KR20170124290A - Mold for fabricating superhydrophobic structure and manufacturing method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 초발수체 제조금형 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a mold for manufacturing an ultra water-repellent body and a method of manufacturing the same.
액체가 고체 표면과 만날 때에 일어나는 현상을 젖음(Wettability)이라고 하는데, 이때 정도의 차이는 있지만 대개 두 가지 현상이 일어난다. 하나는 액체가 표면에 젖어 퍼지는 것이고, 다른 하나는 서로 뭉쳐서 물방울을 형성하는 것이다. 전자를 가능하게 하는 액체의 성질을 친수성이라고 하고, 후자의 성질을 소수성이라고 한다. 이러한 친수성과 소수성은 실생활 응용 목적에 따라 중요하게 활용된다. 기존의 소수성 기술은 도료, 접착제, 섬유, 정밀화학, 자동차, 금속 및 유리 등 각종 전통 산업에서 발수성, 발유성, 방오성, 윤활성, 비점착성, 저표면장력 등의 기능을 부여하기 위해 주로 사용되었다. 현재, 소수성 기술에 대한 연구는 고체 표면에 초소수성 특성을 구현하기 위한 단계까지 발전하였다. 초소수성 특성은 초발수와 초발유 개념으로, 제지산업에서부터 일상 생활용품의 제조 기술, 금속 소재의 부식 방지, 항공기 운항 시 동체 결빙 방지, 자동차 외장 코팅 등 다양한 산업분야에서 응용되고 있다.The phenomenon that occurs when a liquid meets a solid surface is called wettability. One is that the liquid spreads on the surface, and the other one forms a water droplet. The nature of the liquid that enables electrons is called hydrophilicity, and the latter property is called hydrophobicity. These hydrophilicity and hydrophobicity are important for practical purposes. Conventional hydrophobic technology has been mainly used to impart functions such as water repellency, oil repellency, antifouling property, lubricity, non-stickiness and low surface tension in various traditional industries such as paints, adhesives, fibers, fine chemicals, automobiles, metals and glass. Currently, research on hydrophobic techniques has advanced to the stage of embodying super-hydrophobic properties on solid surfaces. Super hydrophobic properties are applied in various industrial fields such as superfine water repellent and superpulsive oil refining technology from the paper industry to the manufacturing technology of daily necessities, corrosion prevention of metal materials, prevention of freezing of the body during aircraft operation, and automobile exterior coating.
초발수 표면은 미세 사이즈의 표면 거칠기와 낮은 표면 에너지를 가져야 한다. 이러한 초발수 표면을 구현하기 위해서, 여러 가지 방법들이 개발되었다. 사용 가능한 방법으로서 기재 표면을 에칭하여 초발수성 표면을 가지는 나노 구조물을 형성하는 방법이 있다. 그러나, 이 방법은 초발수성을 구현하기 위해서 매번 기재 표면을 에칭해야 하므로, 시간이 오래 걸리고, 반복적 생산이 곤란하여 대량생산이 불가능한 문제가 있다. The super water repellent surface should have a fine surface roughness and low surface energy. In order to realize such a super water-repellent surface, various methods have been developed. As a usable method, there is a method of forming a nanostructure having a super-water-repellent surface by etching the surface of the substrate. However, in this method, since the surface of the substrate must be etched every time in order to realize super water repellency, it takes a long time and it is difficult to repeatedly produce the material, which makes mass production impossible.
이러한 에칭 방법의 문제를 개선하기 위해서, 하기 선행기술문헌의 특허문헌에 개시된 바와 같이, 금형을 통해 초발수 제품을 성형하는 방법이 고안되었다. 이러한 종래 초발수 제품 성형방법은 금형을 제조하고, 그 내측면을 가공한 후에, 그 금형에 재료물질을 부어서 초발수 제품을 생산한다. 여기서, 금형의 가공은 레이저 어블레이션(laser ablation) 방법을 사용한다. 구체적으로, 원형의 레이저를 금형의 내측면에 격자모양으로 반복 조사하여, 금형 내측면에 미세요철 구조를 형성한다. 금형을 통한 초발수 제품 성형은 생산공정이 매우 간단하여, 제조단가를 획기적으로 감소시키고, 대량생산을 가능하게 하는 장점이 있다. 다만, 종래의 금형 제조 및 가공 방법은 레이저를 사용하여 요철구조를 형성하므로, 금형 제조공정이 복잡해지는 문제가 있다. 또한, 현실적으로 레이저 가공공정을 통해서 나노구조체를 제조하는 것이 극히 곤란하고, 공정에 많은 비용이 소요되어 경제성도 떨어지는 문제점이 있다.In order to solve the problem of this etching method, a method of molding a super water repellent product through a mold has been devised as disclosed in the patent documents of the following prior art documents. Such a conventional super water-repellent product molding method produces a super-water-repellent product by manufacturing a mold, processing the inner surface thereof, and pouring a material material into the mold. Here, the laser ablation method is used for processing the mold. Specifically, a circular laser is repeatedly irradiated on the inner surface of the metal mold in a lattice pattern to form a fine uneven structure on the inner surface of the metal mold. The super-water-repellent product molding through the mold is advantageous in that the production process is very simple, and the manufacturing cost is greatly reduced and mass production is possible. However, conventional mold manufacturing and machining methods use a laser to form a concavo-convex structure, which has a problem in that the mold manufacturing process becomes complicated. In addition, it is extremely difficult to fabricate a nanostructure through a laser processing process in reality, and a large cost is required for the process, resulting in poor economical efficiency.
따라서, 종래의 금형 제조 및 가공 방법에 대한 문제점을 해결하기 위한 방안이 절실히 요구되고 있는 상황이다.Accordingly, there is a desperate need for a solution to the problems of conventional mold manufacturing and machining methods.
본 발명은 상술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 일 측면은, 서로 인접하여 고정된 다수의 미세구 상에 몰드층이 배치됨으로써, 미세구의 배열에 대응하여 요철이 구비된 정구조 형태의 초발수체 제조금형을 제공하기 위한 것이다.SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems of the prior art, and one aspect of the present invention is to provide a mold having a plurality of microspheres fixed adjacent to each other, And to provide a super-water repellent manufacturing mold having a structural form.
또한, 본 발명의 다른 측면은, 일면으로부터 반구 형상으로 함몰된 다수의 오목부를 구비한 베이스 상에 몰드층이 형성됨으로써, 요부와 철부가 반복 형성되는 역구조 형태의 초발수체 제조금형을 제공하기 위한 것이다.According to another aspect of the present invention, there is provided a super-water repellent fabricating mold having a reverse structure in which recesses and protrusions are repeatedly formed by forming a mold layer on a base having a plurality of recesses recessed in a hemispheric shape from one surface thereof, .
본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 베이스, 상기 베이스의 일면에, 다수의 미세구(微細求)가 서로 인접하여 분산되는 구조층, 상기 구조층 상에 코팅되어, 상기 미세구를 고정하고, 상기 미세구의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부가 일면에 형성되는 보호층, 및 상기 보호층의 일면을 따라 배치되어, 외면에, 상기 보호층의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 반복적으로 형성되고, 폴리머로 몰딩할 때에 상기 폴리머에 초발수 표면을 형성시키는 몰드층을 포함한다.The mold for manufacturing a super water repellent body according to an embodiment of the present invention comprises a base, a structure layer on the one surface of the base, in which a plurality of micro-spheres are dispersed adjacent to each other, And a plurality of convex hemispherical convex portions corresponding to the surface shape of the microspheres are formed on one surface of the protective layer and a plurality of concave portions corresponding to the one surface shape of the protective layer, (Recessed portion) and a convex portion are repeatedly formed, and a mold layer for forming a super water-repellent surface on the polymer when molding with the polymer.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 있어서, 상기 미세구는In addition, in the mold for manufacturing the super water repellent body according to the embodiment of the present invention,
직경이 100㎚ ~ 10㎛이다.And a diameter of 100 nm to 10 탆.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 있어서, 상기 미세구는 실리카로 형성된다.Further, in the mold for producing an ultra water repellent body according to the embodiment of the present invention, the microspheres are formed of silica.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 있어서, 상기 보호층은 세라믹 용액이 코팅되어 형성된다.In addition, in the mold for manufacturing the super water repellent body according to the embodiment of the present invention, the protective layer is formed by coating a ceramic solution.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 있어서, 상기 몰드층은 일면이 상기 보호층에 밀착되는 결합층, 및 일면에 상기 결합층의 타면에 결합되고, 타면에 상기 폴리머에 코팅되었다가, 상기 초발수 구조가 형성된 후에 서로 분리되는 성형층을 포함하고, 상기 결합층은 상기 성형층에 비해 상대적으로 상기 보호층과 결합하는 결합력이 크며, 상기 성형층은 상기 결합층에 비해 상대적으로 폴리머와 결합하는 결합력이 작다.In addition, in the mold for producing a super water-repellent body according to the embodiment of the present invention, the mold layer may include a bonding layer in which one side is in contact with the protective layer, and a bonding layer on the other side, And a shaping layer which is separated from the super-water-repellent structure after the super-water-repellent structure is formed, wherein the bonding layer has a greater bonding force to be combined with the protective layer relative to the shaping layer, The binding force to bond with the polymer is small.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 있어서, 상기 결합층은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.In addition, in the super-water repellent mold according to the embodiment of the present invention, the bonding layer includes at least one of titanium (Ti), nickel (Ni), and chromium (Cr).
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 있어서, 상기 성형층은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.Further, in the super-water-repellent body manufacturing mold according to the embodiment of the present invention, the shaping layer includes at least one of gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), and copper (Cu).
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 일면으로부터 반구 형상으로 함몰되고, 소정의 간격을 두고 이격된 다수의 오목부를 구비하는 베이스, 및 상기 베이스의 일면을 따라 배치되어, 외면에, 상기 베이스의 일면의 형상에 대응되는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 반복적으로 형성되고, 폴리머로 몰딩할 때에 상기 폴리머에 초발수 표면을 형성시키는 몰드층을 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a super-water repellent fabricating mold comprising: a base having a plurality of concave portions recessed in a hemispherical shape from a surface thereof and spaced apart at a predetermined interval; And a mold layer in which a concave portion and a convex portion corresponding to the shape of one surface of the base are repeatedly formed and the super water-repellent surface is formed on the polymer when molding with the polymer.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 있어서, 상기 몰드층의 철부는 평평하게 형성된다.Further, in the mold for manufacturing a super water repellent body according to another embodiment of the present invention, the convex portion of the mold layer is formed flat.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 있어서, 상기 몰드층의 외면을 따라 굴곡지게 배치되고, 상기 몰드층에 비해 상대적으로 경도가 큰 내마모층을 더 포함한다.In addition, the mold for manufacturing an ultra water repellent body according to another embodiment of the present invention further includes a wear resistant layer which is bent along the outer surface of the mold layer and has a hardness relatively higher than that of the mold layer.
한편, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법은 (a) 베이스의 일면에, 서로 인접하여 분산되도록 다수의 미세구(微細求)를 코팅하여, 구조층을 형성하는 단계; (b) 일면에 상기 미세구의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부가 배열되도록, 상기 구조층 상에 세라믹 용액을 코팅하여, 보호층을 형성하는 단계; 및 (c) 외면에 상기 보호층의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 반복적으로 형성되도록, 상기 보호층의 일면을 따라 금속을 증착하여, 몰드층을 형성하는 단계를 포함한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing an ultra-water-repellent metal mold, comprising the steps of: (a) forming a structural layer by coating a plurality of micro- (b) coating a ceramic solution on the structural layer so that a plurality of semi-spherical convex protrusions corresponding to the surface shape of the microspheres are arranged on one surface, thereby forming a protective layer; And (c) depositing a metal on one surface of the protective layer so that a concave portion and a convex portion corresponding to the one surface shape of the protective layer are repeatedly formed on the outer surface, thereby forming a mold layer .
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 세라믹 용액을 코팅한 후에 열처리하는 단계를 포함한다.In addition, in the method for manufacturing an ultra-water-repellent metal mold according to an embodiment of the present invention, the step (b) includes a step of coating the ceramic solution and then heat-treating the ceramic solution.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 (c) 단계는 제1 금속을 상기 보호층 상에 증착하여, 결합층을 형성하는 단계, 및 제2 금속을 상기 결합층 상에 증착하여, 성형층을 형성하는 단계을 포함하고, 상기 제1 금속은 상기 제2 금속에 비해 상대적으로 세라믹과 결합하는 결합력이 크며, 상기 제2 금속은 상기 제1 금속에 비해 상대적으로 폴리머과 결합하는 결합력이 작다.In addition, in the method for manufacturing a super water-repellent fabricating mold according to an embodiment of the present invention, the step (c) may include depositing a first metal on the protective layer to form a bonding layer, And forming a shaping layer by depositing on the bonding layer, wherein the first metal has a greater bonding force to be bonded to the ceramic relative to the second metal, and the second metal is relatively more The bonding force to bond with the polymer is small.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 미세구는 직경이 100㎚ ~ 10㎛이다.Further, in the method for manufacturing an ultra-water-repellent mold according to the embodiment of the present invention, the microspheres have a diameter of 100 nm to 10 탆.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 미세구는 실리카로 형성된다.In addition, in the method for manufacturing a mold for manufacturing an ultra water-repellent body according to an embodiment of the present invention, the microspheres are formed of silica.
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 제1 금속은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.In the method of manufacturing a super water repellent mold according to an embodiment of the present invention, the first metal includes at least one of titanium (Ti), nickel (Ni), and chromium (Cr).
또한, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 제2 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함한다.In the method of manufacturing an ultra-water-repellent metal mold according to an embodiment of the present invention, the second metal may be at least one of gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt) .
한편, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법은 (a) 지지체의 일면에, 서로 인접하여 분산되도록 다수의 미세구(微細求)를 코팅하여, 구조층을 형성하는 단계, (b) 일면에 상기 미세구의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부가 배열되도록, 상기 구조층 상에 세라믹 용액을 코팅하여, 보호층을 형성하는 단계, (c) 일면에 상기 보호층의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 반복적으로 형성되도록, 상기 보호층의 일면을 따라 금속을 증착하여, 몰드층을 형성하는 단계, (d) 소정의 소재물질을 상기 몰드층의 타면에 증착하여, 베이스를 형성하는 단계, 및 (e) 상기 베이스에 결합된 상기 몰드층을 상기 보호층으로부터 분리하는 단계를 포함한다.In another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a super water repellent material manufacturing mold, comprising the steps of: (a) coating a plurality of micro-spheres on one surface of a support so as to be dispersed adjacent to each other, (b) forming a protective layer by coating a ceramic solution on the structure layer such that a plurality of hemispherical convex protrusions corresponding to the surface shape of the microspheres are arranged on one side of the microspheres, (c) Depositing a metal on one side of the protective layer to form a mold layer so that a concave portion and a convex portion corresponding to the one surface shape of the layer are repeatedly formed; (E) depositing the mold layer coupled to the base from the protective layer. The method of
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 상기 세라믹 용액을 코팅한 후에 열처리하는 단계를 포함한다.In addition, in the method for manufacturing an ultra water-repellent body manufacturing mold according to another embodiment of the present invention, the step (b) includes a step of coating the ceramic solution and then performing heat treatment.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 (c) 단계에서의 상기 금속은 니켈(Ni)을 포함한다.Further, in the method of manufacturing a super water-repellent material manufacturing mold according to another embodiment of the present invention, the metal in step (c) includes nickel (Ni).
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 (e) 단계는 상기 몰드층과 상기 보호층 사이에 물을 주입하여 분리한다.In addition, in the method of manufacturing an ultra-water-repellent mold according to another embodiment of the present invention, the step (e) separates water by injecting water between the mold layer and the protective layer.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 (e) 단계 이후에 상기 몰드층의 일면에 상기 몰드층에 비해 상대적으로 경도가 큰 내마모성 물질을 코팅하여, 내마모층을 형성하는 단계를 더 포함한다.Further, in the method of manufacturing an ultra-water-repellent mold according to another embodiment of the present invention, after the step (e), an anti-wear material having a hardness relatively larger than that of the mold layer is coated on one surface of the mold layer, And forming an abrasion resistant layer.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 세라믹 용액은 실리카(SiO2) 계열 용액이다.Further, in the method of manufacturing a super water repellent mold according to another embodiment of the present invention, the ceramic solution is a silica (SiO 2 ) series solution.
또한, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 있어서, 상기 (b) 단계는 인접한 어느 하나의 상기 미세구와 다른 하나의 상기 미세구 사이의 상기 세라믹 용액 표면이 평평하게, 상기 세라믹을 코팅한다.In the method of manufacturing an ultra-water-repellent mold according to another embodiment of the present invention, in step (b), the surface of the ceramic solution between any adjacent one of the microspheres and the other microsphere is flat, The ceramic is coated.
본 발명의 특징 및 이점들은 첨부도면에 의거한 다음의 상세한 설명으로 더욱 명백해질 것이다.The features and advantages of the present invention will become more apparent from the following detailed description based on the accompanying drawings.
이에 앞서 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이고 사전적인 의미로 해석되어서는 아니되며, 발명자가 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.Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional and dictionary sense, and the inventor may properly define the concept of the term in order to best explain its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.
본 발명에 따르면, 서로 인접하여 고정된 다수의 미세구 상에 몰드층이 배치되어, 미세구의 배열에 대응하는 요철구조가 몰드층의 외면에 형성됨으로써, 몰딩 기법(molding)을 이용해 초발수 구조체를 단기간에 대량생산할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, a mold layer is disposed on a plurality of microspheres fixed adjacent to each other, and a concavo-convex structure corresponding to the arrangement of the microspheres is formed on the outer surface of the mold layer, It can be mass-produced in a short period of time.
또한, 본 발명에 따르면, 세라믹과 강하게 결합되는 결합층과, 폴리머와 쉽게 분리되는 성형층이 순차적으로 배치되어 몰드층을 형성하고, 다수의 미세구가 세라믹 용액에 의한 보호층에 의해 고정되므로, 내구성이 향상되고, 초발수 구조체와의 분리가 용이한 장점이 있다.In addition, according to the present invention, since the mold layer is formed by sequentially arranging the bonding layer strongly bonded to the ceramic and the forming layer easily separated from the polymer, and the plurality of microspheres are fixed by the protective layer of the ceramic solution, Durability is improved and separation from the super water repellent structure is easy.
또한, 본 발명에 따르면, 일면으로부터 반구 형상으로 함몰된 다수의 오목부를 구비한 베이스 상에 몰드층이 형성되어 요부와 철부가 반복 생성되되, 철부가 평평하게 구비됨으로써, 초발수 구조체의 반복생산 과정에서의 철부의 마모 및 파손을 방지하는 효과가 있다.In addition, according to the present invention, a mold layer is formed on a base having a plurality of concavities recessed in a hemispheric shape from one surface so that recesses and protrusions are repeatedly formed, and the protrusions are flat, There is an effect of preventing abrasion and breakage of the convex portion in the convex portion.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 단면도이다.
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 단면도이다.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법의 순서도이다.
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 단면도이다.
도 6a 내지 도 6b은 본 발명의 제4 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 단면도이다.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법의 순서도이다.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 따라 제작된 초발수체의 주사전자현미경(SEM) 및 접촉각 측정 사진이다.
도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 반복 몰딩 전후 주사전자현미경(SEM) 사진이다.
도 12는 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 따라 제조된 초발수체의 몰딩 횟수에 대한 접촉각 변화를 나타내는 그래프이다.1A and 1B are sectional views of a super water repellent material manufacturing mold according to a first embodiment of the present invention.
2A and 2B are cross-sectional views of a mold for manufacturing a super water repellent body according to a second embodiment of the present invention.
Figs. 3 to 4 are flowcharts of a method for manufacturing a super-water-repellent mold according to an embodiment of the present invention.
5A and 5B are cross-sectional views of a mold for manufacturing an ultra water repellent body according to a third embodiment of the present invention.
6A to 6B are cross-sectional views of a mold for manufacturing a super water repellent body according to a fourth embodiment of the present invention.
7 to 8 are flowcharts of a method for manufacturing a super water repellent mold according to another embodiment of the present invention.
9 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a mold for manufacturing an ultra water repellent body according to an embodiment of the present invention.
10 is a scanning electron microscope (SEM) and contact angle measurement photograph of the super water repellent body produced according to the embodiment of the present invention.
11 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a mold for preparing an ultra water-repellent body according to an embodiment of the present invention before and after the repeated molding.
12 is a graph showing changes in the contact angle with respect to the number of times of molding of the super water-repellent body manufactured according to the mold for manufacturing the super water repellent body according to the embodiment of the present invention.
본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되어지는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 본 명세서에서 각 도면의 구성요소들에 참조번호를 부가함에 있어서, 동일한 구성 요소들에 한해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 번호를 가지도록 하고 있음에 유의하여야 한다. 또한, "제1", "제2" 등의 용어는 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하기 위해 사용되는 것으로, 구성요소가 상기 용어들에 의해 제한되는 것은 아니다. 이하, 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지 기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS The objectives, specific advantages and novel features of the present invention will become more apparent from the following detailed description taken in conjunction with the accompanying drawings, in which: FIG. It should be noted that, in the present specification, the reference numerals are added to the constituent elements of the drawings, and the same constituent elements are assigned the same number as much as possible even if they are displayed on different drawings. Also, the terms "first "," second ", and the like are used to distinguish one element from another element, and the element is not limited thereto. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of related arts which may unnecessarily obscure the gist of the present invention will be omitted.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시형태를 상세히 설명하기로 한다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1a 내지 도 1b는 본 발명의 제1 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 단면도이다.1A and 1B are sectional views of a super water repellent material manufacturing mold according to a first embodiment of the present invention.
도 1a에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 베이스(10), 베이스(10)의 일면에, 다수의 미세구(微細求, 21)가 서로 인접하여 분산되는 구조층(20), 구조층(20) 상에 코팅되어, 미세구(21)를 고정하고, 미세구(21)의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부(31)가 일면에 배열되는 보호층(30), 및 보호층(30)의 일면을 따라 배치되어, 외면에, 보호층(30)의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部, 41)와 철부(凸部, 42)가 반복적으로 형성되고, 폴리머(1)로 몰딩할 때에 폴리머(1)에 초발수 표면을 형성시키는 몰드층(40)을 포함한다.1A, a mold for manufacturing a super water repellent body according to a first embodiment of the present invention includes a
본 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 초발수체를 대량생산할 수 있는 금형에 관한 것으로서, 베이스(10), 구조층(20), 보호층(30), 및 몰드층(40)을 포함한다.The super-water-repellent material manufacturing mold according to this embodiment relates to a mold capable of mass-producing an ultra water-repellent material, and includes a
초발수체는 초발수 표면을 갖는 미세구조체로서, 표면에 액체가 닿을 때에 젖어서 퍼지는 것이 아니라, 서로 뭉쳐서 물방울이 형성되는 초소수성 특성을 갖는다. 이때, 초발수 표면이 구현되기 위해서는 미세 사이즈의 표면 거칠기와 낮은 표면 에너지를 가져야 한다. 본 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 초발수 구조를 갖는 폴리머 구조체를 제조하기 위한 것으로, 폴리머(1)가 몰딩되어 경화될 때에 폴리머(1)에 초발수 표면을 형성시킴으로써, 초발수 폴리머 구조체를 대량생산할 수 있다. 여기서, 폴리머(1) 물질은 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리프로필렌(PP), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF), 폴리에테르설폰(PES), 폴리테트라플루오로에틸렌(PTFE) 등의 모든 다양한 물질을 포함한다.The super water repellent body is a micro structure having a super water repellent surface, and has a superhydrophobic property in which a water droplet is formed without being wetted and spread when a liquid touches the surface. At this time, in order to realize a super water-repellent surface, it is necessary to have a fine-sized surface roughness and a low surface energy. The super-water-repellent material manufacturing mold according to this embodiment is for producing a polymer structure having a super water-repellent structure. When the
이러한 폴리머(1)에 초발수 구조를 형성하는 본 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 구조층(20), 보호층(30), 및 몰드층(40)이 베이스(10) 상에 순차적으로 배치되는 구조를 갖는다.The super-water-repellent fabricating mold according to the present embodiment for forming a super water-repellent structure in such a
여기서, 베이스(10)는 구조층(20), 보호층(30), 및 몰드층(40)을 지지하는 부재이다. 베이스(10)의 소재에는 제한이 없지만, 세라믹을 사용하는 경우에는 반복적인 몰딩 과정에서 깨질 수 있고, 폴리머(1)인 경우에는 변형의 우려가 있으므로, 금속재질을 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 반드시 금속재질에 한정되는 것은 아니다. 베이스(10)의 형상은 안정적으로 구조층(20) 등을 지지하기 위해서 평판 형태일 수 있지만, 반드시 이러한 평판 형상에 한정되는 것은 아니고, 구조층(20)이 배치되는 일면이 래칫 또는 톱니 등 다양한 형태로 형성되어도 무방하다.Here, the
구조층(20)은 베이스(10)의 일면에 형성되는 층으로서, 몰드층(40)의 표면 구조를 구현한다. 이러한 구조층(20)은 다수의 미세구(21)가 베이스(10)의 일면에 분산 배치되어 형성되는데, 이때 미세구들(21)은 서로 인접하여 그 경계가 맞닿아 있다. 여기서, 미세구(21)는 구 형상으로 형성된 나노 또는 마이크로 크기의 구조체로서, 그 직경은 100㎚ ~ 10㎛에 이를 수 있다. 다만, 미세구(21)의 직경이 반드시 이에 한정되는 것은 아니다. 이러한 미세구(21)는 세라믹 재료로 형성될 수 있다. 대표적으로, 세라믹 소재에 포함되는 실리카(SiO2)를 사용할 수 있다. 다만, 미세구(21)의 소재가 반드시 실리카, 세라믹에 한정되는 것은 아니고, 모든 공지의 소재일 수도 있다. 이러한 미세구(21)는 베이스(10)의 일면에 코팅되고, 보호층(30)에 의해 둘러싸이면서 고정된다.The
여기서, 보호층(30)은 구조층(20) 상에 코팅되어, 미세구(21)를 커버하는 층이다. 보호층(30)을 이루는 물질이 구조층(20) 상에 코팅되어 미세구(21)를 감싸고, 경화되면서 미세구(21)를 고정한다. 즉, 보호층(30)을 이루는 물질이 미세구(21)의 표면을 둘러싸면서, 인접하는 미세구(21)를 서로 결합시키고, 인접하는 미세구들(21) 사이의 틈새로 침투하여 베이스(10)의 일면과 결합함으로써, 미세구(21)를 베이스(10)의 일면에 고정시킨다. 결과적으로, 보호층(30)은 미세구(21)를 고정하여, 구조층(20)에서 미세구(21)가 이탈되는 것을 방지한다. 이러한 보호층(30)은 예를 들어, 세라믹 용액에 의해 형성될 수 있다. 구체적으로, 세라믹 용액이 구조층(20) 상에 코팅된 후, 열처리되어, 미세구(21)를 둘러싸면서 커버하는 형태의 보호층(30)을 형성할 수 있다. 다만, 보호층(30)의 소재가 반드시 세라믹에 한정되는 것은 아니고, 구조층(20)에 코팅되어 구조층(20)을 보호할 수 있는 한, 모든 공지의 소재이어도 무방하다.Here, the
한편, 보호층(30)의 일면에는 다수의 돌출부(31)가 형성되어 배열된다. 여기서, 보호층(30)의 일면은 베이스(10)의 일면과 결합되는 면의 반대쪽 면을 의미한다. 보호층(30)을 이루는 물질이 구조층(20) 상에 코팅될 때에, 미세구(21)의 표면을 따라 그 물질이 코팅되므로, 다수의 돌출부(31)는 미세구(21)의 표면 형상에 대응하여 반구 형상으로 형성된다. 이러한 형상으로 형성된 보호층(30)의 일면에 몰드층(40)이 배치된다.On the other hand, a plurality of
몰드층(40)은 폴리머(1)에 초발수 구조를 형성시키는 층이다. 몰드층(40)은 보호층(30)의 일면을 따라 배치되므로, 보호층(30)의 일면 형상에 대응하여, 외면에 요부(41)와 철부(42)가 반복적으로 형성된다. 여기서, 몰드층(40) 외면의 철부(42)는 보호층(30)의 돌출부(31)에 대응해서 반구 형상으로 외측으로 돌출 형성되고, 몰드층(40) 외면의 요부(41)는 어느 하나의 돌출부(31)와 다른 하나의 돌출부(31) 사이의 오목한 부분에 대응하여 내측으로 함몰 생성된다. 따라서, 몰드층(40)은 마치 엠보싱(embossing) 처리된 것과 같이, 외면의 철부(42)와 반대로 내면에 요부가 생성되고, 외면의 요부(41)와 반대로 내면에 철부가 생성된다. 여기서, 몰드층(40)의 외면은 외부에 노출된 면이고, 몰드층(40)의 내면은 보호층(30)의 일면에 결합된 면을 의미한다. 이렇게 몰드층(40)의 외면에 요부(41)와 철부(42)가 구비됨으로써, 폴리머(1)가 몰드층(40)의 외면에 코팅될 때에 초발수 구조를 구현할 수 있다.The
한편, 몰드층(40)은 계속적으로 폴리머(1)에 초발수 구조를 찍어내야 하므로, 내구성이 우수해야 한다. 따라서, 몰드층(40)은 금속물질로 이루어질 수 있는데, 여기서 금속물질은 예를 들어, 니켈(Ni), 구리(Cu), 백금(Pt) 등을 포함할 수 있다. 다만, 몰드층(40)이 반드시 금속물질로 형성되거나, 그 금속물질이 니켈, 구리, 백금에 한정되는 것은 아니고, 폴리머(1)에 초발수 구조를 형성할 수 있는 한 모든 공지의 물질로 형성 가능하다.On the other hand, the
결과적으로, 본 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 서로 인접하여 고정된 다수의 미세구(21) 상에 몰드층(40)이 배치되어, 미세구(21)의 배열에 대응하는 요철(凹凸)구조가 몰드층(40)의 외면에 형성됨으로써, 몰딩 기법(molding)을 이용해 초발수 구조체를 단기간에 대량생산할 수 있다.As a result, the
한편, 본 발명에 따른 몰드층(40)은 이중층으로 형성될 수 있는데, 이하에서 자세하게 설명한다.Meanwhile, the
도 1b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초발수 제조금형의 몰드층(40)은 결합층(45), 및 성형층(47)을 포함할 수 있다. 여기서, 몰드층(40)은 결합층(45) 상에 성형층(47)이 배치되는 구조이다. 결합층(45)은 그 일면이 보호층(30)에 밀착되어 결합되는 층이고, 성형층(47)은 그 일면이 결합층(45)의 타면에 결합되는 층이다. 이때, 성형층(47)의 타면에 폴리머(1)가 코팅되어 초발수 구조를 형성시키고, 초발수 구조가 형성되면, 성형층(47)은 폴리머(1)와 분리된다. 1B, the
이에, 결합층(45)과 성형층(47)은 서로 다른 결합력을 가지는데, 결합층(45)은 성형층(47)에 비해 상대적으로 보호층(30)과 결합하는 결합력이 크며, 성형층(47)은 결합층(45)에 비해 상대적으로 폴리머(1)와 결합하는 결합력이 작다. 결합층(45)의 경우에는 보호층(30)과 성형층(47) 사이에 결합되어 고정되므로, 보호층(30) 및 성형층(47)을 구성하는 물질과 강하게 결합되어야 한다. 반면, 성형층(47)은 초발수 구조가 형성된 폴리머(1)와 용이하게 분리되어야 하므로, 폴리머(1)와의 결합력이 약해야 한다.The
예를 들어, 보호층(30)이 세라믹 재질로, 성형층(47)이 금속 재질로 이루어진 경우에, 결합층(45)은 세라믹 및 금속과의 결합력이 높아야 하므로, 예를 들어, 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 또는 크롬(Cr)이거나, 이들 중 적어도 1b개 이상을 포함하는 소재로 이루어질 수 있다. 이때, 성형층(47)은 폴리머(1)와의 결합력이 약한 금속, 예를 들어, 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt) 또는 구리(Cu)이거나, 이들 중 적어도 1b개 이상을 포함할 수 있다. 다만, 결합층(45) 및 성형층(47)의 소재가 반드시 이에 한정되어야 하는 것은 아니다.For example, when the
결과적으로, 본 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 보호층(30)과 강하게 결합되는 결합층(45)과, 폴리머(1)와 쉽게 분리되는 성형층(47)이 순차적으로 배치되어 몰드층(40)을 형성하고, 다수의 미세구(21)가 세라믹 용액에 의한 보호층(30)에 의해 고정되므로, 내구성이 향상되고, 초발수 구조체와의 분리가 용이한 장점이 있다.As a result, in the super-water-repellent mold according to the present embodiment, the
도 2a 내지 도 2b는 본 발명의 제2 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views of a mold for manufacturing a super water repellent body according to a second embodiment of the present invention.
도 2a 내지 도 2b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 서로 인접하는 돌출부(31)와 돌출부(31) 사이의 보호층(3) 표면이 평평하게 형성될 수 있다. 서로 인접하는 돌출부(31)와 돌출부(31) 사이에 보호층(30)을 이루는 물질이 코팅되면서, 그 사이가 그 물질로 채워져서, 뾰족하게 함몰되는 것이 아니라, 함몰된 바닥면이 평평하게 형성되는 것이다.2A and 2B, the surface of the
또한, 이러한 형상으로 형성된 보호층(30)의 일면에 몰드층(40)이 배치되면, 몰드층(40)의 요부(41)도 돌출부(31)와 돌출부(31) 사이의 보호층(3) 표면에 대응하여 평평하게 형성된다. 여기서, 몰드층(40)은 상술한 제1 실시예와 동일하게, 결합층(45)과 성형층(47)의 이중층으로 형성될 수도 있다.When the
이하에서는, 본 발명에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 대해 설명한다. Hereinafter, a method of manufacturing an ultra-water-repellent metal mold according to the present invention will be described.
도 3 내지 도 4는 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법의 순서도이다.Figs. 3 to 4 are flowcharts of a method for manufacturing a super-water-repellent mold according to an embodiment of the present invention.
도 3 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법은 (a) 베이스(10)의 일면에, 서로 인접하여 분산되도록 다수의 미세구(微細求, 21)를 코팅하여, 구조층(20)을 형성하는 단계(S10), (b) 일면에 미세구(21)의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부(31)가 배열되도록, 구조층(20) 상에 세라믹 용액을 코팅하여, 보호층(30)을 형성하는 단계(S20), 및 (c) 외면에 보호층(30)의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部, 41, 도 1a 내지 도 2b 참조)와 철부(凸部, 42, 도 1a 내지 도 2b 참조)가 반복적으로 형성되도록, 보호층(30)의 일면을 따라 금속을 증착하여, 몰드층(40)을 형성하는 단계(S30)를 포함한다.3 to 4, a method of manufacturing an ultra water-repellent material manufacturing mold according to an embodiment of the present invention includes the steps of (a) forming a plurality of micro- (B) forming a plurality of hemispherically
본 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법은 상술한 본 발명의 제1 내지 제2 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 관한 것으로서, 구조층(20)을 형성하는 단계(S10), 보호층(30)을 형성하는 단계(S20), 몰드층(40)을 형성하는 단계(S30)를 포함한다.The method for manufacturing a super water repellent body manufacturing mold according to the present embodiment is a method for manufacturing a super water repellent body manufacturing mold according to the first to second embodiments of the present invention, Forming a protective layer 30 (S20), and forming a mold layer 40 (S30).
본 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법은 본 발명의 제1 내지 제2 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법에 대한 것이다. 따라서, 본 발명에 따른 초발수 제조금형 중 앞선 설명과 중복되는 부분에 대해서는 설명을 생략하거나, 간단하게 설명한다.The method for manufacturing a super water repellent body manufacturing mold according to the present embodiment is a method for manufacturing a super water repellent body manufacturing mold according to the first and second embodiments of the present invention. Therefore, the description of the overlapping portions of the super-water-repellent mold according to the present invention will be omitted or briefly explained.
본 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법 중 구조층(20)을 형성하는 단계(S10)에서는 베이스(10)의 일면에 다수의 미세구(21)를 코팅한다. 이때, 코팅은 다수의 미세구(21)가 서로 인접하여 분산되도록 실시한다. 이로 인해, 코팅된 미세구(21)가 베이스(10)의 일면에 부착되어, 구조층(20)을 형성하게 된다. 이러한 구조층(20)이 형성되면 보호층(30)을 형성하는 단계(S20)를 시행한다.A plurality of
보호층(30)을 형성하는 단계(S20)는 구조층(20) 상에 세라믹 용액을 코팅하는 공정이다. 여기서, 미세구(21)의 표면을 따라 세라믹 용액을 코팅함으로써, 세라믹 용액이 경화된 보호층(30)의 일면에 돌출부(31, 도 1a 및 도 2a참조)가 형성된다. 즉, 보호층(30)의 일면에 미세구(21)의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부(31)가 배열되는 것이다. 여기서, 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 열처리 단계는 세라믹 용액이 코팅된 후에 이루어지는데, 이러한 열처리를 통해, 보호층(30)의 가공성을 향상시키며, 조직을 치밀하고, 안정하게 할 수 있다. 이때, 미세구(21) 사이의 공기층으로 인해 세라믹 용액의 침투가 방해되지 않도록, 즉 균일한 코팅을 위해서, 세라믹 용액 코팅 후, 열처리 단계 이전에 진공처리를 더 수행할 수 있다.Step S20 of forming the
보호층(30)이 형성된 후에는, 몰드층(40)을 형성하는 단계(S30)를 실시한다. 몰드층(40)을 형성하는 단계(S30)에서는 보호층(30)의 일면을 따라 금속을 증착한다. 이때, 보호층(30)의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部, 41, 도 1a 내지 도 2b 참조)와 철부(凸部, 42, 도 1a 내지 도 2b 참조)가 반복적으로 형성되도록, 금속을 증착한다. After the
한편, 몰드층(40)이 이중구조로 이루어지는 경우에, 몰드층(40)을 형성하는 단계(S30)는 결합층(45, 도 1b 및 도 2b 참조)을 형성하는 단계, 및 성형층(47, 도 1b 및 도 2b 참조)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. 결합층(45)을 형성하는 단계는 제1 금속을 보호층(30) 상에 증착하여 이루어지고, 성형층(47)을 형성하는 단계에서는 제1 금속이 증착되어 형성된 결합층(45) 상에 제2 금속을 증착한다. 이때, 제1 금속은 제2 금속에 비해 상대적으로 세라믹과 결합하는 결합력이 크며, 제2 금속은 제1 금속에 비해 상대적으로 폴리머와 결합하는 결합력이 작다.On the other hand, in the case where the
예를 들어, 제1 금속은 티타늄(Ti), 니켈(Ni), 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하고, 제2 금속은 금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함할 수 있다.For example, the first metal includes at least one of titanium (Ti), nickel (Ni), and chromium (Cr), and the second metal includes gold (Au), silver (Ag) , And copper (Cu).
이상의 실시예에서, 본 발명에 따른 초발수체 제조금형은 몰드층(200)의 철부(220)가 반구 형상으로 돌출된 구조의 정구조 금형이었다. 다만, 본 발명에 따른 초발수체 제조금형은 몰드층(200)의 요부(210)가 반구 형상으로 오목하게 함몰된 구조의 역구조 금형일 수도 있다. 이에 대해서 아래에서 자세하게 설명한다.In the above-described embodiment, the super-water-repellent material manufacturing mold according to the present invention was a regular structure mold having a structure in which the
도 5a 내지 도 5b는 본 발명의 제3 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 단면도이고, 도 6a 내지 도 6b는 본 발명의 제4 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 단면도이다.FIGS. 5A and 5B are cross-sectional views of a super-water-repellent body manufacturing mold according to a third embodiment of the present invention, and FIGS. 6A and 6B are sectional views of a super water-repellent body manufacturing mold according to a fourth embodiment of the present invention.
도 5a 내지 도 5b에 도시된 바와 같이, 본 실시예에 따른 초발수 제조금형은 일면으로부터 반구 형상으로 함몰되고, 소정의 간격을 두고 이격된 다수의 오목부(110)를 구비하는 베이스(100); 및 베이스(100)의 일면을 따라 배치되어, 외면에, 베이스(100)의 일면의 형상에 대응되는 요부(凹部, 210)와 철부(凸部, 220)가 반복적으로 형성되고, 폴리머(1)를 몰딩할 때에 폴리머(1)에 초발수 표면을 형성시키는 몰드층(200)을 포함한다.5A and 5B, the super-water-repellent mold according to the present embodiment includes a base 100 having a plurality of
본 실시예에 따른 초발수 제조금형은 베이스(100), 및 몰드층(200)을 포함하고, 베이스(100) 상에 몰드층(200)이 배치되는 구조이다. The super-water-repellent manufacturing mold according to this embodiment includes a
여기서, 본 실시예에 따른 베이스(100)는 일면에 반구 형상으로 함몰된 다수의 오목부(110)를 구비한다. 이때, 다수의 오목부(110)는 서로 소정의 간격을 두고 이격 배치된다. 이외에 베이스(100)에 관한 내용은 상술한 본 발명의 제1 실시예에 따른 초발수 제조금형의 베이스(10, 도 1a 참조)의 내용과 동일하므로, 설명을 생략한다.Here, the base 100 according to the present embodiment includes a plurality of
본 실시예에 따른 몰드층(200)은 폴리머(1)에 초발수 표면을 형성시키는 층으로서, 베이스(100) 상에 배치된다. 이때, 몰드층(200)은 베이스(100)의 일면을 따라 배치되므로, 오목부(110)가 서로 이격되어 정렬된 베이스(100)의 일면 형상에 대응하는 요부(210)와 철부(220)가 반복적으로 형성된다. 구체적으로, 몰드층(200)의 요부(210)는 베이스(100)의 오목부(110)을 따라 형성되므로, 반구 형상으로 함몰되고, 몰드층(200)의 철부(220)는 베이스(100)의 일면 중, 어느 하나의 오목부(110)와 다른 오목부(110) 사이의 표면부(100a)에 대응하여 형성된다. The
여기서, 몰드층(200)의 철부(220)는 평평하게 형성될 수 있다. 이때, 몰드층(200)의 외면에 폴리머(1)를 반복적으로 코팅하여 찍어내는 몰딩 공정이 반복되더라도, 철부(220)의 파손 내지 훼손을 방지할 수 있다. 만약에, 철부(220)가 뾰족한 경우에는 그 부위에 응력이 집중되어 파괴가 일어날 수 있다. 따라서, 철부(220)를 평평하게 함으로써, 철부(220)에 가해지는 응력을 분산하여 몰드층(200)의 내구성을 향상시킬 수 있다. 이로써, 몰드층(200)은 반복적인 몰딩 공정에도 불구하고, 항상 일정한 초발수 구조체를 생성할 수 있다. Here, the
본 실시예에 따른 초발수체 제조금형은 내마모층(300)을 더 포함할 수 있다(도 5b 참조). 여기서, 내마모층(300)은 몰드층(200)의 외면을 따라 굴곡지게 배치된다. 이때, 몰드층(200)의 외면은 폴리머(1, 도 3 참조)와 마주보는 몰드층(200)의 면을 의미한다. 따라서, 내마모층(300)은 몰드층(200)과 폴리머(1) 사이에 배치하게 된다. 이때, 내마모층(300)은 몰드층(200)에 비해 상대적으로 경도가 큰 물질을 형성되므로, 몰딩 공정을 거치면서 발생하는 몰드층(200)의 마모를 방지할 수 있다. 이러한 내마모층(300)은 예를 들어, DLC(Diamond Like Carbon) 코팅에 의할 수 있다. 다만, 내마모층(300)이 반드시 DLC 코팅에 한정되어 형성되는 것은 아니고, 세라믹 코팅을 통해서도 형성될 수 있다. 이때, 사용되는 세라믹 코팅 재료는 SiO2, TiO2, TiN, TiCN, TiAlN, AlTiN, CrN 등일 수 있다. 다만, 세라믹 코팅 재료가 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.The super-water repellent body manufacturing mold according to this embodiment may further include an abrasion-resistant layer 300 (see Fig. 5B). Here, the abrasion
도 6a 내지 도 6b에 도시된 바와 같이, 몰드층(200)의 철부(220)는 라운드지게 형성될 수 있다. 즉, 철부(220)의 말단이 돔 형상으로 뭉툭한 곡면을 형성할 수 있는 것이다. 이러한 형성에 의해서도 철부(220)에 가해지는 응력 집중을 피하여 내구성 향상이 가능하다.6A to 6B, the
또한, 몰드층(200)의 철부(220)가 둥글게 라운드진 상태에서도, 내마모층(300)이 배치될 수 있다.Further, the abrasion-
이하에서는, 본 발명에 따른 초발수체 제조금형 중 역구조 금형의 제조방법에 대해 설명한다. 상술한 본 역구조 금형 중 중복되는 내용에 대해서는 설명을 생략하거나, 간단하게 설명한다.Hereinafter, a method of manufacturing a super-water repellent metal mold heavy structure mold according to the present invention will be described. The description of the overlapped contents among the above-mentioned reverse-structure dies will be omitted or simply explained.
도 7 내지 도 8은 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법의 순서도이다.7 to 8 are flowcharts of a method for manufacturing a super water repellent mold according to another embodiment of the present invention.
도 7 내지 도 8에 도시된 바와 같이, 본 발명의 다른 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법은 (a) 지지체(10')의 일면에, 서로 인접하여 분산되도록 다수의 미세구(微細求, 21')를 코팅하여, 구조층(20')을 형성하는 단계(S100), (b) 일면에 미세구(21')의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부(31')가 배열되도록, 구조층(20') 상에 세라믹 용액을 코팅하여, 보호층(30')을 형성하는 단계(S200), (c) 일면에 보호층(30')의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部, 210, 도 3 참조)와 철부(凸部, 220, 도 3 참조)가 반복적으로 형성되도록, 보호층(30')의 일면을 따라 금속을 증착하여, 몰드층(200)을 형성하는 단계(S300), (d) 소정의 소재물질을 몰드층(200)의 타면에 증착하여, 베이스(100)를 형성하는 단계(S400), 및 (e) 베이스(100)에 결합된 몰드층(200)을 보호층(30')으로부터 분리하는 단계(S500)를 포함한다. 7 to 8, a method of manufacturing an ultra water-repellent mold according to another embodiment of the present invention includes the steps of (a) forming a plurality of microspheres (not shown) on one surface of a support 10 ' (B) forming a plurality of hemispherical convex portions 31 'corresponding to the surface shape of the microspheres 21' on one surface thereof; (b) forming the structure layer 20 ' A step (S200) of forming a protective layer 30 'by coating a ceramic solution on the structure layer 20' so that the protective layer 30 ' A metal is deposited along one side of the protective layer 30 'so that the concave portion 210 (see FIG. 3) and the convex portion 220 (see FIG. 3) (D) depositing a predetermined material on the other side of the
본 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조 방법은 역구조 금형의 제조방법에 관한 것으로, 구조층(20')을 형성하는 단계(S100), 보호층(30')을 형성하는 단계(S200), 몰드층(200)을 형성하는 단계(S300), 베이스(100)를 형성하는 단계(S400), 및 몰드층(200)을 분리하는 단계(S500)를 포함한다.The method for manufacturing a super water repellent mold according to the present embodiment relates to a method of manufacturing an inverse structural metal mold, which comprises forming a structure layer 20 '(S100), forming a protective layer 30' (S200 (S300) forming the
구조층(20')을 형성하는 단계(S100)에서는 지지체(10')의 일면에 다수의 미세구(21')를 코팅한다. 이때, 다수의 미세구(21')가 서로 인접하여 분산되도록 코팅한다. 여기서, 지지체(10')는 미세구(21')가 코팅되는 부재이고, 이러한 지지체(10')의 일면에 코팅된 미세구(21')가 부착되어, 구조층(20')을 형성한다. 이러한 구조층(20')이 형성되면 보호층(30')을 형성시킨다.In step S100 of forming the structure layer 20 ', a plurality of microspheres 21' are coated on one surface of the support 10 '. At this time, the plurality of microspheres 21 'are coated so as to be dispersed adjacent to each other. Here, the support 10 'is a member coated with the microspheres 21', and the microspheres 21 'coated on one surface of the support 10' are attached to form the structure layer 20 ' . When the structure layer 20 'is formed, a protective layer 30' is formed.
보호층(30')을 형성하는 단계(S200)는 구조층(20') 상에 세라믹 용액을 코팅하는 공정이다. 여기서, 미세구(21')의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부(31')가 배열되도록, 세라믹 용액을 코팅한다. 구체적으로, 세라믹 용액을 미세구(21')의 표면을 따라 코팅함으로써, 세라믹 용액이 경화되면서, 보호층(30')의 일면에 돌출부(31')를 형성한다. 여기서, 세라믹 용액은 실리카(SiO2) 계열의 용액일 수 있는데, 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.Step S200 of forming the protective layer 30 'is a step of coating a ceramic solution on the structure layer 20'. Here, the ceramic solution is coated so that a plurality of hemispherical convex portions 31 'corresponding to the surface shape of the microspheres 21' are arranged. Specifically, by coating the ceramic solution along the surface of the microspheres 21 ', a protrusion 31' is formed on one side of the protective layer 30 'while the ceramic solution is cured. Here, the ceramic solution may be a silica (SiO 2 ) -based solution, but is not limited thereto.
한편, 세라믹 용액 코팅 시에, 보호층(30')의 일면 중 어느 돌출부(31')와 다른 돌출부(31') 사이의 표면부(30'a)이 평평하게 코팅될 수 있다. 즉, 인접하는 어느 하나의 미세구(21')와 다른 하나의 미세구(21') 사이의 세라믹 용액 표면이 평평하게끔, 세라믹 용액을 코팅하는 것이다. 이로 인해, 몰드층(200)의 철부(220, 도 3 내지 도 4 참조)가 평평하게 형성될 수 있다. On the other hand, at the time of coating the ceramic solution, the surface portion 30'a between one of the projecting portions 31 'and the other projecting portion 31' on one side of the protective layer 30 'can be coated flat. That is, the ceramic solution is coated so that the surface of the ceramic solution between one of the adjacent microspheres 21 'and the other microspheres 21' is flat. Thus, the convex portion 220 (see Figs. 3 to 4) of the
한편, 세라믹 용액이 코팅된 후에는, 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이러한 열처리 단계를 통해, 보호층(30')의 가공성을 향상시키고, 조직을 치밀하고, 안정하게 할 수 있다. 여기서, 미세구(21') 사이의 공기층으로 인해 세라믹 용액의 침투가 방해되지 않도록, 즉 균일한 코팅을 위해서, 세라믹 용액 코팅 후, 열처리 단계 이전에 진공처리를 더 수행할 수 있다.On the other hand, after the ceramic solution is coated, it may further include a heat treatment step. Through this heat treatment step, the workability of the protective layer 30 'can be improved, and the structure can be dense and stable. Here, it is possible to further perform the vacuum treatment before the heat treatment step after the ceramic solution coating, so as to prevent the penetration of the ceramic solution due to the air layer between the microspheres 21 ', that is, for uniform coating.
보호층(30')이 형성된 후에는, 몰드층(200)을 형성하는 단계(S300)를 실시한다. 몰드층(200)을 형성하는 단계(S300)에서 보호층(30')의 일면을 따라 금속을 증착시키는데, 이때 금속은 니켈(Ni)을 포함할 수 있다. 다만, 몰드층(200)을 형성하는 금속이 반드시 니켈에 한정되는 것은 아니다. 보호층(30')에 금속이 증착됨에 따라, 몰드층(200)의 일면에는 보호층(30')의 일면 형상에 대응하여 요부(凹部, 210, 도 3 내지 도 4 참조)와 철부(凸部, 220, 도 3 내지 도 4 참조)가 반복적으로 형성된다. 이때, 몰드층(200)의 요부(210)는 보호층(30')의 돌출부(31')에 대응해서 생성되고, 몰드층(200)의 철부(220)는 어느 하나의 돌출부(31')와 다른 돌출부(31') 사이의 보호층(30') 부분표면에 대응하여 형성된다. 이때, 어느 하나의 돌출부(31')와 다른 돌출부(31') 사이의 보호층(30') 부분표면이 평평하게 형성된 경우에는 이에 따라 평평해진다. 여기서, 몰드층(200)의 일면은 보호층(30')과 인접하는 몰드층(200)의 면을 의미한다. 이러한 몰드층(200)이 형성되면, 몰드층(200)의 타면에 베이스(100)를 형성한다. After the protective layer 30 'is formed, a step S300 of forming the
베이스(100)를 형성하는 단계(S400)에서 소정의 물질을 몰드층(200)의 타면에 증착하여 베이스(100)를 형성한다. 베이스(100)를 구성하는 소정의 물질은 금속, 실리카, 또는 폴리머 등 다양한데, 몰딩 공정을 거듭하면서 깨지거나 변형이 일어나는 것을 방지하기 위해서, 금속을 사용하는 것이 바람직하다. 다만, 반드시 금속에 한정되는 것은 아니다. 이러한 베이스(100)가 형성되면, 몰드층(200)을 분리한다.A predetermined material is deposited on the other surface of the
몰드층(200)을 분리하는 단계(S500)에서, 몰드층(200)을 보호층(30')으로부터 분리하는데, 이때 몰드층(200)은 베이스(100)와 결합된 상태이다. 여기서, 몰드층(200)을 보호층(30')으로부터 분리하기 위해서, 몰드층(200)과 보호층(30') 사이에 물을 주입할 수 있다. 특히, 실리카 계열 용액에 의해 보호층(30')이 형성되고, 니켈(Ni) 등의 금속에 의해 몰드층(200)이 형성된 경우에, 몰드층(200)과 보호층(30') 사이의 계면에 물이 스며들면, 몰드층(200)과 보호층(30')이 서로 분리된다. 다만, 몰드층(200)과 보호층(30')을 분리하기 위해서, 반드시 물을 주입해야 하는 것은 아니고, 몰드층(200) 및 보호층(30')의 재질 특성을 고려해, 다양한 방법으로도 분리 가능하다.In the step S500 of separating the
이렇게 몰드층(200)이 보호층(30')에서 분리되면, 본 발명에 따른 초발수체 제조금형 중 역구조 금형이 제조되고, 몰드층(200)의 일면에 폴리머를 몰딩하여, 초발수 구조체를 제조할 수 있다.When the
한편, 본 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 제조방법은 내마모층(300)을 형성하는 단계(S600)를 더 포함할 수 있다. 여기서, 몰드층(200)의 일면에 몰드층(200)에 비해 상대적으로 경도가 큰 내마모성 물질을 코팅하여, 내마모층(300)을 형성한다. 구체적으로, DLC 코팅 또는 세라믹 코팅을 통해 내마모층(300)을 형성할 수 있다. 다만, 내마모층(300)을 형성하기 위해서, 반드시 DLC 코팅 또는 세라믹 코팅을 이용해야 하는 것은 아니고, 모든 공지의 방법을 사용할 수 있다.Meanwhile, the manufacturing method of the super water repellent body manufacturing mold according to the present embodiment may further include forming the wear resistant layer 300 (S600). Here, the wear
이하에서는, 본 발명에 따른 제조방법에 의해 제조된 초발수체 제조금형의 효과에 관해 설명한다. Hereinafter, effects of the super-water-repellent metal mold produced by the manufacturing method according to the present invention will be described.
도 9는 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 주사전자현미경(SEM)사진이고, 도 10은 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 따라 제작된 초발수체의 주사전자현미경(SEM) 및 접촉각 측정 사진이며, 도 11은 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형의 반복 몰딩 전후 주사전자현미경(SEM) 사진이고, 도 12는 본 발명의 실시예에 따른 초발수체 제조금형에 따라 제조된 초발수체의 몰딩 횟수에 대한 접촉각 변화를 나타내는 그래프이다.FIG. 9 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a mold for preparing an ultra water-repellent body according to an embodiment of the present invention, 11 is a scanning electron microscope (SEM) photograph of a mold for preparing a super water repellent body according to an embodiment of the present invention before and after iterative molding, and FIG. 12 is a photograph of a super water repellent A contact angle change with respect to the number of times of molding of the super water repellent body manufactured according to the sieve manufacturing mold.
도 9의 (a)는 정구조 금형의 표면을, 도 9의 (b)에서는 역구조 금형의 표면을 나타낸다. 각각의 표면에 미세크기의 요철이 형성되어, 그 표면에 폴리머가 증착되면, 도 10에 도시된 바와 같이, 초발수 구조체가 형성된다. Fig. 9 (a) shows the surface of the stationary mold, and Fig. 9 (b) shows the surface of the stationary mold. Fine irregularities are formed on each surface, and when the polymer is deposited on the surface, a super water repellent structure is formed as shown in Fig.
도 10의 (a)는 정구조 금형에 의해, 도 10의 (b)는 역구조 금형에 의해, 각각 제작된 초발수 폴리머 구조체 표면 및 측정된 접촉각을 나타낸다. 이를 통해, 본 발명에 따른 초발수체 제조금형을 통해 초발수 구조체가 용이하게 구현될 수 있음을 알 수 있다.Fig. 10 (a) shows the surface of the super-water-repellent polymer structure and Fig. 10 (b) shows the contact angle measured by the inverse structure mold. Thus, it can be seen that the super water repellent structure can be easily realized through the mold for manufacturing the super water repellent body according to the present invention.
도 11을 통해서는, 반복적인 몰딩 공정을 수행하더라도, 본 발명에 따른 초발수체 제조금형의 표면 형태가 지속적으로 유지됨을 확인할 수 있다. 여기서, 도 11의 (a)는 정구조 금형, 도 11의 (b)는 역구조 금형의 표면 사진이다. 또한, 도 12에서는 몰딩 공정이 반복될 때에도, 제조된 초발수 폴리머 구조체의 접촉각이 거의 일정하게 유지됨을 알 수 있다. 이에 의할 때에, 본 발명에 따른 초발수체 제조금형은 내구성이 우수하여, 초발수체의 대량생산에 매우 효과적이라는 것을 유추할 수 있다. 11, it can be confirmed that the surface shape of the mold for manufacturing the super water repellent body according to the present invention is maintained even if the repetitive molding process is performed. Here, FIG. 11A is a front structural die, and FIG. 11B is a surface photograph of an inverted structural die. Also, in FIG. 12, it can be seen that even when the molding process is repeated, the contact angle of the prepared super water-repellent polymer structure is kept substantially constant. In this case, it can be deduced that the dies according to the present invention are excellent in durability and are very effective for the mass production of the super water repellent body.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상의 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the same is by way of illustration and example only and is not to be construed as limiting the present invention. It is obvious that the modification or improvement is possible.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 영역에 속한 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의하여 명확해질 것이다.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.
1: 폴리머
10, 100: 베이스
10': 지지체
20, 20': 구조층
21, 21': 미세구
30, 30': 보호층
31: 돌출부
40, 200: 몰드층
41, 210: 요부
42, 220: 철부
45: 결합층
47: 성형층
110: 오목부
300: 내마모층1:
10 ':
21, 21 ':
31:
41, 210:
45: bonding layer 47: forming layer
110: recess 300: abrasion resistant layer
Claims (24)
상기 베이스의 일면에, 다수의 미세구(微細求)가 서로 인접하여 분산되는 구조층;
상기 구조층 상에 코팅되어, 상기 미세구를 고정하고, 상기 미세구의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부가 일면에 형성되는 보호층; 및
상기 보호층의 일면을 따라 배치되어, 외면에, 상기 보호층의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 반복적으로 형성되고, 폴리머로 몰딩할 때에 상기 폴리머에 초발수 표면을 형성시키는 몰드층;
을 포함하는 초발수체 제조금형.
Base;
A structure layer in which a plurality of fine holes are dispersed adjacent to each other on one surface of the base;
A protective layer coated on the structure layer to fix the microspheres and having a plurality of hemispherical convex portions corresponding to a surface shape of the microspheres formed on one surface; And
A concave portion and a convex portion corresponding to the one surface shape of the protective layer are repeatedly formed on the outer surface of the protective layer, and when the polymer is molded by the polymer, A mold layer to be formed;
Wherein the mold is a super-water repellent mold.
상기 미세구는
직경이 100㎚ ~ 10㎛인 초발수체 제조금형.
The method according to claim 1,
The micro-
And a diameter of 100 nm to 10 탆.
상기 미세구는
실리카로 형성된 초발수체 제조금형.
The method according to claim 1,
The micro-
Preparation mold of super water repellant made of silica.
상기 보호층은
세라믹 용액이 코팅되어 형성되는 초발수체 제조금형.
The method according to claim 1,
The protective layer
A mold for manufacturing an ultra water repellent body formed by coating a ceramic solution.
상기 몰드층은
일면이 상기 보호층에 밀착되는 결합층; 및
일면에 상기 결합층의 타면에 결합되고, 타면에 상기 폴리머로 몰딩되었다가, 상기 초발수 구조가 형성된 후에 서로 분리되는 성형층;
을 포함하고,
상기 결합층은 상기 성형층에 비해 상대적으로 상기 보호층과 결합하는 결합력이 크며, 상기 성형층은 상기 결합층에 비해 상대적으로 폴리머와 결합하는 결합력이 작은 초발수체 제조금형.
The method according to claim 1,
The mold layer
A bonding layer having one surface thereof adhered to the protective layer; And
A forming layer joined to the other surface of the bonding layer on one surface, molded on the other surface with the polymer, and separated from each other after the superhydrophobic structure is formed;
/ RTI >
Wherein the bonding layer has a greater bonding force for bonding with the protective layer relative to the forming layer, and the forming layer has a lower bonding force for bonding with the polymer relative to the bonding layer.
상기 결합층은
티타늄(Ti), 니켈(Ni), 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 초발수체 제조금형.
The method of claim 5,
The bonding layer
Wherein at least one of titanium (Ti), nickel (Ni), and chromium (Cr) is contained.
상기 성형층은
금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 초발수체 제조금형.
The method of claim 5,
The shaping layer
Wherein at least one of gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), and copper (Cu) is contained.
상기 베이스의 일면을 따라 배치되어, 외면에, 상기 베이스의 일면의 형상에 대응되는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 반복적으로 형성되고, 폴리머가 코팅될 때에 상기 폴리머에 초발수 표면을 형성시키는 몰드층;
을 포함하는 초발수체 제조금형.
A base embedded in a hemispherical shape from one surface and having a plurality of recesses spaced apart at a predetermined interval; And
A concave portion and a convex portion corresponding to the shape of one surface of the base are repeatedly formed on the outer surface of the base and the super water-repellent surface is formed on the polymer when the polymer is coated A mold layer;
Wherein the mold is a super-water repellent mold.
상기 몰드층의 철부는
평평하게 형성되는 초발수체 제조금형.
The method of claim 8,
The convex portion of the mold layer
A mold for manufacturing a super water repellent body formed flat.
상기 몰드층의 외면을 따라 굴곡지게 배치되고, 상기 몰드층에 비해 상대적으로 경도가 큰 내마모층;
을 더 포함하는 초발수체 제조금형.
The method of claim 8,
An abrasion resistant layer disposed bending along the outer surface of the mold layer and having a hardness relatively higher than that of the mold layer;
Further comprising an extruder.
(b) 일면에 상기 미세구의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부가 배열되도록, 상기 구조층 상에 세라믹 용액을 코팅하여, 보호층을 형성하는 단계; 및
(c) 외면에 상기 보호층의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 반복적으로 형성되도록, 상기 보호층의 일면을 따라 금속을 증착하여, 몰드층을 형성하는 단계;
를 포함하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
(a) coating a plurality of microspheres on one surface of a base such that the microspheres are dispersed adjacent to each other to form a structure layer;
(b) coating a ceramic solution on the structural layer so that a plurality of semi-spherical convex protrusions corresponding to the surface shape of the microspheres are arranged on one surface, thereby forming a protective layer; And
(c) forming a mold layer on the outer surface by depositing a metal along one surface of the protective layer so that a concave portion and a convex portion corresponding to the one surface shape of the protective layer are repeatedly formed;
Wherein the method comprises the steps of:
상기 (b) 단계는
상기 세라믹 용액을 코팅한 후에 열처리하거나, 또는
상기 세라믹 용액을 코팅한 후에 진공처리하고, 열처리하는 단계;
를 포함하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
The method of claim 11,
The step (b)
The ceramic solution is coated and then heat-treated, or
A step of vacuum-treating the ceramic solution after coating, and heat-treating the ceramic solution;
Wherein the method comprises the steps of:
상기 (c) 단계는
제1 금속을 상기 보호층 상에 증착하여, 결합층을 형성하는 단계; 및
제2 금속을 상기 결합층 상에 증착하여, 성형층을 형성하는 단계;
을 포함하고,
상기 제1 금속은 상기 제2 금속에 비해 상대적으로 세라믹과 결합하는 결합력이 크며, 상기 제2 금속은 상기 제1 금속에 비해 상대적으로 폴리머과 결합하는 결합력이 작은 초발수체 제조금형의 제조방법.
The method of claim 11,
The step (c)
Depositing a first metal on the protective layer to form a bond layer; And
Depositing a second metal on the bonding layer to form a shaping layer;
/ RTI >
Wherein the first metal has a greater bonding force for bonding with the ceramic relative to the second metal and the second metal has a lower bonding force for bonding with the polymer relative to the first metal.
상기 미세구는
직경이 100㎚ ~ 10㎛인 초발수체 제조금형의 제조방법.
The method of claim 11,
The micro-
A method for producing a super-water repellent fabricable mold having a diameter of 100 nm to 10 탆.
상기 미세구는
실리카로 형성된 초발수체 제조금형의 제조방법.
The method of claim 11,
The micro-
A method for manufacturing a mold for manufacturing an ultra water repellent body formed of silica.
상기 제1 금속은
티타늄(Ti), 니켈(Ni), 및 크롬(Cr) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
14. The method of claim 13,
The first metal
Wherein at least one of titanium (Ti), nickel (Ni), and chromium (Cr) is formed.
상기 제2 금속은
금(Au), 은(Ag), 백금(Pt), 및 구리(Cu) 중 적어도 어느 하나 이상을 포함하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
14. The method of claim 13,
The second metal
Wherein at least one of gold (Au), silver (Ag), platinum (Pt), and copper (Cu) is contained.
(b) 일면에 상기 미세구의 표면 형상에 대응되는 반구 형상으로 볼록한 다수의 돌출부가 배열되도록, 상기 구조층 상에 세라믹 용액을 코팅하여, 보호층을 형성하는 단계;
(c) 일면에 상기 보호층의 일면 형상에 대응되는 요부(凹部)와 철부(凸部)가 반복적으로 형성되도록, 상기 보호층의 일면을 따라 금속을 증착하여, 몰드층을 형성하는 단계;
(d) 소정의 소재물질을 상기 몰드층의 타면에 증착하여, 베이스를 형성하는 단계; 및
(e) 상기 베이스에 결합된 상기 몰드층을 상기 보호층으로부터 분리하는 단계;
를 포함하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
(a) coating a plurality of microspheres on one surface of a support so as to be dispersed adjacent to each other to form a structure layer;
(b) coating a ceramic solution on the structural layer so that a plurality of semi-spherical convex protrusions corresponding to the surface shape of the microspheres are arranged on one surface, thereby forming a protective layer;
(c) depositing a metal on one surface of the protective layer to form a mold layer such that a concave portion and a convex portion corresponding to the one surface shape of the protective layer are repeatedly formed;
(d) depositing a predetermined material on the other surface of the mold layer to form a base; And
(e) separating the mold layer coupled to the base from the protective layer;
Wherein the method comprises the steps of:
상기 (b) 단계는
상기 세라믹 용액을 코팅한 후에 열처리하거나, 또는
상기 세라믹 용액을 코팅한 후에 진공처리하고, 열처리하는 단계;
를 포함하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
19. The method of claim 18,
The step (b)
The ceramic solution is coated and then heat-treated, or
A step of vacuum-treating the ceramic solution after coating, and heat-treating the ceramic solution;
Wherein the method comprises the steps of:
상기 (c) 단계에서의 상기 금속은
니켈(Ni)을 포함하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
19. The method of claim 18,
The metal in step (c)
A method for manufacturing a mold for manufacturing an ultra water repellent body containing nickel (Ni).
상기 (e) 단계는
상기 몰드층과 상기 보호층 사이에 물을 주입하여 분리하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
19. The method of claim 18,
The step (e)
And injecting water between the mold layer and the protective layer to separate the mold layer and the protective layer.
상기 (e) 단계 이후에
상기 몰드층의 일면에 상기 몰드층에 비해 상대적으로 경도가 큰 내마모성 물질을 코팅하여, 내마모층을 형성하는 단계;
를 더 포함하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
19. The method of claim 18,
After the step (e)
Forming a wear-resistant layer on one surface of the mold layer by coating an abrasion-resistant material having a hardness relatively higher than that of the mold layer;
Further comprising the steps of:
상기 세라믹 용액은 실리카(SiO2) 계열 용액인 초발수체 제조금형의 제조방법.
19. The method of claim 18,
Wherein the ceramic solution is a silica (SiO 2 ) -based solution.
상기 (b) 단계는
인접한 어느 하나의 상기 미세구와 다른 하나의 상기 미세구 사이의 상기 세라믹 용액 표면이 평평하게, 상기 세라믹을 코팅하는 초발수체 제조금형의 제조방법.
19. The method of claim 18,
The step (b)
And coating the ceramic with the surface of the ceramic solution between any one of the adjacent microspheres and the other microspheres being flat.
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