KR101409406B1 - Manufacturing method of metallic pattern for water-repellent finishing of fabric and water-repellent finishing method of fabric using the same - Google Patents
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Abstract
본 발명은 직물의 발수가공용 금형 제조방법 및 이를 이용한 직물의 발수가공방법에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 직물 표면에 발수성 기능을 가지는 미세 패턴을 형성할 수 있는 발수가공용 금형 제조방법과 이를 이용한 직물의 발수가공방법에 관한 것이다.
본 발명에 따르면 직접적 전사방법에 의해 직물 표면에 발수성 기능을 가지는 미세패턴을 형성할 수 있다. 기존의 코팅법이나 수지를 이용한 침지법보다 간단한 공정으로 이루어지고 대면적 공정에도 적용이 가능하여 생산성, 경제성이 개선될 수 있다. 또한 환경에 유해한 솔벤트 등의 사용이 요구되지 않아 작업 안전성을 개선할 수 있다. 아울러 마찰 또는 세탁으로 발수도가 저하될 염려가 없어 발수성 기능을 반영구적으로 유지할 수 있다. The present invention relates to a method of manufacturing a mold for water-repellent processing of fabrics and a method of water-repellent processing of fabrics using the same, and more particularly to a method of manufacturing a mold for water-repellent processing capable of forming a fine pattern having a water repellent function on the surface of a fabric, And a water-repellent processing method.
According to the present invention, it is possible to form a fine pattern having a water repellent function on the surface of a fabric by a direct transfer method. It is possible to improve the productivity and economical efficiency by using a simple process rather than a conventional coating method or a dipping method using a resin and applying the process to a large area process. Further, since it is not required to use a solvent which is harmful to the environment, work safety can be improved. In addition, there is no possibility that the water repellency is lowered by friction or washing, and the water repellent function can be maintained semi-permanently.
Description
본 발명은 직물의 발수가공용 금형 제조방법 및 이를 이용한 직물의 발수가공방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 직물 표면에 발수성 기능을 가지는 미세 패턴을 형성할 수 있는 발수가공용 금형 제조방법과 이를 이용한 직물의 발수가공방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a method of manufacturing a metal mold for water-repellent processing of fabrics and a method of water-repellent processing of fabrics using the same, and more particularly to a method of manufacturing a metal mold for water-repellent processing capable of forming a fine pattern having a water repellent function on the surface of a fabric, And a water-repellent processing method.
젖음 현상은 일상에서 발생하는 중요한 계면 현상으로서 표면과학분야뿐만 아니라 섬유 공정 등 산업분야에 있어서도 밀접한 관련성이 있다. 최근 섬유 표면의 기능화 개질로서 발수에 대한 다수 연구가 진행되고 있다. 발수성(撥水性)이란 천이나 종이 따위의 표면에 물이 스며들지 않는 성질 또는 물에 젖기 어려운 성질을 말한다. 발수 표면기술은 표면의 젖음(wetting) 현상을 조절하기 위한 표면 개질(surface modification) 기술의 한 분야로서, 고체의 표면을 물리적 또는 화학적으로 표면 개질하여 고체의 표면에 액체가 접촉할 때 일정 수준의 접촉각을 유지하도록 하는 기술을 말한다. The wetting phenomenon is an important interfacial phenomenon that occurs in everyday life and is closely related not only to surface science but also to industrial fields such as textile processing. Recently, many researches on water repellency have been proceeding as a functional modification of fiber surface. Water repellency refers to a property that water does not penetrate the surface of cloth or paper, or a property that is not wetted with water. Water repellent surface technology is a field of surface modification technology to control the wetting phenomenon of a surface. It physically or chemically modifies the surface of a solid surface to a certain level To maintain the contact angle.
발수성 직물을 제작하기 위하여 종래에는 다이렉트 코팅방식에 의한 폴리우레탄 미세다공 성막법 등이 이용되었으나 이는 DMF(Dimethylformamide) 및 MEK(Methyl ethyl ketone) 등과 같이 환경에 유해한 솔벤트를 사용해야 하므로 환경오염을 초래하는 단점이 있다. 또한 대한민국 공개특허(10-2002-7004554)에서는 가교아크릴입자를 포함하는 특정 조성의 용액을 나이프오버롤 및 그라비아코팅하여 발수성 직물을 가공하는 방법을 언급하고 있다. 하지만 이는 특정한 조성의 용액을 제조한 뒤, 직물에 코팅하고, 열풍건조 및 열처리 과정을 거쳐야 하는 등 공정이 복잡하고 섬유 표면에 발수성 물질이 피막화되어 있어 마찰 또는 세탁 등에 의해 발수도가 저하될 수 있다.Conventionally, a polyurethane microporous membrane method using a direct coating method has been used to fabricate a water repellent fabric. However, since it is necessary to use a solvent harmful to the environment such as DMF (Dimethylformamide) and MEK (Methyl ethyl ketone) . Korean Patent Application (10-2002-7004554) also mentions a method of processing a water repellent fabric by knife-over-coating and gravure-coating a solution of a specific composition containing crosslinked acrylic particles. However, this is complicated in processes such as preparing a solution of a specific composition, coating on a fabric, hot air drying and heat treatment, and the water repellent material is coated on the fiber surface, have.
자연에서 관찰되는 초소수성 표면 중 가장 대표적인 예로 연꽃 잎이 있다. 연꽃 잎 표면은 3 ~ 10 μm 크기의 수많은 혹(bump)들로 덮여 있고, 이 혹들은 나노 크기의 발수성(water-repellent) 코팅제인 왁스(wax)로 코팅되어 있어 초소수성 성질을 나타낸다. 이러한 특성과 관련하여 최근 단순한 마이크로 구조 또는 나노 구조의 제작을 넘어서 자연계에 존재하는 마이크로 및 나노 혼합구조물을 모사하여 발수성이 보다 향상된 표면을 제작하고자 하는 연구가 많은 관심을 끌고 있다.
The most representative example of superhydrophobic surfaces observed in nature is lotus leaf. The surface of the lotus leaf is covered with numerous bumps of 3 to 10 μm in size, and these waxes are coated with wax, a nano-sized water-repellent coating, exhibiting super-hydrophobic properties. In recent years, there has been a great deal of interest in research on producing a surface having improved water repellency by simulating micro- and nano-mixed structures existing in the natural world beyond the simple microstructure or nanostructure.
본 발명은 물성을 향상시키면서 생산성, 경제성 및 작업 안전성을 개선할 수 있는 직물의 발수가공용 금형 제조방법 및 이를 이용한 직물의 발수가공방법을 제공한다.
The present invention provides a method of manufacturing a metal mold for water-repellent processing of a fabric which can improve productivity, economical efficiency and work safety while improving physical properties, and a method of water-repellent processing of a fabric using the same.
본 발명의 일 실시형태에 따른 직물의 발수가공용 금형 제조방법은, 금속 기판 상에 감광제를 도포하여 감광층을 형성하는 단계; 상기 감광층에 패턴을 형성하는 단계; 상기 패턴 형상으로 제 1식각하여 상기 금속 기판 상에 마이크로 크기의 패턴을 형성하는 단계; 상기 마이크로 크기의 패턴이 형성된 금속 기판을 제 2식각하여 상기 금속 기판 상에 마이크로 크기의 패턴과 나노 크기의 패턴이 혼합된 혼합패턴구조를 형성하는 단계를 포함한다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a method of manufacturing a metal mold for water repellent processing of a fabric, comprising: forming a photosensitive layer by coating a photosensitive agent on a metal substrate; Forming a pattern on the photosensitive layer; Forming a micro-sized pattern on the metal substrate by first etching in the pattern shape; Forming a mixed pattern structure in which a micro-sized pattern and a nano-sized pattern are mixed on the metal substrate by performing a second etching on the metal substrate having the micro-sized pattern formed thereon.
상기 금속은 금형재료로 사용되는 스테인리스 스틸, 철, 니켈, 크롬, 텅스텐 및 코발트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 스테인리스 스틸에는 SS301, SS304, SS316, SS410, SS430 등이 포함될 수 있다.The metal may include at least one selected from the group consisting of stainless steel, iron, nickel, chromium, tungsten, and cobalt used as a mold material. The stainless steel may include SS301, SS304, SS316, SS410, SS430, and the like.
상기 감광층에 패턴을 형성하는 단계는 상기 감광층 상부를 패턴이 형성된 마스크로 커버링(covering)하고 자외선으로 노광하는 방법으로 수행될 수 있다.The step of forming a pattern on the photosensitive layer may be performed by covering the upper part of the photosensitive layer with a mask having a pattern and exposing the photosensitive layer with ultraviolet rays.
상기 감광층에 형성되는 패턴 크기는 10 ~ 500μm일 수 있다.The pattern size formed on the photosensitive layer may be 10 to 500 mu m.
상기 감광층에 형성되는 패턴 형상은 원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 및 격자(grid) 무늬로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다.The pattern shape formed on the photosensitive layer may include at least one selected from the group consisting of circular, triangular, square, pentagonal, hexagonal, and grid patterns.
상기 자외선 노광은 365 ~ 436 nm의 파장을 발산하는 자외선 노광기를 이용할 수 있다. The ultraviolet ray exposure may use an ultraviolet ray exposure apparatus which emits a wavelength of 365 to 436 nm.
상기 자외선 노광기는 수은(Hg)램프를 사용할 수 있다. The ultraviolet ray exposure apparatus may use a mercury (Hg) lamp.
상기 제 1식각은 전기화학적 공정일 수 있다. The first etching may be an electrochemical process.
상기 전기화학적 공정은 황산(H2SO4 ), 인산(H3PO4 ) 및 초순수를 혼합하여 제조한 전해액 내에서 0.1 ~ 50 A범위의 전류로 10~90 분간 식각하는 공정일 수 있다. The electrochemical process may be a process of etching for 10 to 90 minutes at a current in the range of 0.1 to 50 A in an electrolyte prepared by mixing sulfuric acid (H 2 SO 4 ) , phosphoric acid (H 3 PO 4 ), and ultrapure water.
상기 전해액은 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 초순수를 3:5:2의 부피비로 혼합하여 사용할 수 있다. The electrolytic solution can be used by mixing sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and ultrapure water in a volume ratio of 3: 5: 2.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 마이크로 크기의 패턴을 형성하는 단계 이후 상기 감광층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of forming the micro-sized pattern may further include removing the photosensitive layer.
상기 감광층의 제거는 아세톤을 이용하여 수행할 수 있다.Removal of the photosensitive layer may be performed using acetone.
상기 제 2 식각은 습식 공정일 수 있다. The second etch may be a wet process.
상기 습식 공정은 상온 ~ 80℃의 제Ⅲ염화철(FeCl3) 용액에 기판을 침지시키는 방법으로 수행될 수 있다. The wet process may be performed by immersing the substrate in a solution of ferric chloride (FeCl 3 ) at room temperature to 80 ° C.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 직물의 발수가공용 금형 제조방법으로 제조된 금형으로서, 상기 금형은 금속기판 상에 마이크로 및 나노크기가 혼합된 혼합패턴구조를 포함하되, 상기 마이크로 크기의 패턴 형상은 규칙적이고 상기 나노 크기의 패턴 형상은 불규칙적인 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a mold manufactured by the method for manufacturing a fabric for water repellent processing of a fabric, wherein the mold includes a mixed pattern structure in which micro and nano sizes are mixed on a metal substrate, And the pattern shape of the nano-sized pattern is irregular. The present invention also provides a mold for water-repellent processing of a fabric.
상기 금속은 금형재료로 사용되는 스테인리스 스틸, 철, 니켈, 크롬, 텅스텐 및 코발트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 스테인리스 스틸에는 SS301, SS304, SS316, SS410, SS430 등이 포함될 수 있다.The metal may include at least one selected from the group consisting of stainless steel, iron, nickel, chromium, tungsten, and cobalt used as a mold material. The stainless steel may include SS301, SS304, SS316, SS410, SS430, and the like.
상기 마이크로 크기의 패턴 형상은 10 ~ 500㎛의 크기일 수 있다.The micro-sized pattern may have a size of 10 to 500 mu m.
상기 마이크로 크기의 패턴 형상은 원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 및 격자 무늬로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상의 형상을 포함할 수 있다.The micro-sized pattern shape may include at least one shape selected from the group consisting of circular, triangular, square, pentagonal, hexagonal, and lattice patterns.
또한 본 발명의 일 실시형태에 따른 직물의 발수가공방법은, 상기 직물의 발수가공용 금형 제조방법에 의하여 직물의 발수가공용 금형을 제조하는 단계; 및 상기 단계에 의해 제조된 금형에 형성된 마이크로 및 나노 크기의 혼합패턴구조를 핫엠보싱(hot embossing) 공정으로 직물에 전사하는 단계를 포함한다.A method of water-repellent processing a fabric according to an embodiment of the present invention includes the steps of: fabricating a water-repellent metal mold for a fabric by the method for manufacturing a water-repellent metal of the fabric; And transferring the micro- and nano-sized mixed pattern structure formed on the mold manufactured by the above step to a fabric by a hot embossing process.
상기 핫엠보싱 공정은 상온 ~ 300℃에서 10~500kg의 압력을 5~30분 동안 가해주는 방법으로 수행될 수 있다.The hot embossing may be performed by applying a pressure of 10 to 500 kg at room temperature to 300 DEG C for 5 to 30 minutes.
본 발명의 일 실시형태에 따른 발수성 직물은 상기 발수가공방법으로 가공된 발수성 직물로서 우산, 레인코트, 천막 또는 기능성 의류에 사용될 수 있다.
A water repellent fabric according to an embodiment of the present invention may be used in umbrella, raincoat, tent, or functional garment as a water repellent fabric processed by the water repellent method.
본 발명에 따르면 직접적 전사방법에 의해 직물 표면에 발수성 기능을 가지는 미세패턴을 형성할 수 있다. 기존의 코팅법이나 수지를 이용한 침지법보다 간단한 공정으로 이루어지고 대면적 공정에도 적용이 가능하여 생산성, 경제성이 개선될 수 있다. 또한 환경에 유해한 솔벤트 등의 사용이 요구되지 않아 작업 안전성이 개선될 수 있다. 아울러 마찰 또는 세탁으로 발수도가 저하될 염려가 없어 발수성 기능을 반영구적으로 유지할 수 있다.
According to the present invention, it is possible to form a fine pattern having a water repellent function on the surface of a fabric by a direct transfer method. It is possible to improve the productivity and economical efficiency by using a simple process rather than a conventional coating method or a dipping method using a resin and applying the process to a large area process. In addition, since the use of solvents and the like which are harmful to the environment is not required, work safety can be improved. In addition, there is no possibility that the water repellency is lowered by friction or washing, and the water repellent function can be maintained semi-permanently.
도 1은 본 발명의 일 실시형태에 따른 직물의 발수가공용 금형 제조공정과 이를 이용한 직물의 발수가공 공정이다.
도 2은 실시예 1-1, 1-2에 따른 금형의 SEM 이미지이다.
도 3는 실시예 2에 따른 핫엠보싱 공정 전후 직물의 광학현미경 이미지이다.
도 4는 실시예 2에 따른 핫엠보싱 공정 전후 직물의 SEM 이미지이다.
도 5은 실시예 2에 따른 핫엠보싱 공정 전후 직물의 표면조도 이미지이다.
도 6은 실시예 2에 따른 핫엠보싱 공정 전후 직물의 접촉각 측정 결과이다.
도 7은 실시예 3에 따른 음각 패턴을 가지는 니켈 금형의 광학현미경 이미지이다.
도 8는 실시예 4에 따른 핫엠보싱 공정 후 직물의 광학현미경 이미지이다.
도 9은 실시예 4에 따른 핫엠보싱 공정 후 직물의 SEM 이미지이다.
도 10은 실시예 4에 따른 핫엠보싱 공정 후 직물의 표면조도 이미지이다.FIG. 1 is a view illustrating a process for manufacturing a metal mold for water repellent processing of a fabric according to an embodiment of the present invention and a water repellent processing process using the same.
2 is an SEM image of a mold according to Examples 1-1 and 1-2.
Fig. 3 is an optical microscope image of a fabric before and after the hot embossing process according to Example 2. Fig.
4 is an SEM image of the fabric before and after the hot embossing process according to Example 2. Fig.
5 is a surface roughness image of the fabric before and after the hot embossing process according to Example 2. Fig.
6 is a result of measuring the contact angle of the fabric before and after the hot embossing process according to the second embodiment.
7 is an optical microscope image of a nickel mold having an engraved pattern according to Example 3. Fig.
8 is an optical microscope image of the fabric after the hot embossing process according to Example 4. Fig.
9 is a SEM image of the fabric after the hot embossing process according to Example 4. Fig.
10 is a surface roughness image of a fabric after the hot embossing process according to Example 4. Fig.
이하, 실시예 및 실험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특징은 이하의 실시예 및 실험예를 통하여 쉽게 이해될 것이다. 다만, 본 발명이 이들 예로만 한정되는 것은 아니고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 여기서 소개되는 실시예 및 실험예는 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자에게 본 발명의 사상이 충분이 전달될 수 있도록 하기 위하여 제공되는 것이다. 따라서 이하의 실시예 및 실험예에 의하여 본 발명이 제한되어서는 안된다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples and Experimental Examples. The objects and features of the present invention will be readily understood through the following examples and experimental examples. However, the present invention is not limited to these examples and may be embodied in other forms. The embodiments and experimental examples disclosed herein are provided to enable those skilled in the art to make and use the inventive concepts of the present invention. Therefore, the present invention should not be limited by the following examples and experimental examples.
본 발명의 일 실시형태에 따른 직물의 발수가공용 금형의 제조방법은, 금속 기판 상에 감광제를 도포하여 감광층을 형성하는 단계; 상기 감광층에 패턴을 형성하는 단계; 상기 패턴 형상으로 제 1식각하여 상기 금속 기판 상에 마이크로 크기의 패턴을 형성하는 단계; 상기 마이크로 크기의 패턴이 형성된 금속 기판을 제 2식각하여 상기 금속 기판 상에 마이크로 크기의 패턴과 나노 크기의 패턴이 혼합된 혼합패턴구조를 형성하는 단계를 포함한다.
A method of manufacturing a metal mold for water repellent processing of a fabric according to an embodiment of the present invention includes: forming a photosensitive layer by coating a photosensitive agent on a metal substrate; Forming a pattern on the photosensitive layer; Forming a micro-sized pattern on the metal substrate by first etching in the pattern shape; Forming a mixed pattern structure in which a micro-sized pattern and a nano-sized pattern are mixed on the metal substrate by performing a second etching on the metal substrate having the micro-sized pattern formed thereon.
기판 위에 감광층을 형성하는 단계Forming a photosensitive layer on the substrate
상기 금속은 금형재료로 사용되는 스테인리스 스틸, 철, 니켈, 크롬, 텅스텐 및 코발트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 스테인리스 스틸에는 SS301, SS304, SS316, SS410, SS430 등이 포함될 수 있다.The metal may include at least one selected from the group consisting of stainless steel, iron, nickel, chromium, tungsten, and cobalt used as a mold material. The stainless steel may include SS301, SS304, SS316, SS410, SS430, and the like.
상기 금속 기판은 지름 6인치(지름 150mm)이상의 대면적 기판일 수 있다.The metal substrate may be a large-area substrate having a diameter of 6 inches (diameter: 150 mm) or more.
상기 감광층 형성을 위하여 기판 위에 도포되는 감광제는 인화지와 동일한 역할을 하여 원판(原板) 상의 패턴 모양이 그대로 기판 위에 나타나게 한다. 또한 후속 공정인 식각 공정에서 저항막의 역할을 수행할 수 있다.In order to form the photosensitive layer, the photosensitive agent applied on the substrate has the same role as the photo paper so that the pattern shape on the original plate is directly displayed on the substrate. And can serve as a resistive film in a subsequent etching process.
상기 감광제는 고분자(polymer), 센서타이저(sensitizer, Photo Active Compound, PAC) 및 솔벤트(solvent)의 3성분으로 구성될 수 있다. 대표적인 제품으로 AZ 1512, AZ 4620, AZ 9260 Photoresist(AZ Electronic Materials, USA), THB-126N, THB-151N Photoresist(JSR Corporation, Japan), SU-8(MicroChem Corporation, USA)등이 있다.
The photosensitizer may be composed of three components: a polymer, a sensitizer (Photo Active Compound, PAC), and a solvent. Examples are AZ 1512, AZ 4620, AZ 9260 Photoresist (AZ Electronic Materials, USA), THB-126N, THB-151N Photoresist (JSR Corporation, Japan) and SU-8 (MicroChem Corporation, USA).
감광층에 패턴을 형성하는 단계Forming a pattern on the photosensitive layer
상기 감광층에 패턴을 형성하는 단계는 상기 감광층 상부를 패턴이 형성된 마스크로 커버링(covering)하고 자외선으로 노광하는 방법으로 수행될 수 있다.The step of forming a pattern on the photosensitive layer may be performed by covering the upper part of the photosensitive layer with a mask having a pattern and exposing the photosensitive layer with ultraviolet rays.
상기 감광층에 형성되는 패턴 크기는 10 ~ 500μm가 바람직하다. 패턴 크기가 10μm미만이거나 500μm초과이면 패턴이 직물에 전사되었을 때 발수성이 구현되기 어렵다. The pattern size formed on the photosensitive layer is preferably 10 to 500 mu m. If the pattern size is less than 10 [mu] m or more than 500 [mu] m, water repellency is hardly realized when the pattern is transferred to the fabric.
상기 감광층에 형성되는 패턴 형상은 원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 및 격자(grid) 무늬로 이루어진 군에서 선택될 수 있다. 다만 패턴 형상이 이에 제한되는 것은 아니다. The pattern shape formed on the photosensitive layer may be selected from the group consisting of circular, triangular, square, pentagonal, hexagonal, and grid patterns. However, the pattern shape is not limited thereto.
상기 자외선 노광은 365 ~ 436nm의 파장을 발산하는 자외선 노광기를 이용할 수 있다. 파장이 365nm 미만이거나 436nm 초과이면 감광제가 반응할 수 있는 파장의 범위를 벗어나 원하는 패턴을 얻을 수 없다.The ultraviolet ray exposure may use an ultraviolet ray exposure apparatus which emits a wavelength of 365 to 436 nm. If the wavelength is less than 365 nm or exceeds 436 nm, a desired pattern can not be obtained beyond the range of the wavelength at which the photosensitizer can react.
상기 자외선 노광기는 수은(Hg)램프를 사용할 수 있다.
The ultraviolet ray exposure apparatus may use a mercury (Hg) lamp.
제 My 1식각1 etching 단계 step
상기 제 1식각은 전기화학적 공정으로 수행할 수 있다.The first etching may be performed by an electrochemical process.
상기 전기화학적 공정은 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 초순수를 혼합하여 제조한 전해액 내에서 전류 0.1~50A 조건으로 10~90분간 식각하는 공정으로 수행될 수 있다. 상기 범위 내에서 식각 공정을 수행하는 경우 정교한 구조 및 평탄한 표면을 가지는 금속 기판을 얻을 수 있다.The electrochemical process may be performed in an electrolytic solution prepared by mixing sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), and ultrapure water at a current of 0.1 to 50 A for 10 to 90 minutes. When the etching process is performed within the above range, a metal substrate having a sophisticated structure and a smooth surface can be obtained.
상기 전해액은 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 초순수를 3:5:2의 부피비로 혼합하여 사용할 수 있다. 상기의 부피비로 혼합하여 사용하면 균일한 표면 조도 및 높은 식각 속도를 보인다.The electrolytic solution can be used by mixing sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and ultrapure water in a volume ratio of 3: 5: 2. When mixed in the volume ratio described above, uniform surface roughness and high etching rate are exhibited.
상기 제 1식각에 의해 상기 금속 기판 상에 마이크로 크기의 패턴이 형성될 수 있다.
A micro-sized pattern may be formed on the metal substrate by the first etching.
감광층 제거 단계Photosensitive layer removal step
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 마이크로 크기의 패턴을 형성하는 단계 이후 상기 감광층을 제거하는 단계를 더 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the step of forming the micro-sized pattern may further include removing the photosensitive layer.
상기 감광층의 제거는 아세톤을 이용할 수 있다. 다만 아세톤으로 제한되는 것은 아니고 기타 공지의 물질을 이용할 수 있다. 감광층의 제거는 아세톤이 담긴 초음파 비커에 금속 기판을 소정의 시간 동안 담가두는 방법으로 수행될 수 있다.
The photosensitive layer may be removed using acetone. However, it is not limited to acetone and other known materials can be used. The removal of the photosensitive layer can be performed by immersing the metal substrate in an ultrasonic beaker containing acetone for a predetermined time.
제 My 2식각2 etching 단계 step
상기 제 2 식각은 습식 공정으로 수행될 수 있다.The second etching may be performed by a wet process.
상기 습식 공정은 상온~80℃의 제Ⅲ염화철(FeCl3) 용액에 기판을 침지시키는 방법으로 수행될 수 있다. 상기 온도가 상온 미만이면 식각이 불충분하게 이루어지고 80℃ 초과이면 식각이 과하게 이루어져 기대하는 나노 크기의 패턴을 형성하기 어렵다. 여기서 상온(room temperature)이란 실험실, 연구실 등의 온도를 뜻하며, 특히 온도를 지정하거나 조절을 하지 않고 실험을 진행한 경우라든가 시료와 물질을 실내에 방치한 경우에 사용되는 온도 조건의 표현으로 보통 15~20℃전후이다.The wet process may be performed by immersing the substrate in a solution of ferric chloride (FeCl 3 ) at room temperature to 80 ° C. If the temperature is lower than room temperature, the etching is insufficient. If the temperature is higher than 80 ° C, the etching is excessively performed, and it is difficult to form an expected nano-sized pattern. Room temperature refers to the temperature of the laboratory or laboratory. Especially when the experiment is conducted without specifying or controlling the temperature, it is expressed as the temperature condition used when the sample and the material are left indoors. ~ 20 ℃.
상기 나노 크기의 패턴은 불규칙적인 형상으로 형성될 수 있다.
The nano-sized pattern may be formed in an irregular shape.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 제 1식각 공정으로 마이크로 크기의 패턴이 형성되고 상기 제 2식각 공정으로 나노 크기의 패턴이 형성되어 결과적으로 마이크로 및 나노 크기가 혼합된 혼합패턴구조의 금형을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, a micro-sized pattern is formed in the first etching process, and a nano-sized pattern is formed in the second etching process, resulting in providing a mold having a mixed pattern structure in which micro and nano- can do.
상기 금형은 롤(roll) 모양의 금형으로 제작가능하고 이에 의해 롤투롤 생산공정(roll-to-roll manufacturing process)에 적용할 수 있다. 이에 의한 대면적 발수 가공 공정을 통하여 발수성 직물의 대량 양산이 가능할 수 있다.
The mold can be made into a roll-shaped mold and thus can be applied to a roll-to-roll manufacturing process. The water-repellent fabric can be mass-produced in large quantities through the large-area water-repellent processing.
또한 본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 직물의 발수가공용 금형 제조방법에 의해 제조된 금형으로서, 상기 금형은 금속기판 상에 마이크로 및 나노 크기가 혼합된 혼합패턴구조를 포함하되, 상기 마이크로 크기의 패턴 형상은 규칙적이고 상기 나노 크기의 패턴 형상은 불규칙적인 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형을 제공할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, there is provided a mold manufactured by the method for manufacturing a fabric for water repellent processing of a fabric, wherein the mold includes a mixed pattern structure in which micro and nano sizes are mixed on a metal substrate, Wherein the pattern is regular and the nano-sized pattern shape is irregular.
상기 금속은 금형재료로 사용되는 스테인리스 스틸, 철, 니켈, 크롬, 텅스텐 및 코발트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함할 수 있다. 상기 스테인리스 스틸에는 SS301, SS304, SS316, SS410, SS430 등이 포함될 수 있다.The metal may include at least one selected from the group consisting of stainless steel, iron, nickel, chromium, tungsten, and cobalt used as a mold material. The stainless steel may include SS301, SS304, SS316, SS410, SS430, and the like.
상기 마이크로 크기의 패턴 형상은 10 ~ 500μm의 크기일 수 있다.The micro-sized pattern shape may have a size of 10 to 500 mu m.
상기 마이크로 크기의 패턴 형상은 원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 및 격자(grid) 무늬로 이루어진 군에서 선택되는 하나 이상의 형상을 포함할 수 있다.
The micro-sized pattern shape may include at least one shape selected from the group consisting of a circle, a triangle, a square, a pentagon, a hexagon, and a grid pattern.
본 발명의 다른 실시형태에 따른 직물의 발수가공방법은, 상기 직물의 발수가공용 금형 제조방법에 의하여 금형을 제조하는 단계(S1); 및 상기 단계(S1)에 의해 제조된 금형에 형성된 마이크로 및 나노 크기의 혼합패턴구조를 핫엠보싱(hot embossing) 공정으로 직물에 전사하는 단계(S2)를 포함한다.A method for water-repellent processing of fabric according to another embodiment of the present invention comprises the steps of: (S1) preparing a mold by the method for manufacturing a water-repellent metal of the fabric; And a step (S2) of transferring the mixed pattern structure of micro and nano size formed in the mold manufactured in the step (S1) to a fabric by a hot embossing process.
상기 핫엠보싱은 열적 임프린트(Thermal Imprint)라고도 불리운다. 핫엠보싱 공정은 일반적으로 플레이트를 가열하고 소재(직물 등)를 예열한 후 패턴을 가압하는 방식으로 수행될 수 있다. 이는 공정이 단순하여 낮은 비용으로 대량생산이 가능하게 한다. 또한 이에 의하면 복제에 의해 짧은 시간에 매우 정밀하고, 정확하게 미세 구조물을 제작할 수 있다. 핫엠보싱 공정으로 미세 패턴을 직물 표면에 전사하는 방법은 고분자(직물)의 유리전이온도 이상까지 고분자(직물)를 가열한 후 금형을 이용하여 일정한 압력을 가하는 방법으로 수행될 수 있다. 이에 의해 고분자(직물)에 금형과 일치하는 마이크로 미터 또는 나노 미터 단위의 미세 패턴을 복제해 낼 수 있다. 이때 유리전이온도 이하로 냉각하면 고분자(직물) 표면 위에 각인된 미세 패턴이 형성되게 된다. 이러한 패턴의 전사 정도는 핫엠보싱 공정의 온도와 압력 조건을 변화시킴으로써 조절할 수 있다.
The hot embossing is also called a thermal imprint. The hot embossing process can generally be performed by heating the plate, preheating the material (such as a fabric), and then pressing the pattern. This simplifies the process and enables mass production at low cost. In addition, according to this method, very fine and precise microstructures can be produced in a short time by replication. The method of transferring the fine pattern onto the surface of the fabric by the hot embossing process can be performed by heating the polymer (fabric) to a temperature higher than the glass transition temperature of the polymer (fabric), and applying a constant pressure using a mold. This makes it possible to replicate fine patterns in micrometers or nanometer units that match the molds in the polymer (fabric). At this time, cooling below the glass transition temperature results in the formation of fine patterns imprinted on the surface of the polymer (fabric). The degree of transfer of such a pattern can be controlled by changing the temperature and pressure conditions of the hot embossing process.
상기 핫엠보싱(hot embossing) 공정은 상온~300℃에서 10~500kg의 압력을 5~30분 동안 가해주는 방법으로 수행 수 있다. 상기 범위일 때 가공된 직물이 기대하는 발수효과를 나타낼 수 있다.The hot embossing process may be performed by applying a pressure of 10 to 500 kg at room temperature to 300 ° C for 5 to 30 minutes. The fabric can exhibit the water repellent effect expected by the fabric in the above range.
본 발명의 일 실시형태에 따르면 상기 방법으로 제조된 직물의 발수가공용 금형과 상기 핫엠보싱 공정을 이용하여 가공하고자 하는 직물 표면에 마이크로 및 나노 크기의 혼합패턴구조를 전사할 수 있다. 따라서 이에 의해 가공하고자 하는 직물에 직접적으로 패턴을 형성할 수 있게 된다. 이때 직물 표면에 형성된 패턴구조는 금형에 형성된 패턴의 역상(逆像)일 수 있다. 이렇게 형성된 마이크로 및 나노 크기의 혼합패턴구조는 직물이 기본적으로 가지고 있는 발수성을 더욱 향상시켜 준다.
According to an embodiment of the present invention, a mixed pattern structure of micro and nano size can be transferred to the surface of a fabric to be processed by using the water repellent processing mold of the fabric and the hot embossing process manufactured by the above method. Thus, a pattern can be formed directly on the fabric to be processed. The pattern structure is formed on the fabric surface may be a reverse phase (逆像) of the pattern formed on the mold. The micro- and nano-sized mixed pattern structure thus formed further improves the water repellency inherent in the fabric.
본 발명의 다른 실시형태에 따르면 상기 직물의 발수가공방법으로 가공된 발수성 직물로서 우산, 천막 또는 기능성 의류에 사용되는 발수성 직물이 제공될 수 있다.According to another embodiment of the present invention, a water repellent fabric used in an umbrella, a tent, or a functional garment may be provided as a water repellent fabric processed by the method of water repellent processing of the fabric.
상기 발수성 직물은 우천시 빗물의 흡수를 막아주므로 우산, 레인코트, 천막으로 사용될 수 있고 수분 흡수 및 건조 기능을 가지는 직물과 함께 가공되면 운동복과 같은 기능성 의류에 사용될 수 있다. 현재 발수성 직물은 대부분 발수성 물질 및 수십 마이크로 크기의 분말을 코팅하는 방법으로 제작되고 있으나 본 발명에 따르면 핫엠보싱 공정을 적용하여 짧은 시간에 매우 정밀하고, 정확하게 미세 패턴을 포함하는 발수성 직물을 제조할 수 있는 장점이 있다. The water repellent fabric can be used in umbrellas, raincoats and tents because it prevents the absorption of rainwater during rain, and can be used in functional clothes such as sportswear if it is processed with a fabric having water absorption and drying function. Currently, most water repellent fabrics are manufactured by coating a water repellent material and a powder having a size of several tens of micrometers. However, according to the present invention, a hot embossing process can be applied to manufacture a water repellent fabric including a fine pattern with high accuracy and accuracy in a short time There is an advantage.
발수성 직물은 물에 젖지 않는 특성이 있어 물에 노출되는 환경에서 물의 흡수를 방지하기 위해 활용될 수 있으며 상기에서 설명한 바와 같이 우산, 레인코트, 천막 및 기능성 의류에 사용될 수 있다. 또한 등산용품과 같은 스포츠레저웨어 응용될 수 있고 고투습도의 원단과 함께 가공하면 산업용의복에도 응용될 수 있다.
The water repellent fabric is non-wetting and can be used to prevent absorption of water in an environment exposed to water and can be used in umbrellas, raincoats, tents, and functional garments as described above. In addition, it can be applied to sports leisure wear such as mountaineering products, and can be applied to industrial clothes when it is processed with a fabric of high humidity.
이하, 실시예 및 시험예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이들 예로만 한정되는 것은 아니다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail by way of Examples and Test Examples, but the present invention is not limited thereto.
실시예Example 1직물의발수가공용1 for water-repellent fabrics 금형 제작 Mold making
실시예Example 1-1 1-1
스테인리스 스틸(stainless steel, SS304)기판을 아세톤과 10%염산으로 세척하여 유기오염물과 금속산화물층을 제거하였다. 그 다음 스테인리스 스틸 기판 위에 감광제를 도포하여 감광층을 형성하였다.(도1-a 참조) 그 위를 150μm 크기의 원형 어레이(array) 패턴이 형성된 마스크로 커버링(covering)하고 자외선 노광기를 이용하여 365~436nm에서 10초간 노광하였다.(도1-b, c 참조) 그 다음 전기화학적 식각장비를 이용하여 황산, 인산 및 초순수가 3:5:2의 부피비로 혼합된 전해액 내에서 전류 2A로 60분간 제 1 식각하여 마이크로 크기의 패턴이 형성된 기판을 제조하였다.(도1-d참조) 그 다음 아세톤이 담긴 초음파 비커에 3분간 담가 감광층을 제거하고 (도1-e 참조), 80℃의 제Ⅲ염화철(FeCl3) 용액에 60초간 기판을 침지시켜(제 2 식각) 마이크로 및 나노크기의 패턴이 혼합되어 있는 금형(패턴의 직경 150μm / 높이 50μm / 패턴간격 100 μm / 양각)을 제조하였다.(도1-f 참조)
Washing the stainless steel (stainless steel, SS304) substrate with acetone and 10% hydrochloric acid to remove organic impurities and the metal oxide layer. Then, a photoresist was coated on the stainless steel substrate to form a photosensitive layer (see FIG. 1-a). The photoresist layer was covered with a mask having a circular array pattern of 150 μm in size, (See Figs. 1-b and c). Next, using an electrochemical etching apparatus, the electrolyte was mixed with sulfuric acid, phosphoric acid, and ultrapure water in a volume ratio of 3: 5: (See Fig. 1-d). Next, the substrate was immersed in an ultrasonic beaker containing acetone for 3 minutes to remove the photosensitive layer (see Fig. 1-e) The substrate was immersed in a ferric chloride (FeCl 3 ) solution for 60 seconds (second etching) to prepare a mold (pattern diameter 150 μm / height 50 μm / pattern spacing 100 μm / embossing) in which micro- and nano-sized patterns were mixed. (See Fig. 1-f)
실시예Example 1-2 1-2
직경 100μm의 원형 어레이 패턴을 이용하여 상기 실시예1-1과 동일한 공정을 거쳐 마이크로 및 나노크기의 패턴이 혼합되어 있는 금형(패턴의 직경 100μm / 높이 50μm /패턴간격 100 μm/양각)을 제조하였다.
Using a circular array pattern having a diameter of 100 탆, a mold (100 탆 in diameter / 50 탆 in height / 100 탆 in pattern spacing / embossing) in which micro- and nano-sized patterns were mixed was produced through the same steps as in Example 1-1 .
실시예Example 2 직물(폴리에스테르)의 2 fabric (polyester) 발수가공방법Water-repellent processing method (발수성 직물의 제조) (Preparation of water repellent fabric)
실시예 1에 의해 제조된 금형을 이용하여 핫엠보싱 처리하였다. 플레이트를 150℃로 가열하고 폴리에스테르를 150℃로 예열한 후 실시예 1에 의해 제조된 금형을 200kg의 압력으로 5분간 가압하여 직물(폴리에스테르)에 마이크로 및 나노크기의 패턴이 혼합된 혼합패턴구조를 전사함으로써 발수성 직물을 제조하였다.(도1-g, h 참조)
Hot embossing was carried out using the mold produced in Example 1. [ After the plate was heated to 150 ° C and the polyester was preheated to 150 ° C, the mold prepared in Example 1 was pressurized with a pressure of 200kg for 5 minutes to obtain a mixed pattern (micro-nano pattern) A water repellent fabric was prepared by transferring the structure (see Figures 1-g and h)
실시예Example 3 음각 패턴을 가지는 니켈 금형의 제조 3 Manufacture of nickel mold with engraved pattern
실시예Example 3-1 3-1
실시예 1-1과 동일한 방법으로 제조된 지름 20μm, 패턴간격 10μm, 높이 10 μm의 스테인리스 스틸 금형에 전기주조도금을 이용하여 음각의 원 패턴을 가지는 니켈(nickel) 금형을 제조하였다. 상기 전기주조도금은 다음과 같이 수행하였다. 전도성을 증가시키기 위하여 스테인리스 스틸 금형에 증착속도(Deposition Rate)가 193Å/min인 니켈을 이용하여 2mTorr 압력에서 Ar 30sccm과 300W DC power 조건으로 스퍼터링을 하여 100Å의 금속 시드층을 형성한 다음 황산니켈 240g/L, 염화니켈 45g/L, 붕산 30g/L, 사카린 2g/L의 함량으로 이루어진 황산니켈 건욕액이 담겨 있는 전해조에 침지시킨 후, 40 mA/cm2의 전류 밀도를 5시간 동안 인가하여 스테인리스 스틸 금형에 니켈을 도금하였다. 스테인리스 스틸 금형을 분리하여 음각의 원 패턴을 가지는 니켈 금형을 얻었다.
A nickel mold having a concave pattern of an engraved pattern was prepared by electroforming a stainless steel mold having a diameter of 20 mu m, a pattern interval of 10 mu m, and a height of 10 mu m prepared in the same manner as in Example 1-1. The above electroform casting was performed as follows. In order to increase the conductivity, a metal seed layer having a thickness of 100 Å was formed by sputtering a nickel metal having a deposition rate of 193 Å / min at a pressure of 2 mTorr and an electric power of 30 sccm and 300 W DC on a stainless steel mold, / L, 45 g / L of nickel chloride, 30 g / L of boric acid and 2 g / L of saccharin. After that, a current density of 40 mA / cm 2 was applied for 5 hours, The steel mold was plated with nickel. A stainless steel mold was separated to obtain a nickel mold having a circular pattern of a concave shape.
실시예Example 3-2 3-2
실시예 3-1과 동일한 방법을 거쳐 지름 20μm, 패턴간격 20μm, 높이 10μm인 음각의 원 패턴을 가지는 니켈 금형을 얻었다.
A nickel mold having an intaglio pattern with a diameter of 20 mu m, a pattern interval of 20 mu m and a height of 10 mu m was obtained through the same method as in Example 3-1.
실시예Example 3-3 3-3
실시예 3-1과 동일한 방법을 거쳐 지름 20μm, 패턴간격 40μm, 높이 10μm인 음각의 원 패턴을 가지는 니켈 금형을 얻었다.
A nickel mold having an intaglio pattern with a diameter of 20 mu m, a pattern interval of 40 mu m and a height of 10 mu m was obtained in the same manner as in Example 3-1.
실시예Example 4 음각 패턴을 가지는 니켈 금형을 이용한 발수성 직물의 제조 4 Fabrication of Water Repellent Fabric Using Nickel Mold with Embossed Pattern
실시예 3에 의해 제조된 금형을 이용하여 핫엠보싱 처리하였다. 플레이트를 150℃로 가열하고 폴리에스테르를 150℃로 예열한 후 실시예 3에 의해 제조된 금형을 200kg의 압력으로 5분간 가압하여 직물(폴리에스테르)에 마이크로 및 나노크기의 패턴구조를 전사함으로써 발수성 직물을 제조하였다.
Hot embossing was carried out using the mold produced in Example 3. [ The plate was heated to 150 DEG C and the polyester was preheated to 150 DEG C, and then the mold prepared in Example 3 was pressurized at a pressure of 200 kg for 5 minutes to transfer micro- and nano-sized pattern structures to the fabric (polyester) Fabrics were prepared.
실험예Experimental Example 1 One SEMSEM 이미지 분석 Image analysis
실시예 1에 따라 제조된 금형을 전계방출주사전자현미경(FE-SEM)으로 분석하였고 그 결과를 도 2에 나타내었다. (a), (b)는 직경 150μm, 높이 50μm 인 양각의 원형 어레이 패턴이 형성된 금형(실시예1-1)의 SEM 이미지이고, (c), (d)는 직경 100μm, 높이 50μm 인 양각의 원형 어레이 패턴이 형성된 금형(실시예1-2)의 SEM 이미지이다.
The molds prepared according to Example 1 were analyzed by field emission scanning electron microscopy (FE-SEM) and the results are shown in Fig. (a) and 3 (b) are SEM images of a mold (Example 1-1) in which a convex circular array pattern with a diameter of 150 m and a height of 50 m was formed, SEM image of a mold (Example 1-2) in which a circular array pattern is formed.
실험예2Experimental Example 2 핫엠보싱(hot embossing)공정Hot embossing process 전후 직물의 상태 비교분석 Comparative analysis of post-war fabric condition
실험예Experimental Example 2-1 광학현미경을 이용한 분석 2-1 Analysis using optical microscope
실시예 2에 따른 핫엠보싱 공정 전후의 폴리에스테르 직물의 상태를 광학현미경을 이용하여 분석하였고 그 결과를 도 3에 나타내었다. (a)는 핫엠보싱 공정 전의 상태이고 (b)는 공정 후의 상태이다.
The state of the polyester fabric before and after the hot embossing process according to Example 2 was analyzed using an optical microscope, and the results are shown in Fig. (a) is a state before the hot embossing step and (b) is a state after the hot embossing step.
실험예Experimental Example 2-2 2-2 SEMSEM 이미지 분석 Image analysis
실시예 2에 따른 핫엠보싱 공정 전후의 폴리에스테르 직물의 상태를 전계방출주사전자현미경(FE-SEM)으로 분석하였고 그 결과를 도 4에 나타내었다. (a)는 핫엠보싱 공정 전의 상태이고 (b)는 공정 후의 상태이다.
The state of the polyester fabric before and after the hot embossing process according to Example 2 was analyzed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and the results are shown in Fig. (a) is a state before the hot embossing step and (b) is a state after the hot embossing step.
실험예Experimental Example 2-3 비접촉식 2-3 contactless 표면조도Surface roughness 측정장비(3D- Measuring equipment (3D- profilerprofiler )를 이용한 이미지 분석Image analysis
실시예 2에 따른 핫엠보싱 공정 전후의 폴리에스테르 직물의 상태를 비접촉식 표면조도 측정장비(3D-profiler)로 분석하여 그 결과를 도 5에 나타내었다.
The state of the polyester fabric before and after the hot embossing process according to Example 2 was analyzed by a non-contact type surface roughness measuring equipment (3D-profiler), and the results are shown in FIG.
상기 실험으로 핫엠보싱 공정 전의 폴리에스테르 직물은 경사와 위사가 서로 교차하여 짜여져 있는 상태이나 핫엠보싱 공정 후의 폴리에스테르 직물은 경사와 위사가 서로 교차하여 짜여져 있는 상태에 원형 패턴이 전사되어 있음을 확인할 수 있다. 그 패턴의 깊이는 31㎛였다. 다만 패턴의 전사 정도는 핫엠보싱 공정의 온도와 압력 조건을 변화시킴으로써 조절될 수 있다.As a result of the above experiment, it is confirmed that the polyester fabric before the hot embossing process is woven with the warp and weft yarns crossing each other, but the polyester fabric after the hot embossing process has the circular pattern transferred to the warp and weft yarns have. The depth of the pattern was 31 탆. However, the degree of transfer of the pattern can be controlled by changing the temperature and pressure conditions of the hot embossing process.
표면조도 측정 결과, 핫엠보싱 공정 전의 직물은 매끄러운 표면을 나타내었으나 핫엠보싱 공정 후의 직물은 표면은 울퉁불퉁한 미세한 요철 형상을 나타내었다. 이러한 울퉁불퉁한 구조 때문에 직물 표면에 물방울이 떨어져도 직물 속으로 스며들지 못하고 흘러내리게 되어 발수효과가 증대되는 결과를 나타낸다고 판단된다.
As a result of the surface roughness measurement, the fabric before the hot embossing step showed a smooth surface, but the fabric after the hot embossing step had a rough uneven surface. Such a rugged structure may result in the water-repellent effect being increased because the water drops on the surface of the fabric can not permeate into the fabric and flow down.
실험예3Experimental Example 3 접촉각Contact angle 측정 Measure
실시예 2에 따라 제작된 직물의 발수성을 확인하기 위하여 접촉각 측정기(contact angle analyzer)를 사용하여 초순수의 정접촉각을 측정하였고 그 결과를 도 6에 나타내었다. 핫엠보싱 공정 전(a)과 후(b)의 접촉각이 각각 117°, 138°로 측정되었다. 핫엠보싱 공정을 통하여 접촉각이 증가하였으므로 이에 의해 직물에 발수가공 처리가 되었다는 것을 알 수 있다.
The contact angle of ultrapure water was measured using a contact angle analyzer to confirm the water repellency of the fabric fabricated according to Example 2. The results are shown in FIG. The contact angles of (a) and (b) before the hot embossing process were measured as 117 ° and 138 °, respectively. The contact angle was increased through the hot embossing process, so that the fabric was subjected to water-repellent processing.
실험예4Experimental Example 4 니켈 금형의 광학현미경 이미지 Optical microscope image of nickel mold
실시예 3에 따라 제조된 니켈 금형의 광학현미경 이미지를 분석하여 그 결과를 도 7에 나타내었다.
An optical microscope image of the nickel mold produced according to Example 3 was analyzed and the results are shown in FIG.
실험예5Experimental Example 5 실시예Example 4에 따라 제조된 발수성 직물의 이미지 분석 Image analysis of water repellent fabrics made according to
실험예5Experimental Example 5 -1 광학현미경을 이용한 분석-1 Optical microscope analysis
실시예 4에 따른 핫엠보싱 공정 후 폴리에스테르 직물의 상태를 광학현미경을 이용하여 분석하였고 그 결과를 도 8에 나타내었다.
The state of the polyester fabric after the hot embossing process according to Example 4 was analyzed using an optical microscope and the results are shown in FIG.
실험예5Experimental Example 5 -2 -2 SEMSEM 이미지 분석 Image analysis
실시예 4에 따른 핫엠보싱 공정 후 폴리에스테르 직물의 상태를 전계방출주사전자현미경(FE-SEM)으로 분석하였고 그 결과를 도 9에 나타내었다.
The state of the polyester fabric after the hot embossing process according to Example 4 was analyzed by a field emission scanning electron microscope (FE-SEM) and the results are shown in Fig.
실험예Experimental Example 5-3 비접촉식 5-3 contactless type 표면조도Surface roughness 측정장비(3D- Measuring equipment (3D- profilerprofiler )를 이용한 이미지 분석Image analysis
실시예 4에 따른 핫엠보싱 공정 후 폴리에스테르 직물의 상태를 비접촉식 표면조도 측정장비(3D-profiler)로 분석하여 그 결과를 도 10에 나타내었다.
The state of the polyester fabric after the hot embossing process according to Example 4 was analyzed by a non-contact type surface roughness measuring equipment (3D-profiler), and the results are shown in FIG.
상기 실험에서 핫엠보싱 공정에 의해 작은 크기의 패턴도 직물에 전사가 가능하며 음각 패턴의 전사를 통해 직물 표면에 외부로 돌출되는 양각의 구조를 얻을 수 있다는 것을 확인할 수 있다. 표면조도 측정 결과, 실시예 3-1에 의한 금형으로 패턴을 전사한 직물 표면에서 울퉁불퉁한 미세한 요철 형상이 가장 두드러지게 나타났다. 이러한 울퉁불퉁한 구조 때문에 직물 표면에 물방울이 떨어져도 직물 속으로 스며들지 못하고 흘러 내리게 되어 발수효과가 증대되는 결과를 나타낸다고 판단된다. 따라서 패턴 크기가 동일할 때, 패턴 간격이 좁을수록 더 우수한 발수효과를 나타낸다고 할 것이다.
In the above experiment, it can be confirmed that a small-sized pattern can be transferred to the fabric by the hot embossing process, and a relief structure protruding outward from the fabric surface through transfer of the engraved pattern can be obtained. As a result of measurement of the surface roughness, the rugged fine irregular shape appeared most prominently on the surface of the fabric transferred with the mold according to Example 3-1. Such a rugged structure may result in the water-repellent effect being increased because the water drops on the surface of the fabric can not permeate into the fabric and flow down. Therefore, when the pattern size is the same, the narrower the pattern interval, the better the water repellent effect.
이제까지 본 발명에 대한 구체적인 실시예 및 실험예를 살펴보았다. 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 본 발명의 본질적 특성에 벗어나지 않는 범위 내에서 변형된 형태로 구현될 수 있음을 이해 할 수 있을 것이다. 그러므로 개시된 실시예 및 실험예는 설명적 관점에서 고려되어야 한다. 본 발명의 범위는 특허청구범위에 나타나 있으며 그와 동등 범위 내에 있는 모든 차이점은 본 발명에 포함된 것으로 해석되어야 한다.
Hereinafter, specific examples and experimental examples of the present invention have been described. It will be understood by those skilled in the art that the present invention may be embodied in various other forms without departing from the spirit or essential characteristics thereof. Therefore, the disclosed embodiments and experimental examples should be considered from the point of view of explanation. The scope of the present invention being indicated by the appended claims and all such equivalents falling within the scope of the same shall be construed as being included in the present invention.
Claims (18)
상기 감광층에 패턴을 형성하는 단계;
상기 패턴 형상으로 제 1식각하여 상기 금속 기판 상에 마이크로 크기의 패턴을 형성하는 단계;
상기 마이크로 크기의 패턴이 형성된 금속 기판을 제 2식각하여 상기 금속 기판 상에 마이크로 크기의 패턴과 나노 크기의 패턴이 혼합된 혼합패턴구조를 형성하는 단계를 포함하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.Forming a photosensitive layer by applying a photosensitive agent on a metal substrate;
Forming a pattern on the photosensitive layer;
Forming a micro-sized pattern on the metal substrate by first etching in the pattern shape;
And forming a mixed pattern structure in which a micro-sized pattern and a nano-sized pattern are mixed on the metal substrate by performing a second etching on the metal substrate having the micro-sized pattern formed thereon.
상기 금속은 금형재료로 사용되는 스테인리스 스틸, 철, 니켈, 크롬, 텅스텐 및 코발트로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the metal comprises at least one selected from the group consisting of stainless steel, iron, nickel, chromium, tungsten, and cobalt used as a mold material.
상기 감광층에 패턴을 형성하는 단계는 상기 감광층 상부를 패턴이 형성된 마스크로 커버링(covering)하고 자외선으로 노광하는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the step of forming a pattern on the photosensitive layer is performed by covering an upper portion of the photosensitive layer with a mask having a pattern and exposing the photosensitive layer with ultraviolet rays.
상기 감광층에 형성되는 패턴 크기는 10~500μm인 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the photosensitive layer has a pattern size of 10 to 500 占 퐉.
상기 감광층에 형성되는 패턴 형상은 원형, 삼각형, 사각형, 오각형, 육각형 및 격자(grid) 무늬로 이루어진 군에서 선택된 하나 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the pattern formed on the photosensitive layer includes at least one selected from the group consisting of circular, triangular, square, pentagonal, hexagonal, and grid patterns.
상기 자외선 노광은 365~436nm의 파장을 발산하는 자외선 노광기를 이용하는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.The method of claim 3,
Wherein the ultraviolet ray exposure uses an ultraviolet ray exposing device which emits a wavelength of 365 to 436 nm.
상기 자외선 노광기는 수은(Hg)램프를 사용하는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the ultraviolet exposure device uses a mercury (Hg) lamp.
상기 제 1식각은 전기화학적 공정인 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the first etching is an electrochemical process.
상기 전기화학적 공정은 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 초순수를 혼합하여 제조한 전해액 내에서 0.1~50A 범위의 전류로 10~90분간 식각하는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.9. The method of claim 8,
Wherein the electrochemical process is performed in an electrolyte solution prepared by mixing sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ) and ultrapure water at a current of 0.1 to 50 A for 10 to 90 minutes. Method of manufacturing mold for processing.
상기 전해액은 황산(H2SO4), 인산(H3PO4) 및 초순수를 3:5:2의 부피비로 혼합하는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.10. The method of claim 9,
Wherein the electrolytic solution is prepared by mixing sulfuric acid (H 2 SO 4 ), phosphoric acid (H 3 PO 4 ), and ultrapure water in a volume ratio of 3: 5: 2.
상기 마이크로 크기의 패턴을 형성하는 단계 이후 상기 감광층을 제거하는 단계를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.The method according to claim 1,
Further comprising the step of removing the photosensitive layer after the step of forming the micro-sized pattern.
상기 감광층의 제거는 아세톤을 이용하는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.12. The method of claim 11,
Wherein the photosensitive layer is removed using acetone.
상기 제 2식각은 습식 공정인 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.The method according to claim 1,
Wherein the second etching is a wet process.
상기 습식 공정은 상온~80℃의 제Ⅲ염화철(FeCl3) 용액에 기판을 침지시키는 방법으로 수행되는 것을 특징으로 하는 직물의 발수가공용 금형 제조방법.14. The method of claim 13,
Wherein the wet process is performed by immersing the substrate in a solution of FeCl 3 in a temperature range of from room temperature to 80 ° C.
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