KR20070026744A - 회전형 핀 다발 방사체를 구비한 정전방사 장치 및 이를이용한 섬유제조방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 고분자, 세라믹, 금속 등의 용액 또는 용융액으로부터 정전방사를 통하여 나노섬유 부직포를 제조하는 장치 및 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는 핀 다발 형태의 방사체를 방사액 상에서 회전시킴으로써 핀의 외표면 또는 핀과 핀 사이에 방사액이 맺히게 하여 종래기술의 방사노즐과 같은 기능을 하도록 하고 핀과 컬렉터 사이에 고전압을 인가함으로써 정전방사된다. 본 발명에 따른 정전방사 장치는 핀 다발 방사체에 맺힌 방사액에 인가된 고전압이 방사액 베셀 중의 방사액과 절연됨으로써 전기력 분산을 완벽하게 방지하여 전기력 효율을 극대화하고, 공정이 단순하고 연속운전과 대량생산이 용이하며, 특히 고점도 용해액이나 용융액을 정전방사할 때 매우 유리하다.

정전방사, 나노섬유, 핀 다발, 표면장력

Description

회전형 핀 다발 방사체를 구비한 정전방사 장치 및 이를 이용한 섬유제조방법{ELECTROSPINNING APPARATUS EQUIPPED WITH ROTATING PIN-BUNDLE SPINNERET AND METHOD FOR PRODUCING FIBER USING THE SAME}

도 1은 2개의 인접한 또는 이격된 핀 사이에 방사액이 맺히는 모양을 예시적으로 각각 (a), (b)에 나타낸 개념도이다.

도 2는 본 발명의 실시예에 따른 정전방사 공정의 개략도이다.

도 3은 본 발명의 실시예에 따른 정전방사 공정을 이루는 방사부와 컬렉팅부의 측면 단면도이다.

도 4는 여러 가지 방식으로 핀을 배열한 방사체의 예시도이다.

도 5는 여러 가지 형태를 갖는 방사부의 측면 단면 예시도이다.

도 6은 3개, 4개, 5개의 인접한 핀 다발 사이에 방사액이 맺히는 모양을 예시적으로 각각 (a), (b), (c)에 나타낸 개념도이다.

도 7은 2개의 인접한 핀 사이에 방사액이 맺히고(a), 반구형(b), 원뿔형(c), 테일러콘(d)을 거쳐 정전방사되는 과정을 예시적으로 나타낸 개념도이다.

도 8은 길이가 다른 핀 사이에 방사액이 맺히고(a), 정전방사 되는(b) 모양을 예시적으로 나타낸 개념도이다.

도 9는 본 발명의 실시예에 따른 정전방사 장치의 방사부에서 방사되는 모양을 측면도(a)와 정면도(b)로 나타낸 개념도이다.

도 10은 슬립링의 측면(a)과 정면(b) 단면도와 방사부에서의 실제 적용예(c)를 나타낸 것이다.

도 11은 본 발명의 실시예에 따른 정전방사 장치에서 나노섬유를 외부에서 권취할 경우의 공정 개략도이다.

도 12는 본 발명의 일 실시예로서 LDPE를 정전방사하여 얻은 나노섬유의 전자현미경 사진이다.

* 도면의 주요부분에 대한 부호 설명*

1. 방사액 공급부 2. 방사부

3. 컬렉팅부 4. 하우징부

11. 방사액프리커서 저장탱크 12. 용매 저장탱크

13. 방사액 제조 탱크 14. 퍼지가스탱크

15. 방사액 제조 탱크 가열수단 16. 정량펌퍼

21. 방사체 바디 22. 핀 다발

23. 슬립링 24. 방사액 베셀

25. 방사액 베셀 지지 및 가열수단 26. 고전압공급기

31. 컬렉팅 벨트 32. 컬렉팅 벨트 가이드휠

33. 컬렉팅 벨트 구동롤러 35. 권취롤러

41. 하우징 42. 분위기 가스탱크

43. 용매 회수 탱크

본 발명은 용액 또는 용융 상태의 고분자, 무기재료, 금속 등으로부터 나노섬유를 대량 생산할 수 있는 정전방사 장치와 이를 이용한 섬유제조방법에 관한 것이다.

일반적인 섬유를 제조할 수 있는 공지된 기술은 용융방사, 습식방사, 건식방사 등이 있고, 이 외에 건습식방사, 반응방사, 유화방사, 액정방사, 젤방사 등 특수방사가 있다. 상기 기술에 의해 제조된 섬유는 직경이 미크론 크기(이하 '미크론섬유'라 한다)로서, 나노 크기의 직경을 갖는 섬유(이하 '나노섬유'라 한다)를 제조하기 위해서는 분할복합방사, 해도형복합방사 등 복잡하고 비용이 많이 드는 공정을 거쳐야 하기 때문에 크게 상용화되지 못했다. 이 외에 나노섬유 제조를 위해 최근에 개발된 방법으로는 Drawing, Template synthesis, Phase separation, Self-assembly 등의 방법이 있으나, 점탄성이 우수한 물질만 가능하다거나, 제조된 섬유의 배향이 불량하거나 장섬유 제조가 불가능하다거나 제조에 장시간이 소요된다거나 하는 등의 단점이 있어서 역시 상용화하는데 어려움이 있다.

정전방사(Electrospinning)은 전기방사 또는 전하유도방사라고도 하며, 기본적으로 고전압공급기, 방사체, 콜렉터로 이루어진 매우 단순한 구성을 하고 있으 며, 고전압에 의해 전기장이 형성되어 있는 두 개의 전극 사이에 방사액을 공급함으로써 나노섬유를 제조할 수 있다. 상기 두 개의 전극은 정전방사 장치에서 방사체와 컬렉터이며, 방사체로는 수 밀리 이하의 미소 직경을 갖는 피펫, 니들 등이, 컬렉터로는 전도성 재질의 드럼, 벨트, 스크린 등이 주로 사용되며, 방사체와 컬렉터 사이는 통상 5-50 cm 거리를 두게 된다. 방사체로부터 토출된 방사액은 전기장에 의해 반구형→원뿔형→테일러콘으로 형태가 변화하며, 임계전압을 넘어서면 테일러 콘의 정점으로부터 접지된 콜렉터 쪽으로 하전된 방사액이 제트 형태로 방출되게 된다. 이 방사액 제트는 콜렉터에 닿을 때까지 비행하는 동안 용매가 증발 또는 휘발함으로써 섬유상으로 고화되며, 매우 불안정하고 예측 불가능한 흐름 거동을 보임으로써 생성된 섬유는 가늘고 긴, 그리고 서로 3차원적으로 복잡하게 얽힌 웹 형태가 되게 된다.

나노섬유는 기존의 미크론 섬유와 비교할 때 초박막, 초경량, 초비표면적, 고기공성을 갖으며 호흡성, 방액성, 방풍성, 배습성, 질김, 부드러움 등 직물적 특성도 우수하다. 따라서 고효율 초기능성 필터소재, 극한환경 방호소재, 에너지 저장 소재, 고효율 및 초기능성 분리소재, 생체모방성 단백질 섬유소재, 조직공학의 생체소재 및 생체 적합성 소재로 응용하기 위한 연구가 활발히 진행되고 있다.

종래의 정전방사 장치의 구성은 일반적으로 ⑴ 고전압을 공급하는 고전압공급기 ⑵ 방사액을 제조하는 방사액 제조 및 저장탱크, ⑶ 방사액을 토출하는 다수개의 노즐이 배열된 방사구 블록, ⑷ 방사액을 방사액 제조 및 저장탱크로부터 방사구 블록으로 이송하고 노즐을 통해 토출시키는 가압정량펌퍼, ⑸ 상기 방사구 블 록으로부터 5-30 cm거리에 위치하여 정전방사된 섬유를 집속하는 컬렉터로 구성되어 있다. 그러나, 종래의 정전방사 장치는 방사액을 노즐과 같은 미소직경의 방사구를 통해 토출시키기 위해 방사액 저장탱크 내의 방사액에 압출기나 가압정량펌퍼 등의 기계적 압력을 직접 적용하는 방식을 채택함으로서, 방사액의 연속체적인 특성에 의해 방사구에 인가된 고전압이 방사액 저장탱크내의 방사액에 분산되어 전기력 효율이 저하된다는 단점이 있어서 대량생산, 나노섬유의 품질제어, 공정운전의 안정성 측면에서 여러 문제점을 유발한다.

본 발명의 목적은 종래기술에서 사용하는 방사구 대신 특정하게 배열된 핀 다발 끝의 일부분이 방사액 베셀에 담긴 방사액에 잠기도록 하고 회전시켜 방사액이 핀 다발의 끝 부분에 맺히도록 하여 방사구 기능을 하게 하고, 이를 회전하는 컬렉팅 벨트 내부에 위치시키고 고전압을 인가하여 정전방사함으로써 나노섬유를 제조하는데에 있다. 즉, 본 발명은 대량생산이 용이하고, 공정을 단순화하며, 방사 효율과 전기력 효율을 극대화시킬 뿐만 아니라, 특히 고점도를 갖는 방사액과 적당한 용매가 없는 방사액 프리커서 용융액으로부터도 나노섬유를 제조할 수 있는 정전방사 장치와 이를 이용한 섬유제조방법을 제공하는 데에 그 목적이 있다.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명의 일 측면은 정전방사 장치를 제공한다. 정전방사하여 섬유를 제조하는 정전방사 장치에 있어서, 상기 정전방사 장치는 방사액을 제조하고 공급하는 방사액 공급부; 방사체바디에 고정된 복수 개의 핀 다발을 구비하며 회전구동하는 방사체 및 상기 방사액이 담기는 방사액 베셀을 구비하며, 상기 방사액을 방사시키는 방사부; 및 상기 방사부의 방사체를 감싸는 형태로 구비되며, 상기 방사부에서 방사된 섬유를 집속하는 컬렉팅부;를 포함하며, 상기 복수 개의 핀 다발 끝의 일정 부분은 상기 방사액 베셀에 담겨 있는 상기 방사액에 잠기는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사부는 상기 방사체와 상기 컬렉팅부에 전압을 인가하는 전압공급기를 더 포함할 수 있으며, 상기 전압공급기에 의해 전압에 가해지면 상기 복수 개의 핀 다발에 맺힌 방사액적이 방사되어 상기 컬렉팅부에 집속된다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 복수 개의 핀 다발은 전도성 핀들로 이루어질 수 있으며, 상기 방사체 바디의 표면 또는 내부에 구비되는 도전선과 연결되어 있어 전압을 인가받는다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각각의 핀 다발은 3 내지 5개의 핀으로 구성될 수 있고, 각 핀 사이의 거리는 0.5 내지 10㎜ 인 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각각의 핀 다발은 3개의 핀이 일렬로 구성될 수 있고, 가운데 핀의 길이가 좌우 핀의 길이보다 긴 것이 바람직하다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 각 핀 다발 사이의 거리는 5 내지 100㎜ 일 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사체의 선속도는 5 내지 400 m/min일 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 전압공급기는 5 내지 50㎸의 직류 전압을 인가할 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사액 베셀은 상부가 열린 반원통형 또는 반다각형통형으로 형성될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 컬렉팅부는 상기 방사부에서 방사된 섬유를 회전하면서 운반하는 컬렉팅 벨트를 구비할 수 있고, 상기 방사액 베셀에 잠기지 않은 상기 복수 개의 핀 다발와 상기 컬렉팅 벨트 사이에는 상기 방사액이 방사되는 방사공간이 형성되며, 상기 방사공간이 형성된 부분의 상기 컬렉팅 벨트는 반원통형 또는 반다각형통형으로 이루어진다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사액 베셀에 잠기지 않은 상기 복수 개의 핀 다발의 끝 부분과 상기 컬렉팅 벨트사이의 방사공간의 거리는 5 내지 50㎝일 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사액 베셀은 가열수단과 연결되어 있어 일정 온도로 가열될 수 있다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사부 및 상기 컬렉팅부를 내부에 구비하는 하우징부를 더 포함할 수 있으며, 상기 컬렉팅부:는 방사된 섬유를 회전하면서 운반하는 컬렉팅 벨트; 및 상기 컬렉팅 벨트 안쪽에 구비되며, 상기 운반된 섬유를 권취하는 권취롤러를 구비한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사부 및 상기 컬렉팅부를 내부에 구비하며, 집속된 섬유를 외부로 유도하는 유도틈이 형성되어 있는 하우징부를 더 포함할 수 있으며, 상기 컬렉팅부:는 방사된 섬유를 회전하면서 운반하는 컬렉팅 벨트; 상기 컬렉팅 벨트 안쪽에 구비되며, 상기 운반된 섬유를 집속하는 방향전환롤러; 및 상기 하우징부 외부에 구비되며, 상기 방향전환롤러에서 상기 유도틈으로 유도된 섬유를 권취하는 권취롤러;를 구비한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 방사부는 상기 방사체바디에 연결되며, 상기 전압공급기에 의해 전압을 인가받아 상기 복수 개의 핀 다발에 전압을 인가하는 슬립링을 더 포함할 수 있며, 상기 슬립링은 방사공간에 위치하는 상기 복수 개의 핀 다발에만 전압을 인가한다.

상기 기술적 과제들을 이루기 위하여 본 발명의 다른 일 측면은 정전방사를 이용한 섬유제조방법을 제공한다. 정전방사를 이용하여 섬유를 제조하는 방법에 있어서, 상기 방법은 방사액을 방사액 베셀에 공급하고, 방사체에 고정되어 있는 복수 개의 핀 다발 끝의 일정 부분을 상기 방사액에 잠기도록 하는 제1단계; 상기 방사체를 회전구동시키되, 상기 복수 개의 핀 다발에 맺힌 방사액적이 핀을 타고 흘러내리거나 핀 밖으로 흩뿌려지지 않도록 회전시키는 제2단계; 전압공급기를 이용하여 상기 방사체와 컬렉팅 벨트에 전압을 인가하여 상기 복수 개의 핀 다발로부터 방사액적을 정전방사시키는 제3단계; 상기 컬렉팅 벨트를 회전구동시켜 방사된 섬유를 집속하는 제4단계; 및 집속된 섬유를 권취롤러에 권취하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

바람직한 실시예에 있어서, 상기 제3단계는 방사공간에 위치하는 상기 복수 개의 핀 다발에는 전압을 인가하며, 방사공간에 위치하지 않고 방사액 베셀에 잠긴 상기 복수 개의 핀 다발에는 전압을 인가하지 않을 수 있다.

이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되어지는 실시예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 명세서 전체에 걸쳐 동일한 참조 번호는 동일한 구성 요소를 나타낸다.

본 발명은 정전방사를 통해 나노섬유를 제조할 때, 방사가능한 방사액의 점도 범위가 1-200 포아즈라는 공지된 연구결과를 바탕으로, 상기 점도 범위에서는 도 1에 나타낸 바와 같이 방사액이 점성과 표면장력에 의해 봉상의 전도성 강체(이하 '핀'이라 한다) 표면에 점착하며, 핀이 적당히 인접할 경우(이하 '핀 다발'이라 한다) 핀 사이에 액적이 형성되며, 이와 같이 핀 또는 핀 다발(22)에 맺히는 방사액적이 종래기술에서 사용하는 방사구를 통해 토출되는 방사액과 비교할 때 크기와 형태가 유사하다는 사실에 착안하여 진행한 연구의 결과물이다. 도 1의 (a)와 (b)는 방사액적(A)이 맺힌 핀 다발(22)의 정면도이고, (a') 또는 (b')는 평면단면도이다.

위와 같은 과제를 달성하기 위하여 본 발명인 회전형 핀 다발 방사체를 구비한 정전방사 장치는 기능과 역할에 따라 방사액 공급부(1), 방사부(2), 컬렉팅부(3), 하우징부(4) 등의 4가지 단위공정으로 구성하고, 각각 연속적이고 유기적으 로 연동하도록 하였으며, 이중에서 방사부(2), 보다 상세하게는 방사체가 본 발명의 요부이다. 도 2에 본 발명인 회전형 핀 다발 방사체를 이용한 정전방사 장치의 공정 개략도를 나타내었으며, 방사부(2)에 대한 이해를 돕기 위해 컬렉팅 벨트(31) 일부를 절개하여 나타내었다. 그리고, 도 3에는 방사부(2), 컬렉팅부(3) 및 하우징부(4)를 측면단면도로 나타내었다.

본 발명에 의한 정전방사 장치는 핀 다발(22)이 구비된 방사체가 회전하여야하므로 핀 다발(22)에 방사액(131)을 공급하는 방식과 정전방사를 통해 생성된 나노섬유를 컬렉팅하는 방식도 종래의 장치와는 특징적으로 다르다. 방사액 공급 측면에서는, 방사체가 회전할 공간이 필요하므로 방사체를 방사액(241)이 들어있는 용기(이하 '방사액 베셀'이라 함) 내에 위치시키고 상기 방사체의 하부에 위치한 핀 다발제(22) 끝의 일정 부위가 방사액(241)에 잠기도록 하고, 방사체를 회전시킴으로써 핀 다발(22)이 방사액(241)을 벗어났을 때 핀 다발(22)에 방사액이 맺힌 상태로 방사공간에 위치하도록 한다. 이때 방사공간은 상부로 노출된 핀 다발(22) 끝과 컬렉팅 벨트(31) 사이의 반원통형 공간을 의미한다. 컬렉팅 측면에서는 역시 방사체가 회전하고 방사공간이 반원통형이므로 동일한 방사거리를 유지하기 위해서는 방사공간에서의 컬렉터 모양도 반원통형이 되어야 한다. 따라서 컬렉터를 벨트 형으로 하고 두 개의 가이드 휠(32)을 방사액 베셀(25)을 감싼 형태로 위치시키고 컬렉팅 벨트(31)를 지지하게 하여 컬렉팅 벨트(31)가 방사액 베셀(24) 상부에서 반원통 모양을 유지하도록 하였으며, 컬렉팅 벨트(31)를 회전시킴으로써 나노섬유가 연속적으로 권취될 수 있도록 하고, 회전속도를 조절함으로써 섬유밀도를 조절할 수 있게 하였다.

상기 방사액 공급부(1)는 방사액(131)을 제조하고 저장하며 방사부(2)에 공급하는 기능을 하며, 방사액 프리커서 저장탱크(11), 용매 저장탱크(12), 방사액 제조탱크(13), 퍼지가스탱크(14), 방사액 제조탱크 가열수단(15), 정량펌퍼(16) 등으로 구성된다.

상기 방사액은 제조방법에 따라 크게 고분자, 세라믹, 금속 등의 방사액 프리커서를 각각의 적당한 용매에 소정의 비율로 혼합하고 교반하며 용해시킨 용액상태의 것(이하 '용해방사액'이라 한다)과 폴리에틸렌과 폴리프로필렌처럼 적당한 용매가 없는 경우 융점 이상으로 가온하여 용융시킨 용융액 상태의 것(이하 '용융방사액'이라 한다) 등 두 가지로 나눌 수 있으며, 본 발명에 의한 정전방사 장치의 방사액 공급부(1)는 상기한 두 가지 제조 방법을 모두 적용할 수 있다.

상기 방사액 프리커서(111)와 용매(121)는 방사액 프리커서 저장탱크(11)와 용매저장탱크(12)에 각각 저장된다. 용해방사액일 경우는 방사액 프리커서(111)와 용매(121)를 소정의 비율을 갖도록 하여 방사액 제조탱크(13)로 공급한 후 교반수단(132, 133)과 가열수단(15, 151)을 이용하여 혼합하고 용해시켜서 방사액(131)을 제조한다. 이때 방사액 프리커서의 함량은 2-40 wt% 범위가 적당하며, 용해를 용이하게 하기 위하여 가열수단(15, 151)을 이용하여 가온할 수 있다. 용융방사액일 경우는 방사액 프리커서(111)만을, 또는 소량의 용매(121)와 혼합하여 방사액 제조탱크(13)로 공급한 후 역시 교반수단(132, 133)과 가열수단(15, 151)을 이용하여 혼합하고 용해시키거나 용융시켜서 방사액(131)을 제조한다. 통상 방사액 제조탱 크(13)의 온도는 용해조작일 경우는 상온∼180 ℃ 범위이고, 용융조작일 경우는 산소 부존재 혹은 산소희박 분위기에서 150∼450 ℃ 범위가 적당하다. 방사액 제조탱크(13)에 산소 부존재 분위기를 제공하기 위해서 질소, 알곤, 헬륨 등의 불활성기체가 충진된 퍼지가스탱크(14)를 이용하여 퍼지한다. 방사액 제조탱크(13) 내의 방사액(131)은 정량펌퍼(16)와 연결된 방사액 공급관(161)을 통하여 방사액 베셀(24)로 정량 공급된다. 방사액 제조탱크(13)내의 방사액(131)을 방사부(2)의 방사액 베셀(24)로 공급하는데 있어서 여러 가지 방식을 채용할 수 있으며, 정량펌퍼(16)를 이용하는 것은 제 1실시예이며, 퍼지가스탱크(14)의 압력을 이용하는 제 2실시예와 정량펌퍼(16) 대신 스쿠류피더를 이용하는 제 3실시예가 있다. 상기 방사액 공급방식 중 제 3실시예인 스크류피더를 이용하면 고점도 방사액을 보다 안정적으로 공급할 수 있다.

상기 방사부(2)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 방사체, 방사액 베셀(24), 방사액 베셀 지지 및 가열수단(25), 방사체 구동모터(212), 슬립링(23), 고전압공급기(26) 등으로 이루어졌다.

상기 방사체는 도 4에 나타낸 바와 같이 방사체 바디(21)와 방사체 바디(21)에 고정시킨 핀 다발(22)로 이루어지며, 방사체 구동 샤프트(211)상에 방사체 구동 풀리(214), 방사체, 슬립링(23)을 일렬로 고정시킨다. 방사체는 방사체 구동 풀리(214)와 방사체 구동 모터(212) 사이에 연결된 벨트(213)에 의해 회전 구동된다.

상기 방사액 베셀(24)은 도 2, 도 3, 도 5에 나타낸 바와 같이, 방사되기 직전의 방사액(241)이 담겨있는 상부가 열린 용기 형태이며, 방사액 공급관(161)을 통해 방사액 제조탱크(13)의 방사액(131)을 공급받으며, 재질로는 비전도성 물질을 사용하는 것이 바람직하며, 가열수단(251)을 구비한 방사액 베셀 지지체(25)로부터 지지되고 방사액(241)을 소정의 온도로 가열할 수 있어야 하고, 하우징(41) 내부의 프레임에 고정한다. 방사액 베셀(24)은 도 5에 나타낸 바와 같이 여러 형태가 있으며, 도 5(d)에 나타낸 바와 같이 방사액 교반수단(242)을 갖출 수도 있다.

상기 방사체는 원기둥이나 다각형 기둥을 방사체 바디(21)로 하고, 그 외 표면에 핀다발(22)을 특정하게 배열하고 고정한 형태이며, 슬립링(23)을 통해 인가된 고전압과 통전할 수 있도록 바디(21) 표면이나 내부에 도전선(216)으로 연결한다. 도 4에 나타낸 바와 같이 핀 다발(22)의 배열 형태는 여러 가지로 할 수 있다. 방사체 바디(21) 축 방향으로의 핀 간 거리는 3㎜ 이하일 경우 통상의 방사액 점도 범위인 1-30 포아즈에서 범용으로 사용할 수 있으나 점도가 매우 높을 경우 그 이상의 거리를 둘 수도 있으나 최대 10㎜를 넘지 않아야 한다. 핀 간 거리가 좁을수록 핀 사이에 맺히는 방사 액적이 작아서 방사성이 향상되지만, 핀 다발(22)이 방사액(241)을 헤집고 지나갈 때 큰 전단응력이 발생하여 회전이 용이하지 못하고 핀에 무리를 주게 되므로, 도 4의 (b), (c), (e), (f)와 같이 핀 다발(22) 사이에 간격을 두어 핀 다발(22)에 맺히지 않은 잉여 방사액에 유로를 제공하고 핀다발(22)을 방사액(241) 중에 깊이 넣지 않는 것이 바람직하다.

참고적으로 도 6에 3 내지 5개의 핀 다발(22)의 바람직한 배열 형태와 이때 맺히는 방사액적(A)의 점착 모양을 평면도로 나타내었다. 연구결과, 핀 다발에 맺힌 방사액적의 모양은 방사액의 점도와 핀 다발의 배열 방식과 핀 사이의 간격에 의해 영향을 받고, 방사성에도 지배적인 영향을 미치며, 핀 표면의 조도, 핀 몸통의 단면모양과 끝 부분의 형태 등도 방사성에 영향을 주는 인자로 파악되었다. 핀 다발중의 방사액은 표면장력에 의해 표면을 최소화하는 방향으로 변화하기 때문에 안쪽으로 움츠려든 형태를 하고 있으며, 형성된 방사액적이 작을수록 방사성이 향상되기 때문에 방사액이 핀 다발 중에 이와 같은 형태가 되도록 방사액의 점도 등을 고려하여 핀 간 거리, 핀 다발 배치 방식을 조정하는 것이 바람직하다.

본 발명의 일 실시예로서 핀 다발(22)과 컬렉터(31)에 고전압을 인가하였을 때 2개의 핀으로 이루어진 핀 다발에서 방사액이 맺히고(A), 핀 다발에 고전압을 인가하였을 반구형(B) → 원뿔형(C) → 테일러콘(D)으로 방사 액적 형태가 변화하면서 최종적으로 테일러콘의 정점에서 정전방사되는 모양을 도 7에 나타내었다. 연구결과 가장 이상적인 핀 다발은 주위의 핀보다 긴 핀이 안쪽에 위치하도록 한 형태였으며, 이때 핀 다발이 맺히는 모양과 방사되는 모양을 도 8에 각각 나타내었다.

그러나 단순히 고전압이 인가된 핀 다발에 방사액이 맺힌 상태로는 정전방사가 일어나지 않는다. 바람직하게는 도 7(b)에 나타낸 바와 같이 방사 액적이 반구형을 갖고 핀의 끝 부분 끝에 매달린 상태여야 하며, 방사 액적의 끝 부분이 핀보다 컬렉터에 가까울수록 바람직하다. 본 발명에 의한 방사체는 핀 다발(22)을 원기둥이나 다각형 기둥 표면 등의 방사체 바디(21)에 배열하고 고정시킨 형태을 하고 있기 때문에, 상기 문제를 해결하기 위해 방사체를 적당한 속도로 회전시킴으로써 얻어진 원심력을 이용한다. 핀 다발에 맺힌 방사액에 작용하는 원심력은 특히 점도 가 낮은 방사액이 핀을 타고 흘러내리지 못하도록 억제하는 기능도 한다. 방사체의 회전속도는 방사성에 크게 영향을 미치는 중요한 인자인데, 핀 다발(22)을 이루는 핀의 배열 방식과 방사액(241)의 점도를 크게 고려하여야 한다. 방사체의 최적 회전속도는 방사체 형태와 방사액 물성에 따라 달라지지만 대략 방사체 핀 끝을 기준으로 한 선속도가 5 내지 400 m/min 범위이면 적당하다. 방사액의 점도가 낮을 경우 원심력에 의해 방사액 베셀(24) 밖으로 흩뿌려지는 경향이 있으므로, 이 경우에는 방사체의 회전속도를 줄이는 것은 물론 핀 간 거리를 줄여서 핀 다발에 대한 방사액의 점착력을 높일 필요가 있다. 방사부(2)에서 핀 끝과 컬렉터팅 벨트(31)와의 거리는 5 내지 50㎝, 바람직하게는 5 내지 30㎝ 범위가 적당하다. 방사부에서의 정전방사 예시도를 도 9에 측면단면도(a)와 정면부분단면도(b)로 각각 나타내었다.

상기 슬립링(23)은 방사부(2)에서 고전압이 실제 방사가 일어나는 위쪽 반원형 구간(이하 '방사공간'이라 한다)에서만 핀다발(22)에 선택적으로 인가되도록 하여 방사액(241)에 고전압이 미치지 못하도록 하여 전기력이 분산되지 않도록 하는 기능을 한다. 도 10에 슬립링의 일실시예를 측면단면도(a), 정면단면도(b)로, 방사체에 적용한 모양을 (c)에 각각 나타내었다. 슬립링(23)은 외부쉘(231), 도전판(232), 도전선(216), 내부쉘(215)로 이루어져 있으며, 보다 상세하게는 내부쉘(215)를 방사체 구동 샤프트(211)에 끼우고 그 바깥에 도전선(216)이 일렬로 위치하도록 하고 상기 도전선 바깥쪽에 외부쉘(231)에 의해 지지되는 반원통형의 도전판(232)을 밀착시켜서 통전할 수 있도록 한다. 이때 도전선(216)은 핀 다발(22)과 연결되어 통전할 수 있도록 방사체 바디(21)의 표면이나 내부를 통해 핀 다 발(22)과 연결하여 통전할 수 있도록 한다. 당연히 외부쉘(231)이나 내부쉘(215)은 비전도성 물질이어야 한다.

상기 고전압공급기(26)는 1 내지 50 ㎸의 직류 고전압의 일 극을 핀 다발(22)에, 다른 일극을 콜렉팅 벨트(31)의 전도성 금속 필름(313)에 공급하여 양극 사이에 전기장을 형성시키는 기능을 한다. 본 발명에 의한 정전방사 장치에서는 핀 다발(22)에 (+)극을, 컬렉팅 벨트(31)에 (-)극을 인가하고 접지하는데, 보다 상세하게는 방사체 구동 샤프트(211)상에 연결한 슬립링(23)의 도전판(232)에 (+)극을, 컬렉팅 벨트 구동롤러(33) 샤프트에 연결한 슬립링(38)에 (-)극을 인가하거나 접지한다. 이때 컬렉팅 벨트(31)의 전도성 금속 필름(313)과 접촉하는 컬렉팅 벨트 구동롤러(33) 표면의 전부 도는 일부가 전도성을 가져야 한다. (-)극이 인가된 슬립링은 반드시 컬렉팅 벨트 구동롤러(33) 뿐만 아니라 압착롤러(341, 342, 351, 352) 중 한 개 또는 그 이상을 선택하여 연결해도 되며, 핀 다발(22)에 (-)극을, 컬렉팅 벨트(31)에 (+)극으로 바꾸어서 인가해도 무방하다.

상기 컬렉팅부(3)는 도 2 및 도 3에 나타낸 바와 같이 컬렉팅벨트(31), 가이드 휠(32), 가이드 휠 지지롤러(321, 322), 컬렉팅벨트 구동 롤러(33), 압착롤러류(34), 권취롤러(35) 등으로 구성한다. 컬렉팅 부(3)는 하우징(41) 내부에서 컬렉팅하는 제 1실시예와 하우징(41) 외부에서 컬렉팅하는 제 2실시예로 나눌 수 있다.

상기 컬렉팅 벨트(31)는 바깥쪽은 고무벨트와 같은 탄성체(311)이고, 상기 탄성체(311) 안쪽에 구리호일 등의 얇은 전도성 금속 필름(313)을 접착시킨 복층형태가 바람직하며, 탄성체(311) 내에 강체(312)를 삽입시켜서 두 개의 가이드 휠(32) 사이의 중심부에서 컬렉팅 벨트(31)가 찌그러지는 것을 방지한다.상기 컬렉팅 벨트(31)는 가이드 휠(32)과 컬렉팅 벨트 구동롤러(33)와 연결되며, 압착롤러(341, 342, 343, 344)류와 권취롤러(35)를 내부에 둔다.

상기 가이드 휠(32)은 방사체 양단 부근에 있으며, 방사부(2) 주위의 컬렉팅 벨트(31)를 지지하며 컬렉팅 벨트(31)가 방사부(2)를 원통형으로 감싼 상태에서 원통형을 유지하며 회전할 수 있도록 하는 기능을 한다. 가이드 휠(32)은 가이드 휠 지지롤러(321)에 의해서 지지되며, 이 때 채용된 가이드 휠 지지롤러(321)의 직경은 방사거리와 직접 관련된다.

상기 압착롤러(341, 342, 343, 344)는 컬렉팅 벨트(31)의 전도성 금속 필름(313)상에 집속된 나노섬유 웹를 압착하는 기능을 한다.

상기 컬렉팅 벨트(31)의 회전속도는 섬유밀도와 관련이 있다. 회전속도에 의해 컬렉터의 선속도가 변하므로 컬렉터가 방사공간에 얼마동안 머물렀는가를 결정하기 때문이다. 컬렉팅 벨트(31)의 회전속도는 컬렉팅 벨트 구동롤러(321) 크기에 따라 다르지만 분당 5㎝에서 120m 범위의 저속으로 운전하는 것이 바람직하다.

상기 컬렉팅부(3)의 제 1실시예에 의하여 권취롤러(35)는 구동모터(351)에 의해 회전구동 하며 생성된 나노섬유 웹을 롤러(341, 342, 343, 344)중 특정한 한 개의 롤러에서 공급받아 권취하는 기능을 한다. 본 특허에는 나타내지 않았으나, 권취속도를 측정하는 센서와 구동모터(351) 회전속도 조절기를 연동하도록 하여 연속적으로 권취되도록 하는 것이 바람직하다.

상기 컬렉팅부(3)의 제 2 실시예는 도 11에 나타낸 바와 같이, 권취롤러(37) 를 하우징(41) 외부에 위치시키고, 집속된 나노섬유 웹을 방향전환롤러(36)와 유도틈(411)을 통해 연속적으로 권취하는 방식이다. 이때 방향전환롤러(36)는 쉬트 상태의 나노섬유 웹이 권취롤러(37)에 용이하게 권취되도록 방향을 유도하는 기능을 한다.

상기 하우징부(4)는 외부공기 흐름의 방사공간 유입, 특히 용융방사시 공기유입을 차단하고, 휘발된 용매 회수를 위해 특정한 기체흐름을 유도하는 기능을 하며, 하우징(41), 분위기가스탱크(42), 용매회수장치(43) 등으로 이루어진다. 상기 하우징(41)의 구성은 내부에 프레임을 두고 외부에 판상재료로 덮는 방식이며, 상기 프레임은 여러 디바이스와 모터나 롤러의 샤프트 등을 고정하는 기능을 한다. 분위기가스 유출입을 위해 유입관(421)과 유출관(431)을 두었으며, 상기 유출관(431)은 용매회수장치(43)와 연결한다. 분위기 가스는 방사액이 용액일 경우는 공기, 질소, 불활성가스 등 어떤 것도 무방하나, 방사액이 용융액일 경우 열산화 분해를 방지하기 위하여 산소나 공기를 사용하여서는 아니 되며, 질소나 불활성가스를 사용하여야 한다. 분위기 가스 흐름은 정전방사된 나노섬유의 용매 휘발을 돕고, 휘발된 용매와 동반하여 유출되기 때문에 유출관(714) 쪽에 열교환기를 설비하여 용매를 회수한다.

(운전방법 1)

방사액 공급부(1)의 제 1실시예와 컬렉팅부(3)의 제 1실시예를 적용하여 용해방사액을 정전방사할 경우 다음과 같이 운전한다.

방사액프리커서 저장탱크(11)에 방사할 방사액 프리커서(111)를 넣고, 용매(121)를 용매저장탱크(12)에 넣은 후 각각의 공급관을 통해 방사액 제조 및 저장탱크(13)에 방사액 프리커서(111)와 용매(121)를 원하는 비율로 공급한다. 통상 방사액 중의 방사액 프리커서 비율은 5 내지 30 wt% 범위이며, 추후 정전방사 과정에서 방사액이 소모된 만큼 연속적으로 추가되도록 한다. 교반수단(132, 133)과 가열수단(15, 151)을 이용하여 방사액 프리커서를 용매에 용해시킨다. 충분히 용해되어서 방사액이 되었다고 판단되면 벤트 벨브(134)를 개방하고 정량펌퍼(16)를 작동하여 방사액(131)이 방사액 공급관(161)을 통해 방사액 베셀(24)로 공급되도록 한다.

방사액(241)이 핀 다발(22) 끝을 충분히 적실 정도로 방사액 베셀(13)에 찼다고 판단되면, 방사체 구동모터(212)를 이용하여 방사체를 회전시키고, 컬렉팅 벨트 구동모터(46)을 이용하여 컬렉팅 벨트(31)도 구동시킨다. 방사체 회전속도를 서서히 높이며 핀 다발 사이의 방사액적이 튀어나가기 않는 범위에서 적당한 회전속도를 정하고 최적의 회전속도로 하여 고정한다.

이와 동시에 또는 순차적으로 고전압공급기(26)를 통해 방사체와 컬렉터에 5-50 kV 범위의 고전압을 인가하는데, 핀 다발로부터 컬렉터 쪽으로 정전방사되는 모양을 지켜보면서 천천히 인가전압을 증가시킨 후 최적의 인가전압을 찾아서 고정시키는 방식이 바람직하다.

정전방사된 나노섬유가 컬렉터에 집속되기 시작하면 컬렉팅 벨트 구동롤러(33)를 회전구동시킴으로써 컬렉팅 벨트(31)가 회전하게 한다. 이 때 컬렉팅 벨트(31)의 선속도는 5 cm/min 내지 120 m/min 범위가 바람직하다.

컬렉팅 벨트(31)가 이동함으로써 집속된 나노섬유 웹은 일련의 압착롤러(341,342,343,344)를 순차적으로 지나치게 되는데, 상기 압착롤러 중 어느 한개(바람직하게는 콜렉팅 구동 롤러(33)쪽)의 압착롤러(341 또는 344))에서 나노섬유를 컬렉팅 벨트의 전도성 금속필름(313)으로부터 떼어내어서 권취롤러(35)에 걸고, 권취롤러 구동모터(351)를 통해 컬렉팅 벨트(31)의 선속도에 상당하는 권취롤러 회전속도를 부여하면 나노섬유를 연속적으로 권취할 수 있다.

(운전방법 2)

또 다른 실시예로서 방사액 공급부(1)의 제 2 실시예와 컬렉팅부(3)의 제 2 실시예를 적용하여 용융방사액을 정전방사할 경우 다음과 같이 운전한다.

방사액 프리커서(111)를 방사액프리커서 저장탱크(11)로부터 공급관을 통해 방사액 제조 및 저장탱크(13)에 바람직하게는 1/3-2/3 만큼 공급하며, 추후 정전방사 과정에서 방사액이 소모된 만큼 연속적으로 추가되도록 한다. 가압밸브(542)와 벤트밸브(536)을 열고 방사액 제조 및 저장탱크(53)에 질소나 알곤 등 불활성가스를 불어넣어서 잔유산소를 제거하여 산소부존재 또는 산소희박 분위기가 되도록 한 후 벤트밸브(536)을 잠근다. 교반수단(132, 133)과 가열수단(15, 151)을 이용하여 방사액 프리커서를 150 내지 450℃ 범위에서 용용시킨다. 완전히 용융되어서 방사액이 되었다고 판단되면 가압밸브(542)와 방사액 공급벨브(538)를 제외한 방사액 제조 및 저장탱크의 모든 밸브를 열고 퍼지가스탱크(14)이 압력을 이용하여 방사액 공급관(161)을 통해 방사액 베셀(24)로 공급되도록 한다.

이후의 운전조작은 (운전방법 1)과 유사하나 컬렉팅 방식은 다음과 같이 다르다. 압착롤러 중 어느 한개(바람직하게는 콜렉팅 구동 롤러(33)쪽)의 압착롤러(341 또는 344))에서 나노섬유를 컬렉팅 벨트의 전도성 금속필름(313)으로부터 떼어내어서 방향전환롤러(36)을 거쳐 권취롤러(37)에 걸고, 권취롤러 구동모터(371)를 통해 컬렉팅 벨트(31)의 선속도에 상당하는 권취롤러 회전속도를 부여하면 나노섬유를 연속적으로 권취할 수 있다.

(실시예)

본 발명에 의한 정전장치를 이용하여 중량평균분자량(Mw)이 398,200인 저밀도폴리에틸렌(LDPE)를 정전방사하였으며, 그 결과를 도 12에 나타내었다.

방사액 베셀(24)은 직경 100 mm, 길이 250 mm인 파이렉스 재질의 반원통형 용기를 사용하였으며, 방사체는 4각형 기둥에 통상의 바늘을 핀으로 하였으며, 핀의 전후좌우 간격은 1.5 mm이고 전후좌우에 각각 5개의 핀으로 구성된 25 개의 핀을 한 다발로 하여 다발과 다발 사이의 거리는 50 mm의 간격을 두었다. 방사액 베셀(24)을 반원통형의 열선 가열식 전기로에 넣어 아르곤 기체 분위기하에서 저밀도폴리에틸렌을 용융하여 방사액의 온도가 280 ℃가 되게 하였으며, 방사체의 회전속도는 60 rpm으로 하였다. 컬렉터는 0.5 mm 두께의 반원통형 구리판을 고정하여 사용하고, 핀 다발(22) 끝과 구리판과의 거리는 110 mm가 되게 하였다.

상술한 바와 같이 본 발명에 의한 정전방사 장치는 종래의 정전방사 장치가기계적 힘을 이용하여 방사액을 미소 직경의 방사구를 통해 압출시키는데 반해 방사액을 인접한 복수 개의 핀 다발 사이에 맺히게 한 후 적당한 원심력에 의해 흘러내리지 않고 핀 끝에 머물도록 함으로써 종래의 정전방사 장치의 방사구 역할을 하게 함으로써, 공정이 단순하고, 설비비용과 운전비용을 절약할 수 있다. 또한 인가된 고전압이 방사액 탱크의 방사액에 분산되지 않고 방사에 필요한 부분에만 집중할 수 있기 때문에 전기력 효율이 매우 높고, 방사체를 이루는 핀 다발을 축 방향으로의 확장 장착이 용이하며, 방사구 면적당 컬렉팅 면적이 넓어서 나노섬유 웹 생성이 용이하고 공정적응성이 높으며 대량생산이 용이하며, 특히 방사액의 점도가 높거나 용융액일 때 매우 유리하다.

상기에서는 본 발명의 바람직한 실시예를 참조하여 설명하였지만, 해당 기술 분야의 숙련된 당업자는 하기의 특허청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있을 것이다.

Claims (17)

1. 정전방사하여 섬유를 제조하는 정전방사 장치에 있어서,

   방사액을 제조하고 공급하는 방사액 공급부(1);

   방사체바디(21)에 고정된 복수 개의 핀 다발(22)을 구비하며 회전구동하는 방사체 및 상기 방사액이 담기는 방사액 베셀(24)을 구비하며, 상기 방사액을 방사시키는 방사부(2); 및

   상기 방사부(2)의 방사체를 감싸는 형태로 구비되며, 상기 방사부(2)에서 방사된 섬유를 집속하는 컬렉팅부(3);를 포함하며,

   상기 복수 개의 핀 다발 끝의 일정 부분은 상기 방사액 베셀(24)에 담겨 있는 상기 방사액에 잠기는 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 방사부(2)는 상기 방사체와 상기 컬렉팅부(3)에 전압을 인가하는 전압공급기를 더 포함하며,

   상기 전압공급기에 의해 전압에 가해지면 상기 복수 개의 핀 다발에 맺힌 방사액적이 방사되어 상기 컬렉팅부에 집속되는 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
3. 제 2 항에 있어서,

   상기 복수 개의 핀 다발은 전도성 핀들로 이루어지며, 상기 방사체 바디(21) 의 표면 또는 내부에 구비되는 도전선(216)과 연결되어 있어 전압을 인가받는 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
4. 제 3 항에 있어서,

   상기 각각의 핀 다발은 3 내지 5개의 핀으로 구성되고, 각 핀 사이의 거리는 0.5 내지 10㎜ 인 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
5. 제 4 항에 있어서,

   상기 각각의 핀 다발은 3개의 핀이 일렬로 구성되고, 가운데 핀의 길이가 좌우 핀의 길이보다 긴 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
6. 제 3 항에 있어서,

   상기 각 핀 다발 사이의 거리는 5 내지 100㎜ 인 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
7. 제 3 항에 있어서,

   상기 방사체의 선속도는 5 내지 400 m/min인 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
8. 제 3 항에 있어서,

   상기 전압공급기는 5 내지 50㎸의 직류 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
9. 제 3 항에 있어서,

   상기 방사액 베셀(24)은 상부가 열린 반원통형 또는 반다각형통형으로 형성되는 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
10. 제 9 항에 있어서,

    상기 컬렉팅부(3)는 상기 방사부(2)에서 방사된 섬유를 회전하면서 운반하는 컬렉팅 벨트(31)를 구비하고, 상기 방사액 베셀(24)에 잠기지 않은 상기 복수 개의 핀 다발와 상기 컬렉팅 벨트(31) 사이에는 상기 방사액이 방사되는 방사공간이 형성되며, 상기 방사공간이 형성된 부분의 상기 컬렉팅 벨트(31)는 반원통형 또는 반다각형통형으로 이루어진 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
11. 제 10 항에 있어서,

    상기 방사액 베셀(24)에 잠기지 않은 상기 복수 개의 핀 다발의 끝 부분과 상기 컬렉팅 벨트(31)사이의 방사공간의 거리는 5 내지 50㎝인 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
12. 제 9 항에 있어서,

    상기 방사액 베셀(24)은 가열수단(25)과 연결되어 있어 일정 온도로 가열되는 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
13. 제 10 항에 있어서,

    상기 방사부(2) 및 상기 컬렉팅부(3)를 내부에 구비하는 하우징부(4)를 더 포함하며,

    상기 컬렉팅부(3):는

    방사된 섬유를 회전하면서 운반하는 컬렉팅 벨트(31); 및

    상기 컬렉팅 벨트(31) 안쪽에 구비되며, 상기 운반된 섬유를 권취하는 권취롤러(35)를 구비하는 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
14. 제 10 항에 있어서,

    상기 방사부(2) 및 상기 컬렉팅부(3)를 내부에 구비하며, 집속된 섬유를 외부로 유도하는 유도틈(411)이 형성되어 있는 하우징부(4)를 더 포함하며,

    상기 컬렉팅부(3):는

    방사된 섬유를 회전하면서 운반하는 컬렉팅 벨트(31);

    상기 컬렉팅 벨트(31) 안쪽에 구비되며, 상기 운반된 섬유를 집속하는 방향전환롤러(36); 및

    상기 하우징부(4) 외부에 구비되며, 상기 방향전환롤러(36)에서 상기 유도틈(411)으로 유도된 섬유를 권취하는 권취롤러(35);를 구비하는 것을 특징으로 하 는 정전방사 장치.
15. 제 10 항에 있어서,

    상기 방사부(2)는 상기 방사체바디(21)에 연결되며, 상기 전압공급기(26)에 의해 전압을 인가받아 상기 복수 개의 핀 다발(22)에 전압을 인가하는 슬립링(23)을 더 포함하며,

    상기 슬립링(23)은 방사공간에 위치하는 상기 복수 개의 핀 다발(22)에만 전압을 인가하는 것을 특징으로 하는 정전방사 장치.
16. 정전방사를 이용하여 섬유를 제조하는 방법에 있어서,

    방사액(131)을 방사액 베셀(24)에 공급하고, 방사체에 고정되어 있는 복수 개의 핀 다발 끝의 일정 부분을 상기 방사액(131)에 잠기도록 하는 제1단계;

    상기 방사체를 회전구동시키되, 상기 복수 개의 핀 다발에 맺힌 방사액적이 핀을 타고 흘러내리거나 핀 밖으로 흩뿌려지지 않도록 회전시키는 제2단계;

    전압공급기(26)를 이용하여 상기 방사체와 컬렉팅 벨트(31)에 전압을 인가하여 상기 복수 개의 핀 다발로부터 방사액적을 정전방사시키는 제3단계;

    상기 컬렉팅 벨트(31)를 회전구동시켜 방사된 섬유를 집속하는 제4단계; 및

    집속된 섬유를 권취롤러(37)에 권취하는 제5단계;를 포함하는 것을 특징으로 하는 정전방사를 이용한 섬유제조방법.
17. 제 16항에 있어서,

    상기 제3단계는 방사공간에 위치하는 상기 복수 개의 핀 다발에는 전압을 인가하며, 방사공간에 위치하지 않고 방사액 베셀(24)에 잠긴 상기 복수 개의 핀 다발에는 전압을 인가하지 않는 것을 특징으로 하는 정전방사를 이용한 섬유제조방법.

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