KR101506714B1

KR101506714B1 - Manufacturing method for super-hydrophobic surface with self cleaning capability

Info

Publication number: KR101506714B1
Application number: KR20130030979A
Authority: KR
Inventors: 이용권
Original assignee: 리엔리하이테크(주)
Priority date: 2013-03-22
Filing date: 2013-03-22
Publication date: 2015-04-07
Also published as: KR20140115812A

Abstract

본 발명은 실리콘 용기 등과 같은 대상체 표면에 초발수 기능 구현을 위한 마이크로미터 이하 크기의 특정의 미세 패턴을 형성함에 있어 사출성형방식을 이용하고, 사출성형에 있어 상기 패턴 형성을 위하여 금형 코어에 형성되는 초발수 구현용 패턴을 기계가공 방식을 통해 형성하되 피가공체인 금형 코어를 회전시켜 패턴을 형성하는 방식을 취함으로써,
기존의 초발수 패턴 성형방법들에 비해 초발수 기능 구현을 위한 유효한 패턴을 용이하고 안정적으로 형성할 수 있고 동일 재질의 대량생산이 가능하며, 나아가 다양한 형태의 대상체에 패턴 형성이 가능한 초발수 기능 구현을 위한 대상체 표면 성형방법 및 상기 성형방법에 의해 성형된 초발수 기능 구현을 위한 패턴에 관한 것이다.The present invention relates to an injection molding method for forming a specific fine pattern of submicrometer size for realizing a super water-repellent function on a surface of a target object such as a silicon container or the like, By forming a pattern for realizing super water repellency through a machining method and by forming a pattern by rotating a mold core as a workpiece,
Water repellent pattern forming method, it is possible to easily and stably form an effective pattern for realizing the super water-repellent function, to mass-produce the same material, and to realize a pattern-forming function capable of forming patterns on various types of objects And a pattern for realizing the super water-repellent function molded by the above-mentioned molding method.

Description

TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a method of forming a surface of a target for realizing a super water-

본 발명은 초발수 기능 구현을 위한 패턴의 성형 방법 및 상기 성형 방법에 의해 성형된 패턴에 관한 것으로, BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a pattern forming method for embodying a super water-repellent function and a pattern formed by the forming method,

보다 구체적으로는 실리콘 용기 등과 같은 대상체 표면에 초발수 기능 구현을 위한 마이크로미터 이하 크기의 특정 미세 패턴을 형성함에 있어 사출성형방식을 이용하고, 사출성형에 있어 상기 패턴 형성을 위하여 금형 코어에 형성되는 초발수 구현용 패턴을 기계가공 방식을 통해 형성함으로써,More specifically, an injection molding method is used to form a specific fine pattern of submicrometer size for the purpose of realizing a super water-repellent function on the surface of a target object such as a silicon container, By forming a pattern for realizing super water repellency through a machining method,

기존의 초발수 패턴 성형방법들에 비해 초발수 기능 구현을 위한 유효한 패턴을 용이하고 안정적으로 성형할 수 있고 동일 재질의 대량생산이 가능할 뿐만 아니라 구현 대상에 대한 형상 제한이 없이 가공이 이루어질 수 있는 효과를 가지는 초발수 기능 구현을 위한 대상체 표면 성형방법 및 상기 성형방법에 의해 성형된 초발수 기능 구현을 위한 패턴에 관한 것이다.
It is possible to easily and stably form an effective pattern for realizing the super water-repellent function compared with the existing super-water-repellent pattern forming methods and to mass-produce the same material, And a pattern for realizing an super water-repellent function formed by the molding method.

1975년 빌헬름 바스롯 교수(독일 본 대학교 식물학자)는 고배율의 현미경으로 연잎을 관찰한 결과, 표면에 마이크로미터(100만분의 1m) 크기의 돌기들과 그 돌기들 표면에 나노미터(10억분의 1m) 크기의 섬모들이 돋아나 있는 것을 발견하였으며, 이 같은 표면구조로 인해 물방울이 붙지 않고 굴러 떨어지면서 표면을 항상 깨끗한 상태로 유지할 수 있음(소위 '연잎효과'라 칭함)을 처음 밝혀낸 바 있다.
In 1975, Professor Wilhelm Basroth (botanist at the University of Bonn) observed microscopic magnets with a micrometer (1 millionth of a meter) protrusions on the surface and nanometer 1m) cilia, and it has been revealed that this type of surface structure allows the surface to be kept clean at all times (ie, the so-called 'long-leaf effect') as it rolls down without water droplets.

즉 발수성이란 물에 젖기 어려운 성질을 의미하는데 상기 언급된 연옆 효과를 얻기 위한 초발수 표면기술은 표면의 젖음현상을 조절하기 위한 표면개질 기술의 한 분야로, 최근 많은 논의가 이루어지고 있는 실정이다.
That is, water repellency means a property that water is not easily wetted. The super water repellent surface technique for obtaining the above-mentioned side effect is a field of surface modification technology for controlling the wetting phenomenon of the surface.

다시 말해, 최근에는 단순히 마르크로 구조 또는 나노 구조의 제조(성형)를 넘어서 자연계에 존재하는 마이크로/나노 구조물을 모사함으로써 발수성이 보다 향상된 초발수 표면이 갖추어진 물품들을 제조하고자 하는 연구가 이루어지고 있다.
In other words, recently, studies have been made to produce articles having super-water-repellent surfaces with improved water repellency by simulating micro / nano structures existing in the natural world beyond merely forming (molding) a structure or a nanostructure with a mark .

이러한 초발수 표면이 응용될 수 있는 분야는 매우 다양하며 생활전반에 폭넓게 응용될 수 있는데,These super-water-repellent surfaces can be applied in a wide variety of fields and can be widely applied throughout life,

구체적으로는 태양전지의 보호막, 초발수 표면 조명 부품, 플라스틱 식품 용기, 위생 용품의 표면뿐만 아니라, 하이테크인 바이오센서, 마이크로 플루이딕스 칩 표면에도 응용되는 등 그 분야가 점차적으로 확대되고 있는 실정이다.
Specifically, it is being applied not only to a protective film for solar cells, a super water-repellent surface lighting component, a plastic food container, a surface of a sanitary article but also a high-tech biosensor and microfluidic chip surface.

그런데 이와 같은 초발수 표면이 구현된 제품을 사업화하기 위해서는 우선 대량생산이 가능하고, 대량생산을 함에 있어서도 생산 단가를 낮춰 타 제품과 비교시 가격경쟁력 확보가 가능해야 한다.However, in order to commercialize a product having such a super water-repellent surface, mass production is possible, and in the case of mass production, it is necessary to lower the production cost and secure price competitiveness in comparison with other products.

더욱이 실리콘 용기의 경우 대량생산을 위하여 기존의 사출성형방식을 유지할 수 있으면서도 실리콘 용기 표면에 유효한 초발수 표면 구현을 위한 방법들이 검토되고 있는 실정이다.
Further, in the case of the silicon container, methods for realizing an effective super-water-repellent surface on the surface of a silicon container while maintaining the conventional injection molding method for mass production are under review.

즉 사출성형방식을 고집하는 이유는 현시대의 생산 기술 중 대량생산과 저가격화에 가장 적합한 공정 기술 중 하나이기 때문이기에, 결국 사출성형을 위한 금형에 어떠한 방법으로 실리콘 즉 대상체에 초발수 표면 구현을 위한 초발수 표면 구현용 패턴을 형성할 것인가가 기술적 핵심이 되고 있는 실정이다.
In other words, the reason for sticking to the injection molding method is that it is one of the most suitable process technology for mass production and low price among the production technology of the present time. Therefore, in the end, And whether to form a pattern for realizing a super water-repellent surface is a technical core.

그런데 금형에 미세패턴(초발수 표면 구현용 패턴)을 형성하는 방법으로는, 플라즈마 에칭, 포토리소그래피, 레이저 용발(ablation) 가공 방법들이 있는데, As a method of forming a fine pattern (a pattern for realizing a super water-repellent surface) on a mold, there are plasma etching, photolithography, and laser ablation.

공개특허 제10-2009-0061380호(2009.06.16)초발수 제품 성형 방법에 개시된 미세패턴 형성방법이 레이저 용발 가공 방법이다.
The method for forming a fine pattern disclosed in the method for forming a super water-repellent product is a laser hair-cutting method.

즉 공개특허 제10-2009-0061380호에서는, That is, in Patent Publication No. 10-2009-0061380,

제품을 성형하기 위한 금형을 제조하는 금형제조단계와 이 제조된 금형의 내측면에 레이저 어블레이션(laser ablation) 방법을 이용하여 미세요철을 형성하는 금형가공단계 및 미세요철이 형성된 금형을 이용하여 제품을 성형하는 제품성형단계를 포함하고, 레이저 어블레이션 방법은 원형의 레이저를 이용하여 금형의 내측면을 격자모양으로 반복하여 조사하는 것을 특징으로 하는 초발수 제품 성형 방법을 개시하고 있다.
A metal mold manufacturing step of manufacturing a mold for molding a product, a metal mold forming step of forming fine irregularities on the inner surface of the mold by using a laser ablation method, And the laser ablation method is characterized in that a circular laser is used to repeatedly irradiate an inner side surface of the metal mold in a lattice shape.

우선 공개특허 제10-2009-0061380호을 비롯하여 레이저 용발 가공을 통해 금형에 미세패턴을 형성하게 되면, First, when a fine pattern is formed on a metal mold through a laser welding process, as disclosed in Japanese Laid-Open Patent Application No. 10-2009-0061380,

현재 기술력으로는 항상 동일하게 레이저를 쏠 수 없다는 점, 레이저 포커싱시 회절 한계로 인해서 10 이하의 미세패턴 형성에 한계가 있다는 점, 특히 곡면 가공시 패턴 형성 한계가 있다는 점 등에 의해 미세패턴 재연성이 부족하다는 한계를 가진다.
The present technology is not always able to shoot the same laser, there is a limitation in formation of fine patterns of 10 or less due to the diffraction limit in laser focusing, .

다음으로 플라즈마 애칭 방법의 경우 비교적 공정이 단순하다는 장점이 있으나, 이는 통상적으로 유리 표면에 적용되는 방식인 것으로 역시 대상체가 곡면인 경우에는 패턴의 재연이 어려워 다양한 형상을 가지는 제품의 표면에 구현이 어렵다는 한계를 가진다.Next, the plasma etching method has a merit that the process is relatively simple, but it is a method applied to a glass surface in general. Also, when the object is a curved surface, it is difficult to reproduce a pattern, Have limitations.

더욱이 플라즈마 애칭 방법은 금형에 직접 초발수 제작이 불가능하여 대량생산이 필요한 생활 용기에 대해서는 기술 접목이 실질적으로 불가능하다는 문제점이 있다.
Furthermore, the plasma nicking method has a problem in that it is practically impossible to apply the technique to a living container which requires mass production because it is impossible to produce super water repellent directly on a metal mold.

다음으로 포토리소그래피 방법의 경우, 플라즈마 애칭 방법과 같이 사출성형을 위한 금형에 직접적인 초발수 구현용 패턴의 성형이 불가능하고, 그리고 역시 평면 소재에 적용될 수 있는 방식으로 다양한 형상으로 제작될 수 있는 용기에 활용하기에는 불가능하다는 문제점이 있다. 공정이 복잡하다는 문제점 또한 가지고 있다.
Next, in the case of the photolithography method, it is impossible to form a pattern for embodying super-water repellency directly on a metal mold for injection molding as in a plasma nicking method, and also to a container which can be manufactured into various shapes There is a problem that it is impossible to utilize. There is a problem that the process is complicated.

한편 유아용 젖병이나 음료컵 등과 같은 용기와 관련하여 본 발명이 추구하고자하는 기술을 직접적으로 구현한 기술은 국내외적으로 보고된 바가 없다.
On the other hand, there have been no reports of technology that directly implements the technology that the present invention pursues with respect to a container such as a baby bottle or a drink cup.

즉 유아용 용기를 생산함에 있어 실리콘 용기 자제 개발에 대한 국내 기관으로는 앙뽀를 들 수 있으며, 아가방, 유피스, PRINCE, 코들라이프 등은 플라스틱 용기를 주로 생산한다. 그리고 국외적으로는 Pigeon, Nuke, Chicco, Chuchu 등을 들 수 있는데, In other words, it is a domestic institution for the development of silicone containers for the production of infant containers, and the plastic containers are mainly produced for agar, dip, PRINCE and cordial. And Pigeon, Nuke, Chicco, Chuchu, etc.,

실리콘 용기를 비롯하여 젖병이나 음료컵 등의 유아용 용기 제품 내부에 초발수 표면을 구현하여 기능성 제품을 개발한 사례는 보고된 바도 없고 상품화된 바도 없다.
There have been no reports on the development of a functional product by implementing a super water-repellent surface inside a container for a baby such as a bottle of silicone or a bottle or a beverage cup.

그런데 유아용 용기의 경우 사용하는 대상의 특성상 성인 용기에 비해 보다 높은 위생 관리가 요구되는바, 용기 내부 표면에 전술된 초발수 표면이 구현된다면, 세정 후 특별한 건조 과정 없이 사용자가 용기를 간단히 흔들어주기만 하면 물방울을 남기지 않고 모두 제거시킬 수 있어 대량생산이 가능하면서도 유효한 초발수 표면 구현에 대한 사업성이 충분하다.
However, in the case of infant containers, higher sanitary control than the adult containers is required due to the characteristics of the objects to be used. If the above-mentioned super water-repellent surface is realized on the inner surface of the container, if the user simply shakes the container It is possible to mass-produce all of them without leaving any water droplets, and there is sufficient business feasibility to realize an effective super water-repellent surface.

이에 본 발명에서는 앞서 언급된 종래 기술들의 단점과 한계를 보완하여 대상체 표면에 초발수 기능 구현을 위한 패턴을 형성함에 있어, 대량생산성이 우수한 사출성형방식을 이용하되 사출성형을 위한 금형에 작업성 및 구현성이 뛰어난 가공방식을 도입하여 종국적으로는 대량생산이 가능하면서도 가격 경쟁력이 보장되는 유효한 초발수 패턴 형성이 용이한 성형방법 및 이러한 성형 방법에 의해 성형된 패턴을 제공하고자 하는 것을 주된 목적으로 한다.
Accordingly, in the present invention, in order to form a pattern for realizing the super water-repellent function on the surface of a target object by making up for the disadvantages and limitations of the prior arts mentioned above, an injection molding method excellent in mass productivity is used, It is a main object of the present invention to provide a molding method which can effectively form an ultra water repellent pattern which can be mass-produced ultimately while ensuring price competitiveness by introducing a processing system having excellent embodied properties and a pattern formed by such a molding method .

더욱이 작업성 및 구현성이 뛰어난 가공방식으로 기계가공방식을 도입하되 역시 패턴 구현이 용이하면서도 안정적으로 이루어질 수 있고, 나아가 구현 대상에 대한 형상의 제한을 받지 않고 성형할 수 있는 성형방법을 제안하고자 하는 것을 목적으로 한다.
In addition, the present inventors have proposed a molding method which can introduce a machining method with an excellent workability and an excellent machining method, but can also be easily and stably realized in a pattern, and can be molded without being limited by the shape of the object to be imposed .

뿐만 아니라 본 발명에 의한 성형방법으로 초발수 구현 패턴을 형성함에 있어 본 발명에 의한 성형방법의 적용이 용이하면서도 효율적인 초발수 기능 구현이 가능한 패턴을 제공하고자 하는 것을 목적으로 한다.
In addition, it is an object of the present invention to provide a pattern capable of realizing an efficient super-water-repellent function while easily applying the molding method according to the present invention in forming an super-water-repellent implementation pattern by the molding method according to the present invention.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명의 성형방법은, According to an aspect of the present invention,

대상체에 대한 초발수 기능이 구현되는 패턴의 성형이 금형에 의한 사출로 이루어지되, 초발수 기능 구현을 위해 상기 금형에 형성되는 초발수 구현용 패턴의 가공이 기계가공방식으로 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.
It is a technical feature that a pattern for embodying a super water-repellent function for a target object is formed by injection by a mold, and a super-water repellent pattern for embodying the super-water-repellent function is realized by a machining method .

또한 본 발명에 의한 성형방법에서 상기 금형은 초발수 구현용 패턴의 가공을 위한 금형코어를 더 포함하고, 상기 기계가공은 상기 금형코어가 회전되면서 회전되는 금형코어의 표면을 절삭공구가 절삭함으로써 초발수 구현용 패턴의 가공이 이루어지는 것을 기술적 특징으로 한다.
Further, in the molding method according to the present invention, the mold further includes a mold core for machining a pattern for embodying super water repellency, and the machining is performed by cutting the surface of the mold core, which is rotated while the mold core is rotated, A water repellent pattern is formed.

특히 상기 절삭공구의 절삭부는 경사지게 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
Particularly, the cutting part of the cutting tool is formed to be inclined.

또한 상기 기계 가공 후 초발수 구현용 패턴에는 플라즈마 가공이 추가로 진행되는 것을 기술적 특징으로 한다.
Further, the plasma processing is further performed on the pattern for embodying super-water repellency after machining.

한편 본 발명에 의한 초발수 기능 구현을 위한 패턴은, 대상체의 초발수 기능 구현을 위해 대상체에 형성되는 패턴으로 상기 패턴은 스트라이프 형상의 요철부인 것을 기술적 특징으로 한다.
Meanwhile, the pattern for realizing the super water-repellent function according to the present invention is a pattern formed on a target body to realize a super water-repellent function of a target body, and the pattern is a stripe-shaped concavo-convex part.

또한 상기 요철부는 깊이와 폭이 2~10 마이크로미터이고, 요철부 간의 간격이 2~10 마이크로미터로 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
Further, the concavo-convex portion has a depth and a width of 2 to 10 micrometers, and the interval between the concavo-convex portions is formed to be 2 to 10 micrometers.

또한 상기 요철부는 대상체 사출을 위한 금형에 패턴 형성을 위한 기계가공 후 사출성형되면서 대상체에 형성되는 것을 기술적 특징으로 한다.
Further, the uneven portion is formed on a target object by injection molding after machining to form a pattern on a mold for injection of a target object.

더욱이 상기 금형에는 기계가공 후 플라즈마 가공이 이루어지되, 플라즈마 가공의 홀 크기는 50~500 나노미터인 것을 기술적 특징으로 한다.
Further, the metal mold is subjected to plasma processing after machining, and the hole size of the plasma processing is in the range of 50 to 500 nanometers.

상기의 성형 방법 및 이에 따라 성형된 초발수 기능 구현을 위한 패턴에 의하면,According to the molding method and the pattern for realizing the super water-repellent function formed by the above method,

금형 코어 표면에 기계가공을 통해 미세패턴 즉, 초발수 구현용 패턴을 형성하게 되는바, 비교적 공정이 단순함에도 반복 재현성이 우수하고, 나아가 유효한 초발수 패턴을 성형할 수 있다는 효과를 가진다.
A fine pattern, that is, a pattern for embodying super-water repellency, is formed on the surface of the mold core by machining. As a result, the repetitive reproducibility is excellent even though the process is relatively simple, and furthermore, an effective super-water repellent pattern can be formed.

뿐만 아니라 기계가공을 통한 초발수 구현용 패턴을 형성함에 있어 회전방식을 도입하였는바, 기계가공시 절삭공구의 이동방향으로 피가공체 즉 금형코어의 표면이 곡면이더라도 가공이 이루어질 수 있다는 효과를 가지는바, In addition, since rotation is adopted in forming a super-water repellent pattern for machining, it is possible to perform machining even if the surface of the workpiece, that is, the mold core, is curved in the moving direction of the cutting tool during machining bar,

더 나아가 다양한 형상이 요구되는 실리콘 용기 등 구현 대상에 대한 형상 제한이 없이 가공이 가능하다는 효과를 가진다.
Further, it has an effect that machining is possible without restriction on the shape of an object to be imposed, such as a silicon container requiring various shapes.

또한 상기한 성형방법을 통해 성형되는 것으로 최적의 초발수 효과를 기대할 있는 초발수 기능 구현을 위한 패턴을 얻게 되었다는 효과를 가지는바,
In addition, it has an effect of obtaining a pattern for realizing the super water-repellent function which is expected to have an optimal super water-repellent effect by being molded through the above-

결국, 본 발명에 의해 성형된 또는 패턴을 가진 제품의 경우 내부에 초발수 표면을 형성함으로써 용기 내부의 청결을 유지할 수 있다는 장점이 있으며, As a result, in the case of a product molded or patterned according to the present invention, the inside of the container can be kept clean by forming a super water-repellent surface,

더욱이 대상체가 실리콘인 경우, 유리제품에 비하여 깨질 염려가 없고 가벼우며 기존 플라스틱 음료 수병 대비 환경 호르몬의 위험이 없으며 열탕소독에도 전혀 문제가 없는 실리콘 제품이 낮은 인지도로 인해 시장에서 크게 주목을 받지 못하고 있는 상황에서 내부에 초발수 청정표면을 구현한 제품이 출시됨으로서 안전성과 위생면에서 소비자들에게 긍정적으로 접근할 수 있어 상품성을 높일 수 있다는 효과를 가진다.
In addition, when the object is silicon, there is no risk of breaking and compared to glass products, and there is no risk of environment hormones in comparison with conventional plastic beverage bottles, and silicone products having no problem in hot water disinfection have not received much attention in the market due to low recognition In the situation, the introduction of a product that implements a super-water-repellent clean surface inside has the effect of enhancing the merchantability by positively approaching consumers in terms of safety and hygiene.

도 1은 본 발명에 따른 성형방법을 간략히 도시한 흐름도.
도 2는 본 발명의 성형 방법에 사용되는 금형코어를 도시한 도면으로, (a)는 전주도금 처리 전의 상태이고, (b)는 전주도금 처리된 상태, (c)는 스트라이프 패턴이 형성된 상태를 도시한 도면임.
도 3은 본 발명에 따른 금형코어에 절삭공구를 사용하여 이루어지는 기계가공을 도시한 도면.
도 4는 본 발명에 따른 성형방법에 의해 성형된 초발수 기능 구현을 위한 패턴으로서 플라즈마 가공 전 상태를 도시한 도면.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 is a flow chart briefly illustrating a molding method according to the present invention.
Fig. 2 is a view showing a mold core used in the forming method of the present invention, wherein (a) is a state before the electroplating process, (b) is a state in which electroplating is performed, and (c) FIG.
3 is a view showing a machining process using a cutting tool in a mold core according to the present invention.
FIG. 4 is a pattern for realizing an super water-repellent function formed by a forming method according to the present invention and showing a state before plasma processing. FIG.

이하 도면을 참조하여 본 발명에 의한 초발수 기능 구현을 위한 대상체 표면 성형방법 및 상기 성형방법에 의해 형성된 초발수 기능 구현을 위한 패턴에 대하여 보다 구체적으로 설명하고자 한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, with reference to the drawings, a method of forming a surface of an object for realizing an super water-repellent function according to the present invention and a pattern for implementing an super water-repellent function formed by the forming method will be described in detail.

본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과한 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
It should be noted that the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention and do not represent all the technical ideas of the present invention and therefore various equivalents It should be understood that variations can be made.

또한 이하 초발수 구현을 위한 패턴에 있어 대상체의 표면(내주면 및 외주면 통칭)에 형성되는 패턴과 대상체의 표면에 패턴 형성을 위해 금형에 형성되는 패턴이 구분지어 이해되어야 하는데, Hereinafter, in the pattern for realizing the water repellency, the pattern formed on the surface of the object (the inner circumferential surface and the outer circumferential surface of the object) and the pattern formed on the mold for pattern formation must be distinguished from each other.

이하에서는 전자를 초발수 기능 구현 패턴(또는 초발수 패턴)으로 칭하고, 후자를 초발수 구현용 패턴으로 칭하여 이하 본 발명에 따른 성형방법 및 이에 의해 형성되는 패턴을 설명하고자 한다.
Hereinafter, the former will be referred to as a super-water-repellent pattern (or super-water-repellent pattern), and the latter will be referred to as a super-water-repellent pattern, and a description will now be made of a forming method according to the present invention and a pattern formed thereby.

또한 본 발명에 따른 초발수 패턴이 형성되는 대상체는 실리콘 재질의 제품에 한정할 필요는 없으나, 이하 설명의 편의를 위해 실리콘 제품으로 특정하여 설명한다.
The object on which the super water repellent pattern according to the present invention is formed is not limited to the silicon material, but will be described specifically for the sake of convenience in the following description.

도 1에 도시된 바와 같이 본 발명에 따른 초발수 기능 구현을 위한 패턴 즉, 초발수 패턴을 실리콘 제품에 성형하는 방법은, As shown in FIG. 1, a method for forming a pattern for realizing the super water-repellent function according to the present invention, that is, a super water-

금형에 의한 사출성형방식으로 실리콘 제품을 성형하되, A silicone product is molded by an injection molding method using a mold,

실리콘 제품 표면에의 초발수 기능 구현 패턴 형성을 위해 상기 금형에 형성되는 초발수 구현용 패턴을 기계가공 방식으로 형성하는 것을 기술적 특징으로 한다.
Implementation of super-water-repellent function on the surface of a silicon product The technical feature is to form a super-water repellent pattern to be formed on the mold by a machining method in order to form a pattern.

즉, 제품의 사출 성형을 위한 금형을 제조하기 위한 금형제조단계와, 상기 금형에 초발수 구현용 패턴을 형성하는 미세패턴형성단계, 그리고 초발수 기능 구현 패턴이 표면에 형성된 제품 생산을 위해 사출하는 제품성형단계로 이루어진다.
That is, there are a mold manufacturing step for manufacturing a mold for injection molding of a product, a fine pattern forming step for forming a pattern for embodying super water repellency in the mold, Product molding step.

상기 금형제조단계는 실리콘 용기 사출을 위한 금형을 제작하는 단계로 일반적으로 널리 사용되고 있는 방법을 사용하기에 본 발명에서 특별한 언급은 생략한다.
The mold manufacturing step is a step of manufacturing a mold for injecting a silicon container, and a method widely used in general is used.

다음으로 미세패턴형성단계는 도 3에 도시된 바와 같이 제조된 금형 즉, 금형 코어(M)의 표면에 절삭공구(S)를 사용하여 초발수 구현용 패턴을 형성하는 단계로 본 발명의 핵심이라 할 수 있다.
Next, the fine pattern forming step is a step of forming a pattern for embodying super-water repellency using a cutting tool S on the surface of a mold, that is, a mold core M as shown in FIG. 3, which is a core of the present invention can do.

즉 절삭공구(S)를 통해 금형 코어 표면을 절삭하는 기계 가공을 통해 금형에 초발수 구현용 패턴을 형성하고자 하는 본 발명은, That is, the present invention, in which a pattern for embodying super-water repellency is formed on a mold through machining for cutting the surface of a mold core through a cutting tool S,

공개특허 제10-2009-0061380호를 비롯한 종래기술에서 언급된 레이저 용발 공정을 통해 패턴을 형상하는 것에 비해 다양한 용기 표면 즉 평면/곡면과 같이 형상에 제한 없이 패턴 형성이 가능하다는 장점과 공정이 비교적 단순하고 반복 재현성이 우수한다는 장점, 그로 인해 유효한 초발수 패턴 성형이 가능하다는 효과를 가진다.
The advantage of being able to form patterns on various container surfaces, such as planar / curved surfaces, without limitation, compared to forming a pattern through the laser welding process described in the prior art including the patent application No. 10-2009-0061380, It is advantageous in that it is simple and excellent in repetitive reproducibility, and thus it is possible to form an effective super water repellent pattern.

그리고 상기 절삭 공구의 전단 즉, 절삭부(S1)는 경도가 큰 다이아몬드 바이트인 것이 바람직하나 이에 한정되는 것은 아니다.
The front end of the cutting tool, that is, the cutting portion S1 is preferably a diamond bite having a high hardness, but is not limited thereto.

다음으로 도 2를 참조하여, 상기 기계 가공 전 금형 코어에는 절삭 공구를 통해 원활한 패턴 형성을 위해 사전작업이 진행되는데, 초발수 구현용 패턴이 형성될 금형 코어의 표면에는 전주도금 작업이 진행되는 것이 바람직하다.Next, referring to FIG. 2, a pre-work is performed on the mold core before machining to form a smooth pattern through a cutting tool. The electroplating process is performed on the surface of the mold core on which the pattern for super- desirable.

그리고 도금되는 두께(d)는 이후 초발수 구현용 패턴의 깊이를 고려하여 100 정도가 바람직하고, 전주도금으로 구리나 니켈을 고려해 볼 수 있다.
The thickness (d) to be plated is preferably about 100 in consideration of the depth of the pattern for implementing the super water repellent pattern, and copper or nickel can be considered as the electroplating.

상기 전주도금과 관련하여, 다이아몬드 바이트로 가공시 사용되는 공구의 크기가 매우 작기에 일반 철에 가공시에는 고가인 절삭 공구 손상이 예상된다. 이에 본 발명에서는 공구 손상을 방지하고자 철에 비해 무른 니켈(또는 구리)로 도금을 하고 도금된 면 즉, 니켈면을 가공해서 초발수 구현용 패턴을 형성하게 된다.
With respect to the above-mentioned electroplating, the size of a tool used for processing with a diamond saw is very small. Accordingly, in the present invention, nickel (or copper) is plated in comparison with iron to prevent damage to the tool, and the plated surface, that is, the nickel surface is processed to form a pattern for realizing super water repellency.

따라서 상기 전주도금 작업은 기계가공시 다이아몬드 바이트 손상을 방지하기 위한 하나의 수단으로, 작업 내용에 따라서는 생략이 가능하며, 아울러 전주도금 이외의 절삭 공구 손상 방지를 위한 다른 수단이 고려될 수 있다면 고려되는 수단으로 대체될 수 있음은 물론이다.
Therefore, the electroplating process is one means for preventing damage to the diamond bite during machining, and can be omitted depending on the work contents. If other means for preventing damage to the cutting tool other than the electroplating can be considered It should be understood that the present invention is not limited thereto.

다음으로 다시 도 3을 참조하면, 상기 절삭공구(S)를 이용하여 기계 가공하는 방식으로 본 발명에서는 금형 코어(M)를 회전시키고, 회전되는 금형 코어의 표면을 절삭 공구가 절삭함으로써 초발수 구현용 패턴을 금형코어 표면에 형성하도록 하는 데 기술적 특징이 있다.Referring again to FIG. 3, in the present invention, the mold core M is rotated by machining using the cutting tool S, and the cutting tool cuts the surface of the rotating mold core, A pattern is formed on the surface of the mold core.

즉 상기 회전 가공은 피가공체 즉 금형코어를 회전시키면서 표면에 절삭 공구를 통해 연속적인 스트라이프 패턴의 요철부(P)을 가공하도록 하는 것인데(도 3 및 도 2의 (c) 참조),In other words, in the above-mentioned rotational processing, the concave-convex portion P of the continuous stripe pattern is formed on the surface of the workpiece, that is, the mold core while rotating the cutting tool (see Figs. 3 and 2C)

이를 통해 제품 표면에 형성되는 초발수 기능 구현 패턴은 스트라이프 형상의 요철부가 된다.
The pattern for realizing the super water-repellent function formed on the surface of the product is a stripe-shaped concavo-convex portion.

그리고 본 발명에서 도입되는 상기 회전 가공으로 인해 음료 용기와 같은 원통형 가공이 가능할 뿐 아니라 가공시 Z축 조절을 통하여 용기 형태를 자유롭게 디자인할 수 있게 되는데, In addition, it is possible to perform cylindrical processing like the beverage container due to the rotation process introduced in the present invention, and to freely design the container shape through the Z axis adjustment at the time of processing.

다시 말해, 절삭 공구의 이동방향(예를 들면 가로로 누운 원통 표면을 가공할 때 공구는 원통의 표면을 따라 가로로 이동하게 됨)으로 금형 코어의 표면이 곡면이어도 가공이 가능하기에 결국 초발수 기능 구현 패턴이 형성된 다양한 형태의 제품 성형이 가능하고 상품성을 높일 수 있게 된다.
In other words, even if the surface of the mold core is curved in the moving direction of the cutting tool (for example, the tool moves horizontally along the surface of the cylinder when machining a cylindrical surface that is laid horizontally) It is possible to mold various types of products formed with function implementation patterns and to increase the merchantability.

또한 공구 파손 방지를 위해 회전 가공시 절삭공구 전단부인 절삭부(S1)는 하협상광으로 상부로 갈수록 점점 단면적이 넓어지는 즉 절삭부의 외주면이 경사진 형태로 제작되는 것이 바람직하고, 도 3에서 확인되는 바와 같이 금형코어의 표면과 접하는 절삭부의 단부는 뾰족한 첨부 형태가 아닌 절두되어 평면을 이루는 형태가 바람직하다.Further, in order to prevent breakage of the tool, it is preferable that the cutting portion S1, which is the front end of the cutting tool during the rotation machining, is formed in such a manner that the cross- It is preferable that the end portion of the cutting portion contacting the surface of the mold core is not a sharp attachment but a frustoconical shape.

절삭부에 형성되는 경사각(θ)은 10 내지 30 도 사이로 형성되는 것이 바람직하고, 도면에 도시된 바와 같이 20도가 보다 바람직하다(도 3의 확대도면 참조).
The inclination angle [theta] formed in the cutting portion is preferably between 10 and 30 degrees, more preferably 20 degrees as shown in the drawing (see enlarged view of FIG. 3).

이 역시 기계 가공을 통한 미세패턴 형성시 예상될 수 있는 공구파손을 방지하기 위한 방안이다.
This is also a way to prevent tool breakage which may be expected when fine patterns are formed through machining.

상기한 과정에 의하면 스트라이프 형태의 요철부(P)가 연속적으로 금형 코어 표면에 형성되는데(도 2의 (c) 참조),According to the above process, stripe-shaped concave-convex portions P are continuously formed on the surface of the mold core (see Fig. 2 (c)),

상기 요철부의 사이즈는 초발수 기능 구현을 위해 깊이와 폭, 그리고 요철부 간의 간격이 2 내지 10 ㎛인 것이 바람직하다.
The size of the concavo-convex part is preferably 2 to 10 mu m in the depth, width, and interval between the concave-convex parts for realizing the super water-repellent function.

다음으로 상기 요철부에는 보다 효율적인 초발수 기능 구현 즉 발수각 향상을 위해 추가 가공이 이루어지는데, 전술된 요철부 크기의 단위가 마이크로미터인 점을 고려하여 마이크로 패턴 가공이라고 한다면, 후술될 추가 가공은 나노크기 형성을 위한 가공이기에 나노 패턴 가공으로 칭한다.
Next, the concavo-convex portion is further processed to realize a more efficient super water-repellent function, that is, to improve the water repellent angle. In the case of micro pattern machining in consideration of the above- Because it is a process for nano-size formation, it is called nanopatterning.

본 발명에서는 추가가공으로 나노패턴 형성을 위한 플라즈마 가공이 이루어지고, 진공플라즈마 방식으로 진행되는 것이 바람직하다.
In the present invention, it is preferable that plasma processing is performed for forming a nano pattern by further processing, and the processing proceeds by a vacuum plasma method.

보다 구체적으로 진공플라즈마 방식으로 진행되는 나노패턴 가공은 질소 가스:수소 가스를 8:2로 혼합 충진하여 Spottering 5시간, 질화공정 15시간 처리 조건으로 이루어진다.
More specifically, the nanopatterning process, which is conducted by a vacuum plasma method, is carried out under the conditions of 5 hours of spottering and 15 hours of nitriding process by mixing 8: 2 nitrogen gas: hydrogen gas.

그리고 상기 플라즈마 가공에 의해 상기 요철부에는 50~500㎚사이즈의 패턴이 추가로 형성된다. 즉, 플라즈마 가공의 홀 크기가 50~500㎚로 이루어진다.
A pattern having a size of 50 to 500 nm is additionally formed in the concavo-convex portion by the plasma processing. That is, the hole size of the plasma processing is 50 to 500 nm.

상기의 과정, 즉 금형에 초발수 구현용 패턴을 형성하는 과정(미세패턴형성단계)이 완료되면, 초발수 기능 구현 패턴이 표면에 형성된 제품을 사출하는 제품성형단계가 진행된다.When the above-described process of forming the pattern for embodying super-water repellency (forming the micro pattern) on the mold is completed, the product molding step of injecting the product having the super-water-repellent function implementing pattern on the surface is performed.

물론 제품성형단계 역시 본 발명의 핵심에서 벗어나는 부분으로 기존의 사출성형과 다르지 않기에 구체적인 설명은 생략한다.
Of course, the product molding step also deviates from the core of the present invention and is not different from the conventional injection molding, so a detailed description thereof will be omitted.

다음으로 상기한 과정을 거쳐 제품 표면에 형성된 초발수 기능 구현 패턴(초발수 패턴)을 살펴보면, Next, a super-water-repellent pattern (super-water-repellent pattern) formed on the product surface through the above-

본 발명의 초발수 패턴은 도 4에 도시된 바와 같이 초발수 기능 구현을 위한 용이한 제조 과정을 고려하여 스트라이프 형상의 요철부인 것을 특징으로 한다.
As shown in FIG. 4, the super-water repellent pattern of the present invention is a stripe-shaped concavo-convex pattern considering an easy manufacturing process for implementing the super water-repellent function.

즉 전술된 바와 같이 금형 코어 표면에 형성되는 연속된 스트라이프 형상의 요철부와 동일한 크기를 가지는 형상으로 깊이와 폭, 그리고 요철부 간의 간격은 2 내지 10㎛로 이루어진다.
That is, a shape having the same size as the continuous striped concave-convex portion formed on the surface of the mold core as described above, has a depth and a width, and the interval between the concave-convex portions is 2 to 10 탆.

아울러 도면에는 추가로 도시하지 않았으나 금형 코어 표면에 형성되는 연속된 스트라이프 형상의 요철부 표면으로 50 내지 500㎚의 홀 크기를 가지는 플라즈마 가공이 추가로 진행되는바, Further, though not shown in the drawing, plasma processing having a hole size of 50 to 500 nm is further performed on the surface of the continuous stripe-shaped concave-convex portion formed on the surface of the mold core,

제품표면에 형성된 초발수 패턴 역시 플라즈마 가공으로 인한 추가 요철 패턴을 구비하게 된다.
The super water repellent pattern formed on the product surface also has an additional concavo-convex pattern due to the plasma processing.

참고로 용기의 초발수성과 관련하여, 고체 표면상에서 이루어지는 물방울의 접촉각이 발수성의 지표가 되는데, 일반적으로는 접촉각이 90°이상인 경우를 발수성 표면이라고 하고, 110°내지 150°이상이면 초발수성 표면이라고 칭한다.
For reference, in relation to the super water repellency of the container, the contact angle of the water droplet on the solid surface is an index of water repellency. Generally, when the contact angle is 90 degrees or more, It is called.

그런데, 본 발명의 성형 방법에 의한 실리콘 용기 내주면은 접촉각이 120 내지 130°이상인 것으로 초발수 표면 형성이 가능하게 된다.
By the way, the inner circumferential surface of the silicon container according to the molding method of the present invention has a contact angle of 120 to 130 ° or more, so that it is possible to form a super water-repellent surface.

따라서 상기와 같은 본 발명의 성형방법을 통해 초발수 표면이 구현된 음료컵의 경우에는 사용 후 물로 한번 헹구고 탁탁 털어버리면 내부에 묻혀졌던 물이 모두 떨어지면서 항상 깨끗한 표면 상태 유지가 가능해지는 등의 우수한 발수성이 기대되고, Therefore, in the case of the beverage cup in which the super water-repellent surface is realized by the above-described molding method of the present invention, once the beverage is rinsed with water after use, it is possible to maintain a clean surface state all the time, Water repellency is expected,

이는 유아용 제품에 한정되지 않고 다양한 음료컵 내지 병 등에 적용될 수 있는 기술이다.
This is not limited to a product for infants, but can be applied to various beverage cups, bottles, and the like.

이상에서 본 발명을 설명함에 있어 첨부된 도면을 참조하여 "초발수 기능 구현을 위한 대상체 표면 성형방법 및 상기 성형 방법에 의해 성형된 초발수 기느어 구현을 위한 패턴"에 대해 설명하였으나 본 발명은 이하 설명되는 청구범위 내에서 당업자에 의하여 다양한 변형 및 변경이 가능하고, 이러한 변형 및 변경은 본 발명의 보호범위에 속하는 것으로 해석되어야 한다.
Although the present invention has been described with reference to the accompanying drawings, it is to be understood that the present invention has been described with respect to a method for forming a superficial water repellent function and a superfluid system formed by the forming method, It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims.

* 도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명 *
M: 금형코어 P: 요철부
S: 절삭공구 S1: 절삭부Description of the Related Art [0002]
M: mold core P: uneven portion
S: cutting tool S1: cutting tool

Claims

A method of forming a surface of a target object for implementing a super water repellent function,
The pattern for embodying the super water-repellent function for the object is formed by injection by the mold, the pattern for embodying super-water repellency which is formed on the mold for embodying super water repellent function is machined,
Wherein the mold further comprises a mold core for machining a pattern for embodying super water repellency, the machining being performed by cutting the surface of the mold core with the mold core being rotated,
Wherein the surface of the mold core is plated,
Wherein a cutting portion, which is a front end portion of the cutting tool, is formed as a lower-level light, and an end portion of a cutting portion that is in contact with a surface of the mold core is formed in a planar shape,
The pattern for embodying super-water repellency after machining was further mixed with 8: 2 nitrogen gas: hydrogen gas, and the plasma process of the vacuum plasma process was further performed for 5 hours for spotting and 15 hours for nitriding process A surface molding method of object to realize super water - repellent function.

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