KR100823020B1 - Method of micro patterning for inner surface of cylindrical pipe - Google Patents

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KR100823020B1
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박지원
손정호
이수목
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현대중공업 주식회사
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Abstract

A method for forming a micropattern inside a cylindrical pipe is provided to form a micropattern well through a high-viscosity bond between a micropattern and the inner surface of a pipe, while preventing corrosion and adhesion of internal precipitate. A method for forming a micropattern inside a cylindrical pipe comprises: a step(S1) of introducing a cylindrical pipe into a water flow path containing aqueous ZnO solution so that the pipe is completely filled with aqueous ZnO solution; a step(S2) of inserting a micropattern film mold-coated rubber tube material to the outer circumferential surface from the inner part of the pipe; a step(S3) of injecting air in the rubber tube material in a predetermined air pressure range to cause the inner circumferential surface of the pipe to be in close contact with the micropattern film mold, thereby inducing a capillary phenomenon wherein the flowable ZnO solution is discharged from the pipe or sucked into the engraved portion of the micropattern film mold; a step(S4) of heating the pipe to a predetermined temperature(T) for a predetermined time(t) so that the aqueous ZnO solution entrapped between the inner circumferential surface of the pipe and the engraved portion of the micropattern film mold is solidified and attached integrally to the inner circumference of the pipe; a step(S5) of reducing the amount of air in the rubber tube material after the completion of the heating to separate the micropattern film mold from the inner circumferential surface of the cylindrical pipe; and a step(S6) of carrying out annealing of the pipe having a micropattern formed on the inner circumferential surface at a predetermined temperature for a predetermined time.

Description

원형 파이프 내부에의 미세패턴 제조방법{Method of Micro Patterning for Inner Surface of Cylindrical Pipe}Method of manufacturing micro pattern in a circular pipe {Method of Micro Patterning for Inner Surface of Cylindrical Pipe}

본 발명은 원형 파이프 내부에의 미세패턴 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 특히, 하이드로서멀(hydrothermal) 산화 아연(ZnO) 페터닝(Patterning) 방식과 PET 필름(polyester film) 및 모세관 현상을 이용한 미세패턴 제조방법을 직경이 50mm 이하인 연료 파이프에 간단한 공정으로 적용하여 마이크로 이하의 구조물과 ZnO 자체의 소수성(hydrophobic)을 이용하여 파이프 내부의 유속 향상과 내부 침전물을 막기 위한 코팅 방식에 관한 발명인 것이다.The present invention relates to a method for producing a micropattern in a circular pipe, and more particularly, using a hydrothermal zinc oxide (ZnO) patterning method and a PET film (polyester film) and capillary phenomenon. By applying a micropattern manufacturing method to a fuel pipe having a diameter of 50 mm or less in a simple process, the present invention relates to a coating method for improving flow velocity inside a pipe and preventing internal deposits using hydrophobic properties of microstructures and ZnO itself.

다시 말해서 연료 파이프, 액체가 흐르는 미세 파이프 등의 제조 공정 시 모세관 효과(유동성이 있는 물질이 주형의 빈 공간(음각 부분)으로 빨려들어가는 현상)를 이용하여 파이프 내부에 미세패턴(100 mm ~ 수십 nm)을 형성하는데 적합한 원형 파이프 내부에의 미세패턴 제조방법에 관한 것이다.In other words, the micro-pattern (100 mm to several tens nm) can be used in the inside of a pipe by using the capillary effect (a phenomenon in which fluid is sucked into the empty space of the mold) by the capillary effect in the manufacturing process of a fuel pipe or a micro pipe through which liquid flows. It relates to a method for producing a micropattern in a circular pipe suitable for forming a).

기 알려진 바와 같이, 반도체나, 전자, 광전, 자기, 표시 소자 등을 제조할 때 기판상에 미세패턴을 형성하는 공정을 수행하게 되는 데, 이와 같이 기판상에 미세패턴을 형성하는 대표적인 기법으로는 빛을 이용하여 미세패턴을 형성하는 포토리쏘그라피(photolithography) 방법이 있다.As is already known, a process of forming a fine pattern on a substrate is performed when manufacturing a semiconductor, an electronic, photoelectric, magnetic, display device, or the like. There is a photolithography method for forming a fine pattern using light.

상기한 포토리쏘그라피 방법은 빛에 대한 반응성을 갖는 고분자 물질(예를 들면, 포토레지스트 등)을 패터닝하고자 하는 물질이 적층(또는 증착)된 기판상에 도포하고, 목표로 하는 임의의 패턴으로 설계된 레티클을 통해 고분자 물질 상에 빛을 투과시켜 노광하며, 현상 공정을 통해 노광된 고분자 물질을 제거함으로써, 패터닝하고자 하는 물질 위에 목표로 하는 패턴을 갖는 패턴 마스크(또는 식각 마스크)를 형성한다.The photolithography method is applied to a substrate on which a material to be patterned is laminated (or deposited) on a polymer material having a responsiveness to light (for example, a photoresist, etc.) and designed in a desired pattern. The light is transmitted through the reticle on the polymer material and exposed, and the exposed polymer material is removed through the development process, thereby forming a pattern mask (or an etching mask) having a target pattern on the material to be patterned.

이후에, 패턴 마스크를 이용하는 식각 공정을 수행함으로써, 기판상에 적층된 물질을 원하는 패턴으로 패터닝한다.Thereafter, by performing an etching process using a pattern mask, the material laminated on the substrate is patterned into a desired pattern.

한편, 상기한 바와 같은 포토리쏘그라피 방법은 회로 선폭(또는 패턴 선폭)이 노광 공정에 사용되는 빛의 파장에 의해 결정됨에 따라, 현재의 기술수준을 고려할 때 포토리쏘그라피 공정을 이용하여 기판상에 초미세패턴, 예를 들면 선폭이 100㎚ 이하인 초미세패턴을 형성하는 것이 매우 어려운 실정이다.On the other hand, in the photolithography method as described above, since the circuit line width (or pattern line width) is determined by the wavelength of light used in the exposure process, considering the state of the art, the photolithography process is performed on the substrate. It is very difficult to form an ultrafine pattern, for example, an ultrafine pattern having a line width of 100 nm or less.

또한, 빛을 이용한 방법으로 다중 공정을 통한 3차원 형상을 대면적 기판 위에 패턴으로 형성할 수는 있으나, 다중 공정을 행하기 위해서는 하나의 패턴을 형성할 때마다 패턴 형성, 식각 공정, 세정 공정 등을 수행해야만 하기 때문에 시간이 오래 걸리고 공정이 매우 복잡해진다는 문제가 있으며, 이러한 문제는 결국 제품의 제조 비용 상승 및 생산성의 저하를 초래하게 된다는 문제를 야기시킨다.In addition, although a three-dimensional shape through multiple processes can be formed as a pattern on a large-area substrate by using a light method, a pattern formation, an etching process, a cleaning process, and the like are performed every time one pattern is formed in order to perform the multiple processes. There is a problem that it takes a long time and the process becomes very complicated because it has to be performed, and this problem leads to a problem that the production cost of the product is increased and productivity is lowered.

더욱이, 빛을 이용하여 기판상에 미세패턴을 형성하는 종래의 방법에서는 패 턴이 형성될 기판의 표면이 편평하지 않으면 빛의 반사나 회절, 세기 변화 등에 의하여 공정이 매우 복잡해지는 문제가 있었다.Furthermore, in the conventional method of forming a fine pattern on a substrate using light, if the surface of the substrate on which the pattern is to be formed is not flat, there is a problem in that the process is very complicated due to light reflection, diffraction, and intensity change.

따라서, 선폭이 100㎚ 이하인 초미세패턴을 형성하는 새로운 기법에 대한 연구 개발이 도처에서 활발하게 진행되고 있으며, 새로운 기법으로는 미세 접촉 프린팅(micro-contact printing) 방법과 각인(imprinting) 방법이 있다.Therefore, the research and development of a new technique for forming an ultrafine pattern having a line width of 100 nm or less is actively conducted everywhere, and new techniques include a micro-contact printing method and an imprinting method. .

상기한 방법 중 미세 접촉 프린팅 방법은 고분자 주형(mold)을 기판상에 각인시켜 원하는 형상의 패턴을 얻는 방식, 즉 원하는 모양의 형상(또는 패턴)을 갖는 고분자 주형(예를 들면, PDMS 주형)을 기판 상에 접촉시켜 표면 상태를 변화시키고, 이를 통해 원하는 부분만을 남기고 식각하거나 선택적으로 증착하는 방법이다.Among the above methods, the micro-contact printing method is a method of obtaining a pattern of a desired shape by imprinting a polymer mold on a substrate, that is, a polymer mold having a shape (or pattern) of a desired shape (for example, a PDMS mold). It is a method of changing the surface state by contacting the substrate, thereby etching or selectively depositing only the desired portion.

그러나, 상술한 바와 같은 미세 접촉 프린팅 방법은 특별한 외력을 가하지 않는다는 장점을 갖는 반면에 표면을 깎아내지 않는 이상 변형된 표면 상태가 영구적으로 유지된다는 단점을 갖는다.However, the fine contact printing method as described above has the advantage of not applying a special external force, while the deformed surface state is permanently maintained unless the surface is scraped off.

또한, 각인 방법은 원하는 형상(패턴)을 가지고 있는 경도가 큰 주형을 물리 적인 힘으로 가압하여 고분자 위에 미세패턴을 형성하고, 예를 들면 반응성 이온 식각(Reactive Ion Etching) 등의 방법을 이용하여 이를 기판에 전송하는 방법이다.In addition, the stamping method forms a fine pattern on the polymer by pressing a mold having a large hardness having a desired shape (pattern) with a physical force, for example, by using a method such as reactive ion etching. It is a method of transferring to a substrate.

그러나, 상기한 각인 방법은 가압할 때 높은 압력을 이용하기 때문에 고분자 박막 및 기판이 변형되거나 파손되는 현상이 야기된다는 치명적인 단점을 갖는다.However, the above-described imprinting method has a fatal disadvantage that the polymer thin film and the substrate are deformed or broken because the high pressure is used when pressing.

다시 말해서, 종래에 기 알려진 미세패턴 형성 방식은 대부분 반도체, 전자 및 OLED, LCD를 비롯한 표시 소자 등을 제조할 때 이용되는 것으로, 이를 위하여 포토 리소그래피 방식(Photolithography: Photo resist 등이 빛을 받으면 화학반응을 일으켜서 성질이 변화하는 원리를 이용하여, 얻고자 하는 패턴의 마크를 사용하여 빛을 선택적으로 PR에 조사함으로써 마크의 패턴과 동일한 pattern을 형성시키는 공정) 및 그에 대안 기술인 소프트 리소그래피 등의 기술이 개발되고 있다.In other words, conventionally known micropattern forming methods are mostly used when manufacturing display devices including semiconductors, electronics, OLEDs, LCDs, and the like, and for this purpose, when photolithography (Photo resist, etc.) receives light, chemical reactions occur. By using the principle of changing the properties by using the principle that causes the change, the process of forming the same pattern as the pattern of the mark by selectively irradiating light to PR using the mark of the pattern to be obtained) and the technology such as soft lithography which is an alternative technology It is becoming.

그러나, 이러한 미세패턴 형성 기술은 파이프 내부와 같이 가공이 어렵거나 형상이 원형이나 곡면을 갖고 있어서 표면 처리가 어려운 부분에서는 해당 공정을 진행하기에 어려운 점이 많기 때문에 평판 공정 외에는 실제 곡률이 있는 제품에 이용하기 굉장히 힘든 문제점이 있다.However, such a fine pattern forming technology is difficult to process in the part that is difficult to process like the inside of a pipe or has a circular or curved shape, so it is difficult to proceed the process, so it is used for products with actual curvature other than the flat plate process. There is a problem that is very difficult to do.

본 발명은 이와 같은 종래의 제반 문제점을 해소하기 위하여 안출한 것으로, 고분자 PET 주형의 가요성(Flexibility)을 이용하여 ZnO 수용액의 모세관 현상을 일으켜 원형 파이프 내부에 패턴을 생성키는 방식 즉, ZnO 수용액이 가득 채워진 파이프 내부에 미세패턴을 가진 비닐 소재인 주형을 삽입시키고 주형 내부에 공기압 및 열을 가하여 미세패턴과 내부 표면과의 점도 높은 결합을 통해 미세패턴이 보다 잘 일어나도록 함으로써 ZnO 재료 자체 특성 및 마이크로 사이즈 이하의 구조물에서의 소수성(hydrophobic)을 동시에 가질 수 있게 되어 부식방지 및 액체에 들어 있는 내부 침전물이 표면에 달라붙지 못하는 효과를 가질 뿐만 아니라 파이프의 직경이 작다면 슬립 효과(Slip Effect)에 의해서 파이프 내의 유동의 유속이 기존보다 5~10%정도 빨라지는 효과를 가져 올 수 있어 기계 장치, 특히 엔진의 직경이 가는 연료 파이프 등에 적용 시킨다면 더 높은 효율 및 침전물에 의한 고장을 막을 수 있는 원형 파이프 내부에의 미세패턴 제조방법을 제공하는데 그 목적이 있다.The present invention has been made to solve such a conventional problem, a method of generating a pattern inside the round pipe by generating a capillary phenomenon of the ZnO aqueous solution using the flexibility of the polymer PET mold, that is, ZnO aqueous solution The ZnO material itself is characterized by inserting a mold, which is a vinyl material with a micropattern, into the filled pipe and applying air pressure and heat to the mold to make the micropattern better through a high viscosity bond between the micropattern and the inner surface. It is possible to have hydrophobic at the same time in the structure of the micro size, not only to prevent the corrosion and the internal sediment in the liquid does not stick to the surface, but also to the slip effect if the pipe diameter is small The flow rate of the flow in the pipe is 5 ~ 10% faster than before The purpose of the present invention is to provide a micropattern manufacturing method inside a circular pipe that can be applied to a mechanical device, in particular, a fuel pipe having a thin diameter of the engine, to prevent failure due to sediment with higher efficiency.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 원형 파이프를 ZnO 수용액이 들어 있는 수로 내에 넣어 파이프 내부가 ZnO 수용액으로 가득 차게하는 공정과; 외주면에 미세패턴 필름 주형을 입힌 고무 튜브 소재를 파이프 내부에 삽입하는 공정과; 상기 고무 튜브 소재 내의 공기를 정해진 공기압 범위 내에서 서서히 주입시켜 파 이프 내부와 고무 튜브 소재의 외주면에 입혀진 미세패턴 필름 주형이 서로 밀착되도록 하게 되면서 유동성을 갖고 있는 ZnO 수용액이 파이프 밖으로 빠지거나 미세패턴 필름 주형의 빈 공간(음각 부분)으로 빨려들어가는 모세관 현상을 일으키게 하는 공정과; 상기 원형 파이프의 내주면과 미세패턴 필름 주형의 음각 사이에 갇힌 ZnO 수용액이 고화되어 파이프 내부에 접착될 수 있도록 상기 원형 파이프를 정해진 온도와 시간 범위 내에서 가열하는 공정과; 정해진 온도 범위 내에서 정해진 시간 동안 가열이 완료되면 고무 튜브 소재 내의 공기를 서서히 줄여 미세패턴 필름 주형과 원형 파이프의 내주면 간을 분리시키는 공정과; 내주면에 미세패턴이 접착 형성된 파이프를 정해진 온도를 갖는 장소에 넣고 정해진 시간 동안 어닐링시키는 공정;으로 이루어진 것을 특징으로 한다.The present invention for achieving the above object is a process for filling the inside of the pipe with a ZnO aqueous solution by putting a circular pipe into a water channel containing a ZnO aqueous solution; Inserting a rubber tube material coated with a fine pattern film mold on an outer circumferential surface of the pipe; By slowly injecting air in the rubber tube material within a predetermined air pressure range, the micropattern film mold coated on the inside of the pipe and the outer circumferential surface of the rubber tube material is brought into close contact with each other, and the ZnO aqueous solution having fluidity falls out of the pipe or the micropattern film Causing a capillary phenomenon to be sucked into the empty space (engraved portion) of the mold; Heating the circular pipe within a predetermined temperature and time range so that the ZnO aqueous solution trapped between the inner circumferential surface of the circular pipe and the intaglio of the fine pattern film mold is solidified and adhered to the inside of the pipe; When the heating is completed for a predetermined time within a predetermined temperature range, gradually reducing the air in the rubber tube material to separate the fine pattern film mold from the inner circumferential surface of the circular pipe; And inserting the pipe formed with the micropattern on the inner circumferential surface in a place having a predetermined temperature and annealing for a predetermined time.

이때, 상기 고무 튜브 소재 내의 공기압은 3 bar이고, ZnO 수용액이 고화되어 파이프 내부에 접착될 수 있도록 상기 원형 파이프를 가열하는 온도와 시간은 섭씨 200도에서 3시간 동안 가열하거나, 150도 안팎에서 5시간 동안 가열하는 것을 특징으로 한다.At this time, the air pressure in the rubber tube material is 3 bar, the temperature and time for heating the circular pipe so that the ZnO aqueous solution is solidified and adhered to the inside of the pipe is heated at 200 degrees Celsius for 3 hours, or at or around 150 degrees 5 It is characterized by heating for a time.

이상에서 설명한 바와 같이 본 발명 방법에 의하면, 고분자 PET 주형의 가요성(Flexibility)을 이용하여 ZnO 수용액의 모세관 현상을 일으켜 원형 파이프 내부에 패턴을 생성키는 방식 즉, ZnO 수용액이 가득 채워진 파이프 내부에 미세패턴을 가진 비닐 소재인 주형을 삽입시키고 주형 내부에 공기압 및 열을 가하여 미세패턴 과 내부 표면과의 점도 높은 결합을 통해 미세패턴이 보다 잘 일어나도록 함으로써 ZnO 재료 자체 특성 및 마이크로 사이즈 이하의 구조물에서의 소수성(hydrophobic)을 동시에 가질 수 있게 되어 부식방지 및 액체에 들어 있는 내부 침전물이 표면에 달라붙지 못하는 효과를 가질 뿐만 아니라 파이프의 직경이 작다면 슬립 효과(Slip Effect)에 의해서 파이프 내의 유동의 유속이 기존보다 5~10%정도 빨라지는 효과를 가져 올 수 있어 기계 장치, 특히 엔진의 직경이 가는 연료 파이프 등에 적용 시킨다면 더 높은 효율 및 침전물에 의한 고장을 막을 수 있는 등 매우 유용한 발명인 것이다. As described above, according to the method of the present invention, a method of generating a pattern in a circular pipe by capillary action of a ZnO aqueous solution using flexibility of a polymer PET mold, that is, in a pipe filled with a ZnO aqueous solution By inserting a mold, which is a vinyl material with a fine pattern, and applying air pressure and heat to the inside of the mold, the micropattern is more easily generated through a high viscosity bond between the micropattern and the inner surface. It is possible to have hydrophobic at the same time to prevent corrosion and internal sediment contained in the liquid to not stick to the surface, and if the diameter of the pipe is small, the slip flow effect of the flow in the pipe This can bring about 5 ~ 10% faster effect than the existing machinery, Hi is extremely useful in such inventors sikindamyeon the diameter of the engine applied to a thin fuel line to prevent breakdown due to the higher efficiency and the precipitate.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시 예를 상세히 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명 방법을 설명하기 위한 원형 파이프와 고무 튜브의 분해 사시도를 나타낸 것이고, 도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트를 나타낸 것이며, 도 3a 내지 도 3c는 본 발명 방법을 설명하기 위한 일부 공정별 단면도를 나타낸 것이다. 1 shows an exploded perspective view of a circular pipe and a rubber tube for explaining the method of the present invention, FIG. 2 shows a flowchart for explaining the method of the present invention, and FIGS. 3A to 3C illustrate the method of the present invention. Some process-specific cross-sectional views are shown.

이에 따르면 본 발명 방법은, 원형 파이프(1)를 ZnO 수용액(3)이 들어 있는 수로(2) 내에 넣어 파이프(1) 내부가 ZnO 수용액(3)으로 가득 차게하는 공정(S1)과;According to this method, the method includes the step (S1) of putting a circular pipe (1) into a water channel (2) containing a ZnO aqueous solution (3) and filling the inside of the pipe (1) with a ZnO aqueous solution (3);

외주면에 미세패턴 필름 주형(5)을 입힌 고무 튜브 소재(4)를 파이프(1) 내 부에 삽입하는 공정(S2)과;Inserting a rubber tube material (4) coated with a fine pattern film mold (5) on an outer circumferential surface into the pipe (1) (S2);

상기 고무 튜브 소재(4) 내의 공기를 정해진 공기압(P) 범위 내에서 서서히 주입시켜 파이프(1) 내주면과 고무 튜브 소재(4)의 외주면에 입혀진 미세패턴 필름 주형(5)이 서로 밀착되도록 하여 유동성을 갖고 있는 ZnO 수용액(3)이 파이프 밖으로 빠지거나 미세패턴 필름 주형(5)의 음각(51) 부분으로 빨려들어가는 모세관 현상을 일으키게 하는 공정(S3)과;The air in the rubber tube material 4 is gradually injected within a predetermined air pressure P range so that the micropattern film mold 5 coated on the inner circumferential surface of the pipe 1 and the outer circumferential surface of the rubber tube material 4 closely adheres to each other. A step (S3) of causing a ZnO aqueous solution (3) having a capillary phenomenon to fall out of the pipe or be sucked into the intaglio 51 portion of the fine pattern film mold (5);

상기 원형 파이프(1)의 내주면과 미세패턴 필름 주형(5)의 음각(51) 사이에 갇힌 ZnO 수용액(3)이 고화되어 파이프(1)의 내주부에 일체로 접착될 수 있도록 상기 원형 파이프(1)를 정해진 온도(T)와 시간(t) 범위 내에서 가열하는 공정(S4)과;The ZnO aqueous solution 3 trapped between the inner circumferential surface of the circular pipe 1 and the intaglio 51 of the fine pattern film mold 5 is solidified so that the circular pipe (1) can be integrally bonded to the inner circumferential portion of the pipe 1. A step (S4) of heating 1) within a predetermined temperature (T) and a time (t) range;

정해진 공기압(P)과 온도(T) 범위 내에서 정해진 시간(t) 동안 가열이 완료되면 고무 튜브 소재(4) 내의 공기를 서서히 줄여 미세패턴 필름 주형(5)과 원형 파이프(1)의 내주면 간을 상호 분리시키는 공정(S5)과;When heating is completed for a predetermined time (t) within a predetermined air pressure (P) and temperature (T) range, gradually reduce the air in the rubber tube material (4) between the fine pattern film mold (5) and the inner peripheral surface of the circular pipe (1) Step (S5) for separating the two from each other;

내주면에 미세패턴(6)이 접착 형성된 파이프(1)를 정해진 온도를 갖는 장소로 옮겨 정해진 시간 동안 어닐링을 실시하는 공정(S6);으로 이루어진 것을 특징으로 한다.It characterized in that it comprises a step (S6) for carrying out the annealing for a predetermined time by moving the pipe (1), the micropattern 6 is bonded to the inner peripheral surface to a place having a predetermined temperature.

이때, 상기 고무 튜브 소재(4) 내의 공기압(p)은 3bar인 것을 특징으로 한다.At this time, the air pressure (p) in the rubber tube material 4 is characterized in that 3bar.

또한, ZnO 수용액(3)이 고화되어 파이프(1) 내부에 접착될 수 있도록 상기 원형 파이프(1)를 가열하는 온도(T)와 시간(t)은 섭씨 200도에서 3시간 동안 가열하거나, 150도 안팎에서 5시간 동안 가열하는 것을 특징으로 한다.In addition, the temperature (T) and the time (t) of heating the circular pipe (1) so that the ZnO aqueous solution (3) is solidified and adhered to the inside of the pipe (1) may be heated at 200 degrees Celsius for 3 hours, or 150 It is characterized in that the heating for 5 hours in and out.

이와 같은 공정으로 이루어진 본 발명 방법에 따른 작용효과를 설명하면 다음과 같다. Referring to the effects of the present invention made of such a process as follows.

먼저, 본 발명 방법은 크게 원형 파이프(1)를 ZnO 수용액(3)이 들어 있는 수로(2) 내에 넣는 공정(S1)과, 외주면에 미세패턴 필름 주형(5)을 입힌 고무 튜브 소재(4)를 파이프(1) 내부에 삽입하는 공정(S2), 상기 고무 튜브 소재(4) 내에 공기를 주입시키는 공정(S3), 원형 파이프(1)를 정해진 온도(T)와 시간(t) 범위 내에서 가열하는 공정(S4), 고무 튜브 소재(4)를 원형 파이프(1)로부터 분리시키는 공정(S5) 및 어닐링을 실시하는 공정(S6)으로 이루어진 것을 주요기술 구성요소로 한다.First, the method of the present invention is largely a step (S1) of placing a circular pipe (1) into a water channel (2) containing a ZnO aqueous solution (3), and a rubber tube material (4) coated with a fine pattern film mold (5) on an outer circumferential surface thereof. To the inside of the pipe (1) (S2), the step of injecting air into the rubber tube material (4) (S3), the circular pipe (1) within a predetermined temperature (T) and time (t) range The main technical components consist of the heating step S4, the rubber tube material 4 being separated from the circular pipe 1, S5, and the annealing step S6.

이때, 상기 공정(S1)에서 원형 파이프(1)를 ZnO 수용액(3)이 들어 있는 수로(2) 내에 넣을 때에는 파이프(1) 내부가 ZnO 수용액(3)이 가득 찰 수 있도록 충분한 량의 ZnO 수용액(3)을 수로(2) 내에 채워주게 된다.At this time, when the circular pipe 1 is placed in the channel 2 containing the ZnO aqueous solution 3 in the step S1, the ZnO aqueous solution of a sufficient amount so that the inside of the pipe 1 is filled with the ZnO aqueous solution 3. (3) is filled in the channel (2).

또, 상기 공정(S2)에서 원형 파이프(1) 내부에 삽입하는 고무 튜브 소재(4)의 외주면에는 파이프의 내주면에 형성하고자 하는 미세패턴(6)의 형상에 대향되는 무늬가 음각(51) 및 양각(52)으로 형성된 미세패턴 필름 주형(5)이 입혀진 형태를 갖는다.Further, in the step (S2), the outer circumferential surface of the rubber tube material (4) inserted into the circular pipe (1) in the intaglio 51 and the pattern opposite to the shape of the fine pattern 6 to be formed on the inner circumferential surface of the pipe The micropattern film mold 5 formed by the embossing 52 is coated.

또한, 상기 고무 튜브 소재(4) 내에 공기를 주입시키는 공정(S3)에서는 상기 원형 파이프(1) 내에 삽입 설치한 고무 튜브 소재(4) 내에 공기를 서서히 불어 넣어 그 압력 즉, 공기압(P)이 정해진 범위인 3bar를 유지하도록 하게 된다.In addition, in the step (S3) of injecting air into the rubber tube material 4, air is gradually blown into the rubber tube material 4 inserted into the circular pipe 1 so that the pressure, that is, the air pressure P Maintain 3bar, which is a fixed range.

이와 같이 상기 고무 튜브 소재(4) 내에 정해진 공기압(P)을 갖도록 공기를 서서히 불어 넣게 되면 상기 고무 튜브 소재(4)가 서서히 부풀면서 그의 외주면에 설치된 미세패턴 필름 주형(5)이 상기 원형 파이프(1)의 내주면과 서로 밀착되므로 유동성을 갖게 된 상기 원형 파이프(1)의 내측에 있던 ZnO 수용액(3)의 일부가 고무 튜브 소재(4)의 부피 팽창에 부응하여 상기 원형 파이프(1)의 외측으로 빠지게 됨은 물론 또 다른 일부는 모세관 현상에 의해 도 3b와 같이 상기 미세패턴 필름 주형(5)의 빈 공간 부분인 음각(51) 부분으로 빨려들어가게 된다.As described above, when air is gradually blown into the rubber tube material 4 to have a predetermined air pressure P, the rubber tube material 4 gradually swells, and the fine pattern film mold 5 installed on the outer circumferential surface thereof has the circular pipe ( A part of the ZnO aqueous solution 3 inside the circular pipe 1, which has fluidity because it is in close contact with the inner circumferential surface of 1), responds to the volume expansion of the rubber tube material 4 to the outside of the circular pipe 1. Of course, the other part is sucked into the intaglio 51 part, which is an empty space part of the micropattern film mold 5, as shown in FIG. 3B by a capillary phenomenon.

또, 상기 원형 파이프(1)를 가열하는 공정(S4)에서는 상기 원형 파이프(1)의 내주면과 미세패턴 필름 주형(5)의 음각(51) 사이에 갇힌 ZnO 수용액(3)을 고화시켜 ZnO 자체가 원형 파이프(1)의 내주부에 일체로 접착될 수 있도록 하기 위하여 실시하게 되는데, 이때 상기 원형 파이프(1)를 가열하여 ZnO 수용액(3)이 고형화되도록 하는데 필요한 가열 온도(T)와 가열 시간(t)은 온도가 높을수록 가열시간은 짧고, 이와 반대로 온도가 낮으면 길게 실시하게 된다.Further, in the step S4 of heating the circular pipe 1, the ZnO aqueous solution 3 trapped between the inner circumferential surface of the circular pipe 1 and the intaglio 51 of the fine pattern film mold 5 is solidified, thereby ZnO itself. Is to be integrally bonded to the inner peripheral portion of the circular pipe (1), wherein the heating temperature (T) and heating time necessary for heating the circular pipe (1) to solidify the ZnO aqueous solution (3) The higher the temperature (t), the shorter the heating time. On the contrary, the lower the temperature, the longer the temperature.

즉, 상기 원형 파이프(1)을 가열시키는 온도(T)가 섭씨 200도 정도로 높을 경우는 3시간 정도로 짧게 실시하게 되고, 가열 온도가 150도 안팎으로 낮을 경우에는 5시간 정도 길게 실시하게 된다.That is, when the temperature T for heating the circular pipe 1 is as high as about 200 degrees Celsius, the temperature is shortly about 3 hours, and when about 5 hours when the heating temperature is about 150 degrees.

이와 같이 정해진 공기압(P; 즉 3bar)과 온도(T; 즉 200도 또는 150도) 범위 내에서 정해진 시간(t; 즉 3시간 또는 5시간) 동안 가열시키는 공정이 완료되면, 상기 고무 튜브 소재(4) 내의 공기를 서서히 줄여 도 3c와 같이 미세패턴 필름 주형(5)과 원형 파이프(1)의 내주면 간을 상호 분리시키는 공정(S5)을 실시하게 되면 상기 원형 파이프(1)의 내주면에는 ZnO로 된 미세패턴(6)이 접착된 형태로 형성된 상태를 갖는다.When the process of heating for a predetermined time (t; 3 hours or 5 hours) within the air pressure P (that is, 3 bar) and the temperature (T; 200 degrees or 150 degrees) is completed, the rubber tube material ( 4) By gradually reducing the air in the process (S5) to mutually separate between the inner circumferential surface of the micro-pattern film mold (5) and the circular pipe (1) as shown in Figure 3c, the inner circumferential surface of the circular pipe (1) is ZnO The fine patterns 6 are formed in a bonded state.

이때, 상기 고무 튜브 소재(4)의 외주면에 입혀진 미세패턴 필름 주형(5)의 무늬 형상에 대향되는 음각 및 양각을 갖고 상기 원형 파이프(1)의 내주면에 형성되는 미세패턴(6)의 두께는 100 mm ~ 수십 nm 까지 형성 가능하게 된다.At this time, the thickness of the fine pattern 6 formed on the inner circumferential surface of the circular pipe 1 having an intaglio and an embossment opposite to the pattern shape of the fine pattern film mold 5 coated on the outer circumferential surface of the rubber tube material 4 is It is possible to form from 100 mm to several tens of nm.

이후, 상기와 같은 공정에 의해 내주면에 미세패턴(6)이 접착 형성된 파이프(1)를 정해진 온도를 갖는 일정장소로 옮겨 정해진 시간 동안 어닐링을 실시하여 ZnO으로 형성된 상기 미세패턴(6)이 원형 파이프(1)의 내주면에 완전히 접착된 상태를 유지할 수 있도록 하게 된다.Subsequently, the micropattern 6 formed of ZnO is annealed for a predetermined time by transferring the pipe 1 having the micropattern 6 bonded to the inner circumferential surface to a predetermined place having a predetermined temperature by the above process. It is to be able to maintain the state completely bonded to the inner peripheral surface of (1).

이와 같은 공정들을 거쳐 제조된 상기 원형 파이프(1)의 내부에는 ZnO 수용액(3)의 잔존층(Residual layer)이 남아 있기 때문에 파이프의 모든 내측 부위에서 ZnO 코팅이 되어 있는 상태에서 미세패턴(6)인 ZnO 구조물들이 생기게 되는데, 이는 ZnO 재료 자체 특성 및 마이크로 사이즈 이하의 구조물에서의 소수성(hydrophobic)을 동시에 가질 수 있게 되어 부식 방지 및 액체에 들어 있는 내부 침전물이 표면에 달라붙지 못하는 효과를 가질 뿐만 아니라 파이프의 직경이 작으면 작을수록 슬립 효과에 의해서 파이프 내 유동의 유속이 기존보다 5~10%정도 빨라지는 효과를 가져 올 수 있어 기계 장치, 특히 엔진의 직경이 가는 연료 파이프 등에 적용 시킨다면 더 높은 효율 및 침전물에 의한 고장을 막을 수 있을 것이다.Since the residual layer of the ZnO aqueous solution 3 remains inside the circular pipe 1 manufactured through such processes, the micropattern 6 in the state in which the ZnO coating is applied to all inner portions of the pipe. Phosphorus ZnO structures are created, which can simultaneously possess ZnO material properties and hydrophobicity in sub-microstructures, resulting in corrosion protection and the ability of internal deposits in liquids to not stick to surfaces. The smaller the diameter of the pipe is, the smaller the pipe's slip velocity can bring about 5 ~ 10% faster flow rate than before. Therefore, if the pipe is applied to a mechanical device, especially a fuel pipe with a thin engine diameter, the efficiency is higher. And failure due to sediment will be prevented.

상술한 실시 예는 본 발명의 가장 바람직한 예에 대하여 설명한 것이지만, 상기 실시 예에만 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 기술사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 변형이 가능하다는 것은 당업자에게 있어서 명백한 것이다. Although the above-described embodiments have been described with respect to the most preferred embodiments of the present invention, it is not limited to the above embodiments, and it will be apparent to those skilled in the art that various modifications can be made without departing from the technical spirit of the present invention.

도 1은 본 발명 방법을 설명하기 위한 원형 파이프와 고무 튜브의 분해 사시도.1 is an exploded perspective view of a round pipe and a rubber tube for explaining the method of the present invention.

도 2는 본 발명 방법을 설명하기 위한 플로우챠트.2 is a flowchart for explaining the method of the present invention.

도 3a 내지 도 3c는 본 발명 방법을 설명하기 위한 일부 공정별 단면도.3A to 3C are cross-sectional views of some processes for explaining the method of the present invention.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 * Explanation of symbols on the main parts of the drawings

1 : 파이프 2 : 수로1: pipe 2: waterway

3 : ZnO 수용액 4 : 고무 튜브 소재3: ZnO aqueous solution 4: rubber tube material

5 : 미세패턴 필름 주형 6 : 미세패턴5: fine pattern film mold 6: fine pattern

51 : 음각 52 : 양각51: engraved 52: embossed

Claims (3)

원형 파이프를 ZnO 수용액이 들어 있는 수로 내에 넣어 파이프 내부가 ZnO 수용액으로 가득 차게하는 공정과;Putting a circular pipe into a water channel containing a ZnO aqueous solution so that the inside of the pipe is filled with a ZnO aqueous solution; 외주면에 미세패턴 필름 주형을 입힌 고무 튜브 소재를 파이프 내부에 삽입하는 공정과;Inserting a rubber tube material coated with a fine pattern film mold on an outer circumferential surface of the pipe; 상기 고무 튜브 소재 내의 공기를 정해진 공기압(P) 범위 내에서 서서히 주입시켜 파이프 내주면과 고무 튜브 소재의 외주면에 입혀진 미세패턴 필름 주형이 서로 밀착되도록 하여 유동성을 갖고 있는 ZnO 수용액이 파이프 밖으로 빠지거나 미세패턴 필름 주형의 음각 부분으로 빨려들어가는 모세관 현상을 일으키게 하는 공정과;The air in the rubber tube material is slowly injected within a predetermined air pressure (P) range so that the micro pattern film mold coated on the inner circumferential surface of the pipe and the outer circumferential surface of the rubber tube material adheres to each other so that the ZnO aqueous solution having fluidity falls out of the pipe or the micro pattern Causing a capillary phenomenon to be sucked into the intaglio portion of the film mold; 상기 원형 파이프의 내주면과 미세패턴 필름 주형의 음각 사이에 갇힌 ZnO 수용액이 고화되어 파이프의 내주부에 일체로 접착될 수 있도록 상기 원형 파이프를 정해진 온도(T)와 시간(t) 범위 내에서 가열하는 공정과;Heating the circular pipe within a predetermined temperature (T) and time (t) range so that the ZnO aqueous solution trapped between the inner circumferential surface of the circular pipe and the intaglio of the micropattern film mold can solidify and adhere to the inner circumferential portion of the pipe. Process; 정해진 공기압(P)과 온도(T) 범위 내에서 정해진 시간(t) 동안 가열이 완료되면 고무 튜브 소재 내의 공기를 서서히 줄여 미세패턴 필름 주형과 원형 파이프의 내주면 간을 상호 분리시키는 공정과;When the heating is completed for a predetermined time t within a predetermined air pressure P and a temperature T range, gradually reducing air in the rubber tube material to separate the micropattern film mold from the inner circumferential surface of the circular pipe; 내주면에 미세패턴이 접착 형성된 파이프를 정해진 온도를 갖는 장소로 옮겨 정해진 시간 동안 어닐링을 실시하는 공정;으로 이루어진 것을 특징으로 하는 원형 파이프 내부에의 미세패턴 제조방법.A method of manufacturing a micro-pattern in a circular pipe, characterized in that consisting of; and the step of performing the annealing for a predetermined time by moving the pipe formed with the micro-pattern adhered to the inner circumferential surface. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 고무 튜브 소재 내의 공기압은 3bar인 것을 특징으로 하는 원형 파이프 내부에의 미세패턴 제조방법.The air pressure in the rubber tube material is a fine pattern manufacturing method inside the circular pipe, characterized in that 3bar. 청구항 1에 있어서,The method according to claim 1, 상기 원형 파이프를 가열하는 온도(T)와 시간(t)은 섭씨 200도에서 3시간 동안 가열하거나, 또는 150도에서 5시간 동안 가열하는 것을 특징으로 하는 원형 파이프 내부에의 미세패턴 제조방법.The temperature (T) and time (t) for heating the circular pipe is heated for 3 hours at 200 degrees Celsius, or for 5 hours at 150 degrees characterized in that the micro-pattern manufacturing method inside the circular pipe.
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