KR20080084215A - The directional adhesive structures to be controllable adhesion force and the manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
도 1은 본 발명의 접착구조에 대한 실시예의 사시도.1 is a perspective view of an embodiment of the adhesive structure of the present invention.
도 2는 도 1의 실시예에 있어서 섬모(纖毛)가 베이스에 수직인 축과 이루는 각 및 경사면이 섬모의 길이방향 축과 이루는 각을 나타내는 단면도.FIG. 2 is a cross-sectional view showing an angle formed by an axis of the cilia with an axis perpendicular to the base and an angle formed by an inclined plane with the longitudinal axis of the cilia in the embodiment of FIG. 1. FIG.
도 3는 본 발명의 접착구조를 이용한 일실시예의 사시도.Figure 3 is a perspective view of one embodiment using the adhesive structure of the present invention.
도 4는 본 발명의 접착구조를 이용한 다른 실시예의 사시도.4 is a perspective view of another embodiment using the adhesive structure of the present invention.
도 5은 도 3 또는 도 4의 실시예에 있어서 부착물을 부착하는 초기단계에 있어서의 일부 단면도.FIG. 5 is a partial cross sectional view in the initial stage of attaching an attachment in the embodiment of FIG. 3 or FIG. 4; FIG.
도 6은 도 3 또는 도 4의 실시예에 있어서 부착물을 부착한 후 접선력이 최대로 작용하는 상태의 일부 단면도.FIG. 6 is a partial cross-sectional view of a state in which tangential force is maximum after attaching an attachment in the embodiment of FIG. 3 or FIG. 4.
도 7는 도 6에서 있어서 하나의 섬모에 대한 역학관계를 표현하는 단면도.FIG. 7 is a cross-sectional view illustrating dynamics of one cilia in FIG. 6. FIG.
도 8는 도 3 또는 도 4의 실시예 혹은 하나의 접착구조를 수직형태의 부착면에 적용한 경우의 일부 단면도.8 is a partial cross-sectional view when the embodiment of FIG. 3 or FIG. 4 or one adhesive structure is applied to a vertical attachment surface. FIG.
도 9는 도 8의 구조에 있어서 하나의 섬모에 대한 역학관계를 나타내는 단면 도.FIG. 9 is a cross-sectional view illustrating a dynamic relationship of one cilia in the structure of FIG. 8. FIG.
도 10은 본 발명의 접착 구조의 제조방법에 대한 주형을 나타내는 사시도.10 is a perspective view showing a mold for a method of manufacturing an adhesive structure of the present invention.
도 11는 본 발명의 접착 구조의 제조방법에 대한 공정 단면도.11 is a cross sectional view of a process for producing the bonded structure of the present invention.
*도면의 주요부분에 대한 부호의 설명 *Explanation of symbols on main parts of drawing
1 : 접착구조 2 : 베이스1: Bonding structure 2: Base
3 : 섬모(纖毛) 3a : 경사면3:
10 : 척 11 : 고정판10: chuck 11: fixed plate
12 : 사각형 틀 13 : 가이드부12: rectangle frame 13: guide
20 : 척 21 : 고정판20: Chuck 21: fixed plate
22 : 원형 틀 23 : 가이드부22: circular frame 23: guide part
100 : 주형 101 :베이스 주형부100: mold 101: base mold
101a: 베이스 공간 111 : 섬모 주형부101a: base space 111: ciliated mold
111a: V자형 홈부 111b: 섬모 형성 홀111a: V-
121 : 상부 주형 121a: V자형 요곡부121:
M : 부착물 M: Attachment
본 발명은 접착력의 제어가 가능한 방향성(directional) 접착 구조 및 상기 접착 구조를 제조하는 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 건식 접착구조로서 폴리머로 이루어지는 베이스와 베이스에 일체로 형성되는 섬모(纖毛)로 구성되는 반복적 사용과 접착력을 방향에 따라 제어할 수 있는 접착 구조 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a directional adhesive structure capable of controlling the adhesive force and to a manufacturing method for manufacturing the adhesive structure, and more particularly, to a dry adhesive structure, a base formed of a polymer and a cilia integrally formed on the base. The present invention relates to an adhesive structure capable of controlling repeated use and adhesive force according to a direction and a method of manufacturing the same.
종래의 접착구조는 접착물질을 이용한 습식 형태의 접착 테이프가 주로 사용되었다. 예를 들어, 스카치사에서 제조되는 투명테이프 등이 있다. 상기 투명테이프는 유리 등에 부착하게 되는 경우 부착력은 뛰어나나 재사용이 어렵고, 또한 유리 등에 접착물질이 함께 떨어져 더러워진다는 문제점이 있었다. 또한, 테이프의 접착력을 제어하는 것이 불가능하다는 문제점이 있었다.In the conventional adhesive structure, a wet adhesive tape using an adhesive material is mainly used. For example, there are transparent tapes manufactured by Scotch. When the transparent tape is attached to glass or the like, the adhesion is excellent, but it is difficult to reuse, and there is a problem in that the adhesive material falls on the glass together and becomes dirty. In addition, there was a problem that it is impossible to control the adhesive force of the tape.
또한, 종래의 도마뱀의 발바닥 구조에 대한 결과로서, 건식 접착제에 대해서는 많은 연구가 있어 왔으며, 나노 탄소튜브를 이용한 건식 접착제나 폴리머 나노섬유를 이용한 건식 접착제 등이 있었다. 상기 기술들은 무수히 많은 미세 섬유소를 만들어서, 무수히 많은 섬유소와 부착되는 물건과의 반데르 발스 힘(Van der waals force)을 이용한 것으로서, 제조가 어렵고 나노튜브나 나노섬유에 큰 수직력을 가하여야 부착가능하며, 또한 방향성이 없기 때문에 접착력을 제어하는 것이 매우 어려웠다.In addition, as a result of the sole structure of the conventional lizard, there have been many studies on dry adhesives, and there have been dry adhesives using nano carbon tubes and dry adhesives using polymer nanofibers. These techniques make use of Van der waals force between a myriad of fine fibers and their attached objects, making them difficult to manufacture and attaching them with great vertical force on nanotubes or nanofibers. In addition, it was very difficult to control the adhesive force because there was no directivity.
또한, 상기 탄소나노튜브 등을 이용한 접착구조는 나노섬유에 수직력을 가하여 부착한 후에는 섬유소가 형태를 유지할 수 없기 때문에 재사용이 불가능하다는 문제점이 있었다.In addition, the adhesive structure using the carbon nanotubes had a problem that can not be reused because the fiber can not maintain the shape after applying the vertical force to the nanofibers.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 반복적으로 사용가능한 접착구조를 제공함을 목적으로 한다.The present invention has been made to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide an adhesive structure that can be used repeatedly.
또한, 본 발명은 접착되는 제품에 손상을 가하지 않고 탈착이 가능한 접착구조를 제공함을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide a detachable adhesive structure without damaging the product to be bonded.
또한, 본 발명은 큰 수직력없이 쉽게 부착이 가능하고, 또한 접착력의 제어가 가능한 접착구조를 제공함을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an adhesive structure that can be easily attached without a large vertical force, and also allows the control of the adhesive force.
또한, 본 발명은 전기력이나 자기력의 영향을 받지 않으므로, 진공상태에서도 사용가능한 접착구조를 제공함을 목적으로 한다.In addition, an object of the present invention is to provide an adhesive structure that can be used even in a vacuum state because it is not affected by electric or magnetic forces.
전술한 본 발명의 목적은, 폴리머 재질로 이루어지는 베이스;와 상기 베이스에 일체로 형성되는 소정 길이의 다수의 섬모(纖毛);로 구성되며, 상기 섬모는 베 이스에 수직인 축에서 소정 각도를 가지고 일정방향으로 경사져 형성되는 것을 특징으로 하는 접착력의 제어가 가능한 방향성 접착 구조를 제공함으로써 달성된다. 본 발명의 접착 구조는 폴리머(polymer) 재질로 만듦이 바람직하다. 폴리머는 중합체로서 합성중합체나 천연중합체 모두 본 발명에 적용이 가능하다. 폴리머 재질의 경우 덩어리(bulk) 물질 자체로는 강성(stiffness)이 클지라도, 미세한 털 형태로 만드는 경우에는 강성이 떨어져 접착에 유리한 형태로 될 수 있다. 미세한 털 형태로 제조됨으로써, 섬모가 유리 등과 같은 매끈한 물체에 부착되는 경우 부착되는 부분은 반데르 발스 힘(Van der waals force)이 작용하여 접착력(adhesion force)이 발생한다. 또한, 섬모가 휘어져 있으므로, 방향성에 있어서 섬모의 경사 방향으로 기울어지게 되고, 기울어진 섬모 부분이 부착물에 접착되는 경우에는 접착면적이 넓어질 수 있다. 접착면적이 넓어지면 그 만큼 반데르 발스 힘이 커지게 되고 접착력 또한 증가할 수 있으므로, 섬모가 일정방향으로 경사져 형성됨이 바람직하다.An object of the present invention described above is composed of a base made of a polymer material; and a plurality of cilia of a predetermined length integrally formed on the base; wherein the cilia have a predetermined angle at an axis perpendicular to the base. It is achieved by providing a directional adhesive structure capable of controlling the adhesive force, characterized in that formed in an inclined direction. The adhesive structure of the present invention is preferably made of a polymer material. The polymer is a polymer, both synthetic and natural polymers can be applied to the present invention. In the case of the polymer material, although the bulk material itself has a large stiffness, when it is made in the form of fine hair, the rigid material may be in a form that is advantageous for adhesion. By being manufactured in the form of fine hairs, when the cilia are attached to a smooth object such as glass, the attached portion is subjected to van der waals force to generate an adhesion force. In addition, since the cilia are bent, the inclined direction of the cilia is inclined, and when the inclined cilia are adhered to the adherend, the adhesion area may be widened. The greater the adhesive area, the greater the van der Waals force and the greater the adhesive force. Therefore, the cilia are inclined in a predetermined direction.
또한, 본 발명의 바람직한 특징은, 상기 섬모의 말단은, 섬모의 경사방향과 같은 방향으로 기울어지며 섬모의 길이방향 축을 기준으로 소정 각도의 경사면이 형성되는 점에 있다. 섬모의 말단에 경사면을 형성시키면, 경사면의 면적이 섬모의 직경보다 훨씬 더 큰 면적을 가지게 되므로, 접착면적이 넓어져 접착면에 작용하는 반데르 발스 힘이 증가하게 되고, 이에 따라 접착력이 증가하게 된다. 다만, 섬모는 원통형상이 아닌, 사각기둥형상으로 사용될 수도 있다. 또한 다양한 다각형의 형태로 제조되어 사용될 수 있으며, 다만 원형으로 된 경우가 제조하기에 편리하다는 이점이 있다.In addition, a preferred feature of the present invention is that the ends of the cilia are inclined in the same direction as the inclined direction of the cilia, and an inclined surface of a predetermined angle is formed with respect to the longitudinal axis of the cilia. Forming an inclined surface at the end of the cilia, the area of the inclined surface has a much larger area than the diameter of the cilia, thus increasing the adhesion area and increasing the van der Waals force acting on the adhesion surface, thereby increasing the adhesion force do. However, the cilia may be used in the shape of a square column rather than a cylindrical shape. In addition, it can be manufactured and used in the form of various polygons, but there is an advantage that it is convenient to manufacture a circular case.
또한, 본 발명의 바람직한 특징은, 다수의 섬모는 하나의 열과 그 다음 열이 서로 엇갈려 형성되는 점에 있다. 다수의 섬모로 구성되는 하나의 열과 그 다음 열이 서로 엇갈려 형성되므로, 단위면적에 들어가는 섬모의 수는 증가한다. 또한, 섬모가 압축력에 의해 경사방향으로 기울어져, 섬모 말단의 경사면 전체가 부착물에 접착되는 경우에는 하나의 섬모와 다른 하나의 섬모는 적절한 접착공간이 필요하게 된다. 따라서, 섬모의 열들은 서로 엇갈려 형성함이 바람직하다.In addition, a preferred feature of the present invention is that the plurality of cilia are formed by staggering one row and the next. Since one row of multiple cilia and the next row are formed alternate with each other, the number of cilia entering the unit area increases. In addition, when the cilia are inclined in the inclined direction by the compressive force, and the entire inclined surface of the cilia ends is adhered to the attachment, one cilia and the other cilia need appropriate adhesion space. Therefore, the rows of cilia are preferably formed to cross each other.
또한, 본 발명의 바람직한 특징은, 베이스에 수직인 축과 섬모가 이루는 각은 5°내지 45°로 형성된다는 것이다. 베이스와 섬모가 이루는 각에 경사를 주는 것은 일정방향으로 쉽게 휘어지도록 하기 위함이다. 일정방향으로 휘어지는 경우에는 방향성에 따라 접착력을 제어할 수 있기 때문이다.In addition, a preferred feature of the present invention is that the angle formed by the axis perpendicular to the base and the cilia is formed between 5 ° and 45 °. The inclination of the angle between the base and the cilia is intended to bend easily in a certain direction. This is because the adhesive force can be controlled according to the directionality when bent in a predetermined direction.
또한, 본 발명의 바람직한 특징은, 섬모의 길이방향 축과 경사면이 이루는 각은 10°내지 90°로 형성된다는 것이다. 섬모의 말단에 형성되는 경사면은 접착면적을 넓게 하기 위한 것으로서, 접착면적이 넓어질수록 접착력을 강하게 조절할 수 있으므로 일정 각도로 기울어진 경사면을 형성하는 것이다.In addition, a preferred feature of the present invention is that the angle formed by the longitudinal axis of the cilia and the inclined surface is formed between 10 ° and 90 °. The inclined surface formed at the end of the cilia is to widen the adhesive area, and as the adhesive area is wider, the adhesive force can be strongly controlled, thereby forming the inclined surface inclined at an angle.
또한, 본 발명의 바람직한 특징은, 섬모의 직경은 1㎛ 내지 500㎛이고, 길이는 100㎛ 내지 1mm로 형성된다는 것이다. 섬모의 직경이 나노 사이즈로 형성되는 경우에는 섬모의 말단에 경사면을 형성하는 것은 크게 중요하지 않다. 그러나, 본 발명의 경우와 같이, 그 직경이 수 마이크로에서 수백 마이크로로 형성되는 경우에는 섬모의 말단에 형성되는 경사면은 상당히 중요한 의미를 가진다. 경사면의 형성은 앞서 설명한 바와 같이, 접착면적을 넓혀 접착력이 증가할 수 있도록 하는 역할을 한다.In addition, a preferable feature of the present invention is that the diameter of the cilia is 1 µm to 500 µm, and the length is formed to 100 µm to 1 mm. In the case where the diameter of the cilia is formed in the nano size, it is not important to form an inclined surface at the end of the cilia. However, as in the case of the present invention, when the diameter is formed from several micro to several hundred micro, the inclined surface formed at the end of the cilia has a significant meaning. Formation of the inclined surface, as described above, serves to increase the adhesive area to increase the adhesive force.
또한, 본 발명의 목적은 베이스 공간이 형성되는 베이스 주형부와, 상기 베이스 공간의 상부에 형성되는 섬모 주형부로 이루어지는 하부 주형에 액상 폴리머를 주입하는 단계; 상기 하부 주형에 주입된 폴리머를 압축하며, 폴리머의 상단부에 경사면이 형성되도록 상부 주형을 결합하는 단계; 및 상기 상부 주형이 결합된 형태로 소정 시간이 경과된 후, 베이스 주형부의 상부를 분리하는 단계;로 구성되는 것을 특징으로 하는 접착력의 제어가 가능한 방향성 접착 구조의 제조방법을 제공함으로써 달성된다.In addition, an object of the present invention comprises the steps of injecting a liquid polymer into the lower mold consisting of a base mold portion formed with a base space and a ciliary mold portion formed on the base space; Compressing the polymer injected into the lower mold and coupling the upper mold to form an inclined surface at an upper end of the polymer; And separating the upper part of the base mold part after a predetermined time has elapsed in a form in which the upper mold is combined, which is achieved by providing a method of manufacturing a directional adhesive structure capable of controlling adhesive strength.
본 발명의 제조방법은 접착구조의 형상을 위한 주형이 제작되어야 한다. In the manufacturing method of the present invention, a mold for the shape of the adhesive structure should be manufactured.
주형을 제작하는 방법으로는 먼저 베이스를 형성하기 위한 베이스 주형부가 형성되어야 한다. 베이스 공간이 형성된 베이스 주형부가 마련되면, 베이스 주형부의 상부에 장착되는 섬모 주형부가 형성되어야 한다. 섬모 주형부는, 주형부 몸통 과; 상기 몸통에 소정각도로 기울어져 형성되는 다수의 섬모 형성 홀과; 상기 몸통의 상단에 형성되는 V자형 홈부로 구성되며, 상기 섬모 형성 홀의 하부는 상기 베이스 공간과 연결되고, 상기 섬모 형성 홀의 상부는 상기 V자형 홈부의 일경사면에 관통되어 형성된다. 섬모 주형부는 먼저 상부에 V자형 홈부를 형성하고, V자형 홈부가 형성되면, 베이스와 연결되는 섬모 형성 홀이 V자형 홈부의 일경사면에 관통되도록 제작된다. 다만 상부 주형은 섬모 형성 홀을 형성하기 전에, 섬모 주형부의 V자형 홈부에 실리콘 등을 부어 주형을 완성한다. 따라서, 상부 주형은 몸통과 상기 몸통의 일단에 상기 섬모 주형부의 V자형 홈부에 끼워지도록 형성되는 V자형 요곡부로 구성된다.As a method of manufacturing a mold, a base mold part for forming a base must first be formed. When the base mold part in which the base space is formed is provided, a cilia mold part to be mounted on the upper part of the base mold part should be formed. The ciliated mold part includes a mold part body; A plurality of ciliated holes formed at an angle to the body at a predetermined angle; Consists of a V-shaped groove formed on the upper end of the body, the lower portion of the ciliated forming hole is connected to the base space, the upper portion of the ciliated forming hole is formed through the inclined surface of the V-shaped groove. The ciliated mold part first forms a V-shaped groove part at an upper portion thereof, and when the V-shaped groove part is formed, the ciliary forming hole connected to the base is made to penetrate the one slope surface of the V-shaped groove part. However, the upper mold completes the mold by pouring silicon or the like into the V-shaped groove portion of the ciliated mold portion before forming the ciliary forming hole. Thus, the upper mold is composed of a body and a V-shaped bent portion formed to fit in the V-shaped groove portion of the ciliated mold portion at one end of the body.
주형이 완성되면, 섬모 주형부의 V자형 홈에 형성된 섬모 형성 홀에 액체 폴리머를 주입한다. 섬모 형성 홀은 미세 구멍으로 형성되어 있으므로, 모세관 현상에 의하여 베이스까지 폴리머가 차게 된다.When the mold is completed, the liquid polymer is injected into the ciliated hole formed in the V-shaped groove of the ciliated mold part. Since the cilia-forming holes are formed as fine holes, the polymer is filled to the base by capillary action.
폴리머를 주형에 주입한 후에는, 폴리머의 표면장력으로 인하여 베이스의 모서리 부분이 채워지지 않을 수 있으므로, 상부주형으로 폴리머를 압축하며 상부주형을 하부주형에 결합한다. 상부주형의 V자형 요곡부는 섬모 주형부의 V자형 홈에 삽입되어 폴리머로 이루어지는 섬모의 말단에 경사면을 형성할 수 있도록 하며, 상기 V자형 요곡부로 폴리머를 압축하여 일부 모서리 부분까지 완전히 채워지도록 한다. 또한, 여분의 폴리머는 상부 주형의 결합으로 바깥으로 흘러나오게 된다.After injecting the polymer into the mold, the edge of the base may not be filled due to the surface tension of the polymer, thus compressing the polymer into the upper mold and joining the upper mold to the lower mold. The V-shaped bent portion of the upper mold is inserted into the V-shaped groove of the ciliated mold part to form an inclined surface at the end of the cilia composed of the polymer, and compresses the polymer with the V-shaped bent portion so as to completely fill up to some corner portions. In addition, the excess polymer flows outward through the bonding of the upper mold.
상부 주형을 폴리머가 차 있는 하부주형에 결합한 후 소정시간이 경과되면, 베이스 주형부에서 섬모 주형부 및 상부 주형을 분리시킨다. 상기 주형을 분리시킴으로써, 본 발명의 접착 구조가 형성된다.After a predetermined time has elapsed after the upper mold is bonded to the lower mold filled with polymer, the ciliary mold portion and the upper mold are separated from the base mold portion. By separating the mold, the adhesive structure of the present invention is formed.
이하에서는 도면을 참조하여 본 발명의 접착원리 및 실시예를 상세히 설명하기로 한다. Hereinafter, the principle and embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 접착구조에 대한 실시예의 사시도이고, 도 2는 본 발명의 접착구조에 대한 실시예의 섬모와 베이스에 수직인 축과 이루는 각 및 경사면이 섬모의 길이방향 축과 이루는 각을 나타내는 도면이고, 도 3은 본 발명의 접착구조를 이용한 실시예로서 접착구조의 경사면이 서로 마주 보도록 설치된 사시도이고, 도 4는 본 발명의 접착구조를 이용한 다른 실시예로서 경사면이 서로 마주보며 4개의 접착구조가 각 90°방향에 설치된 사시도이고, 도 5는 도 3 또는 도 4의 실시예에 있어서 부착물을 부착하는 초기단계에 있어서의 일부 단면도이고, 도 6은 도 3 또는 도 4의 실시예에 있어서 부착물을 부착한 후 접선력이 최대로 작용한 후의 일부 단면도이고, 도 7은 도 6에 있어서 하나의 섬모에 대한 역학관계를 표현하는 단면도이고, 도 8은 도 3 또는 도 4의 실시예를 수직면에 부착한 경우의 일부 단면도이고, 도 9는 도 8의 구조에 있어서의 역학관계를 나타내는 단면도이고, 도 10은 본 발명의 접착 구조의 제조방법에 대한 주형을 나타내는 사시도이고, 도 11은 본 발명의 접착 구조의 제조방법에 대한 공정을 나타내는 단면도이다.Figure 1 is a perspective view of an embodiment of the adhesive structure of the present invention, Figure 2 is an embodiment of the embodiment of the adhesive structure of the present invention showing the angle formed by the axis perpendicular to the base and the inclined surface formed by the longitudinal axis of the
도 1은 본 발명의 접착구조에 대한 실시예의 사시도로서, 본 발명에 따른 접착구조(1)는 베이스(2)와 베이스에 일체로 형성되는 다수의 섬모(3)로 구성된다. 도면에서 알 수 있듯이 하나의 열과 다른 열은 서로 엇갈려서 형성된다. 이는 단위면적당 섬모(3)의 수를 늘리기 위함이고, 섬모(3)가 기울어져 부착물(M)에 접착되므로 경사면(3a)이 접착될 수 있는 공간을 확보하기 위함이다. 본 발명의 접착구조(1)는 폴리머 재질로 사용함이 일반적이다. 베이스(2)의 상부에 형성되는 섬모(3)는 일정한 각도를 가지고 형성되는데, 도 2에서 이러한 것을 잘 나타내 주고 있다. 도 2에서는 섬모(3)가 베이스(2)에 수직인 점선 축으로부터 α라는 각도만큼 기울어져 형성되어 있음을 보여준다. 또한 섬모(3)의 말단에는 섬모(3)의 길이방향 축인 1점 쇄선 축으로부터 β라는 각도만큼 기울어져 형성된 경사면(3a)을 가지고 있음을 보여준다. α값은 5°에서 45°에 해당하는 값을 가질 수 있으며, β값은 10°에서 90°에 해당하는 값을 가질 수 있다. 1 is a perspective view of an embodiment of the adhesive structure of the present invention, wherein the
먼저 도 3에 도시된 본 발명의 접착구조를 이용한 실시예에 대하여 설명하기로 한다. 도 3은 물건을 들어올리거나 고정시키기 위한 일종의 척(10)으로서, 사각 형상의 틀(12)에 경사면(3a)이 서로 마주 보도록 설치된 두 개의 접착구조가 앞뒤로 이동할 수 있도록 구성되어 있다. 구체적으로 살펴보면, 사각형 틀(12)의 일측에 설치된 베이스의 저면에 설치되는 고정판(11)과, 상기 고정판(11)의 상부에 고정 설치되는 베이스(2)와 베이스의 상부에 경사면(3a)이 반대쪽 접착구조를 볼 수 있도록 형성된 섬모(3)와, 상기 고정판(11)의 하부에 형성되는 접선력(tangential force)을 주어 이동가능 하도록 형성된 이동 가이드(13)(도 5 참조)가 설치되며, 사각형 틀(12)의 타측에는 경사면(3a)이 반대쪽 접착구조를 볼 수 있도록 형성된 접착구조가 일측에 설치된 형태와 동일하게 설치되어 있다. 상기에서 고정판(11)은 패드형 베이스(2)를 고정하기 위한 것이다.First, an embodiment using the adhesive structure of the present invention shown in FIG. 3 will be described. 3 is a kind of
도 3에서 표현한 실시예에서 접착원리를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 도 3에서 척(10)의 접착구조는 서로 경사면이 서로 마주보면서 장착되어 있다. 도 5는 상기 척(10)을 부착물(M)에 접착하는 단계를 표현하고 있다. 섬모(3)의 끝을 부착물(M)에 올려두고, 가이드부(13)에 접선력(tangential force)(FT)을 가하게 되면 섬모(3)의 경사면(3a)이 차츰 부착물의 표면에 접착하게 되고, 부착물에 접착되는 경사면(3a)의 면적이 넓어질수록 접착력(adhesion force)은 증가하게 된다(도 6, 도 7). 따라서, 어느 범위까지는 접선력의 크기는 접착력과 비례한다. 앞서 언급한 바와 같이, 접착력의 근원은 섬모(3)의 경사면(3a)과 부착물과의 반데르 발스 힘에 의한 것이다. 또한, 접선력(FT)의 크기를 줄이게 되면 접착력은 줄어들게 되고, 접선력이 없는 경우에는 쉽게 부착물에서 탈착할 수 있다. 따라서, 척을 이용하여 쉽게 물건을 들어 올리거나 고정할 수 있고, 쉽게 물건을 이동하여 탈착할 수 있다. 이러한 특징으로 인해, 접착력의 제어가 가능한 방향성 접착구조가 달성된다.The adhesion principle in the embodiment represented in FIG. 3 will be described with reference to FIGS. 5 to 7. In Figure 3, the adhesive structure of the
도 4는 본 발명의 접착구조를 이용한 다른 실시예로서, 도 4에 표현된 도면도 일종의 척(20)으로서의 역할을 한다. 도 4에서는 원형의 틀(22) 상부에 4 개의 접착 구조가 구성된다. 4 개의 접착구조는 경사면(3a)이 서로 90°를 이루며 마주보고 있다. 구체적으로 살펴보면, 원형의 틀(22) 상부에 고정판(21)이 형성되고, 고정판(21)의 상부에는 베이스(2)가 고정되며, 베이스의 상부에는 일체로 형성된 다수의 섬모(3)가 구성된다. 고정판(21) 하부에는 접착구조의 이동이 가능하도록 가이드부(23)(도 5참조)가 형성되어 가이드부(23)에 접선력을 가해 접착력을 조절하게 된다. 본 실시예의 경우도, 도 3의 실시예와 같은 접착력의 제어가 가능한 방향성 접착구조가 마련된다.4 is another embodiment using the adhesive structure of the present invention, the figure shown in Figure 4 also serves as a kind of
도 4에서 표현한 실시예의 접착원리를 도 5 내지 도 7을 참조하여 설명한다. 본 실시예의 경우도 도 3의 경우와 동일한 접착구조를 가진다. 다만, 본 실시예에서는 4개의 접착구조가 형성되어 있으므로, 도 3의 실시예보다 더 큰 접착력을 가질 수 있다. 따라서, 도 3의 실시예보다 하중이 더 나가는 부착물(M)도 들어 올리거나 고정할 수 있고, 이동한 후 탈착할 수 있다. 도 5는 상기 척(20)을 부착물(M)에 접착하는 단계를 표현하고 있다. 섬모(3)의 끝을 부착물(M)에 올려두고, 4곳의 가이드부(23)에 접선력(FT)을 가하게 되면 섬모(3)의 경사면(3a)이 차츰 부착물의 표면에 접착하게 되고, 부착물에 접착되는 경사면(3a)의 면적이 넓어질수록 접착력(adhesion force)은 증가하게 된다(도 6, 도 7). 따라서, 어느 범위까지는 접선 력(FT)의 크기는 접착력과 비례한다. 앞서 언급한 바와 같이, 접착력의 근원은 섬모(3)의 경사면(3a)과 부착물과의 반데르 발스 힘에 의한 것이다. 또한, 접선력(FT)의 크기를 줄이게 되면 접착력은 줄어들게 되고, 접선력이 없는 경우에는 쉽게 부착물에서 탈착할 수 있다. 따라서, 본 접착구조는 방향성을 가진 접착 구조를 형성한다. 또한, 방향성이므로 접착력의 제어가 가능하게 된다.The adhesion principle of the embodiment represented in FIG. 4 will be described with reference to FIGS. 5 to 7. In this embodiment also has the same adhesive structure as in the case of FIG. However, in the present embodiment, since four adhesive structures are formed, it may have a larger adhesive force than the embodiment of FIG. 3. Therefore, the attachment M, which carries more load than the embodiment of FIG. 3, may also be lifted or fixed, and may be detached after moving. 5 represents the step of adhering the
도 7은 도 3 또는 도 4에 표현된 실시예의 하나의 섬모(3)에 대한 역학관계를 나타내는 단면도이다. 도 7에서는 경사면(3a)이 완전히 접착된 경우의 역학관계를 표시하고 있으나 최초의 과정부터 설명하면, 최초 약간의 압축력(FP)을 가하여 접착구조의 섬모(3)를 부착물(M)에 접착하면 반데르 발스 힘에 의한 법선력(FN)인 접착력만이 작용한다. 상기의 상태에서 계속하여 접선력(FT)을 가하게 되면 경사면(3a)의 접착면적이 늘어나게 되고, 접착면적이 늘어남에 따라 접착력이 증가하게 되며, 경사면(3a)이 부착물(M)에 최대면적으로 접착하게 되면 접착력과 접선력에 의한 합성력(FR)은 도면에 도시된 것처럼 표시된다. 상기 합성력(FR)은 도면에 도시된 바와 같이 부착물의 내부로 향하고 있으므로, 물건을 들어 올리거나 고정시키는 것이 가능하다. 또한, 접선력에 의해 접착면적이 넓어지므로 접선력과 접착력은 어느 범위까지는 서로 비례하게 된다. 즉, 접선력이 커질수록 경사면(3a)의 접착면적이 증가하게 되어 접착력이 증가하게 되고, 그 반대의 경우는 접착력이 약해진다. 따라서, 본 발명의 접착구조는 접선력의 힘의 크기에 따라 방향성으로 접착되고 이탈된다. 따라서, 접착력의 제어가 가능하게 된다.FIG. 7 is a cross-sectional view showing the dynamic relationship of one
도 8과 도 9는 수직형태의 부착에 대한 역학관계를 나타내는 도면에 해당한다. 즉, 도 8와 도 9는 도 3 또는 도 4의 실시예를 수직형태의 부착물(M)에 부착하거나, 하나의 접착구조만을 수직형태의 부착물(M)에 부착하는 경우의 역학관계를 나타낸다. 수직형태의 경우에도 상기에서 설명한 기본적인 원리가 그대로 적용된다. 약간의 압축력(FP)을 주어 섬모(3)를 수직형태의 부착물(M)에 접착시키고 접선력(FT)을 증가시키면, 경사면(3a)의 접착면적이 차츰 늘어나게 되고, 접착면적이 늘어남에 따라 접착력은 증가한다. 나머지의 설명은 앞서 설명한 바와 동일하므로 생략하기로 한다.8 and 9 correspond to the diagram showing the dynamics of the vertical attachment. That is, FIGS. 8 and 9 show the dynamic relationship when the embodiment of FIG. 3 or 4 is attached to the vertical attachment M or only one adhesive structure is attached to the vertical attachment M. FIG. In the case of the vertical form, the basic principles described above are applied. Applying a slight compressive force (F P ) to bond the cilia (3) to the vertical attachment (M) and increase the tangential force (F T ), the adhesion area of the inclined surface (3a) gradually increases, the adhesion area increases As a result, the adhesion increases. The rest of the description is the same as described above and will be omitted.
본 발명의 접착구조의 실시예인 도 1을 이용하거나, 본 발명의 접착구조를 이용한 도 3 또는 도 4의 실시예를 응용(예를 들어 접착구조를 원주형상으로 하여 실시 가능)하여 다양한 접착구조를 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자라면 쉽게 변형할 수 있으며, 본 실시예 뿐만 아니라 본 발명의 접착구조를 이용한 다양한 형태의 변형은 당업자에게 자명한 것이므로 본 발명의 범주에 속한다. 본 발명의 접착구조를 이용하여, 웨이퍼 제조공정에서 웨이퍼를 이송하기 위한 척으로서의 역할, 반도체 공정에서 반도체를 이송하기 위한 이송공정 및 LCD 공정에서 LCD를 이 송하기 위한 이송공정 또는 상,하판 합착공정 등 다양한 분야에서 활용될 수 있다. 또한, 본 발명의 접착구조는 자기력이나 전기력에 의해 영향을 받지 않으므로, 진공상태인 우주에서의 제조공정상의 이송, 합착 등의 제반공정들과, 우주에서 우주인이 작업을 하는 경우 장갑 및 신발 등에 본 접착구조를 부착하여 사용함으로써 안전하게 작업을 수행할 수 있다. 또한 유리 등의 벽면을 통하여 이동가능한 로봇 등에 적용할 수도 있다. 상기의 예시 이외에도 접착력의 제어가 필요한 곳에는 어디에서든지 활용할 수 있다.Using the embodiment of the adhesive structure of the present invention using Fig. 1, or by applying the embodiment of Fig. 3 or 4 using the adhesive structure of the present invention (for example, the adhesive structure can be implemented in a cylindrical shape) various adhesive structures Those skilled in the art to which the present invention pertains can easily make modifications, and various modifications using the adhesive structure of the present invention as well as the present embodiment are obvious to those skilled in the art and thus fall within the scope of the present invention. Using the adhesive structure of the present invention, it serves as a chuck for transferring the wafer in the wafer manufacturing process, the transfer process for transferring the semiconductor in the semiconductor process, and the transfer process or the upper and lower plate bonding process for transferring the LCD in the LCD process It can be used in various fields. In addition, the adhesive structure of the present invention is not affected by magnetic or electric forces, and thus, the processes such as transporting and bonding in a manufacturing process in a vacuum space, and gloves and shoes when the astronaut works in space By attaching and using an adhesive structure, the work can be safely performed. Also, the present invention can be applied to a robot or the like which is movable through a wall such as glass. In addition to the above examples, it can be used wherever control of the adhesive force is required.
도 10과 도 11은 본 발명의 접착구조에 대한 제조방법을 나타내는 도면에 해당한다. 10 and 11 are diagrams showing a manufacturing method for the adhesive structure of the present invention.
도 10은 제조방법에 사용되는 전체 주형에 대한 사시도이다. 상기 도면에서 베이스 주형부(101)와, 상기 베이스 주형부(101)의 상부에 고정 장착되는 섬모 주형부(111)로 구성되는 하부 주형과, 상부 주형(121)으로 구성된 전체 주형(100)을 표현하고 있다.10 is a perspective view of the entire mold used in the manufacturing method. In the figure, the
도 11에서는 제조공정을 표현하고 있다. 도면에 표시된 바와 같이, 베이스 공간(101a)이 형성되는 베이스 주형부(101)와, 상기 베이스 공간(101a)의 상부에 소정각도로 기울어져 형성되는 다수의 섬모 형성 홀(111b) 및 상기 홀(111b) 상부에 형성되는 V자형 홈부(111a)로 구성되어, 상기 베이스 주형부(101)의 상부에 장착 고정되는 섬모 주형부(111)로 구성되는 하부 주형에 액상 폴리머를 주입한 다(S1). 폴리머를 주형에 주입한 후에는, 폴리머의 표면장력으로 인하여 베이스의 모서리 부분이 채워지지 않을 수 있으므로, 상부주형(121)으로 폴리머를 압축하며 상부주형(121)을 섬모 주형부(111)에 결합한다. 상부주형(121)의 V자형 요곡부(121a)는 섬모 주형부(111)의 V자형 홈부(111a)에 삽입되어 폴리머로 이루어지는 섬모의 말단에 경사면을 형성할 수 있도록 하며, 상기 V자형 요곡부(121a)로 폴리머를 압축하여 일부 모서리 부분까지 완전히 채워지도록 한다. 또한, 여분의 폴리머는 상부 주형(121)의 결합으로 바깥으로 흘러나오게 된다. 상부 주형(121)을 결합한 후에는, 폴리머가 굳어지는 소정의 시간이 경과된 후 베이스 주형부(101)에서 섬모 주형부(111)와 상부 주형(121)을 함께 분리함으로써, 본 발명의 접착구조가 제조된다.In Fig. 11, a manufacturing process is represented. As shown in the drawing, a
본 발명의 접착구조에 의해, 반복적으로 사용이 가능하고, 또한 이물질이 부착되는 경우라도 접착구조로부터 세척 등을 통하여 쉽게 이물질을 제거할 수 있으므로 반영구적인 사용이 가능하다는 이점을 가진다.The adhesive structure of the present invention has the advantage that it can be used repeatedly, and even when foreign matter is attached, the foreign matter can be easily removed from the adhesive structure by washing or the like, thus enabling semi-permanent use.
또한, 본 발명은 접착되는 제품에 손상을 가하지 않고 탈착이 가능하게 되므로한 제품의 신뢰성을 확보할 수 있으며, 제조공정에 사용되는 경우 불량품이 발생할 가능성을 배제할 수 있다는 효과를 가진다.In addition, the present invention can be removed without damaging the product to be bonded to ensure the reliability of the product, and when used in the manufacturing process has the effect of eliminating the possibility of defective products.
또한, 본 발명은 큰 수직력없이 쉽게 부착이 가능하고, 또한 방향성으로 접착되므로 접착력의 조절이 가능하다는 큰 이점을 가진다.In addition, the present invention has a great advantage that it can be easily attached without a large vertical force, and also because it is directionally bonded, it is possible to control the adhesive force.
또한, 본 발명은 반데르 발스 힘을 사용하는 것이므로 진공상태에서 사용할 수 있고, 전기력이나 자기력에 의해 영향을 받지 않는 효과를 가진다.In addition, since the present invention uses the van der Waals force, it can be used in a vacuum state, and has the effect of not being affected by electric or magnetic force.
또한, 본 발명은 작용하는 힘의 방향에 따라 접착력이 달라지는 구조이므로 접착력의 제어가 가능하다는 이점을 가진다.In addition, the present invention has an advantage that the adhesive force can be controlled because the adhesive force is different depending on the direction of the force acting.
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