KR100888057B1

KR100888057B1 - 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법

Info

Publication number: KR100888057B1
Application number: KR1020070122847A
Authority: KR
Inventors: 조영삼; 노지환; 김완두
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2007-11-29
Filing date: 2007-11-29
Publication date: 2009-03-11

Abstract

본 발명은 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법에 관한 것으로서, 그 구성은, (a) 일측에 용융수지가 주입되는 주입구가 형성되어 있고, 상기 주입구와 연통되어 상기 용융수지가 채워지며 일면이 개방되어 있는 성형공간부를 가지는 상부주형을 준비하는 단계; (b) 상기 성형공간부의 개방된 면을 폐쇄하고, 상면이 성형될 건식부착물의 형상을 가지는 제1하부주형과, 상기 제1하부주형의 하부에 배치되는 제2하부주형으로 구성된 하부주형을 준비하는 단계; (c) 상기 제1하부주형에 단면이 평행하게 경사진 성형홀을 다수 개 형성하는 단계; (d) 상기 제1하부주형에 형성된 상기 성형홀의 하부에 하방으로 갈수록 단면적이 커지도록 경사진 경사부를 형성하는 단계; (e) 상기 상,하부주형을 닫은 후 상기 주입구를 통하여 상기 성형공간부에 용융수지를 주입하여 건식부착물을 성형하는 단계; 및 (f) 상기 건식부착물을 경화하는 단계;를 포함하며, 상기의 방법에 따르면, 주형을 이용하여 건식부착물을 성형함으로써, 건식부착물의 대량생산이 가능하므로 생산효율이 높다는 효과가 있다.

건식부착물, 미세헤어, 주형, 용융수지, 폴리머, 성형홀, 경사부, 성형홈

Description

몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법{Manufacturing method for dry adhesion using molding}

본 발명은 건식부착물의 대량생산이 가능한 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법에 관한 것이다.

일반적으로 토캐이 도마뱀(Tokay Gecko)으로 대표되는 도마뱀 붙이류는 수직의 벽면이나 천장을 매우 쉽고 빠르게 이동하는 것이 가능하다. 이러한 도마뱀 붙이류는 발바닥에 미세헤어들이 존재하므로 미세헤어와 벽면 또는 천장과의 반데르발스 힘에 의하여 벽면 또는 천장에 붙어다닐 수 있다.

좀더 자세하게 설명하면, 토캐이 도마뱀의 발가락에는 수십 ㎛의 길이와 수 ㎛의 직경을 갖는 강모가 존재하고, 이 강모의 끝부분에는 수백 ㎚의 직경을 갖는 미세헤어가 존재한다. 이 미세헤어가 벽면이나 천장에 밀착되면, 서로 끌어당기는 매우 미약한 반데르발스힘이 발생하는데 한 마리의 토캐이 도마뱀의 발가락에는 수억개에서 수십억개의 미세헤어가 존재하므로 반데르발스힘에 의하여 발생하는 인력의 크기는 토캐이 도마뱀의 몸무게를 지탱하고도 남을 정도이다. 따라서, 토캐이 도마뱀은 벽면 및 천장에 붙어서 이동할 수 있는 것이다. 이와 같은 부착방식을 액 체 상태의 접착방식과 대비하여 건식부착(dry adhesion)이라고 부른다.

현재, 토캐이 도마뱀의 부착방식을 응용한 건식부착물에 관한 연구가 전세계적으로 활발히 진행중이다. 상기와 같은 건식부착물의 부착력을 높이기 위해서는 미세헤어와 부착면의 접점이 많아지도록 하여 반데르발스 힘이 최대한 크게 발생하도록 하여야 한다. 이때, 미세헤어의 유효강성을 낮추어 거친 표면에도 유연하게 대응하도록 하면 접점의 숫자를 늘릴 수 있다. 따라서, 미세헤어를 강성이 낮은 재료를 사용하여 제작하거나, 미세헤어의 높이 대 폭의 비율인 세장비를 크게 하여 유효강성을 낮추는 방법을 사용하여 접착력을 높이고 있다.

종래의 건식부착물 제조방법은 다음과 같은 문제가 있다.

상기와 같이 미세헤어의 유효강성을 낮추게 되면 미세헤어끼리 달라붙게 된다는 문제점이 발생한다. 이러한 현상을 번칭(Bunching) 또는 매팅(Matting)이라고 하는데 이러한 현상은 반데르발스힘의 생성을 방해하여 접착력을 감소시키게 된다.

한편, 종래 건식부착물 제조방법은 주로 에칭을 이용하는 방법이 사용되고 있어 공정이 복잡하며, 대량생산이 불가능하다는 단점이 있다.

본 발명은 전술한 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로, (a) 일측에 용융수지가 주입되는 주입구가 형성되어 있고, 상기 주입구와 연통되어 상기 용융수지가 채워지며 일면이 개방되어 있는 성형공간부를 가지는 상부주형을 준비하는 단계; (b) 상기 성형공간부의 개방된 면을 폐쇄하고, 상면이 성형될 건식부착물의 형상을 가지는 제1하부주형과, 상기 제1하부주형의 하부에 배치되는 제2하부주형으로 구성된 하부주형을 준비하는 단계; (c) 상기 제1하부주형에 단면이 평행하게 경사진 성형홀을 다수 개 형성하는 단계; (d) 상기 제1하부주형에 형성된 상기 성형홀의 하부에 하방으로 갈수록 단면적이 커지도록 경사진 경사부를 형성하는 단계; (e) 상기 상,하부주형을 닫은 후 상기 주입구를 통하여 상기 성형공간부에 용융수지를 주입하여 건식부착물을 성형하는 단계; 및 (f) 상기 건식부착물을 경화하는 단계;를 포함하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 (f) 단계 이후, 상기 상,하부주형을 개방하고, 경화된 상기 건식부착물을 상기 하부주형으로부터 분리하는 단계;를 더 포함하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 (f) 단계 이후, 상기 상,하부주형을 개방하고, 상기 하부주형을 에칭하여 제거하는 단계;를 더 포함하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계 사이에, 상기 제2하부주형에 상기 성형홀로부터 연장되어 하방으로 갈수록 단면적이 작아지도록 경사진 성형홈을 형성하는 단계;를 더 포함하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법을 제공한다.

상기에 있어서, 상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계 사이에, 상기 제1하부주형의 상기 경사부에 다수개의 홈을 형성하는 단계;를 더 포함하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법을 제공한다.

본 발명의 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법에 따르면, 다음과 같은 효과가 있다.

주형을 이용하여 건식부착물을 성형함으로써, 건식부착물의 대량생산이 가능하므로 생산효율이 높다.

또한, 주형의 재질인 금속이나 반도체일 경우 내구성이 좋고, 폴리머일 경우 성형홈 등의 가공이 용이하며, 건식부착물의 분리시 에칭으로 제거할 수 있어 분리가 효율적이다.

주형의 성형홀에 경사부가 형성되어 있어 제조된 건식부착물의 미세헤어는 경사부를 가짐으로써, 하부주형으로부터 성형된 건식부착물 분리시 부드럽게 탈착될 수 있으며, 미세헤어의 바닥면의 단면적이 커지므로 부착면과의 접촉면적이 넓어져 접착이 용이하다.

또한, 성형홀의 경사부에는 다수의 돌기가 형성되어 있어, 인접한 다른 미세헤어와 접촉되어 미세헤어끼리 서로 달라붙는 것을 방지할 수 있다.

이하 첨부된 도면을 참조하면서 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여, 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

도 1 및 도 2를 참조하면, 본 실시예의 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법은 다음과 같은 단계로 이루어진다.

먼저, 일측에 용융수지(100)가 주입되는 주입구(11)가 형성되어 있고, 주입 구(11)와 연통되어 용융수지(100)가 채워지며 일면이 개방되어 있는 성형공간부(13)를 가지는 상부주형(10)을 준비한다. (a 단계)

다음으로, 성형공간부(13)의 개방된 면을 폐쇄하고, 상면이 성형될 건식부착물의 형상을 가지는 제1하부주형(21)과, 제1하부주형(21)의 하부에 배치되는 제2하부주형(25)으로 구성된 하부주형(20)을 준비한다. (b 단계)

상,하부주형(10,20)의 재질은 실시예에 따라 금속(Metal), 반도체(Semiconductor), 폴리머(Polymer) 등이 될 수 있다.

상부주형(10)과 제1하부주형(21)에 의해 형성되는 공간인 성형공간부(13)는 최종적으로 성형될 건식부착물의 형상과 동일하도록 형성되므로 도 2에서 도시한 성형공간부(13)의 형상은 일실시예에 불과하다.

다음으로, 제1하부주형(21)에 단면이 평행하게 경사진 성형홀(22)을 다수 개 형성한다. (c 단계) 성형홀(22)의 개수와 배치는 실시예에 따라 달라질 수 있으며, 성형홀(22)은 사각형홀 원형홀 등 다양한 형상으로 형성될 수 있음은 물론이다.

다음으로, 제1하부주형(21)에 형성된 성형홀(22)의 하부에 하방으로 갈수록 단면적이 커지도록 경사진 경사부(23)를 형성한다. (d 단계)

성형홀(22)이 사각형 등 다각형 형상일 경우 경사부(23)는 어느 일면만 선택하여 형성할 수도 있고, 모든 면에 다 형성할 수도 있다. 또한, 경사부(23)는 도 2에 도시한 바와 같이, 실시예에 따라 단면이 곡선 형태로 되도록 가공할 수도 있다.

상기에서 설명한 제1하부주형(21)에 성형홀(22)을 형성하는 (c) 단계와 성형 홀(22)의 하부에 경사부(23)를 가공하는 (d) 단계는 하부주형(20)이 제1하부주형(21)과 제2하부주형(25)으로 나뉘어져 있음에 따라 가공을 용이하게 할 수 있다.

실시예에 따라 제1하부주형(21)의 경사부(23)에 다수개의 홈(24)을 형성할 수도 있다.

한편, 다른 실시예로서 (d) 단계 이후 도 3에 도시한 바와 같이, 제2하부주형(25)에 성형홀(22)로부터 연장되어 하방으로 갈수록 단면적이 작아지도록 경사진 성형홈(26)을 형성할 수 있다.

이렇게 제2하부주형(25)에 성형홈(26)을 형성할 경우 최종적으로 성형된 건식부착물(200)에 형성된 미세헤어(210) 바닥면의 단면적이 더욱 커지므로 부착면과의 접촉면적이 넓어져 접착이 더욱 용이하다.

또한, 하기에서 설명할 하부주형(20)으로부터 성형된 건식부착물(200) 분리시 탈착이 더욱 용이하다.

다음으로, 상,하부주형(10,20)을 닫은 후 주입구(11)를 통하여 성형공간부(13)에 용융수지(100)를 주입하여 건식부착물을 성형한다. (e 단계)

다음으로, 건식부착물을 경화한다. (f 단계) 성형된 건식부착물의 경화는 재질에 따라 열 또는 UV(Ultraviolet) 광선으로 경화시킬 수 있으며, 재질에 따라 시간이 지나면서 자연적으로 경화될 수도 있다.

이후, 상,하부주형(10,20)을 개방하고, 경화된 건식부착물(200)을 하부주형(20)으로부터 분리한다.

건식부착물(200)의 분리시 상,하부주형(10,20)의 재질이 금속(Metal), 반도 체(Semiconductor), 폴리머(Polymer)일 경우 상,하부주형(10,20)을 개방한 다음 하부주형(20)을 에칭(Etching)하여 제거할 수도 있다.

상기와 같은 방법으로 제조된 건식부착물(200)의 하면에는 성형홀(22)에 의해 다수개의 미세헤어(210)가 형성된다.

이러한 미세헤어(210)는 경사부(220)를 가짐으로써, 하부주형(20)으로부터 성형된 건식부착물(200) 분리시 부드럽게 탈착될 수 있으며, 미세헤어(210)의 바닥면의 단면적이 커지므로 벽면 또는 천장과 같은 부착면과의 접촉면적이 넓어져 접착이 용이하다.

또한, 경사부(23)에는 다수의 돌기(230)가 형성되어 있어, 인접한 다른 미세헤어(210)와 접촉되어 미세헤어(210)끼리 서로 달라붙는 것을 방지할 수 있다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 청구범위의 균등 범위 내에서 다양한 수정 및 변형 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법을 순차적으로 도시한 순서도.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법을 순차적으로 나타낸 모식도.

도 3은 본 발명의 다른 실시예에 따른 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법의 일부분을 순차적으로 나타낸 모식도.

<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명>

10 : 상부주형 11 : 주입구

13 : 성형공간부 20 : 하부주형

21 : 제1하부주형 22 : 성형홀

23 : 경사부 24 : 홈

25 : 제2하부주형 26 : 성형홈

100 : 용융수지 200 : 건식부착물

210 : 미세헤어 220 : 경사부

230 : 돌기

Claims

(a) 일측에 용융수지가 주입되는 주입구가 형성되어 있고, 상기 주입구와 연통되어 상기 용융수지가 채워지며 일면이 개방되어 있는 성형공간부를 가지는 상부주형을 준비하는 단계;

(b) 상기 성형공간부의 개방된 면을 폐쇄하고, 상면이 성형될 건식부착물의 형상을 가지는 제1하부주형과, 상기 제1하부주형의 하부에 배치되는 제2하부주형으로 구성된 하부주형을 준비하는 단계;

(c) 상기 제1하부주형에 단면이 평행하게 경사진 성형홀을 다수 개 형성하는 단계;

(d) 상기 제1하부주형에 형성된 상기 성형홀의 하부에 하방으로 갈수록 단면적이 커지도록 경사진 경사부를 형성하는 단계;

(e) 상기 상,하부주형을 닫은 후 상기 주입구를 통하여 상기 성형공간부에 용융수지를 주입하여 건식부착물을 성형하는 단계; 및

(f) 상기 건식부착물을 경화하는 단계;를 포함하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 (f) 단계 이후,

상기 상,하부주형을 개방하고, 경화된 상기 건식부착물을 상기 하부주형으로 부터 분리하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법.
제 1항에 있어서,

상기 (f) 단계 이후,

상기 상,하부주형을 개방하고, 상기 하부주형을 에칭하여 제거하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계 사이에,

상기 제2하부주형에 상기 성형홀로부터 연장되어 하방으로 갈수록 단면적이 작아지도록 경사진 성형홈을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법.
제 2항 또는 제 3항에 있어서,

상기 (d) 단계와 상기 (e) 단계 사이에,

상기 제1하부주형의 상기 경사부에 다수개의 홈을 형성하는 단계;를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 몰딩을 이용한 건식부착물 제조방법.