한 초음파의 종파 및 횡파를 이용하는 두께측정장치(19c)로 이루어진다.
본 실시예에서도 상기 전기방사장치(1)의 노즐블록은(11)은 도 17에서 도시하고 있는 바와 같이, 복수의 노즐(12)이 구비되되, 고분자 방사용액을 토출구(미도시)로부터 상향 또는 하향으로 방사하기 위한 노즐(12)이 구비되는 관체(43)가 다수개로 배열설치되고, 상기 복수의 노즐(12) 토출구로부터 방사되는 고분자 방사용액을 오버플로우시켜 재이용할 수 있으며, 상기 복수개의 노즐(12)을 갖는 관체(43)에 노즐블록 토출량 제어장치 연결부(61)로 연결되는 노즐블록 토출량 제어장치(60)를 통하여 각각의 노즐(12)에 폴리머 용액 유통 파이프(45)로 연결되는 폴리머 용액 저장탱크(44)에서의 고분자 방사용액의 토출량을 자동적으로 제어할 수 있다.
여기서, 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(15)의 두께는 상기 장척시트(15) 상에 적층형성되는 나노섬유층이 장척시트(15)에 적층된 상태에서 측정된 두께 값을 의미한다.
상기한 바와 같은 구조에 의하여, 상기 나노섬유의 두께 편차량(△d)이 소정의 값 미만인 경우에는 주 제어장치(50)가 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 두께 편차량(△d)이 소정값 이상인 경우에는 상기 주 제어장치(50)가 이송속도(V)를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어할 수 있어 이송속도(V)의 제어를 단순화할 수 있다.
또한, 나노섬유의 두께 편차량(△d)이 소정의 값 미만인 경우에는 노즐블록 토출량 제어장치(60)가 노즐블록(11)의 토출량을 초기 값으로부터 변화시키지 않음과 동시에 상기 주 제어장치(50)가 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키지 않고, 상기 두께 편차량(△d)이 소정의 값 이상인 경우에는 상기 노즐블록 토출량 제어장치(60) 및 주 제어장치(50)를 통하여 노즐블록(11)의 토출량과 전압의 세기를 초기 값으로부터 변화시키도록 제어할 수 있어 노즐블록(11)의 토출량과 전압 세기의 제어를 단순화할 수 있다.
이하에서는 본 실시예를 보다 구체적으로 설명한다. 그러나 실시예는 본 발명의 예시에 불과할 뿐, 본 발명의 범위가 이에 한정되는 것은 아니다.
1. 목표 두께측정
제조하는 나노섬유의 두께를 목표두께(d0)로 설정한다.
2. 두께측정
두께측정부를 장척시트(5)의 폭방향을 따라서 소정의 주기로 왕복운동을 하며 초음파 센서를 통하여 장척시트(5)의 두께를 측정한다. 두께측정부에 의한 두께의 측정은 예를 들면 10ms마다 실시한다.
3. 평균두께(d)
두께측정부에 의해 측정된 두께를 소정의 주기로 평균하는 것으로써 평균두께를 산출한다.
4. 편차량(△d)
상기의 평균두께(d)와, 소정의 목표두께(d0)와의 편차량이다.
5. 이송속도(V)제어
상기 편차량(△d)을 기초로 하여 이송속도(V)를 제어한다.
6. 노즐블록 토출량 및 전압 제어
상기 편차량(△d)을 기초로 하여 노즐블록 토출량 및 전압을 제어한다.
[실시예 3]
5개로 유닛을 설치하고, 장척시트(15)를 공급롤러(3)에서 권취롤러(5)로 향하도록 소정의 이송속도(V)로 이송시키면서, 순차적으로 나노섬유를 적층시킨다.
이때, 전단의 유닛(10, 10', 10'')에서 전기방사장치에 의해 나노섬유가 적층형성되는 장척시트(15)의 두께를 측정하는 동시에 두께측정장치(19c)에 의해 측정된 두께를 기초로 하여 이송속도(V)를 제어하고, 후단의 유닛(10', 10'', 10''')에서 연속해서 장척시트(15)에 나노섬유를 적층시킨 후 두께를 측정하여 이송속도(V)를 제어하는 것을 반복하여 나노섬유을 적층시킨다.
[실시예 4]
5개의 유닛을 설치하고, 장척시트(15)를 공급롤러(3)에서 권취롤러(5)로 향하도록 소정의 이송속도(V)로 이송시키면서, 순차적으로 나노섬유를 적층시킨다.
이때, 각 유닛(10, 10', 10'', 10''')에서 나노섬유를 적층시킨 장척시트(15)의 두께를 측정하는 동시에 두께측정장치(19c)에 의해 측정된 두께를 기초로 하여 노즐블록(11)의 토출량과 전압발생장치(14)의 전압 세기를 제어하고, 후단의 유닛(10', 10'', 10''')에서 연속해서 장척시트(15)에 나노섬유를 적층시켜 두께를 측정한 후 노즐블록(11)의 토출량과 전압발생장치(14)의 전압 세기를 제어하는 것을 반복하여 나노섬유을 적층시킨다.
[비교예 2]
5개의 유닛을 설치하고 장척시트(15)를 공급롤러(11)에서 권취롤러(12)로 향하도록 소정의 이송속도(V)로 이송시키면서, 순차적으로 나노섬유를 적층시킨다.
연속해서 나노섬유를 적층시킨 후 이송속도(V)를 제어하지 않고, 마지막 유닛 이후 두께를 측정한다.
표 2
실시예 3 실시예 4 비교예 2
제어횟수 5 4 0
최종두께편차량(△d) 0.1 +0.3 +13.3
상기 결과에서 알 수 있듯이 본 실시예의 주 제어장치(50)를 통하여 장척시트(15)의 이송속도 및 전압발생장치(14)의 전압 세기를 제어함과 동시에 노즐블록 토출량 제어장치(60)를 통하여 노즐블록(11)의 토출량을 제어함으로써 균일한 두께를 갖는 나노섬유를 제조할 수 있다.
이상, 본 발명은 특정의 실시예와 관련하여 도시 및 설명하지만, 첨부 특허청구의 범위에 나타난 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 한도 내에서 다양한 개조 및 변화가 가능하다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.

Claims (18)

  1. 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 상기 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 상기 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 상기 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 상기 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 상기 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 상기 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 상기 장척시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 상기 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하고, 상기 각 유닛 내부에서 노즐을 통하여 컬렉터 상부의 장척시트에 방사용액을 분사하여 나노섬유를 제조하기 위한 전기방사장치에 있어서,
    상기 각 유닛 사이에 형성되는 완충구간과, 상기 완충구간 상에 장척시트를 지지하는 한 쌍의 지지롤러와, 상기 한 쌍의 지지롤러 사이에 상, 하로 이동가능하게 설치되어 장척시트가 권취되는 적어도 하나 이상의 조절롤러를 포함하는 장척시트 이송속도 조절시스템이 구비되되, 상기 각 조절롤러의 이동에 의해 장척시트의 각 유닛별 이송속도가 조절되도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 장척시트 이송속도 조절시스템은 각 유닛 내 장척시트의 이송속도를 감지하기 위한 감지센서와, 상기 감지센서에서 감지된 각 유닛 내 장척시트의 이송속도에 따라 조절롤러의 이동을 제어하는 주 제어장치를 더 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  3. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지센서에 의해 각 유닛 중 전단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도보다 빠르다고 감지될 경우, 상기 주 제어장치가 상기 한 쌍의 지지롤러 사이에 구비되는 조절롤러를 하측으로 이동시키면서 전단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  4. 청구항 2에 있어서,
    상기 감지센서에 의해 각 유닛 중 전단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도보다 느리다고 감지될 경우, 상기 주 제어장치가 상기 한 쌍의 지지롤러 사이에 구비되는 조절롤러를 상측으로 이동시키면서 전단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도와 그 후단에 위치하는 유닛 내 장척시트의 이송속도가 동일해지도록 보정제어하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  5. 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 상기 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 상기 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 상기 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 상기 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 상기 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 상기 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 상기 장척시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 상기 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서,
    상기 보조벨트 롤러가 마찰계수가 낮은 롤러로 이루어져 별도의 구동장치가 없이 장척시트의 이송을 보조하도록 이루어지는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 보조벨트 롤러의 갯수는 하나 이상으로 구비되는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 보조벨트 롤러는 마찰계수가 낮은 구름베어링, 기름베어링, 볼베어링, 롤러베어링, 미끄럼베어링, 슬리브베어링, 유동압 저널베어링, 유정압 저널베어링, 공기압베어링, 공기동압 베어링, 공기정압 베어링 또는 에어베어링 중 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  8. 청구항 5에 있어서,
    상기 보조벨트 롤러의 상, 하 높이조절을 통해 장척시트에 퇴적되는 나노섬유의 토출량을 조절하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  9. 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 상기 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 상기 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 상기 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 상기 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 상기 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 상기 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 상기 장척시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 상기 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서,
    상기 각 유닛의 전, 후에 장척시트의 처짐을 감지하는 시트처짐 감지장치; 및
    상기 시트처짐 감지장치의 신호를 수신하여 각 유닛의 보조벨트 롤러의 속도를 제어하는 보조벨트 구동장치;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 시트처짐 감지장치는 광센서, 초음파센서, 이미지센서 또는 텐션미터 중 어느 하나이고, 상기 보조벨트 구동장치는 모터인 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  11. 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 상기 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 상기 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 상기 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 상기 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 상기 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 상기 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 상기 장척시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 상기 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서,
    상기 각 유닛의 전, 후에 장척시트의 처짐을 감지하는 시트처짐 감지장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  12. 청구항 11에 있어서,
    상기 시트처짐 감지장치는 광센서, 초음파센서, 이미지센서 또는 텐션미터 중 어느 하나이고, 상기 보조벨트 구동장치는 모터인 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  13. 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 상기 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 상기 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 상기 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 상기 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 상기 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 상기 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 상기 장척시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 상기 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서,
    상기 각 유닛마다 장척시트에 적층형성되는 나노섬유의 통기도를 계측하기 위한 통기도 계측장치가 설치되어 나노섬유가 적층형성되는 장척시트의 이송속도제어 또는 노즐블록의 토출량제어 또는 전압발생장치의 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 장척시트의 이송속도제어 또는 노즐블록의 토출량 제어 또는 전압발생장치의 전압제어는 상기 통기도 계측장치에서 계측된 통기도와 소정의 목표 통기도와의 편차량을 기초로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  15. 청구항 13에 있어서,
    상기 통기도 계측장치는 장착시트에 적층형성되는 나노섬유의 통기도를 초음파로 측정하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  16. 적어도 하나 이상으로 구비되어 직렬로 배열되는 유닛; 상기 유닛 내에 구비되되, 도전체 또는 부도전체로 이루어지는 케이스; 상기 케이스 내에 구비되되, 핀 형태로 이루어지는 노즐이 다수개 배열되는 노즐블록; 상기 노즐블록의 대응되는 위치에 일정간격 이격되게 설치되어 방사 및 분사되는 고분자 방사용액을 집적하는 컬렉터; 상기 노즐블록에 음극단자가 연결되고, 상기 컬렉터에 양극단자가 연결되는 전압발생장치; 상기 노즐블록과 컬렉터 사이에 위치되어 소정의 속도로 이동되되, 노즐블록으로부터 토출된 고분자 방사용액의 나노섬유가 퇴적 및 적층형성되는 장척시트; 상기 장착시트를 소정의 이송속도로 이송시키기 위한 보조벨트; 및 상기 보조벨트를 지지함과 동시에 동작시키기 위한 보조벨트 롤러; 를 포함하는 구성으로 이루어지는 전기방사장치에 있어서,
    상기 각 유닛마다 장척시트에 적층형성되는 나노섬유의 두께를 측정하기 위한 두께측정장치가 설치되어 나노섬유가 적층형성되는 장척시트의 이송속도제어 또는 노즐블록의 토출량제어 또는 전압발생장치의 전압을 제어하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  17. 청구항 16에 있어서,
    상기 장척시트의 이송속도제어 또는 노즐블록의 토출량 제어 또는 전압발생장치의 전압제어는 상기 두께측정장치에서 측정된 두께와 소정의 목표 두께와의 편차량을 기초로 하여 제어하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
  18. 청구항 16에 있어서,
    상기 두께측정장치는 장척시트에 적층형성되는 나노섬유의 두께를 초음파 종파 및 횡파로 측정하는 것을 특징으로 하는 전기방사장치.
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