Electrohydrodynamic Process Supplemented by Multiple-Nozzle and Auxiliary Electrodes for Fabricating PCL Nanofibers

멀티노즐/보조전극-Electrohydrodynamic 공정을 통한 PCL 나노파이버 제작

  • Yoon, Hyeon (Department of Mechanical Engineering, Chosun University) ;
  • Kim, Geun-Hyung (Department of Mechanical Engineering, Chosun University) ;
  • Kim, Wan-Doo (Nature-Inspired Bio-Mechanical Team, Division of Nano-Machinery, Korea Institute of Machinery and Materials)
  • 윤현 (조선대학교 기계공학과) ;
  • 김근형 (조선대학교 기계공학과) ;
  • 김완두 (자연모사 바이오기계연구팀, 한국기계연구원)
  • Published : 2008.07.31

Abstract

Recently electro spinning is a widely used simple technique to prepared micro- to nanometer-sized fiber of various polymers. In general, a normal multiple-nozzle electro spinning system has been difficult to achieve high production-rate fabricating micro/nanofibers due to the interference of electric field between individual nozzles in the process. To reduce the interference effect of electric field between nozzles, we developed a multi-nozzle electrospinning system supplemented with auxiliary electrodes. Poly($\varepsilon$-carprolactone)(PCL), which has good mechanical property and biocompatibility, was electrospun by the multi-nozzle electro spinning system. Electrospinnability, product rate, and size uniformity of spun fibers for the system with and without auxiliary electrodes were characterized. As a result, the multi-nozzle electrospinning system supplemented with auxiliary electrodes provides excellently stable processability and showed high mass productivity of PCL-nanofibers relative to a normal multi-nozzle electro spinning system.

최근 전기방사공정은 다양한 고분자의 마이크로 및 나노 크기 섬유를 만드는 기술로서 널리 사용되어 왔다. 일반적으로 많은 연구자들에 의하면, 다중노즐 전기방사공정은 노즐들 사이의 전기장 간섭효과 때문에 짧은 시간에 높은 생산성을 갖기 어려웠다. 이러한 문제를 극복하기 위하여 본 연구에서는 다양한 보조전극을 이용한 다중노즐 전기방사공정을 개발하였다. 본 연구에서 사용된 물질은 바이오소재로서 많이 사용되고 있는 poly($\varepsilon$-carprolactone)(PCL)을 사용하였다. 다중노즐 시스템의 영향을 확인하기 위하여 전기방사의 안정성, 다중노즐을 사용하였을 때의 생산성 및 제조된 나노섬유의 크기와 안정성을 보조전극을 사용하였을 때와 사용하지 않았을 때를 비교하였다. 결과적으로 보조전극을 사용한 노즐의 안정성이 사용하지 않은 노즐에 비해 전기방사 안정성과 우수한 생산성을 보였다.

Keywords

References

  1. K. S. Kim, H. J. Choi, and I. J. Chin, Polymer Science and Technology, 16, 458 (2005)
  2. J. M. Deitzel, W. Kosik, S. H. McKnight, NCB Tan, J. M. DeSimone, and S. Crette, Polymer, 43, 1025 (2002) https://doi.org/10.1016/S0032-3861(01)00594-8
  3. D. H. Reneker and I. Chun, Nanotechnology, 7, 216 (1996) https://doi.org/10.1088/0957-4484/7/3/009
  4. G. H. Kim, Y. S. Cho, and W. D. Kimm, Eur. Polym. J., 42, 2031 (2006) https://doi.org/10.1016/j.eurpolymj.2006.01.026
  5. W. S Chun, J. S Park, and S. G Ahn, Korea Patent 0034856 (2000)
  6. S. A Theron, A. L. Yarin, E. Zussman, and E. Kroll, Polymer, 46, 2889 (2005) https://doi.org/10.1016/j.polymer.2005.01.054
  7. A. Formhals, US Patent 1975504 (1934)
  8. H. L. Simons, US Patent 3280229 (1966)
  9. D. J. Smith, D. H. Reneker, A. T. McManus, A. L. Schreuder- Gibson, C. Mello, and M. S. Sennett, US Patent 6753454 (2004)
  10. B. Chu, B. S. Hsiao, and D. Fang, US Patent 6713011 (2004)
  11. H. Y. Chung, J. R. B. Hall, M. A. Gogins, D. G. Crofoot, and T. M. Weik, US Patent 6743273 (2004)
  12. S. A. Park, K. E. Park, H. Yoon, J. G. Son, T. J. Min, and G. H. Kim, Polym. Int., 56, 1361 (2007) https://doi.org/10.1002/pi.2345