KR20100011552A - 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법 및사출장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 소수성 패턴의 사출성형방법 및 사출장치에 관한 것으로서, 소수성 패턴을 구비하는 제품을 신속하게 다량생산할 수 있으면서도, 그러한 소수성 패턴이 소정의 제품에 명확하게 형성될 수 있도록 하는 발명에 관한 것이다.

이러한 목적을 구현하기 위한 본 발명은 소수성 패턴이 형성된 스탬퍼가 장착된 금형을 가열하는 단계와; 상기 금형을 이동시켜 금형내부를 밀폐시키는 단계와; 상기 금형내부에 소정의 수지재료를 주입하는 단계와; 상기 금형을 냉각시킨 후 상기 금형을 분리하는 단계를 포함하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법 및 이를 구현하기 위한 사출장치를 제공하고 있다.

표면접촉각, 금형, 금형온도, 보압

Description

소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법 및 사출장치{An injection forming method for injected products having a hydrophobic pattern and An injection forming appartus for the same method}

본 발명은 소수성 패턴의 사출성형방법 및 사출장치에 관한 것으로서, 상세하게는 소수성 표면을 갖는 제품의 다량생산이 신속하게 이루어질 수 있는 발명에 관한 것이다.

일반적으로 어떤 물질의 표면에 대한 액체의 젖음성(wettability)는 표면의 접촉각(contact angle)을 측정함에 따라서 측정할 수 있다.

젖음성이란 고체의 표면과 액체분자간의 상호작용(고체면 위에 액체의 흡착현상)으로서, 부착력(고체와 액체간 부착력(adhesion))과 응집력(액체분자간 결합력(cohesion))의 상호 경쟁상태를 말한다.

액체 분자간 응집력이 고체와 액체간 부착력보다 크면 젖음성이 작아지고, 액체간 응집력이 고체와 액체간 부착력보다 작으면 젖음성이 우수해진다.

액체가 물인 경우, 젖음성이 우수하면 친수성(hydrophilic)이라고 하고, 젖음성이 좋지 않으면 소수성(hydrophobic)아라고 칭한다. 주로 접촉각이 90도 이상 인 표면을 소수성 표면이라고 하고, 접촉각이 150도 이상인 경우를 초소수성(superhydrophobic)표면이라고 한다.

이러한 표면의 소수성은 주로 표면 자체가 지니고 있는 화학적 성질과, 표면 위에 존재하는 마이크로/나노 사이즈의 구조물 표면에 의하여 결정된다. 이러한 소수성 표면을 가진 기재는 셀프크리닝(self-cleaning) 또는 안티-포깅(anti-fogging), 유체로 인한 마찰감소 등에 탁월한 효과가 있어, 이러한 효과가 요구되는 산업분야에서 널리 사용되고 있다.

1997년 W.Barthlott와 C.Neinhuis에 의해 자연계에 서식을 하고 있는 식물잎들 중에서 초소수성 특성을 지닌 식물잎의 종류와 그 식물 잎들이 지니고 있는 다양한 표면의 형상과 그 형상으로 인해 발생하는 다양한 현상들이 보고됨에 따라서, 최근 표면의 구조적인 특성을 변화시켜 이러한 소수성을 지닌 표면을 제작하고자 하는 많은 방법들이 소개가 되고 있으며, 이러한 방법을 생체모방(Biomimetics)이라고 한다.

그런데, 이러한 소수성 표면들을 제조하기 위한 기존의 방법들은 대부분 복잡한 화학공정을 통해서 표면의 형상을 바꾸거나, 물질자체가 지니고 있는 표면에너지를 변화시켜서 소수성 표면을 제작하고 있는 방법이다.

화학적인 방법에 의존한 방식의 경우 번거로운 여러가지 공정을 거치거나, 인체에 유해한 화학물질을 다루어야 하는 위험성이 따른다.

또한, 공정자체가 가격이 비싸거나, 장시간 동안 이루어지는 경우도 있는 단점도 있고, 몇몇의 방법으로 제작한 표면의 경우에는 대기에 노출시 먼지에 오염이 되어 소수성을 상실하는 문제점도 있었다.

한편, 화학적 방법이외에도 hot stamping 방법이나, casting 방법으로 제품의 표면에 소수성 패턴을 형성시키는 방법도 있으나, 이러한 경우에도 시간과 비용의 면에서 불리하다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상술한 것과 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 상세하게는 소수성 패턴을 구비한 제품의 생산이 신속하게 이루어지는 동시에, 그 패턴의 형성이 제품에 정확하게 형성될 수 있는 소수성 패턴을 형성하기 위한 사출형성방법 및 사출장치를 제공하는데 그 목적이 있다.

이러한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 소수성 패턴이 형성된 스탬퍼가 장착된 금형을 가열하는 단계와; 상기 금형을 이동시켜 금형내부를 밀폐시키는 단계와; 상기 금형내부에 소정의 수지재료를 주입하는 단계와; 상기 금형을 냉각시킨 후 상기 금형을 분리하는 단계를 포함하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법을 제공한다.

여기서, 상기 소수성패턴은 표면접촉각이 150°이상 180°미만인 초소수성 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금형을 가열하는 단계는 상기 금형 내부에 설치된 히터의 발열에 의하여 상기 금형의 표면온도가 소정의 설정온도가 되도록 수행되는 것을 특징으로 한다.

그리고, 상기 설정온도는 주입되는 수지의 용융온도인 것을 특징으로 한다.

구체적으로 상기 설정온도는 180℃ 이상 200℃ 이하인 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금형의 밀폐단계는 상기 금형의 표면온도가 상기 소정의 설정온도 까지 형성된 이후 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금형의 냉각단계는 수지재료주입직후부터 수행되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 금형의 냉각단계에서 상기 금형의 냉각은 상기 금형과 접촉가능하게 마련되는 냉각금형과 상기 금형과의 접촉에 의하여 수행되는 것을 특징으로 한다.

본 발명은 캐비티가 형성되는 금형과; 상기 캐비티 내부에 배치되며 소수성 패턴을 구비하는 스탬퍼와; 상기 금형의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출장치를 제공한다.

여기서, 상기 스탬퍼의 소수성 패턴은 액체의 표면접촉각이 150°이상 180°이하로 형성되도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 온도조절장치는 상기 금형 내부에 배치되는 히터와; 상기 금형과 접촉가능하게 배치되어 상기 금형을 냉각시킬 수 있도록 마련되는 냉각금형과; 상기 냉각금형을 구동시키는 냉각금형 구동부를 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 히터는 금형의 표면온도가 금형에 주입되는 수지의 용융온도까지 상기 금형을 가열시키도록 마련되는 것을 특징으로 한다.

이와 같은 본 발명에 의하여, 소수성 또는 초소수성 패턴을 구비하는 사출품의 신속하고도 대량의 생산이 이루어질 수 있게 되어, 이러한 사출품산에 대한 경제성 및 생산성을 제고할 수 있는 장점이 있다.

또한, 금형이 고온으로 가열되는 한편, 순간적으로 냉각이 가능해지므로 사출품에 구비되는 소수성패턴의 패터닝이 원활하게 이루어질 수 있어서 제품에 대한 신뢰도를 제고할 수 있는 효과도 향유할 수 있다.

이하에서는 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예에 대하여 알아보기로 하겠다.

도1은 자연물에 형성된 소수성 패턴이 형성되는 스탬퍼를 제작하는 과정을 보인 것으로서, 여기서 사용되는 자연물은 연잎을 사용하였으나 이에 한정할 것은 아니며, 대나무 잎, 단풍잎,튤립나무잎, 벼, 등도 사용될 수 있다.

특히 연잎의 경우, 잎 표면에 초소수성 패턴이 형성되어 있기 때문에 액체가 잎에 존재하는 경우 그 표면접촉각이 150도 이상을 이루어 액적(液滴)이 연잎 표면에 부착되지 않고 흘러내리는 특성이 있다.

따라서, 소수성 또는 초소수성 패턴을 구현하기 위하여 그러한 패턴을 구비하는 자연물 중 구하기 쉬운 것으로 연잎을 선택한 것이다.

이러한 자연물을 이용한 소수성 패턴을 구비한 스탬퍼의 제작공정에 대하여 구체적으로 알아보기로 하겠다.

우선 도1(a)에 도시된 기판(A)의 상면에, 도1(b)와 같이 제1도전층(B)을 형성하는데, 본 실시예에서 제1도전층은(B) 전기전도성 물질을 상기 기판에 증착(deposition)하여 형성하며, 상기 전기 전도성 물질로는 크롬이나 금, 또는 은을 사용한다.

그리고, 기판(A)은 실리콘 웨이퍼와 같은 실리콘 기판이 바람직하다.

도1(c)와 같이, 상기 기판(A)에 증착된 제1도전층(B) 상면에 소정의 소수성 패턴을 구비한 연잎(C)을 접착제(D)를 이용하여 부착시키는데, 여기서 접착제(D)는 에폭시 계열 바인더인 것이 바람직하다.

연잎과 같은 자연물은 전기전도성이 없기 때문에 도1(d)와 같이 연잎(C)의 상면과 제1도전층(B)의 상면에 제2도전층(E)을 형성하는데, 본 실시예에서 제2도전층(E)은 금 이온 코팅공정에 의하여 생성되며, 제2도전층(E)의 두께는 소수성 패턴의 형상을 제대로 구현할 수 있으며 후술할 도금공정이 원활하게 실시될 수 있을 정도의 두께로 이루어져야 한다.

도1(e)에서 개시된 바와 같이 이러한 상태에서 제2도전층(E) 상면 및 소수성패턴이 형성된 연잎(C)에 대하여 전기도금공정을 수행하여 전체적으로 금속도금층(F)이 형성될 수 있도록 하는데, 여기서 사용되는 도금용 금속으로는 니켈, 구리, 은, 금, 아연 등이 사용될 수 있으나, 이에 한정할 것은 아니다.

도금공정이 완료되어 금속도금층(f)이 완전하게 형성된 경우에는 스티리핑(stripping) 과정을 수행하여 상기 금속도금층(f)에서 상기 기판(A)과, 제1,2도금층(B, E) 및 소수성패턴이 형성된 연잎(C)을 제거하면 도1(f)와 같은 소정의 소수성 패턴의 역패턴이 형성되는 금속스탬퍼(500)가 완성이 된다.

이하에서는 상술한 소수성 패턴을 구비하는 스탬퍼를 이용하여 소수성패턴을 구비하는 사출품을 사출성형하는 사출장치 및 그 사출장치를 이용한 사출품의 생산과정에 대하여 알아보기로 하겠다.

도2에서 개시된 바와 같이, 본 발명에 의한 사출금형이 사용되는 사출장치의 구성은 다음과 같다.

우선, 본 발명에 의한 사출금형은 제1금형부(10)와, 제2금형부(20)로 구성되며, 상기 제1금형부(10) 내부에는 용융수지가 유입되는 공간을 형성하는 캐비티(11)가 형성된다.

여기서 상기 제1금형부(10)의 내부에는 사출성형시 수지가 응고되지 않도록 제 1 히터(13)와 같은 가열장치 및 냉각수가 유동하는 냉각수 유로(12)가 내장되는 것이 바람직하다.

상기 제2금형부(20)는 그 내부에 상기 제2금형부(20)의 온도를 가열시킬 수 있는 제2히터(22)가 마련되어 있으며, 상기 제2히터(22)의 후방에는 상기 제2금형부(20)을 냉각시킬 수 있는 냉각금형(30)이 마련된다.

상기 냉각금형(30)은 상기 제2금형부(20) 내부에 마련되는 별도의 수용부(25)에 이동가능하게 배치되며, 상기 수용부(25) 내부에는 상기 냉각금형(30)의 이동을 안내하는 가이드부재(40)가 마련된다.

상기 냉각금형(30)과 상기 제2금형부(20)에는 각각 전자석(35)과 영구자석(59)이 배치되는데, 이와 같이 전자석(35)과 영구자석(59)을 배치하고, 전자석(35)에 일정한 전류를 걸어주게 되면, 전자석(35)과 영구자석(59) 사이에 인력 또는 척력이 발생하게 되며, 인력이 발생하게 되면, 냉각금형(30)과 제2금형부(20)가 접하게 되며, 상기 제2금형부(20)가 냉각된다.

상기 냉각금형(30) 내부에는 냉각수가 흐를 수 있는 냉각수 유로(33)가 마련 되어, 제2금형부(20)의 냉각이 필요한 경우 상기 냉각수 유로(33)로 냉각수를 유입시키면 냉기 제2금형부(20) 및 스탬퍼(500)의 온도가 급속도로 냉각된다.

이로 인하여 상기 제1,2금형부(10,20) 내부에 충진되는 수지가 응고되어 성형물이 형성되고, 그 성형물에는 상기 스탬퍼(500)에 배치되어 있는 소수성 패턴의 역패턴이 형성되는데, 그 역패턴은 원래 연잎 기타 자연물에 마련되는 소수성 패턴과 실질적으로 동일한 패턴이 될 수 있다.

한편, 상기 제1금형부(10)의 일측에는 상기 제1금형부(10)를 지지하는 제1금형지지블록(58)이 마련되고, 상기 제1금형지지블록(58)과 일정간격 이격된 부분에는 상기 제2금형부(20)를 지지하는 제2금형지지블록(60)이 마련된다.

상기 제2금형부(30)의 후방에는 상기 제2금형지지블록(60)에서 돌출되어 상기 제2금형부(20)를 상기 제1금형부(10)로 이동시키거나 제1금형부(10)로부터 이격시키는 금형이동부(38)가 마련된다.

상기 제1금형지지블록(58)의 일측에는 용용수지를 상기 제1금형부(10)방향으로 이동시키는 수지공급장치(80)가 마련되고, 상기 수지공급장치의 상부에는 용융수지가 수용되는 호퍼(70)가 마련된다.

이때, 상기 호퍼(70)의 출구 부분에서 상기 제1금형부(10)까지 용융수지를 안내하도록 상기 수지공급장치(80)와 상기 제1금형지지블록(60) 및 상기 제1금형부(10)를 관통하는 수지유로(82)가 마련된다. 도시되지는 않았지만 상기 수지유로(82)에는 용융수지를 제1금형부(10)로 급속하게 이동시키는 별도의 이송장치가 배치되는 것이 바람직하다.

그리고, 상기 제1,2금형지지블록(58,60) 및 상기 수지공급장치(80)의 하부에는 이들을 지지하는 베이스블록(84)이 마련된다.

한편, 상기 제2금형부(20)의 일측에는 소수성 패턴(510)을 구비하는 스탬퍼(500)가 마련되며, 상기 제2금형부(20)의 일면에는 상기 스탬퍼가 부착되도록 하는 스탬퍼부착부(20')가 마련된다.

다만, 상기 도면에서 스탬퍼의 소수성 패턴(510)은 이를 명확하게 나타내기 위하여 크게 그렸으나, 실제적으로는 육안으로는 식별되지 않는다.

상기 스탬퍼 부착부(20')에는 상기 스탬퍼를 고정할 수 있는 홀더(미도시)또는 지그(미도시)등과 같은 고정장치가 마련되어 사출성형시 스탬퍼(500)와 용융수지의 접촉시 그 위치가 변화가 없도록 하는 것이 바람직하다.

상기 스탬퍼(500)는 일반적으로 니켈 등과 같은 금속재료로 구성되기 때문에 사출성형시 사용되는 용융수지보다 그 표면온도가 현저하게 낮은 것이 일반적이다.

따라서, 상대적으로 낮은 온도의 스탬퍼(500)와 높은 온도의 용융수지가 접촉하게 되는 경우에, 소수성패턴(510)이 성형물에 완전하게 패터닝 되기 전에 굳어버리는 문제점이 있기 때문에 상기 스탬퍼(500) 및 금형의 표면온도를 수지를 구성하는 중합체의 용융온도부근에서 유지해야할 필요성이 생긴다. .

따라서, 액상상태의 수지가 스탬퍼(500)와 접촉함으로서 그 수지에 의하여 형성되는 사출물에 스탬퍼에 형성된 미세패턴과 동일한 패턴이 정확하게 형성되기 위해서는 수지의 액상상태가 소정시간동안 유지되어야 한다. 따라서, 그 시간동안 에는 상기 스탬퍼의 표면온도가 수지의 용융온도 상태가 되어야 하는 것이다.

한편, 상기 사출장치의 베이스블록(84) 부분에는 온도제어장치(85)가 마련된다.

특히, 상기 제2금형부(20)에 마련되는 냉각금형(30) 및 제2히터(22)는 상기 스탬퍼(500)의 급속가열 및 급속냉각을 수행하는 것이 주목적이므로, 상기 온도제어장치(85)는 상기 스탬퍼(500) 표면의 급속온도 조절을 위주로 그 역할을 수행하게 되는 것이다.

본 발명의 제1실시예에 의하여 상기 소수성 패턴(510)이 형성된 스탬퍼(500)를 이용하여 사출성형하는 경우를 알아보기로 하겠다.

도2와 도6에서 개시된 바와 같이, 우선 상기 소수성 패턴(510)이 형성되는 스탬퍼(500)를 상기 제2금형부(20)의 스탬퍼 부착부(20')에 결합하고 고정시킨다(도6, S101). 그 후, 별도의 조작버튼을 입력하여 상기 스탬퍼(500)의 표면온도와 상기 제1,2금형부(10,20)가 일정온도 이상이 되도록 명령하면, 상기 제1,2 히터부(13,22)에 전류가 흘러 열저항에 의하여 상기 제1,2금형부(10,20)가 가열되고, 아울러 상기 스탬퍼(500) 또한 가열된다.

여기서 상기 가열되는 온도는 소정의 설정온도(ts), 구체적으로는 수지의 용융온도까지 이르도록 한다(도6, S102).

이때, 상기 전자석(35)에는 일정한 전류가 흘러서 상기 영구자석(28)과 전자석 사이에 척력이 발생하기 때문에 상기 제2금형부(20)와 상기 냉각금형(30)이 이격상태를 유지하게 된다.

이후, 상기 제2금형부(20)의 온도가 소정설정온도(ts)에 도달하였는지 판단하고(도6, S103) ,그 온도 범위에 도달하였다고 판단된 경우, 이와 같이 제2금형부(20)와 상기 냉각금형(30)이 이격상태를 유지하고, 상기 제1,2금형부(10,20)과 상기 스탬퍼(500)가 가열된 상태를 유지하면서, 도3에서 개시된 바와 같이, 상기 제2금형부(20)가 상기 제1금형부(10) 방향으로 이동하여 양자가 결착하게 되면, 상기 제1금형부(10)와 상기 스탬퍼(500) 사이에 사출물 형태의 밀폐된 캐비티(11)가 형성된다(도6, S104)

도4와 도6에서 개시된 바와 같이, 상기 제1,2금형부(10,20)가 밀착되어 밀폐 캐비티(11)를 형성한 상태에서 상기 수지유로(82)를 통하여 용융수지(R)가 상기 캐비티(11) 내부로 유입되어 상기 캐비티(11) 내부를 충진시키고, 상기 용융수지(R)는 상기 스탬퍼(500)의 소수성패턴(510)의 사이사이에 유입되어 상기 소수성패턴(510)을 그대로 모사하게 된다(도6, S105).

상기 수지 유입 직후 상기 제1,2 히터(13,22)의 작동을 정지시키고, 상기 전자석(35)과 영구자석(59) 사이의 인력을 발생시키면, 상기 냉각금형(30)이 상기 제2금형부(20)에 접하게 되고, 동시에 상기 냉각금형(30)의 냉각수 유로부(33)와 상기 제1금형부(10)의 냉각수유로부(12)에 냉각수가 유입되면 상기 제1,2금형부(10,20) 및 상기 스탬퍼(500)가 냉각되고, 이에 따라서 상기 캐비티(11)에 충진된 수지가 고화된다(도6, S106).

다만, 수지가 완전하게 고화되기 전에 수지가 상기 캐비티(11) 내부에 완전하게 충진되어 제품의 내구성을 제고할 수 있도록 수지를 상기 캐비티(11) 내부로 강제로 주입시키는 보압과정을 거친다(도6, S107)

이후, 도5와 도6에서 개시된 바와 같이, 상기 제2금형부(20)를 상기 제1금형부(10)와 이격시키면 상기 개방된 캐비티(11) 에는 상기 스탬퍼(500)의 소수성 패턴(510)이 패터닝된 사출물(P)이 얻어지게 되는 것이다(도6, S108, S109).

도7의 위에서 첫번째 사진은 연잎에 나타난 나노크기의 소수성 패턴을 개시한 것이며, 두번째 사진은 상술한 도1(a)~(f)에서 개시된 스탬퍼 제작공정에서 생성된 금속재질(니켈)의 스탬퍼에 형성된 소수성패턴이다.

그리고, 세번째 사진은 상술한 사출장치와 상기 스탬퍼를 사용하여 제작되는 사출품의 표면에 형성된 소수성패턴을 확대한 것이다.

도7에서 도시한 바와 같이, 상기 금속스탬퍼가 매개체가 됨으로써 연잎에 나타난 나노크기의 소수성 패턴이 사출품의 표면에 실질적으로 동일하게 패터닝 된 것을 알 수 있다. 여기서, a로 표시된 사진은 연잎의 표면 상태이고, b로 표시된 사진은 연잎의 표면이 패터닝된 스탬퍼의 표면사진이며, c는 스탬퍼에 의하여 만들어진 제품의 표면 상태이다.

도8은 고체의 표면에 부착되는 액체방울의 표면접촉각에 따른 액체방울의 형태를 나타낸 것이다.

표면접촉각이란 액체가 고체 표면위에서 역학적으로 평형을 이룰때 고체의 표면과 액체의 부분 중 고체의 표면에 닿는 부분에 대응되는 접선과의 각도를 이르는 것이다.

도8(a) 내지(d)에서 나타낸 바와 같이, 표면접촉각은 액체-고체-기체의 접 합점에서 물방울 곡선의 끝점과 고체표면의 접촉점에서 측정된다. 따라서, 도8(a)의 경우, 표면접촉각(Θ)는 0이되고, 도8(b)의 경우는 0에서 90°사이가 되며, 도8(c)의 경우, 표면접촉각이 90°와 180°사이가 된다.

그리고, 도8(d)의 경우 표면접촉각이 180°가 된다.

상술한 바와 같이, 상기 표면접촉각이 90°이상이면 소수성이고, 150°이상이면, 초소수성의 특성을 띠게 되는데, 이와 같이 표면접촉각이 커질 수록 고체와 액체의 접촉면적이 줄어들게 되어, 액체의 부착력이 저하됨으로써, 액체가 고체표면 위를 자유롭게 이동할 수 있게 되는 것이다.

한편, 도9에서는 소정의 수지를 재료로 하는 경우, 보압시간과 금형 온도에 따른 접촉각의 변화를 나타내고 있다. 사용되는 수지는 COC(사이클로 올레핀 공중합체)이며, COC의 용융점은 180℃정도가 된다.

도9에서 도시한 바와 같이, 첫번째의 경우, 보압도 수행되지 않고, 금형도 가열시키지 않은 상태에서의 표면접촉각은 104°가 되고, 두번째의 경우, 보압은 1초동안 103.3MPa로 이루어지나, 금형의 가열이 없는 경우에 표면접촉각이 105°가 된다.

한편, 세번째의 경우, 금형의 온도가 180℃로 유지되고, 보압이 103MPa정도가 되는경우, 접촉각이 153°가 되며, 네번째의 경우, 금형온도가 200℃정도가 되고, 보압이 103MPa가 되는 경우, 접촉각이 151°가 됨으로써, 세번째와 네번째의 경우 고체의 표면이 초소수성을 띠게 된다.

네가지 경우를 고려해 볼 때에, 소정의 금형을 구비하는 사출장치를 이용하 여 사출성형을 하는 경우, 금형의 온도가 소정온도(수지의 용융온도)이상으로 유지되는 경우, 표면접촉각이 150°이상이 되어 고체의 표면이 초소수성이 되는 것을 알 수 있다.

따라서, 사출성형시 금형을 일정온도 이상, 즉, 수지의 용융온도 이상으로 유지하는 것이 초소수성 사출품을 제작하는 공정에서 가장 중요하다고 할 수 있다.

이와 같아, 소수성 또는 초소수성을 나타내는 표면을 갖는 제품은 소수성으로 인한 셀프-클리닝 효과가 요구되는 주방기구, 의류, 건축, 도로, 타일사업에서 유용하며, 또한, 유동저항감소가 중요시되는 항공, 선박, 자동차 산업에서도 그 응용이 가능하다.

도1(a) 내지 도1(f)는 본 발명에 따른 소수성 패턴이 구비된 스탬퍼의 제작과정을 나타낸 개략도이다.

도2내지 도5는 본 발명에 따른 사출장치 및 사출장치를 사용하는 사출순서를 나타내는 측면도이다.

도6은 본 발명에 의한 사출성형방법의 순서도이다.

도7는 본 발명에 따른 소수성 패턴을 구비한 자연물과, 스탬퍼, 그리고, 사품의 표면을 확대한 사진이다.

도8(a)내지 8(d)는 표면접촉각에 따른 액체방울의 형태를 나타낸 개략도이다.

도9는 금형의 온도와 보압의 변화에 따른 표면접촉각의 변화를 나타낸 표이다.

<도면의 주요부분에 대한 설명>

1: 사출장치 10: 제1금형

20: 제2금형 25: 냉각금형

500: 스탬퍼 510: 소수성 패턴

Claims (12)

1. 소수성 패턴이 형성된 스탬퍼가 장착된 금형을 가열하는 단계와;

   상기 금형을 이동시켜 금형내부를 밀폐시키는 단계와;

   상기 금형내부에 소정의 수지재료를 주입하는 단계와;

   상기 금형을 냉각시킨 후 상기 금형을 분리하는 단계를 포함하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법.
2. 제1항에 있어서,

   상기 소수성패턴은 표면접촉각이 150°이상 180°미만인 초소수성 패턴으로 형성되는 것을 특징으로 하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법.
3. 제1항에 있어서,

   상기 금형을 가열하는 단계는 상기 금형 내부에 설치된 히터의 발열에 의하여 상기 금형의 표면온도가 소정의 설정온도가 되도록 수행되는 것을 특징으로 하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법.
4. 제3항에 있어서,

   상기 설정온도는 주입되는 수지의 용융온도인 것을 특징으로 하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법
5. 제4항에 있어서,

   상기 설정온도는 180℃ 이상 200℃ 이하인 것을 특징으로 하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법.
6. 제3항에 있어서,

   상기 금형의 밀폐단계는 상기 금형의 표면온도가 상기 소정의 설정온도 까지 형성된 이후 수행되는 것을 특징으로 하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법.
7. 제1항에 있어서,

   상기 금형의 냉각단계는 수지재료주입직후부터 수행되는 것을 특징으로 하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법.
8. 제7항에 있어서,

   상기 금형의 냉각단계에서 상기 금형의 냉각은 상기 금형과 접촉가능하게 마련되는 냉각금형과 상기 금형과의 접촉에 의하여 수행되는 것을 특징으로 하는 소수성 패턴을 구비하는 사출품의 사출성형방법.
9. 캐비티가 형성되는 금형과;

   상기 캐비티 내부에 배치되며 소수성 패턴을 구비하는 스탬퍼와;

   상기 금형의 온도를 조절하기 위한 온도조절장치를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출장치.
10. 제9항에 있어서,

    상기 스탬퍼의 소수성 패턴은 액체의 표면접촉각이 150°이상 180°이하로 형성되도록 마련되는 것을 특징으로 하는 사출장치.
11. 제9항에 있어서,

    상기 온도조절장치는 상기 금형 내부에 배치되는 히터와;

    상기 금형과 접촉가능하게 배치되어 상기 금형을 냉각시킬 수 있도록 마련되는 냉각금형과;

    상기 냉각금형을 구동시키는 냉각금형 구동부를 포함하는 것을 특징으로 하는 사출장치.
12. 제11항에 있어서,

    상기 히터는 금형의 표면온도가 금형에 주입되는 수지의 용융온도까지 상기 금형을 가열시키도록 마련되는 것을 특징으로 하는 사출장치.

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