KR20190037517A - A surface structure of metal having an Super hydrophobic property coatings, System apparatus and Method for fabricating of the same - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 금속표면 구조에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 초발수 특성을 가지면서 원하는 방향으로 물을 발수하고 포집할 수 있도록 형성되는 금속표면 구조 및 이러한 표면 구조를 형성하는 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a metal surface structure, and more particularly, to a metal surface structure having water repellency and water repellency in a desired direction, and a method of forming such a surface structure.
금속표면의 젖음성을 개선하여 자동차나 건축물의 외장재에 적용하면 보다 깨끗한 표면을 얻을 수 있고, 오일을 사용하는 내연 기관에 적용하게 되면 오일 손실을 막을 수 있음은 널리 알려진 사실이다. 더욱이 냉장고 등에 채용되는 열교환기의 표면을 초발수 특성으로 가공하면, 열교환기의 구동중에 그 표면에서 발생할 수 있는 결로 및 결상 등의 현상을 방지할 수 있어 냉각효율을 향상시킴은 물론 에너지 소비를 저감할 수도 있다. It is well known that improving the wettability of the metal surface can provide a cleaner surface when applied to exterior materials of automobiles and buildings, and can prevent oil loss when applied to an internal combustion engine using oil. Furthermore, when the surface of the heat exchanger employed in a refrigerator or the like is processed to have super water repellency, it is possible to prevent a phenomenon such as condensation and image formation that may occur on the surface of the heat exchanger during driving, thereby improving cooling efficiency and reducing energy consumption You may.
이에 따라 금속 표면에 대하여 초발수 특성을 개선하기 위한 많은 연구가 진행되고 있다. 예를 들면, 아주 간단한 기술로 금속 표면에 박막을 형성하여 표면 특성을 개선하기도 한다. 그러나, 이러한 기술은 금속 표면에 박막이 단지 부착된 상태를 유지하게 되므로 내구력 및 밀착력이 낮아 박막이 쉽게 분리되는 문제점이 있고, 박막이 사라지게 되면 친수 특성 자체가 사라지게 되어 표면 특성을 향상시키는데 한계가 있다. Accordingly, much research has been conducted to improve the super water repellency of the metal surface. For example, very simple techniques can improve the surface properties by forming thin films on metal surfaces. However, such a technique has a problem that the thin film is easily adhered to the surface of the metal because the thin film is adhered to the surface of the metal, so that the thin film is easily separated due to low durability and adhesion, and when the thin film disappears, the hydrophilic property itself disappears, .
다른 예로, 한국공개특허 10-2013-0023327호(초발수/초친수 특성을 가진 금속 표면구조)에는 금속 표면에 요철과 돌기를 형성하고, 돌기 외측을 코팅하여 초발수 또는 초친수 특성을 제공하는 기술이 있다. 예를 들면 도 1에 도시된 바와 같이 요철이나 돌기를 형성한 후 발수재료를 코팅하는 것이다. 또 다른 예로, 한국등록특허 10-0854486호(초발수 표면 제조방법)를 보면, 표면에 계층적 미세 요철구조를 형성하고 불소화합물을 처리하여 뛰어난 초발수 표면을 생산할 수 있는 제조방법을 제공하고 있다. As another example, Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2013-0023327 (metal surface structure having super water-repellency / super hydrophilic property) discloses a method of forming an irregularity and a projection on a metal surface and coating the outer side of the projection to provide super- Technology. For example, as shown in FIG. 1, the water repellent material is coated after forming irregularities or protrusions. As another example, Korean Patent No. 10-0854486 (a method of producing a super water-repellent surface) provides a manufacturing method capable of producing a super-super water-repellent surface by forming a hierarchical micro concavo-convex structure on the surface and treating the fluorine compound .
그러나 상기한 선행기술들은 초발수나 초친수 특성의 금속표면을 제조하는데 있어서 공정이 복잡하고 화학적인 공정이 적용되게 되어 제조비용의 증가와 함께 환경적인 문제점을 초래하고 있다. 또한 금속 표면에 미세요철을 형성하는 경우 발수각의 한계가 있어 요철 표면에 발수재료를 코팅하는 방식을 적용하였지만 이러한 발수재료의 코팅으로 인해 미세요철형상에 의한 발수효과가 저하되는 문제도 초래되었다. However, the above-described prior arts are complicated and chemical processes are applied to the fabrication of super-water-repellent or super-hydrophilic metal surfaces, resulting in an increase in manufacturing cost and environmental problems. In addition, when fine irregularities are formed on the metal surface, the water repellent material is coated on the irregular surface due to the limit of the water repellency. However, the coating of the water repellent material causes a problem that the water repellent effect due to the micro irregular shape is deteriorated.
더욱이 상기한 선행기술들은 표면 특성을 개선하여 초발수나 초친수 현상을 구현하고 있지만, 금속 표면에 맺히는 물방울의 흐름방향(방향성)까지는 제공하지 못하고 있다. 이처럼 방향성이 제공되지 못할 경우 초발수 특성으로 인해 물방울이 표면 내로 흡수되지는 않지만 방향성이 없기 때문에 물을 포집하는데 어려움이 있을 수밖에 없을 것이다. Furthermore, although the above-mentioned prior arts have improved superficial properties to realize super water-repellent or super-hydrophilic phenomena, they can not provide a flow direction (directionality) of water droplets formed on a metal surface. If such directionality is not provided, water droplets will not be absorbed into the surface due to the super water repellency, but there will be a difficulty in collecting water because there is no directionality.
따라서 본 발명은 상술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 금속 표면에 방향성을 가지도록 선 형태의 발수 패턴을 구현하고 그 발수 패턴의 방향성에 따라서 물의 포집 및 발수 기능을 제공하도록 하는 초발수 특성의 금속 표면 구조를 제공하는 것이다. SUMMARY OF THE INVENTION Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and an object of the present invention is to provide a water- To provide a metal surface structure.
본 발명의 다른 특징은, 선 형태의 발수 패턴에 발수 레진을 전면적 또는 선택적인 코팅을 제공하여 발수 및 친수 성능을 더 향상시키도록 하는 초발수 특성의 금속 표면 구조를 형성하는 방법을 제공하는 것이다. Another aspect of the present invention is to provide a method of forming a superfluid-water-repellent metal surface structure which provides a water repellent resin in a line-like water repellent pattern by providing a water repellent resin on the entire surface or a selective coating to further improve water repellency and hydrophilic property.
그리고 본 발명은 이러한 금속 표면 구조를 제조하기 위한 일련의 시스템장치를 제공할 것이다. The present invention will also provide a series of system devices for making such metal surface structures.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에서는, 금속 표면의 한면 또는 양면에 선형태의 방향성을 가지면서 발수 패턴이 형성되며, 상기 발수 패턴은, 경사각을 가지며 마이크로(Micro) 사이즈로 형성되는 제 1 패턴부와, 상기 제 1 패턴부 사이에 경사각을 가지며 나노(Nano) 사이즈로 형성되는 제 2 패턴부를 포함하고, 상기 발수 패턴의 방향성 및 경사각에 따라 원하는 방향으로 물을 포집하거나 발수하는 것을 특징으로 하는 초발수 특성의 금속 표면 구조가 제공된다. In order to achieve the above object, according to the present invention, there is provided a water repellent pattern having a linear shape on one side or both sides of a metal surface, wherein the water repellent pattern has a micro- 1 pattern part and a second pattern part having a nano-sized inclination angle between the first pattern part and collecting or repelling water in a desired direction according to the direction and inclination angle of the water-repellent pattern A water-repellent metallic surface structure is provided.
상기 제 1 패턴부는 선폭이 10㎛ 이하이고 깊이는 10㎛ 이상이며, 상기 제 2 패턴부는 선폭이 1 ~ 3㎛이고 깊이는 3㎛이하로 형성된다. The first pattern portion has a line width of 10 mu m or less and a depth of 10 mu m or more, and the second pattern portion has a line width of 1 to 3 mu m and a depth of 3 mu m or less.
상기 제 1 패턴부 및 제 2 패턴부의 일부 영역에만 발수 레진에 의한 코팅면이 형성되어, 상기 제 1 패턴부 및 제 2 패턴부의 경사면에는 발수 레진에 의한 코팅면과 비코팅면이 함께 형성된다. A coating surface of the water repellent resin is formed only in a part of the first pattern portion and the second pattern portion and a coating surface and a non-coating surface of the water repellent resin are formed on the inclined surfaces of the first pattern portion and the second pattern portion.
상기 코팅면과 비코팅면에 의하여 상기 경사면은 둘 이상의 접촉각으로 형성된다.The inclined surface is formed with two or more contact angles by the coated surface and the non-coated surface.
본 발명의 다른 특징에 따르면, 권취 롤러에 코일 형태로 감겨져 있는 금속재료를 풀면서 소정 속도로 이동시키는 이동 단계; 풀려진 상태로 이동하는 금속재료의 표면의 상면과 하면 중 적어도 일 측 방향에 설치되는 가공수단이 벨트 회전방식에 의해 금속 표면에 접촉된 상태로 회전하면서 상기 금속 표면에 기울기를 가지는 발수 패턴을 형성하는 발수 패턴 형성 단계; 상기 발수 패턴을 형성할 때 발생하는 미세먼지를 포집하는 포집 단계; 발수 레진의 점도 조절을 이용하여 상기 발수 패턴 중 일정 영역만을 코팅하는 코팅 단계; 코팅된 상기 발수 레진을 열경화하는 경화단계를 포함하는 금속 표면의 형성방법을 제공한다. According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a metal material, comprising: a moving step of moving a metal material wound in a coil form on a winding roller at a predetermined speed while unwinding; A processing means provided in at least one of the upper and lower surfaces of the surface of the metal material moving in a loosened state is rotated in contact with the metal surface by a belt rotating system to form a water repellent pattern having a slope on the metal surface Forming a water repellent pattern; A collecting step of collecting fine dust generated when the water repellent pattern is formed; A coating step of coating only a predetermined region of the water repellent pattern using viscosity control of the water repellent resin; And a curing step of thermally curing the coated water repellent resin.
상기 발수 패턴은, 선폭이 10㎛ 이하이고 깊이는 10㎛ 이상인 제 1 패턴부와, 상기 제 1 패턴부 사이에서 선폭이 1 ~ 3㎛이고 깊이는 3㎛이하로 형성되는 제 2 패턴부로 형성되고, 상기 코팅 단계에 따라 상기 발수 패턴의 경사면에는 코팅영역과 비코팅영역이 함께 형성된다. The water repellent pattern is formed of a first pattern portion having a line width of 10 mu m or less and a depth of 10 mu m or more and a second pattern portion having a line width of 1 to 3 mu m and a depth of 3 mu m or less between the first pattern portion According to the coating step, a coating region and an uncoated region are formed on the inclined surface of the water repellent pattern.
상기 금속재료의 이동속도는 0.2m/min이고, 상기 금속표면에 가압 접촉하면서 상기 금속재료의 이동속도와 반대방향으로 회전하는 가공수단은 38m/min으로 회전한다. The moving speed of the metal material is 0.2 m / min, and the rotating means rotating in a direction opposite to the moving speed of the metal material while being in pressure contact with the metal surface rotates at 38 m / min.
본 발명의 또 다른 특징에 따르면, 금속이 코일 형태로 감겨져 있는 권취 롤러와; 상기 권취 롤러로부터 풀어져서 이동하는 금속 표면의 상면과 하면 중 적어도 일 측에 마련되고, 상기 금속 표면에 접촉, 가압한 상태로 회전하면서 상기 금속 표면에 마이크로(Micro) 사이즈로 형성되는 제 1 패턴부와 상기 제 1 패턴부 사이에 경사각을 가지면 나노(Nano) 사이즈로 형성되는 제 2 패턴부로 이루어진 발수패턴을 형성하는 가공수단; 상기 발수 패턴을 형성할 때 발생하는 미세먼지를 포집하는 미세먼지 포집부; 상기 발수 패턴의 소정 영역에만 발수 레진을 코팅하는 코팅부; 코팅된 발수 레진을 경화화는 열 경화부; 그리고 발수 패턴이 형성된 금속을 코일형태로 회수하는 회수롤러를 포함하는 발수패턴이 구비된 금속표면을 형성하는 시스템 장치를 제공한다. According to still another aspect of the present invention, there is provided a winding apparatus comprising: a winding roller in which a metal is wound in a coil form; A first pattern portion provided on at least one side of a top surface and a bottom surface of the metal surface that is loosened from the take-up roller and moves and is formed in a micro size on the metal surface while rotating in contact with and pressing the metal surface; A processing unit for forming a water repellent pattern composed of a second pattern part formed in a nano size if the first pattern part has an inclination angle; A fine dust collecting part for collecting fine dust generated when the water repellent pattern is formed; A coating unit coating a water repellent resin only on a predetermined area of the water repellent pattern; A thermosetting part for curing the coated water repellent resin; And a collecting roller for collecting the metal in which the water repellent pattern is formed in a coil form.
여기서, 상기 가공수단은 입도가 #180 내지 #220인 사포이고, 벨트타입으로 회전하면서 상기 금속 표면에 접촉하여 발수 패턴을 형성한다. Here, the processing means is a sandpaper having a grain size of # 180 to # 220, and contacts the metal surface while rotating in a belt type to form a water repellent pattern.
이상과 같은 본 발명에 의하면, 금속 표면에 선 형태의 마이크로 사이즈의 패턴 형상 및 나노 사이즈의 패턴 형상을 가진 발수 패턴이 형성된다. 아울러 이러한 발수 패턴은 일정한 경사각을 가지도록 형성되고 있다. 따라서 금속 표면에 물방울이 맺힐 때 이러한 물 방울을 선 형태의 발수 패턴을 따라서 원하는 방향으로 발수 및 포집할 수 있는 효과가 있다. According to the present invention as described above, a water repellent pattern having a line-shaped micro-sized pattern shape and a nano-sized pattern shape is formed on the metal surface. The water repellent pattern is formed to have a constant inclination angle. Therefore, when water droplets are formed on the metal surface, water droplets can be repelled and collected in a desired direction along the line-shaped water repellent pattern.
또한, 발수 패턴의 일부분, 예를 들면 발수 패턴의 꼭지 영역이나 골 영역에 한정하여 발수 레진을 코팅함으로써, 하나의 경사면에 코팅면과 비코팅면이 혼재된 상태로 형성된다. 그 결과 경사면에는 서로 다른 둘 이상의 접촉각이 형성되기 때문에, 발수 기능이 더 향상되는 효과를 기대할 수 있다. Further, the water repellent resin is coated only on a part of the water repellent pattern, for example, in the nip area or the bony area of the water repellent pattern, so that the coated surface and the non-coated surface are formed in a mixed state on one inclined surface. As a result, since two or more different contact angles are formed on the inclined surfaces, the effect of further improving the water-repellent function can be expected.
그리고 본 발명에서는 금속 표면과 가압 접촉하는 가공수단인 사포를 벨트 회전방식으로 회전시키면서 소정 속도로 이동하는 금속 표면에 사이즈가 서로 다른 발수 패턴을 간단한 공정으로 형성하며, 불필요한 화학공정을 배제할 수 있다는 점에서 제조비용의 감소 및 환경적인 문제점을 예방할 수 있다. In the present invention, a water repellent pattern having different sizes is formed on a metal surface moving at a predetermined speed by a simple process while rotating a sandpaper, which is a processing means for making a press contact with a metal surface, by a belt rotation method, and unnecessary chemical processes can be eliminated It is possible to prevent the manufacturing cost from being reduced and environmental problems.
이와 같은 본 발명의 금속 표면 구조에 따르면 에어컨이나 냉장고 등의 열교환기, 제습기, 태양열 집진판, 건축용 단열재나 벽지 등에 폭넓게 적용할 수 있어 그 활용범위가 매우 넓고, 이를 통해 냉각 효율의 향상이나 에너지 소비를 절감할 수 있는 기대도 있다. According to the metal surface structure of the present invention, since the metal surface structure of the present invention can be widely applied to a heat exchanger such as an air conditioner or a refrigerator, a dehumidifier, a solar heat collecting plate, a thermal insulating material for buildings or a wallpaper, There is an expectation that can be saved.
도 1은 종래기술에 따라 요철이나 돌기가 형성된 후 발수제로 코팅된 상태를 보인 금속 표면구조를 보인 도면
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 특성의 금속 표면구조를 보인 사시도
도 3은 도 2에 도시된 금속 표면의 확대도
도 4는 본 발명의 실시 예에 따라 발수 레진이 코팅된 금속 표면을 보인 단면도
도 5는 본 발명의 금속 표면을 형성하는 시스템장치를 나타낸 구성도FIG. 1 is a view showing a metal surface structure showing a state coated with a water repellent agent after unevenness or protrusion is formed according to the prior art
2 is a perspective view showing a metal surface structure of super water-repellent characteristics according to an embodiment of the present invention.
Fig. 3 is an enlarged view of the metal surface shown in Fig. 2
4 is a cross-sectional view of a metal surface coated with a water-repellent resin according to an embodiment of the present invention
5 is a schematic view showing a system device for forming a metal surface according to the present invention
다음에는 도면에 도시한 실시 예에 기초하면서 본 발명에 대하여 상세하게 살펴보기로 한다. Hereinafter, the present invention will be described in detail based on the embodiments shown in the drawings.
도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 본 발명의 금속 표면(10)을 보면 선 형상이고 방향성을 가지는 요철 형상의 발수패턴(20)이 형성된다. 발수 패턴(20)은 통상 산과 골이 연속적으로 이어져 있는 형태이다. 그리고 이러한 발수 패턴(20)은 제 1 패턴부(21)와 그 제 1 패턴부(21) 내부의 제 2 패턴부(22)로 구성된다. 즉 제 1 패턴부(21) 사이에 제 2 패턴부(22)가 형성되는 것이다. 그리고 이러한 제 1 패턴부(21)와 제 2 패턴부(22)는 형상은 동일하지만 그 사이즈가 다르게 형성되며, 본 실시 예에 따르면 제 1 패턴부(21)가 제 2 패턴부(22)보다 사이즈가 크게 형성된다.As shown in FIGS. 2 and 3, when the
발수 패턴(20)의 구조를 더 살펴보면, 상기 제 1 패턴부(21)는 마이크로(Micro) 사이즈이고 제 2 패턴부(22)는 나노(Nano) 사이즈로 구현되고 있다. 그리고 본 실시 예에서 제 1 패턴부(21)는 선폭은 10㎛ 이하이고 깊이는 10㎛ 이상이다. 또한 제 2 패턴부(22)는 선폭은 1 ~ 3㎛이고 깊이는 3㎛이하이다.The structure of the
이와 같은 구조에 따르면 제 1 패턴부(21) 및 제 2 패턴부(22)의 방향성(즉 도 2에서 세로방향)에 따라 물방울이 포집되게 되며, 아울러 그와 반대되는 수직 방향(즉 도 2에서 가로방향)으로는 발수현상이 일어나게 되는 것이다. 이와 같은 제 1 패턴부(21) 및 제 2 패턴부(22)를 형성하는 공정은 후술하기로 한다. According to this structure, water droplets are collected along the directionality of the
본 발명은 금속 표면(10)에 형성된 발수패턴(20)에 발수레진(23, 24)을 코팅하여 발수 기능을 더 향상시키는 구성을 포함한다. 이러한 예는 도 4를 참조하기로 한다. The present invention includes a structure for further improving the water-repellent function by coating the water-repellent pattern (20) formed on the metal surface (10) with the water-repellent resin (23, 24). Such an example will be described with reference to FIG.
도 4는 발수 패턴(20)에서 경사면의 일부만을 코팅한 상태를 나타내고 있다. 자세하게 보면 도 4의 (a)는 발수패턴(20)의 꼭지 지점에만 발수레진(23)이 코팅된 상태이고, (b)는 골 지점에만 발수레진(24)이 코팅된 상태를 확인할 수 있을 것이다. Fig. 4 shows a state in which only a part of the inclined surface is coated in the water-
이렇게 하면 하나의 경사면에 발수레진(23,24)이 코팅된 면과 발수레진(23,24)이 없는 비 코팅된 면이 혼재되게 형성시킬 수 있다. 즉 (a)에서 발수 패턴(20)의 일 경사면을 보면 꼭지지점인 윗 부분만 발수레진(23)이 코팅되고 있고, 아랫 부분은 비코팅된 상태를 유지하고 있음을 알 수 있다. 마찬가지로 (b)에서 발수 패턴(20)의 일 경사면을 보면 그 경사면의 하부영역인 골 지점만 발수레진(24)이 코팅되어 있고, 윗 부분은 비코팅된 상태를 유지하고 있음을 알 수 있다. In this way, the surface coated with the water-repellent resin (23, 24) on one inclined surface and the uncoated surface without the water-repellent resin (23, 24) can be mixed. That is, in (a), the
이와 같이 발수 패턴(20)의 경사면이 코팅면과 비 코팅면으로 함께 형성되면 각각의 접촉각이 달라지게 되고, 이는 그만큼 발수기능을 향상시킬수 있게 되는것이다. 다시 말해 하나의 경사면의 전면적을 모두 코팅하는 것에 비해 발수기능을 더 상승시킬 수 있다는 것이다. 그리고 종래기술에서는 기울기가 없는 금속표면에 발수레진을 코팅하였는데, 이러한 구조에 비하면 발수 패턴(20)에 기울기를 부여하면서 아울러 하나의 경사면에 코팅면과 비코팅면이 함께 존재하는 본 실시 예가 더 향상된 발수기능을 제공할 수 있음은 당연하다고 할 것이다. When the inclined surfaces of the
그리고 상기와 같이 발수패턴(20)의 일부에만 코팅면을 형성할 수 있는 것은 그 발수레진(23,24)의 점도를 조절하면 구현할 수 있다. 즉 발수패턴(20)의 형상과 액상의 발수레진(23,24)의 표면장력으로 할 수 있는 것이다. 예를 들면, 발수 재료의 고형분량을 조절하면 되는데, 발수레진에 들어가는 재료 중 고형분을 0.05 ~ 2wt% 이내로 조절하면 구현할 수 있을 것이다. As described above, the coating surface can be formed only on a part of the
다음에는 금속표면(10)에 발수패턴(20)을 형성하는 공정을 살펴본다. 도 5는 본 발명의 실시 예에 따라 금속표면(10)에 발수패턴(20)을 형성하기 위한 시스템장치(100)를 도시하고 있다. 이를 보면 본 실시 예에 사용되는 금속재료는 알루미늄이 사용되고, 알루미늄은 롤투롤(roll to roll) 방식으로 공급되고 있다. 즉 도면에서 왼쪽의 권취 롤러(110)에 감겨져 있는 알루미늄이 원재료이고, 오른쪽의 회수 롤러(160)에 감겨져 있는 알루미늄은 발수패턴(20)이 형성된 상태의 제품이 된다. 또한 이러한 알루미늄 소재는 미도시하고 있는 구동수단에 의해 상기 권취 롤러(110)에서 풀리면서 분당 0.2m(0.2m/min)으로 이동한다.Next, a process of forming the
그리고 원재료의 알루미늄 표면(10)에 발수패턴(20)을 형성하기 위한 가공수단(120a, 120b)이 구비된다. 여기서 가공수단(120a, 120b)은 목공용이나 실리콘 카바이드로 이루어진 건식계열의 사포이고, 입도(즉 사포의 거친정도)는 #180~ #220가 사용된다. 아울러 이러한 가공수단(120a, 120b)은 벨트타입으로 피동축과 종동축을 매개하여 계속 회전하도록 구성되며, 특히 평면으로 이동하는 알루미늄 소재와 수직되게 가압 접촉한 상태에서 알루미늄의 이동방향에 대해 반대방향으로 회전하면서 알루미늄 표면(10)에 발수패턴을 형성하게 된다. 여기서 상기 가공수단(120a, 120b)의 회전속도는 분당 38m(38m/min)로 회전하게 된다. 그리고 상기 알루미늄 표면(10)에 형성되는 발수패턴(20)은 상기 가공수단(120a, 120b)과의 접촉에 따라서 도 3과 같이 마이크로 사이즈와 나노 사이즈가 된다. Processing means (120a, 120b) for forming the water repellent pattern (20) on the aluminum surface (10) of the raw material is provided. Here, the processing means 120a and 120b are dry type sandpaper made of wood or silicon carbide, and the size (roughness of the sandpaper) # 180 to # 220 is used. In addition, the processing means 120a and 120b are belt-type, configured to continuously rotate via a driven shaft and a driven shaft, and in particular, in a state of being pressed against an aluminum material moving in a plane in a vertical direction, So that a water repellent pattern is formed on the
도 5에서 상기한 가공수단(120a, 120b)은 알루미늄 표면(10)의 상부와 하부에 각각 마련된 상태에서 그 알루미늄 표면(10)의 양면에 발수패턴(20)을 형성하고 있다. 그러나 이러한 발수패턴(20)은 알루미늄 표면(10)의 어느 한면에만 형성할 수도 있고, 이 경우 가공수단(120a, 120b)은 알루미늄 소재의 상부와 하부 중 어느 한 쪽에만 마련될 것이다. 이때 가공수단(120a, 120b)은 알루미늄 소재를 사이에 두고 대응되게 설치할 수 있거나, 또는 도면에서와 같이 상면에 먼저 발수패턴(20)을 형성한 다음 하면에 발수패턴(20)를 형성하도록 설치할 수 있다. 5, the above-mentioned processing means 120a and 120b form
가공수단(120a, 120b)의 후측에는 미세먼지 포집부(130a, 130b)가 구비된다. 미세먼지 포집부(130a, 130b)는 상기 가공수단(120a, 120b)이 구동하여 발수패턴(20)을 형성할 때 발생하는 미세먼지 및 알루미늄 찌꺼기 등을 포집하는 역할을 한다. 미세먼지 포집부(130a, 130b)는 상기 가공수단(120a, 120b)과 대응되어 설치된다. Fine
그리고 미세먼지 포집부(130a, 130b)의 후측에는 코팅부(140a, 140b)가 구비된다. 코팅부(140a, 140b)는 발수레진(23,24)을 상기 알루미늄 표면(10)에 형성된 발수패턴(20)의 소정 지점에 코팅하는 역할을 하는 것이고, 스프레이 방식으로 발수레진(23,24)을 분사하여 코팅한다. 이러한 발수레진(23,24)은 실리콘 타입이고 불소용매의 희석농도는 0.2wt% 상태를 가진다.
아울러 코팅부(140a, 140b)에 코팅된 발수레진(23,24)을 소정 온도로 경화하는 열 경화부(150a, 150b)도 구비된다. In addition,
여기서 상기 미세먼지 포집부(130a, 130b), 코팅부(140a, 140b), 열 경화부(150a, 150b)도 상기 가공수단(120a, 120b)과 대응되어 알루미늄 소재의 상부와 하부 중 어느 한 쪽에만 마련된다. The fine
도면에서 미설명부호 101, 102, 103, 104는 이동하는 알루미늄 소재를 지지하거나 밀착력을 제공하도록 설치되는 서포트 롤러이다. In the drawings,
이와 같은 시스템 장치(100)에서, 알루미늄 표면(10)에 발수패턴(20)을 형성하기 위해서는 먼저 권취롤러(110)에 감겨져 있는 알루미늄 코일을 풀면서 소정 속도, 예를 들면 분당 0.2mm의 속도로 이동시킨다. 아울러 가공수단(120a, 120b)은 분당 38m로 회전시킨다. 이때 알루미늄 소재의 이동방향에 대해 가공수단(120a, 120b)은 역방향으로 회전하게 된다. 그리고 이러한 동작에 따라 상기 알루미늄 표면(10)에는 가공수단(120a, 120b)이 가압하면서 발수패턴(20)을 형성하게 된다. In order to form the
상기 발수패턴(20)은 마이크로 사이즈의 제 1 패턴부(21)와, 상기 제 1 패턴부(21) 사이에 형성되는 나노 사이즈의 제 2 패턴부(22)가 함께 형성된 상태를 말한다. 즉 가공수단(120a, 120b)인 사포가 상기 알루미늄 표면(10)에 가압방식으로 접촉한 상태에서 사포와 알루미늄 표면(10)이 서로 다른 속도와 방향으로 구동되면 그 알루미늄 표면(10)에는 상기 제 1 패턴부(21)와 제 2 패턴부(22)가 함께 구비된 발수패턴(20)이 형성되는 것이다. The water-
그리고 상기 발수패턴(20)이 형성된 이후에는 그 발수패턴(20)을 형성할 때 발생하는 미세먼지를 미세먼지 포집부(130a, 130b)가 포집하게 된다. 이때 도시된 도면과 같이 가공수단(120a, 120b)이 알루미늄 소재의 상부와 하부에 각각 마련된 경우에는 가동수단(120a, 120b)의 바로 후측에 미세먼지 포집부(130a, 130b)를 마련하도록 한다. After the
이처럼 미세먼지까지 포집된 이후에는 코팅부(140a, 140b)가 발진레진(23,24)을 스프레이 분사하여 경사면의 소정 부위를 코팅하게 된다. 여기서 코팅부(140a, 140b)는 경사면의 전면에 대해 코팅하거나, 경사면의 꼭지에 해당하는 상부영역 또는 골에 해당하는 하부영역과 같이 일부에만 코팅되게 한다. 그리고 이러한 코팅방식은 실질적으로 발수레진(23,24)의 점도를 조절하면 가능하다.After the fine dust is collected, the
이와 같이 하면, 하나의 경사면에 코팅부와 미코팅부가 함께 형성될 수 있고, 따라서 코팅부와 미코팅부의 각각의 접촉각은 서로 다른 값을 가지게 된다. 그리고 이처럼 하나의 경사면에 서로 다른 접촉각을 갖는다는 것은 하나의 경사면에 동일한 접촉각을 제공하는 구조 대비 발수성능을 향상시킬 수 있음을 의미한다. In this case, the coated portion and the uncoated portion may be formed on one inclined surface, so that the respective contact angles of the coated portion and the uncoated portion have different values. And, having different contact angles on one inclined surface means that water repellency performance can be improved compared to a structure providing the same contact angle on one inclined surface.
상기 발수레진(23,24)을 분사하여 코팅을 수행한 후에는 열 경화부(150a, 150b)가 소정 온도로 발수레진(23,24)을 경화시키고, 이렇게 발수레진(23,24)까지 코팅 완료된 알루미늄은 회수롤러(160)에 되감기면서 완성된다. After the spraying of the water-repelling
위에서 설명한 바와 같이 본 발명은 알루미늄과 같은 금속표면에 방향성을 가지는 선모양의 발수패턴을 형성함으로써 발수가 원하는 방향으로 되도록 구현하고 있으며, 아울러 발수패턴에는 발수레진이 코팅된 영역과 그러지 못한 미코팅된 영역이 함께 형성되고 있어 종래보다 발수 기능을 더 향상시킬 수 있게 됨을 알 수 있다.As described above, according to the present invention, the water repellent pattern is formed in a desired direction by forming a linear water repellent pattern having a directionality on a metal surface such as aluminum. In addition, the water repellent pattern includes a water repellent resin coated region and an uncoated Regions are formed together, so that it is possible to further improve the water-repellent function.
그리고 이러한 본 발명의 실시 예에 따른 금속 표면 구조는, 자동차나 건축물의 외장재뿐만 아니라, 에어컨이나 냉장고 등에 채용되는 열교환기, 제습기, 태양열 집진판 등에 폭넓게 적용될 수 있을 것이다.The metal surface structure according to the embodiment of the present invention can be widely applied to a heat exchanger, a dehumidifier, a solar heat collecting panel, and the like, which are used for an air conditioner, a refrigerator,
이상과 같이 본 발명의 도시된 실시 예를 참고하여 설명하고 있으나, 이는 예시적인 것들에 불과하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 요지 및 범위에 벗어나지 않으면서도 다양한 변형, 변경 및 균등한 타 실시 예들이 가능하다는 것을 명백하게 알 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 청구범위의 기술적인 사상에 의해 정해져야 할 것이다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments. It will be apparent that modifications, variations and equivalents of other embodiments are possible. Therefore, the true scope of the present invention should be determined by the technical idea of the appended claims.
10: 금속(표면)
20: 발수패턴
21: 제 1 패턴부 22: 제 2 패턴부
23,24: 발수레진
110: 권취롤러
120: 가공수단
130: 미세먼지 포집부
140: 코팅부
150: 열 경화부
160: 회수롤러
101, 102, 103, 104: 서포트 롤러10: metal (surface)
20: Water repellent pattern
21: first pattern portion 22: second pattern portion
23,24: Water repellent resin
110: take-up roller
120: Processing means
130: Fine dust collecting part
140: Coating portion
150: Thermal hardening part
160: Collection roller
101, 102, 103, 104: support rollers
Claims (9)
상기 발수 패턴(20)은, 경사각을 가지며 마이크로(Micro) 사이즈로 형성되는 제 1 패턴부(21)와, 상기 제 1 패턴부(21) 사이에서 경사각을 가지며 나노(Nano) 사이즈로 형성되는 제 2 패턴부(22)를 포함하고,
상기 발수 패턴(20)의 방향성 및 경사각에 따라 원하는 방향으로 물을 포집하거나 발수하는 것을 특징으로 하는 초발수 특성의 금속 표면 구조. A water repellent pattern 20 is formed on one or both surfaces of the metal surface 10 in a linear shape,
The water repellent pattern 20 includes a first pattern portion 21 having an inclination angle and formed in a micro size and a second pattern portion 21 having an inclination angle between the first pattern portion 21 and a nano- 2 pattern portion 22,
Characterized in that water is collected or repelled in a desired direction according to the direction and inclination angle of the water repellent pattern (20).
상기 제 1 패턴부(21)는 선폭이 10㎛ 이하이고 깊이는 10㎛ 이상이며,
상기 제 2 패턴부(22)는 선폭이 1 ~ 3㎛이고 깊이는 3㎛이하로 형성되는 초발수 특성의 금속 표면 구조. The method according to claim 1,
The first pattern portion 21 has a line width of 10 mu m or less and a depth of 10 mu m or more,
The second pattern portion (22) has a line width of 1 to 3 탆 and a depth of 3 탆 or less.
상기 제 1 패턴부(21) 및 제 2 패턴부(22)의 일부 영역에만 발수 레진(23,24)에 의한 코팅면이 형성되어, 상기 제 1 패턴부(21) 및 제 2 패턴부(22)의 경사면에는 발수 레진(23,24)에 의한 코팅면과 비코팅면이 함께 형성되는 초발수 특성의 금속 표면 구조. The method according to claim 1,
The coating surface of the water repellent resin 23 or 24 is formed only in a part of the first pattern part 21 and the second pattern part 22 so that the first pattern part 21 and the second pattern part 22 ) Is formed on the inclined surface of the water repellent resin (23, 24) together with the coating surface and the non-coated surface.
상기 코팅면과 비코팅면에 의하여 하나의 경사면은 둘 이상의 접촉각이 존재하는 초발수 특성의 금속 표면 구조. The method of claim 3,
The metal surface structure of super water-repellent characteristics wherein one inclined surface has two or more contact angles due to the coated surface and the non-coated surface.
풀려진 상태로 이동하는 금속 표면(10)의 상면과 하면 중 적어도 일 측 방향에 설치되는 가공수단(120)이 벨트 회전방식에 의해 금속 표면(10)에 접촉된 상태로 회전하면서 금속 표면(10)에 기울기를 가지는 발수 패턴(20)을 형성하는 발수 패턴 형성 단계;
상기 발수 패턴(20)을 형성할 때 발생하는 미세먼지를 포집하는 포집 단계;
발수 레진(23,24)의 점도 조절을 이용하여 상기 발수 패턴(20) 중 일정 영역만을 코팅하는 코팅 단계; 그리고
코팅된 상기 발수 레진(23,24)을 열경화하는 경화단계를 포함하는 초발수 특성을 가지는 금속 표면의 형성방법. A moving step of moving the metal material wound in the form of a coil on the take-up roller (110) while moving at a predetermined speed;
The processing means 120 installed in at least one of the upper surface and the lower surface of the metal surface 10 moving in the unfolded state rotates while being in contact with the metal surface 10 by the belt rotation system, A water repellent pattern forming step of forming a water repellent pattern (20) having a slope with respect to the water repellent pattern (20);
A collecting step of collecting fine dust generated when the water-repellent pattern 20 is formed;
A coating step of coating only a predetermined region of the water repellent pattern (20) using viscosity control of the water repellent resin (23, 24); And
And a curing step of thermally curing the coated water repellent resin (23, 24).
상기 발수 패턴(20)은,
선폭이 10㎛ 이하이고 깊이는 10㎛ 이상인 제 1 패턴부(21)와,
상기 제 1 패턴부(21) 사이에서 선폭이 1 ~ 3㎛이고 깊이는 3㎛이하로 형성되는 제 2 패턴부(22)로 형성되고,
상기 코팅 단계에 따라 상기 발수 패턴(20)의 경사면에는 코팅영역과 비코팅영역이 함께 형성되는 초발수 특성을 가지는 금속 표면의 형성방법.6. The method of claim 5,
The water repellent pattern (20)
A first pattern portion 21 having a line width of 10 mu m or less and a depth of 10 mu m or more,
A second pattern portion 22 having a line width of 1 to 3 탆 and a depth of 3 탆 or less between the first pattern portions 21,
And a coating region and an uncoated region are formed on the inclined surface of the water repellent pattern (20) according to the coating step.
상기 금속재료의 이동속도는 0.2m/min이고, 상기 금속표면(10)에 가압 접촉하면서 상기 금속재료의 이동속도와 반대방향으로 회전하는 가공수단(120)은 38m/min으로 회전하는 초발수 특성을 가지는 금속 표면의 형성방법.6. The method of claim 5,
The moving speed of the metal material is 0.2 m / min. The machining means (120) rotating in a direction opposite to the moving speed of the metal material while being in pressure contact with the metal surface (10) ≪ / RTI >
상기 권취 롤러(110)로부터 풀어져서 이동하는 금속 표면의(10) 상면과 하면 중 적어도 일 측에 마련되고, 상기 금속 표면(10)에 접촉, 가압한 상태로 회전하면서 상기 금속 표면(10)에 마이크로(Micro) 사이즈로 형성되는 제 1 패턴부(21)와 상기 제 1 패턴부 사이(21)에 경사각을 가지며 나노(Nano) 사이즈로 형성되는 제 2 패턴부(22)로 이루어진 발수패턴(20)을 형성하는 가공수단(120);
상기 발수 패턴(20)을 형성할 때 발생하는 미세먼지를 포집하는 미세먼지 포집부(130);
상기 발수 패턴(20)의 소정 영역에만 발수 레진(23,24)을 코팅하는 코팅부(140);
코팅된 발수 레진(23,24)을 경화화는 열 경화부(150); 그리고
발수 패턴(20)이 형성된 금속을 코일형태로 회수하는 회수롤러(160)를 포함하는 금속표면을 형성하는 시스템 장치. A winding roller (110) in which a metal is wound in a coil shape;
(10) provided on at least one side of an upper surface and a lower surface of a metal surface which is unwound from the take-up roller (110) and rotates in contact with and pressurized the metal surface (10) A water repellent pattern 20 composed of a first pattern portion 21 formed in a micro size and a second pattern portion 22 formed in a nano size having an inclination angle between the first pattern portions 21, A processing means (120) for forming a substrate;
A fine dust collecting part 130 for collecting fine dust generated when the water repellent pattern 20 is formed;
A coating part 140 coating the water repellent resin 23 and 24 on only a predetermined area of the water repellent pattern 20;
The thermosetting portion 150 for curing the coated water repellent resin 23, 24; And
And a collecting roller (160) for collecting the metal in which the water repellent pattern (20) is formed in a coil form.
상기 가공수단(120)은 입도가 #180 내지 #220인 사포이고, 벨트타입으로 회전하면서 상기 금속 표면(10)에 접촉하여 발수 패턴(20)을 형성하는 금속표면을 형성하는 시스템 장치. 9. The method of claim 8,
Wherein the processing means (120) is a sandpaper having a grain size of from 180 to 220 and forms a metal surface that contacts the metal surface (10) while rotating in a belt type to form a water repellent pattern (20).
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Date | Code | Title | Description |
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GRNT | Written decision to grant |