KR102187168B1 - 소수성 또는 초소수성 표면 형상의 제조 방법 - Google Patents

소수성 또는 초소수성 표면 형상의 제조 방법 Download PDF

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Abstract

본 발명은 베이스 패널, 플라스틱 필름, 분리 필름, PVC 표면 및 LVT (럭셔리 비닐 타일)를 제조하기 위한 프레싱 플레이트 (1), 순환 벨트 또는 엠보싱 롤러 형태의 프레싱 기구의 평탄하거나 또는 구조화된 표면 상에 소수성 또는 초소수성 표면 형태를 제조하기 위한 방법으로서, 미세 구조를 갖는 표면 템플레이트를 준비하는 단계; 수지로 표면의 형상을 만드는 단계; 3D 현미경으로 몰딩된 표면을 스캐닝하는 단계; 스캐닝 처리와 깊이 측정으로부터의 디지털화된 데이터를 그레이 스케일 비트 맵으로 전환하는 단계; 및 그레이 스케일 비트 맵을 이용하여 연마 표면 처리의 처리 공정을 제어하거나 또는 표면 형상을 만들기 위해 프레싱 기구를 화학적으로 처리하기 위한 마스크를 도포하는 단계를 포함하는 것인 방법을 제공한다. 이를 위해, 프레싱 기구는 부분적으로 마스크로 보호되고 에칭 작업 처리되거나 측정된 그레이 스케일 비트 맵 데이터는 연마 기계 가공 헤드를 제어하기 위해 사용된다.

Description

소수성 또는 초소수성 표면 형상의 제조 방법 {METHOD FOR PRODUCING A HYDROPHOBIC OR SUPERHYDROPHOBIC SURFACE TOPOGRAPHY}
본 발명은 베이스 패널 (material plate), 플라스틱 필름, 분리 필름 (separate film), PVC 표면 및 LVT (럭셔리 비닐 타일) 제조용 프레싱 플레이트 (pressing plate), 순환 벨트 또는 엠보싱 롤러 형태의 프레싱 기구의 평탄한 표면 또는 구조화된 표면 상에 소수성 또는 초소수성 표면 형상을 제조하기 위한 방법에 관한 것이다.
일반적인 형태의 프레싱 기구들은 예컨대 기질 층, 바람직하게는 목재 기질 층을 포함하고, 그 위에 수지 함침된 종이 시트들이 코팅되는 베이스 패널의 제조에 필요하다. 이를 위해, 적어도 하나의 언더레이 페이퍼 (underlay paper)와 오버레이 페이퍼 (overlay paper)가 이용되고, 제조 상의 이유로 필요한 경우, 언더레이 페이퍼 (underlay paper)와 오버레이 페이퍼 (overlay paper) 양쪽이 모두 필요하지 않거나, 또는 코런덤의 경우 표면의 내마모성 향상을 위해 복수의 오버레이 페이퍼가 필요하다.
베이스 패널이 휘어지는 것을 방지하기 위해, 양면에 거의 동일한 수의 오버레이 페이퍼와 언더레이 페이퍼가 대면하는 것이 바람직하다.
베이스 패널이 프레스 기계 내에서 가열 및 가압됨으로써 예를 들면, 아미노 수지 형태의 열경화 수지가 경화된다. 경화 과정 중에 프레싱 플레이트의 표면 구조가 베이스 패널에 적용되어 원하는 목재 그레인 패턴 (wood grain pattern)과, 장식지에 의한 레지스터 내의 릴리프-타입의 깊이 구조가 부여된다. 이를 위해, 페이퍼 층들은 열 경화성 수지로 함침되어 경화가 가능하게 되며, 동시에 개별 층들이 투명하게 되어 이들을 통해 최종 제품, 즉 베이스 패널의 장식층이 가시화될 수 있게 된다.
베이스 패널의 기질층은 바람직하게는 목재 기질 또는 페이퍼 층을 포함하며, 이들은 함침 및 프린팅된 페이퍼 웹과 마주하고, 또한 강철 또는 황동재의 적절한 프레싱 플레이트에 의해 프레스 기계에서 프레스된다. 프레싱 플레이트는 소비자의 요구에 따라 평탄한 표면 또는 구조화된 표면을 가질 수 있다. 이 표면은 열 경화성 수지가 잘 분리될 수 있도록 하기 위해, 그리고 하나의 동일한 프레싱 기구로 가능한 많은 프레스 조작을 할 수 있는 표면 경화도를 획득하기 위해 통상 크롬으로 도금된다. 또한 이 크롬층은 구조화된 표면이 손상되지 않도록 보호하는 역할도 한다.
목재 기질층들은 HDF 보드, MDF, OSB, 칩 보드 또는 플라이우드 보드일 수 있고, HPL 보드는 예를 들면, 차례차례 인쇄되거나 또는 단일 색으로 제조된 크래프트와 알파 펄프 페이퍼로 만들어진 다층 페이퍼 웹이다.
장식 페이퍼를 이용하여 다수의 다양한 디자인들이 얻어질 수 있으며, 장식 페이퍼는 예를 들면 인조 스톤, 인조 가죽, 인조 직물 또는 인조 목재를 포함한다. 이 목적을 위해 사용되는 프레싱 플레이트에 의한 프레스 조작으로 동시에 구조가 부가된 후, 상기 구조는 개별 장식 요소들 위에, 예를 들면 인-레지스터 엠보싱 (in-register embossing)에 의해 중첩되어 오목부가 우드 그레인의 패턴과 일치하게 됨으로써 베이스 패널이 특히 자연스럽게 보이도록 한다. 라미네이트 바닥재의 제조 시, 장식 구조들은 예를 들면, 프레스 기계 내의 프레싱 플레이트 상에서 동시 러닝 구조 (synchronously running structure)에 의해 프레스되어 특히 사실적인 인조 목재를 제조할 수 있다. 프레싱 기구의 특별한 처리에 의한 다른 옵션으로는, 표면의 일부에 서로 다른 광택도를 형성할 수 있으며, 이에 의해 프레스된 베이스 패널의 더 아래쪽 층들이 주변부보다 더 낮은 광택도 또는 더 높은 광택도를 갖게 된다. 완성된 베이스 패널은 가구 산업에 사용될 수 있으며, 또한 인테리어 구조재, 즉 바닥재 패널과 벽 및 천장 클래딩용으로 사용될 수 있다.
불행히도, 이와 같은 형태의 표면들은 세정이 어려운 것으로 알려져 있다. 물을 함유하는 청소 제품으로 작업할 경우, 특히 바닥 부분의, 요철 (tongue and groove)로 결합된 라미네이트 보드에서 문제가 발생한다. 결합 부분들은 통상 밀봉되지만, 물이 침투하여 특히, 우드 기질의 경우, 기질층의 두께 팽윤이 발생하여 둔덕 (cupping) 및 두께 부분에서의 차이가 생기게 되며, 이는 바람직하지 않다.
가구 또는 벽과 천장 패널에 사용되는 특정한 구조들은 대부분 기계적으로 청소되기 때문에 표면이 손상된다. 구조화되고, 평탄한 멜라민 수지 표면의 세정은 지금까지 만족스럽게 해결되지 못하고 있으며 개선이 필요한 문제이다.
예를 들면, EP 0 775 514 B1은 구조적으로 융기된 부분이 내구성 있는 소수성 부재 또는 폴리머로 만들어진 세정 친화적 표면을 제안하고 있다.
CH-PS-26 82 58로 알려진 방법은, 물과의 접촉각 120°를 형성하는 발수 표면을 만들어 오염을 감소시키는 것이다. 이 경우의 표면은 카올린, 탈크, 클레이 또는 실리카 겔과 같은 분말 층을 부가함으로써 만들어지고, 이 분말은 유기 실리콘 화합물에 의해 미리 소수화된다.
그러나 상술한 기술들은 멜라민 수지 표면에 관한 것은 아니며, 플라스틱 층의 부가적인 도포를 위해 사용될 수는 없다.
주로 가구 산업 또는 인테리어 구조로 사용하기 위한 베이스 패널의 제조 외에도, 프레싱 기구들은 소수성 또는 초소수성 표면 형상을 갖는 플라스틱 필름의 제조를 위해서 사용될 수 있다. 플라스틱 필름 대신, 동일한 방법이 분리 필름, PVC 표면과 럭셔리 비닐 타일 (LVT)의 제조용으로도 사용될 수 있다.
프레싱 기구를 이용하는 소수성 또는 초소수성 표면 형상의 제조를 더 용이하게 하기 위해, 본 발명의 목적은 그를 통해 바닥재, 가구, 천장, 벽 및 HPL 패널, 플라스틱 필름, 분리 필름, LVT (럭셔리 비닐 타일) 및 PVC 표면이 세정 친화적인 표면을 구비하도록 할 수 있는 프레싱 기구의 신규한 제조 방법을 제안하고자 하는 것이다.
이와 같은 목적을 달성하기 위해, 본 발명은 프레싱 플레이트, 순환 벨트 또는 엠보싱 롤러 형태의 프레싱 기구의 평탄한 표면 또는 구조화된 표면 상에 소수성 또는 초소수성 표면 형태를 제조하는 방법을 개시하며, 상기 방법은,
- 미세 구조를 갖는 표면 템플레이트를 준비하는 단계;
- 수지로 표면 형상을 만드는 단계;
- 몰딩된 표면을 3D 현미경으로 스캐닝하는 단계;
- 스캐닝 처리와 깊이 측정으로부터의 디지털화된 데이터를 그레이 스케일 비트 맵으로 변환하는 단계;
- 표면 형상을 만들기 위해 연마 표면 처리의 처리 과정을 제어하거나 또는 프레싱 기구를 화학적으로 처리하기 위한 마스크를 도포하도록 그레이 스케일 비트맵을 이용하는 단계를 포함한다.
본 발명의 다른 구체적인 실시 형태는 종속 청구항들에서 정의된다.
이와 같은 방식의 구조화된 표면에 대한 광범위한 시험 결과는 특정 표면 형상이 오염 시에 자기 세정 효과를 갖는다는 것을 나타낸다. 예컨대, 연꽃이나 양배추 잎 또는 비슷한 구조의 식물 잎과 같이 자연적으로 발생하는 알려진 구조의 표면 형상이 이 목적을 위해 사용된다. 또는, 딱정벌레의 표면 구조를 모방한 표면 구조가 사용되기도 한다. 이를 위해 제일 먼저 천연 템플레이트가 준비되어 그 표면의 형상 (impression)을 표면 손상 없이 캐스트 수지에 의해 형성함으로써 그 복제품을 얻을 수 있다. 캐스트 수지가 경화되면, 표면의 형상을 만드는데 사용되는 음각 몰드가 얻어진다. 이 형상과 표면의 디지털화는 3D 현미경에 의해 만들어지며, 이를 통해 표면 템플레이트의 디지털 데이터를 측정하게 되고, 이 데이터는 다른 처리 단계에서도 필요하게 된다. 예를 들면, Keyence 사에서 시판 중인 3D 현미경이 이 목적을 위해 적합하다.
3D 현미경의 장점은 2차원 표면을 탐지할 수 있는 것뿐 아니라, 궁극적으로 프레싱 기구의 표면을 나타내는 표면 템플레이트의 깊이를 탐지할 수 있도록 하는 것이다. 이 측면에서, 3D 스캐너를 이용하여 추가로 얻어진 디지털화된 데이터의 이용이 완벽하게 가능하며, 이 경우, 3D 현미경 데이터뿐 아니라, 3D 스캐너의 데이터도 그레이 스케일 비트 맵의 제조에 이용될 수 있다.
본 발명의 방법에 의하면, 자연에 존재하는 마이크로 구조를 3D 현미경으로 스캐닝하여 탐지함으로써 디지털화된 데이터를 얻을 수 있고, 이를 그레이 스케일 비트 맵으로 변환할 수 있다. 이 그레이 스케일 비트 맵은 연마 표면 처리 공정을 제어하거나, 프레싱 기구의 화학적 처리를 위한 마스크의 적용에 사용될 수 있다. 따라서 본 발명의 방법에 의해, 프레싱 기구의 평탄하거나 구조화된 표면 상에 이와 같은 표면 형상이 만들어질 수 있다. 3D 현미경을 사용하는 것은, 2차원 구조뿐 아니라 표면 템플레이트의 깊이까지 탐지할 수 있음을 뜻한다. 표면 템플레이트의 깊이는 연마 표면 처리 중에 사용되어 예를 들면, 레이저 빔, 워터 젯을 제어하거나 다른 연마 기술을 수행할 수 있도록 한다. 프레싱 기구의 표면이 화학적으로 처리되어야 할 경우, 디지털화된 데이터 (그레이 스케일 비트 맵)에 의해 마스크를 적용할 수 있고, 이 경우 에칭의 지속 기간은 탐지된 깊이에 의해 정해진다.
마스크는 바람직하게는 화학적 표면 처리를 위해, 즉 프레싱 기구의 표면을 에칭하기 위해 적용된다. 이와 같은 마스크는 평탄한 플레이트에 적용될 수 있을 뿐 아니라, 소수성 또는 초소수성 표면 형상의 미세 구조를 만들기 위해 프레싱 기구의 이미 구조화된 표면에 적용될 수도 있다. 이를 위해 적용된 마스크는 바람직하게는, 적어도 부분적으로, 그리고 바람직하게는 완전하게 UV 램프로 경화된 UV 코팅으로 만들어지고, 이에 의해 에칭 배스 (etching bath)를 견뎌낼 수 있게 된다. 에칭이 완료되면, 마스크는 제거되고, 필요한 경우 다른 처리 단계가 수행될 수 있다.
에칭 공정을 완료하고, 마스크를 제거하고 나면 얻어진 구조를 추가적으로 더 평탄화하기 위해 표면 구조를 전기 연마 또는 기계적 연마하는 것도 가능하다. 통상, 마지막 공정의 다음 단계 공정은 경질 크롬 도금이며, 이를 통해 프레싱 기구는 유압 단일 또는 다단계 고열 프레스 내에 위치하여 엣지 프레스 기술을 통해 대응하는 기판의 상면과 하면에 멜라민 수지 함침된 장식 페이퍼를 위치시키고, 프레싱 기구의 음각 구조화된 표면이 플레이트 표면 상에 복제되어 구조화된 템플레이트의 표면 형상이 표면 형상과 대응하도록 된다. 이 방식으로 만들어진 표면은 세정이 매우 용이하고, 따라서 특히 오염 입자들이 표면에 단단하게 부착하지 않아 더욱 제거가 용이하다. 본 발명의 방법은 스테인레스 스틸 순환 벨트, 프레싱 플레이트 및 엠보싱 롤러에 사용될 수도 있다.
필요하다면, 표면 내에서 구조화의 정확성을 향상시키기 위해 3D 스캐너가 추가로 사용될 수 있으며, 이 경우 3D 스캐너와 3D 현미경으로부터의 데이터의 조합을 이용하여 그레이 스케일 비트 맵을 만들 수 있다.
본 발명의 방법의 다른 구체예에 의하면, 마스크를 적용하는 대신, 프레싱 기구 표면의 적어도 일부에, 바람직하게는 전체 표면에 에칭으로부터 보호하기 위한 층을 구비하도록 할 수 있으며, 이 보호층은 그레이 스케일 비트 맵에 의해 제어되는 레이저에 의해 부분적으로 제거될 수 있다. 이 방식으로 전 처리된 프레싱 기구는 에칭 처리되며, 노출된 금속 표면만이 에칭된다. 이 방법의 장점은, 직접 금속 표면을 처리하는 경우에 비해 레이저 빔의 강도가 실질적으로 낮아질 수 있다는 것이다. 그 결과, 더 높은 강도에서의 레이저 빔의 프레싱 플레이트의 처리 시간이 매우 단축될 수 있다. 또 다른 장점은 처리될 프레싱 기구가 반복 없이 7 내지 14 미터의 표준 길이로 만들어질 수 있다는 것이다. 보호층을 제거하기 위해 그레이 스케일 비트 맵의 디지털 데이터에 의해 정확하게 제어되는 레이저를 사용함으로써 높은 정확도와 재생성이 얻어질 수 있다. 깨끗하게 에칭되지 않은 에칭 마스크의 엣지를 피하기 위해서는, 적외선 범위의 파장을 갖는 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 그와 같은 레이저는 금속 표면에서 아주 미미하게 커플링되기 때문에 프레싱 기구 표면 상으로 소모되는 열이 매우 적다. 그 결과, 프레싱 기구의 금속 표면 특성은 영향을 받지 않은 채로 유지되며, 정확하고 재현가능한 에칭 마스크 구조를 제공할 수 있고, 이에 의해 레이저는 에칭을 위해 프레싱 기구의 금속 표면을 부분적으로만 노출시켜 필요로 하는 표면 형상에 대응하는 보호층만을 제거할 수 있다.
레이저에 의해 보호층이 제거되고 나면, 에칭 공정을 통해 미세 구조 표면이 제조될 수 있다. 필요한 에칭 시간은 표면 템플레이트의 깊이에 의해 결정된다. 이 방식으로 표면 형상은 선택된 표면 템플레이트와 가능한 한 유사하게 만들어질 수 있다.
선택된 템플레이트에서 주로 고리형의 반복된 오목부를 포함하는 미세 구조를 만들기 위해, 보호층의 적어도 일부가 제거되어 대략 원형 또는 둥근 에칭 형태로 미세 구조가 만들어진다. 만들어지는 에칭은 서로 떨어져서 위치할 수도 있지만, 예를 들면, 원주 영역에서 서로 접촉하거나 또는 적어도 부분적으로 겹쳐질 수도 있다. 이와 같은 에칭을 형성하기 위해서는, 도포된 보호층의 미세 구조를 완벽하게 에칭하기 위해 레이저가 개별적으로 최대 10 ㎛의 크기를 갖는 것이 이상적이다. 상술한 모든 이유에서, 레이저 법은 미세 구조를 만들기 위해 매우 적합한 방법이다.
마스크를 이용하는 방법 외의 다른 방법으로서, 예컨대, 레이저 또는 워터 젯 장치를 이용하여 구조를 직접 제공하는 수단으로서, 상기 방법으로 얻어진 디지털 데이터 (그레이 스케일 비트 맵)를 이용하는 방법이 있다. 이 경우 프레싱 기구의 표면 연마 처리는 작업 벤치 상에서 수행되어 프레싱 기구의 위치를 고정시킬 수 있도록 하고, 프로세싱 헤드는 구동 유닛에 의해 X 및 Y 평면에서 이동할 수 있거나, 또는 고정 프로세싱 헤드를 이용할 경우, 작업 벤치가 이동할 수 있다. 예컨대 워터 젯과 같은 연마 도구의 체류 시간 또는 레이저 빔의 체류 시간, 촛점 및/또는 강도는 그레이 스케일 비트 맵에 의해 정해진다. 이를 위해 3D 현미경으로 얻어진 깊이 측정값에 의해 결정된 데이터를 이용하는 것도 바람직하다. 예를 들면, 레이저 빔의 체류 시간, 촛점 및 강도는 깊이에 의해 정확하게 제어될 수 있다. 워터 젯 장치를 이용할 경우에도 동일하게 적용가능하며, 이 경우 체류 시간은 표면의 매트릭스 포인트에 따라 제어될 수 있다.
이 방식으로 얻어진 표면 구조는 차례로 전기 연마 또는 기계 연마되어 필요한 경우 표면을 추가적으로 평탄화한다. 통상, 이 다음에는 마지막 공정 단계, 즉 경질 크롬 도금이 이루어지며, 이에 의해 프레싱 기구가 충분한 횟수의 프레스 조작을 견딜 수 있는 표면 경도를 제공할 수 있게 된다.
상술한 방법은 소수성 또는 초소수성 표면 형상을 제공함으로써 세정 효과를 향상시킨다. 이 방법의 단계들은 평탄한 프레싱 기구에도 적용될 수 있고, 유압 단일 또는 다단계 가열 프레스에서 사용되는 구조화된 프레싱 기구에도 적용될 수 있다. 평탄 프레싱 기구의 경우, 이들은 필요로 하는 표면 형상의 미세 구조를 구비하게 된다.
예를 들면, 우드 그레인을 재생하는 구조화된 프레싱 기구의 경우, 구조화 단계가 완료된 다음 소수성 또는 초소수성 미세 구조가 부가되어 이들 프레싱 기구에 바람직한 세정 효과를 부여한다.
이들 방법의 단계들은 바람직하게는 부분적으로 광택도를 조정하기 위한 단계로 대체될 수 있다. 그렇지만 이것이 경질 크롬 도금을 달리하거나 또는 부분적인 영역에서 광택도를 다르게 하기 위해 경질 크롬 도금을 다시 처리함으로써 경질 크롬 도금의 최종 단계가 부분적인 영역에서 서로 다른 광택도를 만들 수 있는 방식으로 시행될 수 있음을 배제하는 것은 아니다. 전체 표면을 경질 크롬 도금하는 대신 디지털 인쇄를 이용하여, 부가적인 표면 처리로서 표면 형상의 부분적인 경질 크롬 도금을 하는 것도 가능하다. 이들은 서로 다른 표면 경도를 갖는 크롬층이 될 수 있으며, 따라서 서로 다른 광택도를 갖는다. 경질 크롬 완료 후 다른 선택으로서, 부가적인 표면 처리로서 전체 표면에 대해 또는 부분적으로 광택도를 조정할 수 있다. 이를 위해, 마스크에 의해 부분적으로 프레싱 기구를 보호하고, 마스크로 가려지지 않은 노출된 영역이, 예컨대 화학적 처리 단계 또는 전기 또는 기계 연마 공정에서 부가적으로 가공될 수 있다.
천연 표면 템플레이트의 형상을 만들기 위해, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지를 이용하는 것이 바람직하다. 이는 이들 수지의 경우 표면을 손상하지 않으면서 실제와 매우 유사하게 복제할 수 있기 때문이고, 특히 초미세 첨가제와 실리콘 수지를 같이 사용할 경우 미세 구조를 재생할 수 있기 때문에 이 목적에 가장 부합한다.
이 방식으로 제조된 프레싱 기구는, 베이스 패널의 엠보싱에 사용될 수 있으며, 또한 바닥재, 벽 클래딩 패널 및 가구용 플라스틱 필름, 분리 필름, LVT (럭셔리 비닐 타일) 제품 및 PVC 표면의 엠보싱에도 사용될 수 있다.
본 발명의 다른 목적은 본 발명의 방법을 실행할 수 있는 장치를 제공하는 것이다.
이와 같은 장치를 제공하기 위해, 프레싱 기구용 지지 장치가 제공된다. 이 지지 장치는 정지 프로세싱 헤드를 갖고, 상기 지지 장치는 구동 유닛에 의해 X 및 Y 방향으로 구동될 수 있거나, 또는 프로세싱 헤드가 교차 평면 (spanned plane) 내에서 X 및 Y 좌표 방향으로 구동 유닛에 의해 이동할 수 있다. 또한 그레이 스케일 비트 맵이 표면 처리를 활성화하기 위해 사용되고, 프로세싱 헤드 또는 지지 장치의 속도는 측정된 표면 템플레이트의 깊이에 의해 제어될 수 있다. 프레싱 기구 표면 연마 처리의 경우, 연마 기구, 예컨대 워터 젯의 체류 시간 또는 레이저 빔의 체류 시간, 촛점 및/또는 강도는 그레이 스케일 비트 맵과 3D 현미경에 의해 측정된 깊이에 의해 정해진다. 또는 프로세싱 헤드는 전체 표면에 도포된 보호층의 제거에 이용될 수도 있고, 이어지는 에칭 처리의 기간은 3D 현미경에 의해 검출된 깊이에 따라 설정될 수 있다.
본 발명은 또한 본 발명에 방법에 의해 만들어진 최대 500 pm의 깊이로 평탄하거나 또는 실제 질감의 구조화된 표면의 프레싱 플레이트, 순환 벨트 또는 원통형 엠보싱 롤러의 베이스 패널, 플라스틱 필름, 분리 필름, PVC 표면, LVT (럭셔리 비닐 타일)의 프레스 및/또는 엠보싱을 위한 용도에 관한 것이다. 평탄하거나 또는 구조화된 표면 상의 소수성 또는 초소수성 표면 형상은 3D 표면 템플레이트로부터 주조된 템플레이트의 그레이 스케일 비트 맵의 소정의 디지털 데이터와 3D 현미경에 의해 검출된 깊이에 근거해서 만들어진다. 단일 또는 다단계 고온 프레스에서 이용될 수 있는, 이와 같은 방식으로 제조된 프레싱 기구를 이용하면 소수성 또는 초소수성 표면 형상을 갖는 베이스 패널을 제조할 수 있다.
본 발명은 본질적으로 프레스 후에 베이스 패턴의 표면에 소수성 또는 초소수성을 갖는 미세 구조를 부여하는 프레싱 기구의 제공 가능성을 제시하는 것이다. 이것은 먼지 입자의 부착을 훨씬 더 어렵게 만들어서 그와 같은 표면의 세정이 매우 용이하고 효과적일 수 있도록 한다. 이를 위해, 자연의 구조화된 미세 구조를 모방한 형상이 만들어지며, 이것은 상기 구조가 정밀하게, 특히 그 깊이에 있어서 정밀하게 프레싱 기구로, 또한 베이스 패널로 전달될 수 있도록 바람직하게는 3D 현미경의 도움으로 만들어진다. 본 발명의 방법에 의해 만들어진 베이스 패널은 가구, 바닥재, 천장 및 벽 패널과, HPL 보드의 제조에 특히 적합하다. 또한 본 발명의 프레싱 기구를 바닥이나 벽에 사용될 수 있는 플라스틱 필름, 분리 필름, PVC 표면 및 LVT (럭셔리 비닐 타일)의 엠보싱 가공에 사용하는 것도 가능하다.
이하에서 본 발명은 도면을 참조하여 더 상세하게 설명된다.
도 1은 표면 구조를 갖는 프레싱 플레이트를 나타내는 사시도이다.
도 2는 도 1의 구조를 갖는 프레싱 플레이트의 확대 단면도이다.
도 3은 미세 구조를 갖는 도 1의 프레싱 플레이트의 단면을 더욱 확대한 도면이다.
도 4는 본 발명에 의한 방법을 실시하기 위한 제1 장치의 평면도이다.
도 5는 본 발명에 의한 방법을 실시하기 위한 제2 장치의 평면도이다.
도 1은 강철 또는 황동 시트로 만들어진 표면 구조를 갖는 프레싱 플레이트 (1)를 나타내는 사시도이다. 프레싱 플레이트 (1)의 표면 (2)은 예를 들면, 마스크를 도포한 다음 에칭함으로써 만들어지는 우드 그레인 패턴 (3)을 구비한다. 또는, 표면 (2) 상의 구조는 워터 젯 장치 또는 레이저와, 합동 제어 유닛에 의해 만들어질 수도 있다. 주변 엣지 (4)는 도시되지는 않았지만, 단일 또는 다단계의 유압 프레스에서 유지 및 파지를 위해 사용된다.
도 2는 우드 그레인 패턴 (3)을 갖는 프레싱 플레이트 (1)의 단면도이다. 확대한 부분으로부터 알 수 있는 바와 같이, 우드 그레인 패턴 (3)은 에칭 공정, 레이저 처리 또는 예컨대 워터 젯을 사용한 공정에 의해 만들어지는 융기된 영역 (5)과 침강 영역 (6)으로 이루어진다. 이 우드 그레인 패턴 (3) 외에도, 실시예에 도시된 실시 형태에서는 경질 크롬 층 (7)이 프레싱 플레이트 표면 전체에 도포된다. 또는, 다른 경질 크롬 코팅이, 부분적인 영역에, 예컨대 우드 그레인 패턴(3)의 융기 영역 (5) 또는 침강 영역 (6)에 추가로 도포될 수도 있다.
도 3은 우드 그레인 패턴 (3)과 본 발명의 방법에 의해 제조된 미세 구조 (8)를 갖는 프레싱 플레이트 (1)의 더 크게 확대된 단면도이다. 상기 프레싱 플레이트는 소수성 또는 초소수성 표면 형상을 갖고, 그에 의해 만들어지는 최종 제품, 예컨대 베이스 패널의 표면에 먼지 입자가 부착하기 매우 어렵게 되어 세정이 용이하게 된다. 상기 미세 구조 (8)는 또한 프레싱 기구의 내구성을 향상시키기 위해 경질 크롬 도금 (9)으로 코팅될 수 있다. 이 경우, 크롬 도금 (9)은 침강 영역 (6) 또는 융기 영역(5)의 표면에 서로 다른 광택도를 부여하기 위해 이미 존재하는 경질 크롬 도금 (9) 위의 적어도 일부 영역에 도포될 수도 있다.
도 4는 프로세싱 헤드로서 워터 젯 노즐을 갖는 본 발명에 의한 방법을 실시하기 위한 장치 (20)의 평면도이다. 상기 장치는 그 안에 지지 장치 (26)가 배치된 물 탱크 (21)를 포함한다. 지지 장치 (26)는 흡입 수단 (27)이 배치된 오리피스들 (orifices)을 구비하고, 상기 오리피스는 고무 탄성 씰 또는 흡입 컵을 구비한 흡입 오리피스일 수 있다. 따라서, 그 표면 (2)이 가공되는 프레싱 플레이트 (1)는 그 전체 표면에 의해 지지 장치 (26) 상에 고정될 수 있다. 상기 장치는 연결 선 (23)을 구비한 고압 펌프 유닛 (22)을 더 포함한다. 상기 고압 펌프 유닛 (22)에는 연결선 (23)을 통해 물이 공급된다. 이 물은 가공물 (1)에 표면 구조를 적용하기 위해 이전에 사용되었던 물을 재활용한 것일 수 있다. 상기 물은 물 흡입 부재 (24)를 통해 프로세싱 헤드 (25)에 전달된다. 연마제가 연마제 커넥터 (31)를 통해 프로세싱 헤드 (25)에 전달될 수 있으며, 상기 프로세싱 헤드 (25)에는 워터 노즐에서 빠르게 유동하는 물이 흡입된 상태로 물 - 연마제가 워터 노즐에서 분출된다.
프로세싱 헤드 (25)는 x 방향에 배치된 두 개의 가이드 레일 (29)에 의해 x 방향으로 이동된다. x방향의 가이드 레일 (29) 상에 이동가능하도록 배치된 y 방향의 다른 가이드 레일 (30)에 의해, y방향에서 가이드 레일 (30) 상에서 이동가능하도록 배치된 프로세싱 헤드 (25)는 y방향으로 이동한다. 상기 장치가 이와 같이 설계된다면, x방향의 하나의 가이드 레일만을 구비할 수도 있다. 가이드 레일 (28, 29)과 평행하게 이동이 중첩되도록 함으로써, 프로세싱 헤드 (25)는 표면 (2)의 모든 방향 (x,y)으로 이동할 수 있다. 본 발명에서 제시된 바와 같이, 표면 (2)의 위치 (x,y)에서 연마 깊이는 x 및/또는 y방향에서 프로세싱 헤드 (25)의 구동 속도, 수압, 유량, 조사 시간 또는 표면 (2)과 프로세싱 헤드 (25) 간의 거리에 의해 제어된다. 또한 그레이 스케일 비트 맵의 검출 데이터 역시 이를 위해 이용될 수 있다.
도 5는 프로세싱 헤드 또는 프린터 유닛을 구비한, 본 발명에 의한 방법을 실시하기 위한 장치 (40)의 평면도를 나타낸다. 장치 (40)는 평평한 작업 표면 (42)을 구비한 지지 테이블 (41)을 포함한다. 작업 표면 (42)은, 작업 표면 (42) 상에 위치한 프레싱 기구 (1)에 흡입력을 가하기 위한 진공 펌프와 연결된 오목부를 갖기 때문에 작업 중에 위치를 고정시킬 수 있다. 프로세싱 헤드 (46)는 크로스 부재 (45)에 의해 Y 좌표 방향으로 움직일 수 있다. 크로스 부재 (45)는 X 좌표 방향으로도 이동할 수 있고, 따라서 프로세싱 헤드 (46)는 프레싱 기구 (44)의 표면의 모든 지점에 도달할 수 있다. 프로세싱 헤드 (46)를 이동시키는 대신, 프로세싱 헤드는 정지 상태로 두고, 프레싱 기구 (44)가 그 위에 위치한 작업 표면 (42)이 X 및 Y 방향으로 이동하는 것도 가능하다.
크로스 부재 (45)와 프로세싱 헤드 (46)의 이동은 그레이 스케일 비트 맵으로부터 데이터를 수신하는 제어부 (47)에 의해 제어된다. 프로세싱 헤드는, 프레싱 기구 (44)의 표면에 마스크를 도포하기 위한, 예를 들면 프린트 헤드일 수 있다. 이 경우 프레싱 기구 (44)는 에칭된다. 또는, 예를 들면 레이저일 수 있는 연마 프로세싱 헤드를 이용하는 것도 가능하며, 이 경우, 레이저는 제어 유닛 (47)에 의해 X와 Y 평면 상의 모든 방향으로 이동할 수 있고, 이에 의해 프레싱 기구 (44)의 표면에 레이저에 의한 구조를 적용할 수 있으며, 이 경우 검출된 그레이 스케일 비트맵 데이터가 이용될 수 있다.
동일한 장치 (40)가 에칭으로부터의 보호층을 구비한 프레싱 플레이트의 가공에 사용될 수 있다. 레이저는 에칭하고자 하는 일부 영역에 존재하는 보호층을 제거한다. 이들은 바람직하게는 천연의 표면을 그대로 모방한 미세 구조를 에칭하기 위해 원형 또는 둥근 형태의 에칭일 수 있다. 특히 이 경우, 보호층만을 제거하고, 프레싱 기구의 대부분의 금속 표면을 그대로 유지하는 적외선 레이저를 사용하는 것이 바람직하다. 이 경우의 에칭은 서로 떨어져서 위치하지만, 원주 영역에서 서로 접촉하거나 겹쳐질 수도 있다.
1. 프레싱 플레이트
2. 표면
3. 우드 그레인 패턴
4. 엣지
5. 영역
6. 영역
7. 경질 크롬층
8. 미세 구조
9. 경질 크롬 도금
20. 장치
21. 물 탱크
22. 고압 펌프 유닛
23. 연결선
24. 물 흡입 부재
25. 프로세싱 헤드
26. 지지 장치
27. 흡입 수단
28. 가이드 레일
29. 가이드 레일
30. 가이드 레일
40. 장치
41. 지지 테이블
42. 작업 표면
43. 오목부
45. 크로스 부재
46. 프로세싱 헤드
47. 제어 유닛

Claims (14)

  1. 베이스 패널, 플라스틱 필름, 분리 필름, PVC 표면 및 LVT (럭셔리 비닐 타일)를 제조하기 위한 프레싱 플레이트 (1), 순환 벨트 또는 엠보싱 롤러 형태의 프레싱 기구의 평탄하거나 또는 구조화된 표면 상에 소수성 또는 초소수성 표면 형태를 제조하기 위한 방법으로서,
    - 미세 구조를 갖는 표면 템플레이트를 준비하는 단계;
    - 수지로 표면 형상을 만드는 단계;
    - 몰딩된 표면을 3D 현미경으로 스캐닝하는 단계;
    - 스캐닝 처리와 깊이 측정으로부터의 디지털화된 데이터를 그레이 스케일 비트 맵으로 전환하는 단계; 및
    - 표면 형상을 만들기 위해 연마 표면 처리의 처리 공정을 제어하거나, 또는 프레싱 기구를 화학적으로 처리하기 위한 마스크를 도포하도록 그레이 스케일 비트 맵을 이용하는 단계를 포함하는 것인 방법.
  2. 제1항에 있어서, 다른 표면 처리를 위해 디지털 인쇄 방식에 기초하여 마스크를 도포하도록 상기 그레이 스케일 비트 맵이 사용되는 것을 특징으로 하는 것인 방법.
  3. 제1항에 있어서, 상기 프레싱 기구의 표면은 마스크 도포 후 화학적으로 처리되고, 에칭 공정의 지속 시간은 표면 템플레이트의 측정된 깊이에 의해 정해지는 것을 특징으로 하는 방법.
  4. 제1항에 있어서, 상기 프레싱 기구의 표면은 적어도 부분적으로 또는 전체적으로 에칭으로부터의 보호층을 구비하고, 다음에 이 보호층은 그레이 스케일 비트 맵으로 제어되는 레이저에 의해 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  5. 제4항에 있어서, 상기 프레싱 기구의 금속 표면은 레이저가 보호층의 두께만을 제거함으로써 노출되는 것을 특징으로 하는 방법.
  6. 제4항에 있어서, 상기 보호층은 원형 또는 둥근 에칭 형태, 또는 서로 이격되거나, 원주 영역에서 접촉하거나 또는 부분적으로 겹쳐지는 에칭 형태의 미세 구조를 부여하기 위해 부분적으로 제거되는 것을 특징으로 하는 방법.
  7. 제4항에 있어서, 상기 보호층은 원형 또는 둥근 에칭 형태의 미세 구조를 부여하기 위해 부분적으로 제거되고, 상기 원형 또는 둥근 에칭 형태는 서로 이격되거나, 원주 영역에서 접촉하거나 또는 부분적으로 겹쳐지는 것을 특징으로 하는 방법.
  8. 제4항에 있어서, 상기 보호층은 에칭 공정에 의해 미세 구조 표면이 형성되도록 제거되고, 에칭 공정의 지속 기간은 표면 템플레이트의 측정된 깊이에 의해 결정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  9. 제1항에 있어서, 프레싱 기구 표면의 연마 공정이 이루어지고, 연마 도구의 체류 시간, 레이저 빔의 체류 시간, 레이저 빔의 촛점, 레이저 빔의 강도 중 적어도 하나가 그레이 스케일 비트 맵에 의해 결정되고, 이를 위해 3D 현미경에 의한 깊이 측정으로부터 검출된 데이터가 이용되는 것인 방법.
  10. 제9항에 있어서, 연마 도구가 워터 젯인 것을 특징으로 하는 방법.
  11. 제1항에 있어서, 후속 표면 처리가 전기 연마 또는 기계 연마에 의해 이루어지거나, 또는
    후속 표면 처리로서 표면 형상의 표면의 전체 또는 일부분에 경질 크롬 도금 (9)이 도포되거나, 또는
    후속 표면 처리로서 표면 전체 또는 일부분에 대해 광택도가 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  12. 제11항에 있어서, 후속 표면 처리로서 표면 형상의 표면의 전체 또는 일부분에 경질 크롬 도금 (9)이 도포되고,
    후속 표면 처리로서 표면 전체 또는 일부분에 대해 광택도가 조정되는 것을 특징으로 하는 방법.
  13. 제1항에 있어서, 에폭시 수지 또는 실리콘 수지가 형상의 제조에 사용되는 것을 특징으로 하는 방법.
  14. 제1항 내지 제13항 중 어느 하나의 항에 의한 방법을 실시하기 위한 장치 (20, 40)로서, 미세구조를 갖는 표면 템플레이트를 만들기 위한 유닛, 수지로 표면 형상을 만들기 위한 유닛, 3D 현미경에 의해 수지로 몰딩된 표면을 스캐닝하기 위한 유닛 및 깊이 측정을 포함하는 스캐닝 처리에서 얻어진 디지털 데이터를 그레이 스케일 비트 맵으로 전환하기 위해 구성되는 유닛을 포함하는 것인 장치.
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