KR100473801B1 - 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형인서트 및 그 제조방법 - Google Patents

카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형인서트 및 그 제조방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 소정의 마이크로 머시닝 기법에 의해 만들어지는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 구성물을 대량 생산할 수 있는 금형 인서트(mold insert)를 전기 도금법 혹은 직접 제작을 통해 제조함으로써 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 생산 원가를 줄일 수 있도록 한 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
이를 위한 본 발명에 따른 금형 인서트는, 유입되는 유체를 카오스 혼합시키는 마이크로 믹서를 구성하는 마이크로 채널 구조물과; 상기 마이크로 채널 구조물과의 결합을 위한 소정의 탭 요소와 상기 유입되는 유체를 카오스 혼합시키도록 나선형으로 소정 각도로 꼬인 나선형 요소로 이루어진 트위스트 블레이드 부재(element)를 각각 성형하기 위한 금형 인서트에 있어서, 상기 금형 인서트는, 이미 만들어진 상기 마이크로 채널 구조물을 이용하여 소정의 전기 도금법을 통해 상기 마이크로 채널 구조물을 대량으로 성형 제조하는 마이크로 채널 구조물용 금형 인서트와, 이미 만들어진 상기 트위스트 블레이드 부재의 양면의 한면씩을 이식하여 형성되는 희생구조물에 소정의 전기 도금법을 통해 상기 트위스트 블레이드 부재를 대량으로 성형 제조하는 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트를 포함하여 된 것을 특징으로 하고,
본 발명에 따른 방법은, 유입되는 유체를 카오스 혼합시키는 마이크로 믹서를 구성하는 마이크로 채널 구조물과; 상기 마이크로 채널 구조물과의 결합을 위한 소정의 탭 요소와 상기 유입되는 유체를 카오스 혼합시키도록 나선형으로 소정 각도로 꼬인 나선형 요소로 이루어진 트위스트 블레이드 부재(element)를 각각 성형하기 위한 금형 인서트의 제조방법에 있어서, 이미 만들어진 상기 마이크로 채널 구조물을 이용하여 소정의 전기 도금법을 통해 상기 마이크로 채널 구조물을 대량으로 성형 제조하는 마이크로 채널 구조물용 금형 인서트를 제조하는 과정과; 이미 만들어진 상기 트위스트 블레이드 부재의 양면의 한면씩을 이식하여 형성되는 희생구조물에 소정의 전기 도금법을 통해 상기 트위스트 블레이드 부재를 대량으로 성형 제조하는 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트를 제조하는 과정;을 포함하여 된 것을 특징으로 한다.

Description

카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트 및 그 제조방법{Mold insert for mass production of micro mixer for chaotic mixing, and method thereof}
본 발명은 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트 및 그 제조방법에 관한 것으로서, 더 상세하게는 소정의 마이크로 머시닝 기법에 의해 만들어지는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 구성물을 대량 생산할 수 있는 금형 인서트(mold insert)를 전기 도금법 혹은 직접 제작을 통해 제조함으로써 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 생산 원가를 줄일 수 있도록 한 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트 및 그 제조방법에 관한 것이다.
현재 분석기술의 소형화에 따라 많은 시료와 시약을 작은 단위로 처리, 분석 가능한 초소형 장치에 대한 연구 및 개발이 진행되고 있는데, 바이오 칩 및 랩온어칩(Lab-on-a-chip) 등의 기술이 이러한 범주에 속한다. 바이오 칩 또는 랩온어칩 등의 초소형 장치는 분석에 필요한 모든 과정들을 하나의 작은 칩 위에서 수행될 수 있게 하는 여러 개의 채널이나 미세 구조물을 포함한다. 이때 이러한 초소형 장치에서 분석 혹은 (생)화학 반응을 위해 마이크로 채널에 의해 운반되는 시료와 시약 등의 효과적인 혼합은 필수적이다.
기존의 대규모 시스템의 경우, 레이놀드(Reynolds) 수가 큼을 이용하여 유체 내에서 프로펠러를 돌리거나, 자기 구슬(magnetic bead) 등의 움직이는 파트를 유체 내에 도입하여 이들을 통해 난류(turbulent flow)를 유발함으로써 효과적인 유체의 혼합을 얻을 수 있었다.
그러나, 초소형 시스템의 경우, 레이놀드 수가 크게 줄어들어 층류(laminar flow) 외에 난류가 형성되지 않으므로, 확산(diffusion)에 의한 혼합 밖에 기대할 수 없게 되어 결과적으로 균일한 유체의 혼합물을 얻기가 어려워진다. 이에 대규모 시스템의 혼합 성능을 기대하여 마이크로 채널 내부에 움직이는 파트를 도입하여 능동 혼합(active mixing) 방법을 통해 혼합 성능의 향상을 가져오기도 하지만, 이 경우 마이크로 채널 내부의 미세 소량 유체의 누출 가능성과 함께 제조가 어려워 제조 원가가 비싸게 되며, 사용, 세척 및 다른 마이크로 장치들과의 통합에 상당한 어려움이 따르게 한다. 이와 달리 마이크로 채널 내부에 정적인 여러 미세 구조를 도입함으로써 유체가 섞일 수 있게 유도하는 수동 혼합(passive mixing) 방법도 있다. 이 경우 상기한 능동 혼합 방법보다 혼합 성능은 떨어질 수 있으나, 능동 혼합 방법의 문제점을 해결할 수 있으며, 특히 제조 원가가 크게 떨어지고, 다른 마이크로 장치들과의 통합을 용이하게 하는 장점을 가질 수 있다.
상기와 같은 요구에 부응하여 여러 가지 수동 혼합 방법을 이용한 마이크로 믹서들이 보고되고 있지만, 기존의 수동 혼합 방법들의 경우, 마이크로 채널 내부에 많은 장애물들을 설치하여 큰 압력 손실을 유발하게 되는 단점을 안고 있으며, 더욱이 점점 복잡한 장애물들을 세우게 되어 제조 공정을 어렵게 만들어 제조 원가를 상승시키는 단점을 가지고 있다.
도 1a은 기존의 고분자 가공 기술에 있어서 움직임 없는 믹서(motionless mixer) 중에서 가장 대표적이고 일반적인 케닉스 스태틱 믹서(Kenics Static Mixer)의 구성을 보여준다. 이 믹서(1)는 시계 방향과 반시계 방향의 짧은 나선형 부재(helical element; 11)들이 교대로 원형 파이프(10) 내에 고정되어 있는 구조를 가지고 있다. 이들 나선형 부재(11)들은 원형 파이프(10)의 내부 벽에 고정되어 있으며, 각 부재(11)들이 도시된 바와 같이 직각을 이루며 교번하여 위치된 것이 특징이다.
이 믹서(1)의 유체는 파이프(10) 끝단의 압력차에 의해 구동되는 것이 특징이며, 파이프(10) 내에 위치하는 이 나선형 요소(11)들은, 상기 압력차에 의해 유체가 파이프(10)의 축 방향으로 흐를 경우 축방향 이외에 파이프(10) 축의 횡단 방향으로 유동 형성시킨다. 결과적으로 믹서로 들어오는 두 유체들(12)(13)은 나선형 요소(11)들에 의해 계속해서 절반으로 분할될 뿐 아니라, 횡단 방향의 유동에 의해 방사선 방향의 혼합도 이루어져 카오스 혼합(chaotic mixing)을 유도하기 때문에 아주 효과적인 두 유체의 혼합을 얻을 수 있다.
그런데, 상기와 같이 효과적인 유체 혼합을 유도하는 케닉스 스태틱 믹서(1)는 압력 차에 의한 유체의 구동 외에 다른 방법은 사용할 수 없으며, 마이크로 수준에서 적용하기가 불가하고, 나아가 마이크로 수준에서의 제조 방법도 불가능한 문제점을 가지고 있다.
상기와 같은 케닉스 스태틱 믹서(1)가 안고 있는 문제점을 해결한 마이크로 믹서를 본 출원인이 "유체의 카오스 혼합을 위한 마이크로 믹서"란 명칭으로 출원번호 10-2001-58005호로 2001년 9월 19일에 출원하여 계류중에 있다.
본 출원인에 의해 출원된 "유체의 카오스 혼합을 위한 마이크로 믹서(이하, '마이크로 믹서'라 칭한다)"는 도 1b에 도시한 바와 같이 마이크로 채널 구조물(100)과 마이크로 채널 구조물(100) 내부에 장착되는 시계방향 혹은 반시계방향 나선형 부재(112)(122)가 구비된 트위스트 블레이드 부재(110)(120)로 이루어진다. 도 1b에서 부재번호 50은 마이크로 믹서 전체를 나타내고, 부재번호 101은 트위스트 블레이드 부재(110)(120)가 마이크로 채널 구조물(100) 내부에 용이하게 장착되도록 하기 위한 그루브를 나타낸다.
도 1b의 마이크로 믹서를 이용하는 경우, 마이크로 채널 구조물 내부의 간단한 형상의 도입에 의해 유동에 카오스를 형성시켜 효과적인 혼합 성능을 기대할 수 있으나, 마이크로 채널 구조물 및 트위스트 블레이드 부재들을 모두 마이크로 머시닝 기법을 통해 개별적으로 제조할 경우 제조 원가가 상승하는 단점을 포함하고 있다.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 창출된 것으로서, 유체의 카오스 혼합을 위한 마이크로 믹서의 구성요소(구성물)들을 대량으로 생산할 수 있는 금형 인서트 및 그 제조방법을 제공함에 그 목적이 있다. 즉, 본 발명의 목적은 소정의 마이크로 머시닝 기법에 의해 만들어지는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 구성물을 대량 생산할 수 있는 금형 인서트(mold insert)를 전기 도금법 혹은 직접 제작을 통해 제조함으로써 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 생산 원가를 줄일 수 있도록 한 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트(mold insert) 및 그 제조방법을 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위하여 본 발명에 따른 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트의 제조방법은,
유입되는 유체를 카오스 혼합시키는 마이크로 믹서를 구성하는 마이크로 채널 구조물과; 상기 마이크로 채널 구조물과의 결합을 위한 소정의 탭 요소와 상기 유입되는 유체를 카오스 혼합시키도록 나선형으로 소정 각도로 꼬인 나선형 요소로 이루어진 트위스트 블레이드 부재(element)를 각각 성형하기 위한 금형 인서트의 제조방법에 있어서, 이미 만들어진 상기 마이크로 채널 구조물을 이용하여 소정의 전기 도금법을 통해 상기 마이크로 채널 구조물을 대량으로 성형 제조하는 마이크로 채널 구조물용 금형 인서트를 제조하는 과정과; 이미 만들어진 상기 트위스트 블레이드 부재의 양면의 한면씩을 이식하여 형성되는 희생구조물에 소정의 전기 도금법을 통해 상기 트위스트 블레이드 부재를 대량으로 성형 제조하는 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트를 제조하는 과정;을 포함하여 된 점에 그 특징이 있다.
본 발명 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 마이크로 채널 구조물용 금형 인서트는 SU-8과 같은 단단한 감광재를 이용하여 직접 제조될 수 있다.
본 발명 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트를 제조하는 과정은, 상기 트위스트 블레이드 부재의 양면의 한면씩을 이식하여 형성되는 희생 구조물을 만드는 과정을 포함한다.
본 발명 방법의 바람직한 실시예에 있어서, 상기 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트를 제조하는 과정은, 상기 트위스트 블레이드 부재의 탭 요소와 이와 연결된 나선형 요소가 위치하는 부분을 형 분할선(parting line)과 직각에서 틀어진 형태로 성형시켜, 상기 트위스트 블레이드 부재의 성형 제조시 그 취출이 용이하게 되도록 하는 과정을 포함한다.
그리고, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트는,
유입되는 유체를 카오스 혼합시키는 마이크로 믹서를 구성하는 마이크로 채널 구조물과; 상기 마이크로 채널 구조물과의 결합을 위한 소정의 탭 요소와 상기 유입되는 유체를 카오스 혼합시키도록 나선형으로 소정 각도로 꼬인 나선형 요소로 이루어진 트위스트 블레이드 부재(element)를 각각 성형하기 위한 금형 인서트에 있어서, 상기 금형 인서트는, 이미 만들어진 상기 마이크로 채널 구조물을 이용하여 소정의 전기 도금법을 통해 상기 마이크로 채널 구조물을 대량으로 성형 제조하는 마이크로 채널 구조물용 금형 인서트와, 이미 만들어진 상기 트위스트 블레이드 부재의 양면의 한면씩을 이식하여 형성되는 희생구조물에 소정의 전기 도금법을 통해 상기 트위스트 블레이드 부재를 대량으로 성형 제조하는 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트를 포함하여 된 점에 그 특징이 있다.
본 발명 금형 인서트에 있어서, 상기 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트는, 상기 트위스트 블레이드 부재의 양면의 한면씩을 이식하여 형성되는 희생 구조물에 의해 제작된다.
본 발명 금형 인서트에 있어서, 상기 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트는, 상기 트위스트 블레이드 부재의 탭 요소와 이와 연결된 나선형 요소가 위치하는 부분을 형 분할선(parting line)과 직각에서 틀어진 형태로 성형된다.
이하, 첨부한 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트 및 그 제조방법의 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다. 본 발명을 설명함에 있어서 관련된 공지기술 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다. 그리고, 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.
먼저, 도 2a는 본 출원인이 출원번호 10-2001-58005호로 출원한 마이크로 믹서(이하, "믹서출원특허"라 칭한다)의 마이크로 채널 구조물(100)을 나타낸 것으로서, 이 마이크로 채널 구조물(100)에는 채널의 유로에 도 3a에 도시한 바와 같은 믹서출원특허의 트위스트 블레이드 부재(element; 110)와의 조합을 위한 그루브(101)가 형성된다. 믹서출원특허에서 개시한 바와 같이 도 2a의 마이크로 채널 구조물(100)은 MEMS, LIGA 혹은 마이크로-스테레오리소그라피(micro-stereolithography; 이하 'μ-STL'이라 약칭한다)와 같은 마이크로 머시닝 기법을 통해 제조하는 것이 가능하다.
도 2b는 본 발명에 따라 도 2a의 마이크로 채널 구조물(100)을 이용해 금형 인서트를 만드는 과정을 보인다. 도 2b는 제작된 마이크로 채널 구조물, 예를 들면 믹서출원특허의 마이크로 채널 구조물(100)을 이용해 전기 도금법을 통해 마이크로 채널 구조물용 금형 인서트(100')를 제작하는 것을 나타낸다.
이하 본 발명을 설명함에 있어서, 부재번호 위에 붙는 (') 혹은 ("), 예를 들어 (100'), (110")는 믹서출원특허의 마이크로 믹서를 구성하는 구성물에 대응하는 금형 인서트의 부재번호를 지시하는 것으로 한다.
도 2b의 금형 인서트(100')는 이 금형 인서트(100')를 통한 마이크로 채널 구조물(100)의 성형시 성형되는 마이크로 채널 구조물(100)에 그루브(101)를 형성시킬 수 있는 탭(101') 부분을 포함한다.
도 2c는 금형 인서트(100')를 통해 마이크로 채널 구조물(100)을 성형하는 과정을 나타내는 도면으로, 도 2b에서 제작된 금형 인서트(100')를 이용하여 사출성형 또는 압축 성형 등의 몰딩 방법을 통해 카오스 혼합형 마이크로 믹서(50; 도 1b)의 채널 구조물(100)을 대량 생산하는 것이 가능해진다.
또한, 마이크로 채널 구조물(100)의 대량 생산을 위한 금형 인서트 제작의 다른 방법으로는 SU-8과 같은 단단한 감광재를 이용하여 전기 도금법을 통하지 않고 금형 인서트(100')를 직접 제작하는 것이 가능한데, SU-8로 만들어진 상기 금형 인서트는 당업계에서 바람직하게 마스터(master)라고 명명된다. SU-8과 같은 단단한 감광재를 이용하여 직접 금형 인서트(100')를 제작하면, 도 2c의 과정을 통해 카오스 혼합용 마이크로 채널 구조물(100)을 대량으로 생산할 수 있다.
도 3a는 믹서출원특허에 의해 제작되는 트위스트 블레이드 부재(110)를 나타낸 것으로서, 이 트위스트 블레이드 부재(110)는 전술한 마이크로 믹서(50)의 마이크로 채널 구조물(100) 내에서 유체의 카오스 혼합을 유도할 수 있는 트위스트 블레이드 나선형부(112)와 마이크로 채널 구조물(100)과의 조립을 용이하게 하기 위한 탭(111)을 포함한다.
도 3b 및 도 3c는 믹서출원특허의 트위스트 블레이드 부재(110)의 양면 중 한 면들이 이식된 마이크로 희생 구조물(110')(110")들을 나타낸 것으로서, 도 3b에 도시한 바와 같은 상기 트위스트 블레이드 부재의 캐비티(cavity) 금형 인서트의 마이크로 희생 구조물(110')은 마이크로 희생 구조물의 캐비티 금형 인서트 쪽 나선형(helical element) 이식부(112')와 탭 이식부(111')을 포함한다. 한편, 도 3c에 도시한 바와 같은 트위스트 블레이드 부재(110)의 코어(core) 금형 인서트의 마이크로 희생 구조물(110")은 마이크로 회생 구조물의 코어 금형 인서트 쪽 나선형 이식부(112")와 탭 이식부(111")를 포함한다.
상기한 금형 인서트의 마이크로 희생 구조물(110')(110")은 μ-STL 등과 같은 마이크로 머시닝 기법을 통해 제조된다. 결과적으로 대량 생산으로 성형하고자 하는 믹서출원특허의 트위스트 블레이드 부재(110)가 도 3b 및 도 3c의 두 희생 구조물(110')(110")에 완전히 이식되게 된다. 이들 희생 구조물(110')(110")들은 이들을 이용해 전기 도금법 등을 사용하여 금형 인서트들을 제작할 경우 트위스트 블레이드 부재(110)가 금형의 캐비티가 될 수 있도록 디자인되며, 특히 대량 생산을 위한 성형 후 취출이 용이할 수 있도록 트위스트 블레이드 부재의 탭(111) 요소와 이와 연결된 나선형 요소가 형 분할선(parting line)과 직각에서 틀어진 형태가 되도록 디자인되는 것이 바람직하다.
도 4a 및 도 4b는 본 발명에 따른 마이크로 희생 구조물(110')(110")에 전기 도금법을 이용하여 트위스트 블레이드 부재용 마이크로 금형 인서트(120')(120")들을 만드는 과정을 나타낸 도면으로, 트위스트 블레이드 부재(110)의 캐비티 금형 인서트(120')는 캐비티 금형용 희생 구조물(110')의 나선형부(112')와 들어맞는 캐비티 금형 인서트의 나선형 성형부(122')와 희생 구조물(110')의 탭 부위(111')와 들어맞는 캐비티 금형 인서트의 탭 요소 성형부(121')를 포함한다. 또한, 트위스트 블레이드 부재(110)의 코어 금형 인서트(120")는 코어 금형용 희생 구조물(110")의 나선형부(112")와 들어맞는 코어 금형 인서트의 나선형 성형부(122")와 희생 구조물(110")의 탭 부위(111")와 들어맞는 코어 금형 인서트의 탭 요소 성형부(121")를 포함한다. 결과적으로 이들 금형 인서트(120')(120")들은 희생 구조물(110')(110")의 음각에 해당하는 형상을 뜨게 되며, 이들 금형 인서트가 닫혔을 경우 트위스트 블레이드 부재가 빈 공간으로 자리잡게 된다.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따라 제작된 트위스트 블레이드 부재용 마이크로 금형 인서트(120')(120")를 이용해 만들어진 금형이 닫힌 모습을 나타내는 도면 및 금형의 열린 모습과 취출된 트위스트 블레이드 부재(110)를 나타낸 것이다. 전술한 바와 같이 금형이 닫히면, 두 금형 인서트(120')(120") 사이에 성형될 트위스트 블레이드 부재(110)가 들어갈 수 있는 공간만이 남게 되고, 이 빈 공간에 제품으로 사용할 재료(예; 폴리머)를 사출하거나 혹은 금형 인서트(120')(120")가 닫히기 전에 편평한 재료를 넣어 금형을 닫는 방식 등을 통하여 성형이 가능하다. 이러한 방법을 통해 성형한 후 금형을 열어 트위스트 블레이드 부재를 취출할 수 있다. 결과적으로, 두 금형 인서트(120')(120")를 이용하여 트위스트 블레이드 부재의 대량 생산이 가능해진다.
이로써, 대량 생산된 마이크로 채널 구조물(100)과 트위스트 블레이드 부재(110)들을 도 1b에 도시한 바와 같이 조합하여 카오스 혼합용 마이크로 믹서(50)의 대량 생산이 이루어질 수 있으며, 결국 생산 원가의 절감으로 인한 시장 경쟁력을 확보하는 것이 가능해진다.
이상에서 설명한 바와 같이 본 발명에 따른 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트 및 그 제조방법은, 소정의 마이크로 머시닝 기법에 의해 만들어지는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 구성물을 대량 생산할 수 있는 금형 인서트(mold insert)를 전기 도금법 혹은 직접 제작을 통해 제조함으로써 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 생산 원가를 줄일 수 있도록 하는 이점을 제공한다.
한편, 본 발명에 따르면, MEMS, LIGA 혹은 μ-STL와 같은 마이크로 머시닝 기법을 이용하여 제작된 마이크로 채널 구조물에 전기 도금법 등을 이용하여 금형 인서트를 제작하여 마이크로 채널 구조물을 대량 생산하거나, MEMS, LIGA 혹은 μ-STL과 같은 마이크로 머시닝 기법을 이용하여 마이크로 채널 구조물의 금형 인서트를 직접 제작함으로써 대량 생산이 가능하다.
더욱이, 본 발명에 따르면, μ-STL 등과 같은 마이크로 머시닝 기법을 이용하여 트위스트 블레이드 부재의 형상이 이식된 희생 구조물을 제작하고, 이에 전기 도금법 등을 이용하여 금형 인서트를 제작하여 트위스트 블레이드 부재를 대량 생산하는 것이 가능하다.
결국, 본 발명에 따르면, 대량 생산된 마이크로 채널 구조물과 트위스트 블레이드 부재들을 조합하여 카오스 혼합용 마이크로 믹서를 대량 생산할 수 있으므로 생산 원가의 절감과 함께 시장 경쟁력을 확보할 수 있다.
이상 본 발명의 바람직한 실시예에 대해 상세히 기술하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에 있어서 통상의 지식을 가진 사람이라면, 첨부된 청구 범위에 정의된 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 본 발명을 여러 가지로 변형 또는 변경하여 실시할 수 있음을 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 앞으로의 실시예들의 변경은 본 발명의 기술을 벗어날 수 없을 것이다.
도 1a는 일반적인 케닉스 스태틱 믹서(Kenics Static Mixer)의 구성도.
도 1b는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 구성도.
도 2a는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 채널 구조물의 사시도.
도 2b는 도 2a의 마이크로 채널 구조물을 이용하여 제작되는 본 발명에 따른 금형 인서트(mold insert)의 구성도.
도 2c는 도 2b의 금형 인서트에 의해 성형되는 마이크로 채널 구조물의 구성도.
도 3a는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 트위스트 블레이드 부재의 사시도.
도 3b 및 도 3c는 도 3a의 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트 생산을 위해 제작되는 본 발명에 따른 희생 구조물의 구성도.
도 4a 및 도 4b는 각각 도 3b 및 도 3c의 희생 구조물에 의해 제작되는 본 발명에 따른 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트의 구성도.
도 5a 및 도 5b는 본 발명에 따른 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트에 의한 트위스트 블레이드 부재의 성형 과정도.
<도면의 주요부분에 대한 부호의 설명>
100' : 마이크로 채널 구조물용 금형 인서트
110', 110" : 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트의 희생 구조물
120', 120" : 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트

Claims (9)

  1. 유입되는 유체를 카오스 혼합시키는 마이크로 믹서를 구성하는 마이크로 채널 구조물과; 상기 마이크로 채널 구조물과의 결합을 위한 소정의 탭 요소와 상기 유입되는 유체를 카오스 혼합시키도록 나선형으로 소정 각도로 꼬인 나선형 요소로 이루어진 트위스트 블레이드 부재(element)를 각각 성형하기 위한 금형 인서트의 제조방법에 있어서,
    (a) 상기 마이크로 채널 구조물의 제조를 위한 금형 인서트 제조 단계;
    (b) 상기 트위스트 블레이드 부재의 제조를 위한 금형 인서트 제조 단계를 포함하고,
    상기 (a) 단계는,
    (a-1) MEMS 및 소형 밀링 가공과 같은 마이크로 가공 기술을 통해 마이크로 채널 구조물용 희생 구조물을 성형하는 단계;
    (a-2) 상기 마이크로 채널 구조물용 희생 구조물에 상기 트위스트 블레이드 부재와의 조립을 위한 탭 요소를 도입하는 단계;
    (a-3) 상기 희생 구조물을 통해 마이크로 채널 구조물을 만드는 단계;
    (a-4) 상기 (a-3) 단계에서 만들어진 상기 마이크로 채널 구조물을 이용하여 전기 도금법을 통해 상기 마이크로 채널 구조물을 성형 제조하는 마이크로 채널 구조물용 금형 인서트를 제조하는 단계를 포함하고,
    상기 (b) 단계는,
    (b-1) 초소형 광 소형 기술(Micro-stereolithography, uMST)과 같은 3차원 마이크로 가공 기술을 통해 상기 트위스트 블레이드 부재의 양면의 한면씩을 이식하여 희생구조물을 성형하는 단계로서, 이 단계에서는 상기 트위스트 블레이드 부재의 탭 요소와 이와 연결된 나선형 요소가 위치하는 부분을 형 분할선(parting line)과 직각에서 틀어진 형태로 성형시켜, 상기 트위스트 블레이드 부재의 성형 제조시 그 취출이 용이하게 하는 단계;
    (b-2) 상기 (b-1) 단계에서 성형된 희생구조물에 전기 도금법을 통해 상기 트위스트 블레이드 부재를 성형 제조하는 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트를 제조하는 단계;를 포함하고,
    상기 전기 도금법에는 SU-8 감광재가 이용되는 것을 특징으로 하는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트 제조방법.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 유입되는 유체를 카오스 혼합시키는 마이크로 믹서를 구성하는 마이크로 채널 구조물을 성형하기 위한 금형 인서트에 있어서,
    상기 금형 인서트는,
    MEMS 및 소형 밀링 가공과 같은 마이크로 가공 기술을 통해 성형되는 마이크로 채널 구조물용 희생 구조물; 및
    상기 희생 구조물을 통해 만들어지는 마이크로 채널 구조물을 이용하여 전기 도금법을 통해 상기 마이크로 채널 구조물을 성형 제조하는 마이크로 채널 구조물용 금형 인서트를 포함하고,
    상기 전기 도금법에서 SU-8 감광재가 이용되는 것을 특징으로 하는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트.
  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 삭제
  9. 유입되는 유체를 카오스 혼합시키는 마이크로 믹서를 구성하는 마이크로 채널 구조물과의 결합을 위한 소정의 탭 요소와 상기 유입되는 유체를 카오스 혼합시키도록 나선형으로 소정 각도로 꼬인 나선형 요소로 이루어진 트위스트 블레이드 부재(element)를 각각 성형하기 위한 금형 인서트에 있어서,
    상기 금형 인서트는,
    초소형 광 소형 기술(Micro-stereolithography, uMST)과 같은 3차원 마이크로 가공 기술을 통해 상기 트위스트 블레이드 부재의 양면의 한면씩을 이식하여 성형한 희생구조물; 및
    상기 희생구조물에 전기 도금법을 통해 상기 트위스트 블레이드 부재를 성형 제조하는 트위스트 블레이드 부재용 금형 인서트를 포함하고,
    상기 전기 도금법에서 SU-8 감광재가 이용되고,
    상기 희생구조물은, 상기 트위스트 블레이드 부재의 탭 요소와 이와 연결된 나선형 요소가 위치하는 부분을 형 분할선(parting line)과 직각에서 틀어진 형태로 성형되는 것을 특징으로 하는 카오스 혼합용 마이크로 믹서의 대량 생산을 위한 금형 인서트.
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