WO2015182867A1 - Substrate partially exposing particles and method for manufacturing same - Google Patents
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- C23—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; CHEMICAL SURFACE TREATMENT; DIFFUSION TREATMENT OF METALLIC MATERIAL; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL; INHIBITING CORROSION OF METALLIC MATERIAL OR INCRUSTATION IN GENERAL
- C23C—COATING METALLIC MATERIAL; COATING MATERIAL WITH METALLIC MATERIAL; SURFACE TREATMENT OF METALLIC MATERIAL BY DIFFUSION INTO THE SURFACE, BY CHEMICAL CONVERSION OR SUBSTITUTION; COATING BY VACUUM EVAPORATION, BY SPUTTERING, BY ION IMPLANTATION OR BY CHEMICAL VAPOUR DEPOSITION, IN GENERAL
- C23C24/00—Coating starting from inorganic powder
- C23C24/02—Coating starting from inorganic powder by application of pressure only
Definitions
- the present invention relates to a particle coated substrate and a method for producing the same.
- such coating techniques include memory devices, linear and nonlinear optical devices, photovoltaic devices, photo masks, deposition masks, chemical sensors, biochemical sensors, sensors for medical molecular detection, dye-sensitized solar cells, thin film solar cells, cell culture, It can be applied to the implant surface and the like.
- the particles may be functional particles having a special function imparted to the surface, and coating a single layer on the surface of the substrate is very advantageous in terms of production cost, side effects (environmental pollution and human exposure), transparency, and the like.
- the technique of producing a single layer of fine diameter particles is performed at the surface or the interface, such as Langmuir-Blodgett (LB) method (see Korean Patent Application Publication No. 10-2006-2146), solution phase
- LB Langmuir-Blodgett
- the surface properties of the particles may affect particle migration.
- the particles may aggregate together and may not be evenly applied on the substrate.
- there may be a limit to materials such as particles coated by the LB method, the substrate on which the particles are coated.
- the present invention provides a coating method using a particle alignment that can evenly apply a variety of functional particles on the adhesive polymer substrate, and to provide a method for easily preparing a particle coating substrate utilizing the special features of this coating method.
- various functional particles can be aligned on the surface of the adhesive polymer substrate at a monolayer level without additional treatment such as an adhesive.
- some of the particles are incorporated into the adhesive polymer in a predetermined ratio during the alignment process.
- the present invention seeks to provide a particle coated substrate in which particles are transferred to a variety of substrates using these features, while the particle sites embedded in the adhesive polymer are exposed from the substrate.
- the preparation step of preparing an adhesive polymer substrate A coating step of coating a plurality of particles on the adhesive polymer substrate; Forming a substrate on the adhesive polymer substrate and the plurality of particles; And coating the plurality of particles by removing the adhesive polymer substrate.
- Particle coating substrate according to the present embodiment, the substrate; And a plurality of particles partially embedded in the substrate and partially exposed.
- Particle coating method that can be used in the method for producing a particle coating substrate according to the present embodiment may form a coating film by applying a pressure on the adhesive polymer substrate in the dry state without using a solvent or an adhesion aid.
- the surface of the flexible adhesive polymer substrate having flexibility is deformed to surround a part of the particles under the influence of the surface tension. Accordingly, recesses corresponding to the particles may be formed on the surface of the adhesive polymer substrate, thereby improving bonding properties.
- the reversible nature of the shape deformation of the adhesive polymer substrate surface facilitates two-dimensional movement of the particles in contact on the substrate so that the particle distribution can be easily rearranged.
- Enhancement of particle adhesion through such shape modification lowers the dependence of the particle surface properties and the type of the polymer substrate so that particles of various surface properties can be coated in a single layer. Therefore, it is not necessary to control environmental conditions such as temperature, humidity, and particle concentration required for self-assembly and spin coating when forming a coating film, and can easily coat particles having various surface properties in a wide range of environments and conditions. .
- the monolayer particle coating can be made uniformly at high density, not only when the particles are chargeable or easy hydrogen bonding, but also non-chargeable (ie, near charge neutral) and hydrophobic materials. As such, it is possible to form a single layer particle coating layer on the adhesive polymer substrate by an easy method.
- This functional member may have few particles which are not exposed to the outside and cannot exhibit functionality. Thereby, a very efficient function can be exhibited while reducing unnecessary particle loss.
- particle falling from the substrate due to external force is significantly reduced, and a particle coated substrate having good long life characteristics can be produced.
- FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a particle coating substrate according to an embodiment of the present invention.
- FIGS. 2A and 2B are cross-sectional views illustrating various examples of the adhesive polymer substrate after removing the coating film formed by the coating method using the particle alignment according to the embodiment of the present invention.
- 3 is electron micrographs of the coating film formed by varying the average particle diameter of the SiO 2 particles in Experimental Example 1 of 160 nm, 330 nm, 740 nm, 1480 nm, 3020 nm, and 5590 nm.
- Figure 4 is an electron micrograph of the coating film formed by varying the average particle diameter of the polystyrene particles to 800nm, 2010mn in Experimental Example 2 of the present invention.
- FIG. 6 is a photograph of an adhesive polymer substrate, an adhesive polymer substrate on which an SiO 2 coating film is formed, an adhesive polymer substrate on which an Ag 3 PO 4 coating film is formed, and an adhesive polymer substrate on which a TiO 2 coating film is formed on a letterpress in Experimental Example 3 of the present invention. .
- FIG. 7 is a confocal laser scanning microscope (CLSM) photograph of an enlarged 1000 times and 6000 times SiO 2 coating film formed on a glass substrate, a polystyrene substrate, and an adhesive polymer substrate in Experimental Example 4 of the present invention.
- CLSM confocal laser scanning microscope
- FIG. 10 is an atomic force microscope (AFM) image of a region where particles are removed from an SiO 2 coating layer in Experimental Example 7 of the present invention.
- AFM atomic force microscope
- FIG. 11 is a photograph of a SiO 2 coating film formed on a 15 cm diameter Petri dish substrate in Experimental Example 8 of the present invention.
- FIG. 11 is a photograph of a SiO 2 coating film formed on a 15 cm diameter Petri dish substrate in Experimental Example 8 of the present invention.
- FIG. 13 is an electron micrograph photographing the side surface of the coating film formed in Experimental Example 9 of the present invention.
- FIG. 14 is an AFM image taken after detaching some particles of the coating film using the adhesive tape in Experimental Example 9 of the present invention; Line profile in the coating film.
- Example 15 is an average particle height and settlement of a SiO 2 coating or PS coating film, an amine (+ charge) SiO 2 coating film formed on a glass substrate, 5% PDMS substrate, 10% PDMS substrate, 20% PDMS substrate in Experimental Example 9 of the present invention A graph showing the rate.
- FIG. 16 shows average particle heights and settlement rates of coating films formed using SiO 2 particles having an average particle diameter of 300 nm on glass substrates, 5% PDMS substrates, 10% PDMS substrates, and 20% PDMS substrates in Experimental Example 9 of the present invention. The graph shown.
- 17 is a graph showing the average particle height and settling rate of the coating film formed using the average particle diameter of 150, 300, 750, 1500 nm particles in Experimental Example 9 of the present invention.
- FIG. 21 is a photograph taken after the SiO 2 coating film formed by Experimental Example 10 of the present invention is transferred onto a third substrate (PDMS substrate formed by including 20% by weight of a hardener).
- FIG. 22 is a photograph of SiO 2 coating films formed on various adhesive polymer substrates and comparative example substrates in Experimental Example 11 of the present invention.
- FIG. 22 is a photograph of SiO 2 coating films formed on various adhesive polymer substrates and comparative example substrates in Experimental Example 11 of the present invention.
- FIG. 23 is a photograph of an SiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 1.
- FIG. 24 is a photograph of an SiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 2.
- FIG. 25 is a photograph of a TiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 3.
- FIG. 25 is a photograph of a TiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 3.
- FIG. 26 is a photograph of a TiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 4.
- FIG. 27 is a photograph of a TiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 5.
- FIG. 28 is a photograph of a TiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 6.
- any part of the specification “includes” other parts, unless otherwise stated, other parts are not excluded, and may further include other parts.
- a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be “on” another part, this includes not only the case where the other part is “just above” but also the other part located in the middle.
- parts such as layers, films, regions, plates, etc. are “just above” another part, it means that no other part is located in the middle.
- Particle coating substrate is a preparation step of preparing an adhesive polymer substrate, a coating step of coating a plurality of particles on the adhesive polymer substrate, the step of forming a substrate on the adhesive polymer substrate and the plurality of particles And an exposure step of partially exposing the plurality of particles by removing the adhesive polymer substrate.
- FIGS. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a particle coating substrate according to an embodiment of the present invention.
- the adhesive polymer substrate 10 is prepared.
- the adhesive polymer substrate may have a smooth surface 10a. That is, the surface of the adhesive polymer substrate 10 may have a state in which a specific pattern or curvature is not formed, and movement of particles (reference numeral 20 in FIG. 1B) forming a coating film (reference numeral 22 in FIG. 1C) thereon. It can have a level of surface roughness and structure that does not limit.
- the adhesive polymer substrate 10 includes various adhesive polymer materials in which adhesion exists.
- Adhesive polymers are generally distinguished from adhesives because they do not have commonly used adhesive properties. At least the adhesive polymer has an adhesion of less than about 0.6 kg / inch of the adhesive of the Scotch® Magic TM Tape (ASTM D 3330 evaluation).
- the adhesive polymer may maintain the shape of a solid state (substrate or film) at room temperature without a separate support.
- the adhesive polymer material may be a silicone-based polymer material such as polydimethylsiloxane (PDMS), a polymer material for wrap, adhesion or sealing, including polyethylene (PE), polyvinyl chloride (PVC), etc.
- the adhesive polymer substrate 10 may be prepared by coating an adhesive polymer on a base substrate or by attaching an adhesive polymer in a sheet or film form.
- the adhesive polymer substrate may further have a permeability through which gas or vapor can pass.
- One method of imparting air permeability is a method of coating an adhesive polymer on paper, a porous film or a porous structure.
- the term "adhesive polymer material” generally refers to an organic polymer material including silicon in a solid state or endowed with adhesive properties through plasticizer addition or surface treatment.
- the adhesive polymer material is generally easy to be deformed by the linear molecular structure and may have a low surface tension.
- the excellent adhesion of such an adhesive polymer material is due to the soft (flexible) surface material and low surface tension, etc., which are easy to deform the surface in the fine region.
- the low surface tension of the adhesive polymer material has the property of broadly adhering to the particles 20 to be attached (similar to the wetting of the solution), and the flexible surface is in seamless contact with the particles 20 to be attached. To lose.
- the surface tension of silicon-based polymer materials such as PDMS is about 20 to 23 dynes / cm, close to Teflon (18 dynes / cm), which is known as the lowest surface tension material.
- the surface tension of silicon-based polymers such as PDMS is mostly organic polymer (35-50 dynes / cm), natural cotton ( ⁇ , 73 dynes / cm), and metal (eg silver (Ag) is 890 dynes).
- aluminum (Al) is less than 500 dynes / cm
- inorganic oxide for example, 1000 dynes / cm for glass, 1357 dynes / cm for iron oxide.
- a large amount of plasticizer is added to improve adhesion, and thus has a low surface tension.
- the plurality of particles 20 are aligned to form a coating film 22 on the adhesive polymer substrate 10. This is explained in more detail.
- the plurality of particles 20 dried on the adhesive polymer substrate 10 is placed.
- the particles dispersed in the solution are difficult to make direct contact with the adhesive polymer surface, so that the coating is not well made. Therefore, only a small amount of a solution or a volatile solvent less than the mass of the particles to be used may dry the particles during the coating operation to allow the coating operation.
- the plurality of particles 20 may include various materials for forming a coating film (reference numeral 22 of FIG. 1C, hereinafter the same). That is, the plurality of particles 20 may include a polymer, an inorganic material, a metal, a magnetic material, a semiconductor, a biological material, and the like. It may be a particle having a special functionality, it may be a composite particle made of a functional coating. In addition, the coating film may be formed by mixing particles having different properties.
- polystyrene PS
- polymethyl methacrylate PMMA
- polyacrylate polyvinyl chloride (PVC)
- polyalphastyrene polybenzyl methacrylate
- polyphenyl methacrylate polyphenyl methacrylate
- Polydiphenyl methacrylate polycyclohexyl methacrylate
- styrene-acrylonitrile copolymer styrene-methyl methacrylate copolymer and the like
- silicon oxide for example, SiO 2
- silver phosphate for example, Ag 3 PO 4
- titanium oxide for example, TiO 2
- iron oxide for example, Fe 2 O 3
- Zinc oxide cerium oxide, tin oxide, thallium oxide, barium oxide, aluminum oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, copper oxide, nickel oxide and the like
- metal for example, gold, silver, copper, iron, platinum, aluminum, platinum, zinc, cerium, thallium, barium, yttrium, zirconium, tin, titanium, or an alloy thereof may be used.
- silicon, germanium, or a compound semiconductor for example, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, etc.
- a compound semiconductor for example, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, etc.
- Biomaterials include, for example, particles coated on, or particles of, proteins, peptides, ribonucleic acid (RNA), deoxyribonucleic acid (DNA), polysaccharides, oligosaccharides, lipids, cells, and complex materials thereof. Included particles and the like can be used. For example, a polymer particle coated with an antibody binding protein called protein A may be used.
- Particles 20 may have a symmetrical shape, asymmetrical shape, amorphous, porous shape.
- the particles 20 may have a spherical shape, an ellipse shape, a hemispherical shape, a cube shape, a tetrahedron, a pentagonal surface, a hexahedron, an octahedron, a columnar shape, a horn shape, and the like.
- the particles 20 preferably have a spherical or elliptical shape.
- Such particles 20 may have an average particle diameter of 10 nm to 100 ⁇ m. If the average particle diameter is less than 10 nm it may be a form that is entirely wrapped by the adhesive polymer substrate 10 may be difficult to coat the particle 20 to a single layer level. In addition, when it is less than 10nm it may be difficult for the particles to move individually by the force that the particles aggregate and rub together even in a dry state. If the average particle diameter exceeds 100 mu m, the adhesion of particles may appear weak. In this case, the average particle diameter may be more preferably 50 nm to 10 ⁇ m. However, the present invention is not limited thereto, and the average particle diameter may vary depending on the material of the particles or the material of the adhesive polymer substrate 10.
- the diameter of the particle 20 can be used as the particle diameter.
- various measuring methods may be used. For example, average values of the long axis and the short axis may be used as the particle diameter.
- a pressure is applied on the plurality of particles 20 to form a coating film 22.
- a method of applying pressure a method of rubbing using latex, a sponge, a hand, a rubber plate, a plastic plate, a material having a smooth surface, or the like may be used.
- the present invention is not limited thereto, and pressure may be applied to the particles 20 by various methods.
- the particles 20 when the particles 20 are raised on the plane 10a of the adhesive polymer substrate 10 and then pressure is applied, the particles 20 in the pressurized portion are in close contact with each other by deformation of the adhesive polymer substrate 10. .
- recesses 12 corresponding to the particles 20 are formed in corresponding portions. Therefore, the particles 20 are aligned with the adhesive polymer substrate 10 while the recesses 12 surround the particles 20.
- the recess 12 is reversible as formed by the interaction between the particles and the substrate. That is, it may be extinguished and the position may be moved.
- the recess 12 may disappear due to the elastic restoring force of the substrate, or the position of the recess 12 may also be changed according to the movement of the particles. Due to this reversible action, the particles can be evenly aligned ("reversible” here is a property generated by the flexibility and elastic restoring force of the surface of the adhesive polymer substrate during coating, so that the restoring force of the adhesive polymer substrate becomes weak over time or Broad meaning also includes cases that are extinguished and no longer reversible).
- Particles 20 that are not bonded to the substrate is moved to the area of the adhesive polymer substrate 10 is not coated with the particle 20 by the rubbing force, etc., by the particle 20 in the uncoated portion
- the concave portion 12 is formed and the adhesive polymer substrate 10 and the particle 20 are bonded while the concave portion 12 surrounds the particles 20.
- a single layer particle coating film 22 is formed on the adhesive polymer substrate 10 at a high density.
- the concave portion 12 may have a shape corresponding to the shape of the particle 20 to surround a portion of the particle 20.
- the recesses 12 may also have a rounded shape so that the recesses 12 may be in close contact with a part of the particles 20.
- the depth L1 of the recess 12 may vary depending on the hardness of the adhesive polymer substrate 10, the shape of the particles 20, the hardness, and environmental factors (eg, temperature). That is, as the hardness of the adhesive polymer substrate 10 increases, the depth L1 of the concave portion 12 may decrease, and as the temperature increases, the depth L1 of the concave portion 12 may increase.
- the ratio (sedimentation rate) L1 / D of the depth L1 of the recess 12 to the average particle diameter D of the particles 20 may be 0.02 to 0.98.
- the ratio (L1 / D) is less than 0.02, the binding force between the particles 20 and the adhesive polymer substrate 10 may not be sufficient, and the degree of particle exposure of the finally obtained particle coating substrate may be weak.
- the particle 20 and the adhesive polymer substrate 10 may be more coupled.
- the particles 20 bonded to the adhesive polymer substrate 10 may also move to an uncoated portion of the surrounding so that the new particles 20 may be attached to an empty space on the surface of the adhesive polymer substrate 10. do.
- the coating layer 22 may be coated at a single layer level to have a high density.
- the centers of the particles 20 may be arranged to form a hexagonal shape.
- the particle 20 is non-spherical (eg, Ag 3 PO 4 ) it can be defined by a variety of methods monolayer level.
- the ratio of the average value of the thickness of the coating film 22 to the average particle diameter of the top 10% particles 20 (that is, the particles 20 having a larger particle size within 10%) of the particles 20 is 1.9 or less.
- the present invention is not limited thereto, and the coating film 22 may have a multilayer structure according to the type and particle diameter of the particles 20. This also belongs to the scope of the present invention.
- the coating film 22 is formed by applying pressure in a state in which the dry particles 20 are in direct contact with the adhesive polymer substrate 10 without using a solvent. Accordingly, when the coating film 22 is formed, self-assembly of the particles 20 in the solvent is not required, so it is not necessary to precisely control the temperature, humidity, and the like, and is not greatly influenced by the surface characteristics of the particles 20. . That is, even when the particle 20 is a chargeable material as well as a non-chargeable (ie, charge-neutral) material, the coating may be uniformly performed at a high density. In addition, not only hydrophilic particles but also hydrophobic particles can be uniformly coated. As described above, according to the present exemplary embodiment, the coating layer 22 having a single density may be formed by uniformly distributing the particles on the adhesive polymer substrate 10 by a simple method.
- the particle coating film 22 may be formed in a predetermined pattern by removing a part of the particles after the coating step.
- Particles coated as described above on the adhesive polymer substrate are characterized by being easily transferred to a substrate having a higher adhesion or adhesion. By using this property, a portion of the particles of the particle coating film may be transferred and removed to form a predetermined pattern.
- the shape of the pattern is not limited.
- the adhesive polymer substrate 10 is formed in the adhesive polymer substrate 10 by elastic deformation, in the portion where the coating film 22 is removed thereafter, as shown in FIG. 2A, the adhesive polymer substrate 10 is formed.
- the recessed portion 12 is reversibly removed and returned to the smooth surface 10a.
- the coating film 22 is removed after a long time after the coating film 22 is formed, as shown in FIG. 2B, the traces of the shape of the recesses 12 are formed on the surface of the adhesive polymer substrate 10. May remain.
- a substrate is formed on an adhesive polymer substrate and a coating film composed of a plurality of particles.
- Forming the substrate may preferably include placing a substrate composition on the adhesive polymer substrate and the plurality of particles, and curing the substrate composition to form a substrate.
- the material of the substrate is not limited. It may be an organic substrate such as a polymer, may be an inorganic substrate such as silicate, may be silica glass, or may be a substrate made of other composite materials.
- the substrate may be made of a multilayer. As an example, the method of contact
- the substrate composition may be applied onto the adhesive polymer substrate 10 and the plurality of particles 20.
- a method of placing the adhesive polymer substrate 10 on the substrate composition such that the plurality of particles 20 are positioned is also possible.
- the organic substrate such as a polymer
- various polymers capable of stably fixing and supporting the plurality of particles 20 may be used.
- the polymer substrate can be cured under specific conditions, including cured resin.
- the polymer substrate may be cured by ultraviolet (UV) or the like including an ultraviolet curable resin.
- UV ultraviolet
- an ultraviolet curable resin it can be easily hardened by irradiating light, such as an ultraviolet-ray.
- the ultraviolet curable resin may include various materials to receive the ultraviolet rays and cause crosslinking and curing.
- the ultraviolet curable resin may include oligomers (base resins), monomers (reactive diluents), photopolymerization initiators, and various additives. can do.
- the oligomer is an important component that influences the physical properties of the resin, and forms a polymer bond by a polymerization reaction to cause curing.
- it may be made of an acrylate such as polyester, epoxy, urethane, polyether, polyacrylic, and the like.
- the monomer can serve as a diluent of the oligomer and can participate in the reaction.
- a crosslinking agent may be further included for crosslinking.
- the photopolymerization initiator absorbs ultraviolet rays to generate radicals or cations to initiate polymerization, and may include one or more materials.
- the additive is additionally added depending on the use, and there may be a photosensitizer, a colorant, a thickener, a polymerization inhibitor, and the like depending on the use.
- the substrate composition is cured and the adhesive polymer substrate (reference numeral 10 of FIG. 1E) is removed to partially expose the plurality of particles to prepare a particle coated substrate.
- a portion of the plurality of particles 20 that is wrapped in the adhesive polymer substrate 10 may be exposed on the substrate 30.
- the ratio (L2 / D) of the height L2 of the exposed part with respect to the average particle diameter D of the some particle 20 is 0.02-0. 98 may be.
- the ratio (L2 / D) is less than 0.02, the bonding force between the particles 20 and the adhesive polymer substrate 10 is not sufficient, so that the coating film 22 may be formed on the adhesive polymer substrate 10 by the plurality of particles 20. This may not be stably formed and the exposure of the particles may be insufficient.
- the ratio L2 / D exceeds 0.50, the particles 20 may not be stably fixed by the substrate 30.
- the particle coated substrate according to this embodiment can be arranged and exposed at a monolayer level.
- Particles that are not exposed from the substrate by being prepared by the method described above may be 10% or less of the total particles on a number basis. In particular, it may be 5% or less and may be rarely present.
- the particles may be present in close proximity to acceptable theoretical densities. For example, when the average particle diameter of the particles is referred to as D, and the average distance between the exposed particles (distance between particle centers) is P, it may be exposed while satisfying D ⁇ P ⁇ 1.5D.
- the particles can be precisely aligned by the particle coating method described above, and in particular can be exposed in alignment in the form of hexagonal.
- the ratio of the average value of the thickness of the coating layer consisting of the plurality of particles to the average particle diameter of the top 10% particles of the plurality of particles is formed to be 1.9 or less to be partially exposed have.
- the substrate may be formed of a single material, or may be formed of multiple layers.
- the multilayer it may be configured to include a coating layer in contact with the particles and a support substrate in contact with the coating layer. This structure can be obtained by coating a substrate composition on an adhesive substrate and a coating film composed of a plurality of particles, attaching a supporting substrate thereon, and then curing.
- the multilayer it may include a coating layer in contact with the particles, a pressure-sensitive adhesive layer applied on the coating layer and a release film that can be attached to the adhesive layer and released. It may be prepared in the form of a functional adhesive sheet and may be prepared in a form that can be attached to the skin complex while removing the release film.
- the particles 20 for various functions may be partially exposed from the substrate 30 fairly uniformly, thereby realizing the functions more efficiently.
- the particle 20 includes a photocatalytic material and there is a material covering the particles 20, the light may not be transmitted or distorted due to the transmittance of the material.
- the amount of light used in the photocatalytic reaction may be reduced compared to the actual light, thereby reducing the photocatalytic efficiency.
- a part of the particles 20 may be exposed to the outside to use all of the light, thereby maximizing the photocatalytic efficiency.
- An adhesive polymer substrate was prepared, consisting of PDMS, formed of 10% by weight of a curing agent based on Silgard 184 (Dow Corning, USA).
- Adhesion to the SiO 2 coating film by using a sponge enclosed in a latex film combines the SiO 2 particles and adhesion to a polymer substrate, forming a concave portion on the adhesion surface of the polymer substrate by rubbing while applying a pressure by hand and then placed the SiO 2 particles on a polymer substrate Formed.
- FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, (e) and (f) are shown, respectively.
- the centers are arranged in an arrangement of hexagonal blades such that SiO 2 particle diameters have a high density. That is, according to the present invention it can be seen that the particles can be evenly coated with a single layer of high density.
- An adhesive polymer substrate was prepared, consisting of PDMS formed with 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product.
- the polystyrene particles were placed on the adhesive polymer substrate and rubbed while applying pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form a recess on the surface of the adhesive polymer substrate, thereby combining the polystyrene particles and the adhesive polymer substrate to form a polystyrene coating film.
- FIGS. 4A and 4B the electron micrographs of the coating film formed by varying the average particle diameter of the polystyrene particles to 800 nm and 2010 mn are shown in FIGS. 4A and 4B, respectively.
- FIG. 4 it can be seen that the centers of the particles are arranged in a hexagonal arrangement so that the polystyrene particle diameters have a high density. That is, according to the present invention it can be seen that the particles having a non-charge property can be evenly coated with a high density.
- a plurality of adhesive polymer substrates including PDMS formed by including 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product were prepared.
- SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the SiO 2 particles with the adhesive polymer substrate. To form a SiO 2 coating.
- Ag 3 PO 4 particles are placed on another adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to bond the Ag 3 PO 4 particles with the adhesive polymer substrate while forming a recess in the surface of the adhesive polymer substrate. To form an Ag 3 PO 4 coating.
- the TiO 2 particles having an average particle diameter of 40 nm were placed on another adhesive polymer substrate, and then rubbed while applying pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate, thereby adhering the TiO 2 particles to the adhesive polymer substrate. Were combined to form a TiO 2 coating film. At this time, the TiO 2 particles were formed with a multi-layered structure even under the pressure of rubbing and washing with ethanol and distilled water due to the small diameters.
- Electron micrographs of the uncoated adhesive polymer substrate, the SiO 2 coating film, the Ag 3 PO 4 coating film, and the TiO 2 coating film are shown in FIGS. 5 (a), (b), (c) and (d), respectively. Referring to (b) to (d) of Figure 5, it can be seen that each coating film is uniformly and evenly distributed.
- each coating film has excellent transparency. That is, it can be seen that the coating film is coated at a single layer level.
- the adhesive polymer substrate is made of PDMS formed by including 10% by weight of a curing agent based on the Sylgard 184 product. SiO 2 particles having an average particle diameter of 750 nm were placed on the substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form an SiO 2 coating film.
- An adhesive polymer substrate was prepared, consisting of PDMS formed with 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product.
- SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the SiO 2 particles with the adhesive polymer substrate.
- a SiO 2 coating consisting of PDMS formed with 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product.
- a portion of the particle coating film was removed as shown in FIGS. 8A and 8B by attaching and detaching an adhesive tape (3M Magic Tape, USA) to a part of the area where the particles were coated. And then placed the after SiO 2 particles having an average particle diameter of 750nm on the adhesion polymer substrate again wrapped in a latex film with a sponge to form a rubbed while applying a pressure with hands concave on the surface of adhesion between the polymer substrate SiO 2 particles and the adhesion between a polymer substrate To combine to form a SiO 2 coating. As a result, as shown in (c) of FIG. 8, it was confirmed that a coating layer having a single layer level in which particles were aligned at a high density was formed in a portion where the adhesive tape was detached.
- an adhesive tape (3M Magic Tape, USA)
- An adhesive polymer substrate was prepared, consisting of PDMS formed with 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product.
- SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the SiO 2 particles with the adhesive polymer substrate.
- a first SiO 2 coating film was formed by PDMS formed with 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product.
- the SiO 2 particles were formed by rubbing while applying pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film without placing additional particles on the surface of the adhesive polymer substrate. And an adhesive polymer substrate were combined to form a second SiO 2 coating film according to the embodiment.
- FIG. 9 (a) it can be seen that in the rearrangement of the particles for forming the second SiO 2 coating film, the gap between the particles is widened due to the insufficient number of particles for forming a coating layer having a seamless monolayer level.
- Figure 9 (b) in the case of the LB method it can be seen that the particles are agglomerated with each other to form a large empty space while forming a domain. This is because the particle coating on the adhesive polymer substrate is caused by the interaction between the substrate surface and the particles, not the attraction between particles and particles used in self-assembly, and the bonding between the particles and the substrate is reversible in plane. This is because the particles are free to move in the plane.
- An adhesive polymer substrate consisting of PDMS formed containing 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product was prepared.
- SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the SiO 2 particles with the adhesive polymer substrate.
- a SiO 2 coating consisting of PDMS formed containing 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product was prepared.
- the concave portion of the surface of the PDMS substrate was formed in the same manner as the aligned state of the particles.
- the maximum depth of the recess was very low, within 10 nm.
- the maximum depth of the concave portion was a value within 10% of the impregnation depth of the particles. It is interpreted that the surface of the PDMS substrate was deformed by the particles, but restored to its original form by more than 90%.
- a SiO 2 coating film or a PS coating film was formed on an adhesive polymer substrate (10% PDMS substrate) made of PDMS formed by including 10 parts by weight of a curing agent.
- SiO 2 coating film or PS coating film was formed on the adhesive polymer substrate (20% PDMS substrate) consisting of PDMS formed by including the 20 parts by weight of the curing agent in the same manner as described above.
- FIGS. 12A, 12B, and 12C An electron micrograph of the front surface of the particles of the coating film formed by using the first SiO 2 particles, the PS particles, and the second SiO 2 particles is shown in FIGS. 12A, 12B, and 12C, respectively.
- the top row is a photograph of the coating film formed on the 5% PDMS
- the middle row is a photograph of the coating film formed on the 10% PDMS substrate
- the bottom row is a photograph of the coating film formed on the 20% PDMS substrate.
- Electron micrographs photographing side surfaces of the particles of the coating film formed using the first SiO 2 particles, the PS particles, and the second SiO 2 particles are shown in FIGS. 13A, 13B, and 13C, respectively.
- the top row is a photograph of the coating film formed on the 5% PDMS
- the middle row is a photograph of the coating film formed on the 10% PDMS substrate
- the bottom row is a photograph of the coating film formed on the 20% PDMS substrate.
- the SiO 2 coating layer or the PS coating layer appeared as a single-layer particle thin film aligned at a high density regardless of the degree of curing of the PDMS substrate and the charge characteristics of the particles.
- FIG. 13 it can be seen that the SiO 2 coating layer or the PS coating layer has a difference in the degree of settlement according to the degree of curing of the PDMS substrate.
- the PDMS substrate which is easily deformed due to a low curing degree of 5 parts by weight of the curing agent, has a large particle settling degree and the PDMS substrate comes to the bottom of the particle like a capillary phenomenon.
- FIG. 14 An AFM image photographed after desorption of some particles of the coating film using an adhesive tape and a line profile in the portion where the coating film is formed are shown in FIG. 14. Indicated. The average particle height and settling rate of the SiO 2 coated film or PS coated film formed on the glass substrate, the 5% PDMS substrate, the 10% PDMS substrate, the 20% PDMS substrate were measured using AFM, and the results are shown in FIGS. 15A and 15B. Respectively. Referring to FIG. 15, particles having different surface properties (charges, polarities) commonly exhibited lower particle heights in PDMS substrates than glass substrates without surface deformation. The settling rate was 12% on the high hardness 20% PDMS substrate and increased with decreasing hardness. The surface characteristics of the particles are judged to have a smaller effect than the hardness difference of the substrate.
- the results obtained by coating SiO 2 particles having an average particle diameter of 300 nm by the same method as described above are shown in FIG. 16.
- the height of the PDMS substrate was lower than that of the glass substrate.
- the settling rate was 15% on 20% PDMS substrate with high hardness, and increased with decreasing hardness.
- particles having an average particle diameter of 150 and 1500 nm were also formed on the 10% PDMS substrate.
- the average particle height and settling rate in the coating film formed using the particles having an average particle diameter of 150 nm, 300 nm, 750 nm, and 1500 nm are shown in FIGS. 17A and 17B, respectively. Referring to FIG. 17, it was confirmed that a trend similar to that of the results of FIGS. 15 and 16 appeared. No particular trend was observed with the size of the particles, and the settlement rate compared to the particle diameter of 10-20% was observed.
- Sylgard 184 product based on the adhesive polymer substrate (7% PDMS substrate, 10% PDMS substrate, 20% PDMS substrate) formed of 7, 10, 20 parts by weight of each of the curing agent, each of the SiO 2 particles having an average particle diameter of 750nm
- a sponge wrapped with a latex film was rubbed while applying pressure by hand to form a recess on the surface of the adhesive polymer substrate, and the SiO 2 particles and the adhesive polymer substrate were bonded to form an SiO 2 coating film.
- the photographs are shown in Figs. 18A, 18B and 18C, respectively.
- (a) is a photograph of the SiO 2 coating film formed on the 7% PDMS substrate (denoted by 0.7)
- (b) is a photograph of the SiO 2 coating film formed on the 10% PDMS substrate (denoted by 1.0)
- (c) is A photograph of a SiO 2 coating film formed on a 20% PDMS substrate (denoted 2.0). The same is true in FIGS. 19 to 21 below.
- FIGS. 19A, 19B and 19C The photographs obtained by transferring the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate described above to the first substrate (PDMS substrate formed by including 7% by weight of a curing agent) are shown in FIGS. 19A, 19B and 19C, respectively. .
- FIGS. 20A, 20B and 20C The photographs of the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate described above to the second substrate (PDMS substrate formed by including 10% by weight of a hardener) are shown in FIGS. 20A, 20B and 20C, respectively. .
- FIGS. 21A, 21B and 21C The photograph of the transfer of the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate described above to the third substrate (PDMS substrate formed with 20% by weight of a curing agent) is shown in FIGS. 21A, 21B and 21C, respectively. .
- the SiO 2 coating film formed on the 7% PDMS substrate from (a) is not transferred to the first substrate well, and formed on the 10% and 20% PDMS substrates from (b) and (c). It can be seen that it is well transferred to the first substrate.
- FIG. 20 it can be seen that the SiO 2 coating film formed on the 7% and 10% PDMS substrates from (a) and (b) does not easily transfer to the second substrate, and from (c) the 20% PDMS substrate It can be seen that the formed SiO 2 coating film transfers well to the second substrate.
- FIG. 21 it can be seen that the SiO 2 coating film formed on the 7%, 10%, and 20% PDMS substrates from (a), (b), and (c) does not easily transfer to the third substrate.
- the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate can be seen that most of the particles can be transferred to a new substrate having a smaller hardness (higher flexibility) than the adhesive polymer substrate.
- This phenomenon shows that the adhesion of the particles to the substrate is due to flexibility (elasticity) and shows the tendency of the particles to bond with the substrate.
- the high flexibility (low hardness) shows that there is a property that can be easily transferred to a high adhesion substrate.
- Adhesive polymer substrates PDMS substrates containing 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184, silicone-based sealing tape for research, linear low-density polyethylene (LLDPE) wraps for home use, substrate gloss protection
- LLDPE linear low-density polyethylene
- PVC poly vinyl chloride
- PMMA non-adhesive polymethylmethacrylate
- SiO 2 particles having an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate and rubbed while applying pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to concave on the surface of the adhesive polymer substrate. While forming the portion, the SiO 2 particles and the adhesive polymer substrate were bonded to form an SiO 2 coating film.
- FIG. 22 (a) A photo of the SiO 2 coating film formed on the PDMS substrate is shown in Figure 22 (a),
- Figure 22 (b) is a photograph of the SiO 2 coating film formed on the silicon-based sealing tape for research
- Figure 22 (c) the SiO 2 formed on the PVC wrap showed a picture of the SiO 2 coating film formed exhibited a picture of the SiO 2 coating
- Fig. 22 (d) substrate glossy protective protective film formed on the LLDPE wrap as shown in FIG. 22 (e)
- the photograph of the coating film is shown.
- 22 (f) shows a picture of the SiO 2 coating film formed on the PMMA substrate
- FIG. 22 (g) shows a picture of the SiO 2 coating film formed with the 3M magic tape.
- the adhesive polymer substrates exhibit the color of light interference due to uniform coating of particles.
- the substrate of the comparative example showed a turbid white color. .
- the bonding properties can be improved by directly contacting and bonding the dry particles on the adhesive polymer substrate without using a separate adhesion assistant layer, a solvent, or the like.
- SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the particles and the adhesive polymer substrate to each other. 2 coating film was formed.
- the polymer substrate composition including the acrylic UV curable resin was applied onto the adhesive polymer substrate and the SiO 2 coating layer, ultraviolet rays were irradiated for 10 minutes to cure the polymer substrate.
- the adhesive polymer substrate was removed to complete the preparation of the particle coated substrate.
- FIG. 23A A photograph of the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 23A, and a photograph of SiO 2 exposed on the polymer substrate is shown in FIG. 23B.
- the centers of the particles are arranged in a dense structure having a hexagonal shape, and the particles are uniformly coated.
- FIG. 23B it can be seen that the SiO 2 coating layer was well transferred to the polymer substrate and the particles were partially exposed.
- FIG. 24A A photograph of the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 24A, and a photograph of the SiO 2 coating film formed on the polymer substrate is shown in FIG. 24B.
- An adhesive polymer substrate (5% PDMS substrate) consisting of PDMS formed containing 5 parts by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product was prepared.
- Adhesion to form a TiO 2 coating film by combining the TiO 2 particles and the adhesion between a polymer substrate, forming rubbing while applying a pressure with hands concave on the surface of adhesion between the polymer substrate portions after placed the TiO 2 particles having a mean particle diameter of 750nm on a polymer substrate.
- the polymer substrate including the ultraviolet curable resin is placed on the adhesive polymer substrate and the TiO 2 coating layer and then irradiated with ultraviolet rays for 10 minutes to cure the polymer substrate.
- the adhesive polymer substrate was removed to complete the preparation of the particle coated substrate.
- FIG. 25 (a) A photo of the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 25 (a), and a photo of the TiO 2 coating film formed on the polymer substrate is shown in FIG. 25 (b).
- FIG. 25 (a), it can be seen that particles of the particles are uniformly applied in the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate. And (b) of Figure 25, it can be seen that the TiO 2 coating film is well transferred to the polymer substrate and the particles are partially exposed. However, due to the nonuniform particle size and shape of the TiO 2 particles, it can be seen that a multilayer structure exists in some parts.
- FIG. 26A A photo of the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 26A, and a photo of the TiO 2 coating film formed on the polymer substrate is shown in FIG. 26B.
- FIG. 26A it can be seen that the particles of the particles are uniformly coated in the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate. And (b) of Figure 26, it can be seen that the TiO 2 coating film is well transferred to the polymer substrate and the particles are partially exposed. However, due to the nonuniform particle size and shape of the TiO 2 particles, it can be seen that a multilayer structure exists in some parts.
- FIG. 27A A photo of the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 27A, and a photo of the TiO 2 coating film formed on the polymer substrate is shown in FIG. 27B.
- FIG. 27A it can be seen that the particles of the particles are uniformly coated in the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate. And referring to FIG. 27 (b), it can be seen that the TiO 2 coating film is well transferred to the polymer substrate and the particles are partially exposed. However, due to the nonuniform particle size and shape of the TiO 2 particles, it can be seen that a multilayer structure exists in some parts.
- the polymer substrate including the ultraviolet curable resin is placed on the adhesive polymer substrate and the TiO 2 coating layer, and then the acrylic substrate is covered, and the polymer substrate is cured by irradiating ultraviolet rays for 30 minutes.
- the adhesive polymer substrate was removed to complete the preparation of the particle coated substrate. The photo is shown in FIG.
- SiO2 showed less than 10% light loss at 500nm wavelength.
- the loss rate was excellent at tio2 with high refractive index below 20%.
- Particle-exposed type substrate and a method for manufacturing the same according to the present embodiment can form a single-layer particle coating layer on the adhesive polymer substrate by an easy method, and a part of the particles are embedded in the adhesive polymer at a predetermined ratio during the alignment process.
- the particles can be transferred to various substrates, and a particle coated substrate can be formed with the particles partially exposed evenly.
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Abstract
Description
본 발명은 입자 코팅 기재 및 그 제조방법에 관한 것이다. The present invention relates to a particle coated substrate and a method for producing the same.
나노미터 수준 또는 마이크로미터 수준의 미세 입자를 기판 위에 정렬하여 코팅하는 기술이 다양한 분야에서 요구되어 있다. 일례로, 이러한 코팅 기술은 기억 소자, 선형 및 비선형 광학 소자, 광전기 소자, 포토 마스크, 증착 마스크, 화학적 센서, 생화학적 센서, 의학적 분자 검출용 센서, 염료 감응 태양 전지, 박막 태양 전지, 세포 배양, 임플란트 표면 등에 적용될 수 있다. BACKGROUND OF THE INVENTION There is a need in the art for a technique of arranging and coating nanometer-level or micrometer-level fine particles on a substrate. In one example, such coating techniques include memory devices, linear and nonlinear optical devices, photovoltaic devices, photo masks, deposition masks, chemical sensors, biochemical sensors, sensors for medical molecular detection, dye-sensitized solar cells, thin film solar cells, cell culture, It can be applied to the implant surface and the like.
미세 입자 정렬 코팅 기술에서, 화학적인 결합 없이 안정적으로 기판 표면에 코팅하는 기술이 필요하다. 이때 입자는 표면에 특수한 기능이 부여된 기능성 입자가 사용될 수 있으며 기판 표면에 단층으로 코팅을 하는 것이 생산비용 및 부작용(환경 오염 및 인체 노출), 투명성 등의 관점에서 매우 유리하다. 하지만, 미세한 직경의 입자를 단층으로 제조하는 기법은 랭뮤어-블로드젯(Langmuir-Blodgett, LB) 방법 등 수면 또는 계면 등에서 이루어지거나(국내공개특허 제10-2006-2146호 참고), 용액상 화학반응을 통해 이루어지고, 온도, 습도 등을 정밀하게 조절하여야 하기 때문에 상업적인 이용측면 및 다양한 활용 면에서 제한이 존재한다. 또한, 기판 위에서 입자들의 표면 특성(예를 들어, 소수성, 전하 특성, 표면 거칠기) 등에 의하여 입자 이동에 영향을 미칠 수 있다. 이에 따라 입자가 서로 뭉쳐서 기판 위에 고르게 도포되지 않을 수 있다. 또한, LB 방법에 의하여 코팅되는 입자, 입자가 코팅되는 기판 등의 물질에 한계가 있을 수 있다. In the fine particle alignment coating technique, there is a need for a technique for stably coating a substrate surface without chemical bonding. In this case, the particles may be functional particles having a special function imparted to the surface, and coating a single layer on the surface of the substrate is very advantageous in terms of production cost, side effects (environmental pollution and human exposure), transparency, and the like. However, the technique of producing a single layer of fine diameter particles is performed at the surface or the interface, such as Langmuir-Blodgett (LB) method (see Korean Patent Application Publication No. 10-2006-2146), solution phase There are limitations in terms of commercial use and various applications because they are made through chemical reactions, and temperature, humidity, etc. must be precisely controlled. In addition, the surface properties of the particles (eg, hydrophobicity, charge properties, surface roughness), etc., on the substrate may affect particle migration. As a result, the particles may aggregate together and may not be evenly applied on the substrate. In addition, there may be a limit to materials such as particles coated by the LB method, the substrate on which the particles are coated.
본 발명은 다양한 기능성 입자를 밀착성 고분자 기판 위에 고르게 도포할 수 있는 입자 정렬을 이용한 코팅 방법을 제공하고, 이 코팅방법의 특수한 특징을 활용하여 입자 코팅 기재를 간편하게 제조하는 방법을 제공하고자 한다. The present invention provides a coating method using a particle alignment that can evenly apply a variety of functional particles on the adhesive polymer substrate, and to provide a method for easily preparing a particle coating substrate utilizing the special features of this coating method.
이 코팅 방법을 통하여, 용매를 이용하지 않는 드라이 조건에서도, 점착제 등 부가적인 처리 없이도, 다양한 기능성 입자를 밀착성 고분자 기판 표면에 단층 수준으로 정렬할 수 있게 된다. 또한, 정렬 과정에서 입자의 일부가 밀착성 고분자에 소정 비율로 함입되게 된다. 본 발명은 이러한 특징을 이용하여 입자를 다양한 기재로 전사시키되, 밀착성 고분자에 함입된 입자 부위가 기재로부터 노출되는 입자 코팅 기재를 제공하고자 한다. Through this coating method, even in dry conditions without using a solvent, various functional particles can be aligned on the surface of the adhesive polymer substrate at a monolayer level without additional treatment such as an adhesive. In addition, some of the particles are incorporated into the adhesive polymer in a predetermined ratio during the alignment process. The present invention seeks to provide a particle coated substrate in which particles are transferred to a variety of substrates using these features, while the particle sites embedded in the adhesive polymer are exposed from the substrate.
또한, 내구성 및 장수명 특성이 좋은 입자 코팅 기재를 제공하고자 한다.In addition, to provide a particle coating substrate having good durability and long life characteristics.
본 실시예에 따른 입자 코팅 기재의 제조방법은, 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계; 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 입자를 코팅하는 코팅 단계; 상기 밀착성 고분자 기판 및 상기 복수의 입자 위에 기재를 형성하는 단계; 및 상기 밀착성 고분자 기판을 제거하여 상기 복수의 입자를 코팅하는` 단계를 포함한다.Method for producing a particle coating substrate according to the present embodiment, the preparation step of preparing an adhesive polymer substrate; A coating step of coating a plurality of particles on the adhesive polymer substrate; Forming a substrate on the adhesive polymer substrate and the plurality of particles; And coating the plurality of particles by removing the adhesive polymer substrate.
본 실시예에 따른 입자 코팅 기재는, 기재; 및 상기 기재에 일부분이 함입되어 부분적으로 노출되는 복수의 입자를 포함한다. Particle coating substrate according to the present embodiment, the substrate; And a plurality of particles partially embedded in the substrate and partially exposed.
본 실시예에 따른 입자 코팅 기재의 제조방법에서 사용될 수 있는 입자 코팅 방법은 용매 또는 부착 보조제를 사용하지 않고 건조 상태의 입자들을 밀착성 고분자 기판 위에서 압력을 가하는 과정을 통해 코팅막을 형성할 수 있다. 이때, 밀착성 고분자 기판에 입자가 접촉하면, 유연성을 지닌 밀착성 고분자 기판의 표면이 표면 장력의 영향으로 입자의 일부를 감싸는 형태로 변형이 된다. 이에 따라 밀착성 고분자 기판의 표면 상에서 입자에 대응하는 오목부가 형성되어 결합 특성이 향상될 수 있다. 밀착성 고분자 기판 표면의 형태 변형의 가역적인 특성은 기판 상에 접촉된 입자들의 이차원적인 움직임을 용이하게 하여 입자의 분포가 쉽게 재배열 될 수 있도록 한다.Particle coating method that can be used in the method for producing a particle coating substrate according to the present embodiment may form a coating film by applying a pressure on the adhesive polymer substrate in the dry state without using a solvent or an adhesion aid. In this case, when the particles come into contact with the adhesive polymer substrate, the surface of the flexible adhesive polymer substrate having flexibility is deformed to surround a part of the particles under the influence of the surface tension. Accordingly, recesses corresponding to the particles may be formed on the surface of the adhesive polymer substrate, thereby improving bonding properties. The reversible nature of the shape deformation of the adhesive polymer substrate surface facilitates two-dimensional movement of the particles in contact on the substrate so that the particle distribution can be easily rearranged.
이러한 형태 변형을 통한 입자 부착성의 향상은 입자 표면 특성 및 고분자 기판의 종류에 따른 의존성을 낮추어 다양한 표면 특성의 입자를 단층으로 코팅할 수 있도록 한다. 따라서 코팅 막 형성 시, 자기조립 및 스핀코팅 시에 요구되는 세밀한 온도, 습도, 입자농도 등의 환경 조절이 필요하지 않으며, 폭 넓은 환경 및 조건에서 다양한 표면 특성을 지닌 입자들을 용이하게 코팅할 수 있다. 입자가 전하성을 띄거나 수소결합이 용이한 물질인 경우뿐만 아니라, 비전하성(즉, 전하적으로 중성에 가까운) 및 소수성인 물질인 경우에도 높은 밀도로 균일하게 단층 입자 코팅이 이루어질 수 있다. 이와 같이 손쉬운 방법에 의하여 밀착성 고분자 기판 위에 단층 수준의 입자 코팅층을 형성할 수 있다.Enhancement of particle adhesion through such shape modification lowers the dependence of the particle surface properties and the type of the polymer substrate so that particles of various surface properties can be coated in a single layer. Therefore, it is not necessary to control environmental conditions such as temperature, humidity, and particle concentration required for self-assembly and spin coating when forming a coating film, and can easily coat particles having various surface properties in a wide range of environments and conditions. . The monolayer particle coating can be made uniformly at high density, not only when the particles are chargeable or easy hydrogen bonding, but also non-chargeable (ie, near charge neutral) and hydrophobic materials. As such, it is possible to form a single layer particle coating layer on the adhesive polymer substrate by an easy method.
또한, 정렬 과정에서 입자의 일부가 밀착성 고분자에 소정 비율로 함입되는 특징을 이용하여 다양한 기재로 입자를 전사시킬 수 있으며, 상당히 균일하게 입자가 부분적으로 노출된 입자 코팅 기재가 형성될 수 있다. In addition, it is possible to transfer the particles to various substrates by using a feature in which a part of the particles are incorporated into the adhesive polymer in a predetermined ratio during the alignment process, and a particle coating substrate may be formed in which the particles are partially exposed.
다양한 기능성 입자를 적용함으로써 다양한 용도의 기능성 부재로 사용될 수 있다. 이 기능성 부재는 외부로 노출되지 않아 기능성을 발휘할 수 없는 입자가 거의 존재하지 않을 수 있다. 이로써, 불필요한 입자 손실을 줄이면서 매우 효율적인 기능을 발휘할 수 있다. By applying a variety of functional particles can be used as a functional member for a variety of applications. This functional member may have few particles which are not exposed to the outside and cannot exhibit functionality. Thereby, a very efficient function can be exhibited while reducing unnecessary particle loss.
또한, 외력으로 인해 기재로부터 입자가 떨어지는 것이 현저히 감소되고, 장수명 특성이 좋은 입자 코팅 기재가 제조될 수 있다. In addition, particle falling from the substrate due to external force is significantly reduced, and a particle coated substrate having good long life characteristics can be produced.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 실시예에 따른 입자 코팅 기재의 제조방법을 설명하는 단면도들이다. 1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a particle coating substrate according to an embodiment of the present invention.
도 2a 및 도 2b는 본 발명의 실시예에 따른 입자 정렬을 이용한 코팅 방법에 의하여 형성된 코팅막을 제거한 후의 밀착성 고분자 기판의 다양한 예를 도시한 단면도이다.2A and 2B are cross-sectional views illustrating various examples of the adhesive polymer substrate after removing the coating film formed by the coating method using the particle alignment according to the embodiment of the present invention.
도 3은 본 발명의 실험예 1에서 SiO2 입자의 평균 입경을 160nm, 330nm, 740nm, 1480nm, 3020nm, 5590nm 으로 달리하여 형성된 코팅막의 전자 현미경 사진들이다. 3 is electron micrographs of the coating film formed by varying the average particle diameter of the SiO 2 particles in Experimental Example 1 of 160 nm, 330 nm, 740 nm, 1480 nm, 3020 nm, and 5590 nm.
도 4는 본 발명의 실험예 2에서 폴리스티렌 입자의 평균 입경을 800nm, 2010mn으로 달리하여 형성된 코팅막의 전자 현미경 사진들이다. Figure 4 is an electron micrograph of the coating film formed by varying the average particle diameter of the polystyrene particles to 800nm, 2010mn in Experimental Example 2 of the present invention.
도 5는 본 발명의 실험예 3에서 밀착성 고분자 기판, SiO2 코팅막, Ag3PO4 코팅막, TiO2 코팅막의 전자현미경 사진들이다. 5 is an electron micrograph of the adhesive polymer substrate, SiO 2 coating film, Ag 3 PO 4 coating film, TiO 2 coating film in Experimental Example 3 of the present invention.
도 6은 본 발명의 실험예 3에서 밀착성 고분자 기판, SiO2 코팅막이 형성된 밀착성 고분자 기판, Ag3PO4 코팅막이 형성된 밀착성 고분자 기판, TiO2 코팅막이 형성된 밀착성 고분자 기판을 활자 위에 올려 놓은 후 사진들이다. FIG. 6 is a photograph of an adhesive polymer substrate, an adhesive polymer substrate on which an SiO 2 coating film is formed, an adhesive polymer substrate on which an Ag 3 PO 4 coating film is formed, and an adhesive polymer substrate on which a TiO 2 coating film is formed on a letterpress in Experimental Example 3 of the present invention. .
도 7은 본 발명의 실험예 4에서 유리 기판, 폴리스타이렌 기판 및 밀착성 고분자 기판에 형성된 SiO2 코팅막을 1000배, 6000배 확대한 공초점 레이저 스캐닝 현미경 (CLSM) 사진들이다. FIG. 7 is a confocal laser scanning microscope (CLSM) photograph of an enlarged 1000 times and 6000 times SiO 2 coating film formed on a glass substrate, a polystyrene substrate, and an adhesive polymer substrate in Experimental Example 4 of the present invention.
도 8는 본 발명의 실험예 5에서 입자 탈착 부위 및 재코팅에 의하여 형성된 코팅막의 CLSM 사진들이다. 8 is CLSM photographs of the coating film formed by the particle detachment site and recoating in Experimental Example 5 of the present invention.
도 9은 본 발명의 실험예 6에서 실시예 및 비교예에 따른 제2 SiO2 코팅막의 CLSM과 전자현미경 사진들이다. 9 is a CLSM and electron micrographs of the second SiO 2 coating film according to the Example and Comparative Example in Experimental Example 6 of the present invention.
도 10은 본 발명의 실험예 7에서 SiO2 코팅막에서 입자가 제거된 영역의 원자력 현미경(AFM) 이미지이다.FIG. 10 is an atomic force microscope (AFM) image of a region where particles are removed from an SiO 2 coating layer in Experimental Example 7 of the present invention.
도 11은 본 발명의 실험예 8에서 15 cm 직경 페트리 디쉬 기판에 형성된 SiO2 코팅막의 사진이다.FIG. 11 is a photograph of a SiO 2 coating film formed on a 15 cm diameter Petri dish substrate in Experimental Example 8 of the present invention. FIG.
도 12는 본 발명의 실험예 9에서 형성된 코팅막의 정면을 촬영한 전자현미경 사진이다.12 is an electron microscope photograph of the front surface of the coating film formed in Experimental Example 9 of the present invention.
도 13는 본 발명의 실험예 9에서 형성된 코팅막의 측면을 촬영한 전자현미경 사진이다.도 14는 본 발명의 실험예 9에서 접착테이프를 이용하여 코팅막의 일부 입자를 탈착시킨 후 촬영한 AFM 이미지와 코팅막에서의 라인 프로파일이다.13 is an electron micrograph photographing the side surface of the coating film formed in Experimental Example 9 of the present invention. FIG. 14 is an AFM image taken after detaching some particles of the coating film using the adhesive tape in Experimental Example 9 of the present invention; Line profile in the coating film.
도 15는 본 발명의 실험예 9에서 유리 기판, 5% PDMS 기판, 10% PDMS 기판, 20% PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막 또는 PS 코팅막, 아민(+전하) SiO2 코팅막의 평균 입자 높이 및 침하율을 나타낸 그래프이다. 15 is an average particle height and settlement of a SiO 2 coating or PS coating film, an amine (+ charge) SiO 2 coating film formed on a glass substrate, 5% PDMS substrate, 10% PDMS substrate, 20% PDMS substrate in Experimental Example 9 of the present invention A graph showing the rate.
도 16은 본 발명의 실험예 9에서 유리 기판, 5% PDMS 기판, 10% PDMS 기판, 20% PDMS 기판에 평균 입경이 300 nm인 SiO2 입자를 이용하여 형성된 코팅막의 평균 입자 높이 및 침하율을 나타낸 그래프이다.FIG. 16 shows average particle heights and settlement rates of coating films formed using SiO 2 particles having an average particle diameter of 300 nm on glass substrates, 5% PDMS substrates, 10% PDMS substrates, and 20% PDMS substrates in Experimental Example 9 of the present invention. The graph shown.
도 17은 본 발명의 실험예 9에서 평균 입경이 150, 300, 750, 1500 nm 입자를 이용하여 형성된 코팅막의 평균 입자 높이 및 침하율을 나타낸 그래프이다.17 is a graph showing the average particle height and settling rate of the coating film formed using the average particle diameter of 150, 300, 750, 1500 nm particles in Experimental Example 9 of the present invention.
도 18은 본 발명의 실험예 10에서 7, 10, 20% PDMS 기판에 SiO2 코팅막을 형성한 후에 찍은 사진이다. 18 is a photograph taken after the SiO 2 coating film is formed on 7, 10, 20% PDMS substrate in Experimental Example 10 of the present invention.
도 19는 본 발명의 실험예 10에 의하여 형성된 SiO2 코팅막을 제1 기판(경화제를 7 % 중량부를 포함하여 형성된 PDMS 기판)에 전사한 후에 찍은 사진이다.19 is a photograph taken after the SiO 2 coating film formed by Experimental Example 10 of the present invention is transferred onto a first substrate (PDMS substrate formed by including 7% by weight of a hardener).
도 20은 본 발명의 실험예 10에 의하여 형성된 SiO2 코팅막을 제2 기판(경화제를 10 % 중량부를 포함하여 형성된 PDMS 기판)에 전사한 후에 찍은 사진이다.20 is a photograph taken after transferring the SiO 2 coating film formed by Experimental Example 10 of the present invention to a second substrate (PDMS substrate formed by including 10% by weight of a curing agent).
도 21은 본 발명의 실험예 10에 의하여 형성된 SiO2 코팅막을 제3기판(경화제를 20 % 중량부를 포함하여 형성된 PDMS 기판)에 전사한 후에 찍은 사진이다.FIG. 21 is a photograph taken after the SiO 2 coating film formed by Experimental Example 10 of the present invention is transferred onto a third substrate (PDMS substrate formed by including 20% by weight of a hardener).
도 22는 본 발명의 실험예 11에서 다양한 밀착성 고분자 기판 및 비교예 기판에 SiO2 코팅막을 형성한 사진이다.FIG. 22 is a photograph of SiO 2 coating films formed on various adhesive polymer substrates and comparative example substrates in Experimental Example 11 of the present invention. FIG.
도 23은 실시예 1에서 밀착성 고분자 기판 및 기재 상에 형성된 SiO2 코팅막의 사진이다. FIG. 23 is a photograph of an SiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 1. FIG.
도 24는 실시예 2에서 밀착성 고분자 기판 및 기재 상에 형성된 SiO2 코팅막의 사진이다. 24 is a photograph of an SiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 2. FIG.
도 25는 실시예 3에서 밀착성 고분자 기판 및 기재 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진이다. 25 is a photograph of a TiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 3. FIG.
도 26은 실시예 4에서 밀착성 고분자 기판 및 기재 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진이다. FIG. 26 is a photograph of a TiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 4.
도 27은 실시예 5에서 밀착성 고분자 기판 및 기재 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진이다. 27 is a photograph of a TiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 5. FIG.
도 28은 실시예 6에서 밀착성 고분자 기판 및 기재 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진이다. 28 is a photograph of a TiO 2 coating film formed on an adhesive polymer substrate and a substrate in Example 6. FIG.
도 29는 아크릴 기판(Acryl), 유리기판(Glass), 실시예 1의 입자 코팅 기재(SiO2-Acryl), 실시예 4의 입자 코팅 기재(TiO2-Acryl), 실시예 5의 입자 코팅 기재(TiO2-Glass)의 광학 투과도 평가 사진이다. 29 is an acrylic substrate (Acryl), glass substrate (Glass), particle coating substrate of Example 1 (SiO 2 -Acryl), particle coating substrate of Example 4 (TiO 2 -Acryl), particle coating substrate of Example 5 It is a photograph of evaluation of the optical transmittance of (TiO 2 -Glass).
<도면 부호의 설명><Description of Drawing>
10: 밀착성 고분자 기판 10: adhesive polymer substrate
10a: 평면 10a: flat
12: 오목부12: recess
20: 입자20: particle
30: 기재30: description
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다. 그러나 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니며 다양한 형태로 변형될 수 있음은 물론이다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described an embodiment of the present invention; However, the present invention is not limited to these embodiments and may be modified in various forms.
도면에서는 본 발명을 명확하고 간략하게 설명하기 위하여 설명과 관계 없는 부분의 도시를 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 동일 또는 극히 유사한 부분에 대해서는 동일한 도면 참조부호를 사용한다. 그리고 도면에서는 설명을 좀더 명확하게 하기 위하여 두께, 넓이 등을 확대 또는 축소하여 도시하였는바, 본 발명의 두께, 넓이 등은 도면에 도시된 바에 한정되지 않는다. In the drawings, illustrations of parts not related to the description are omitted in order to clearly and briefly describe the present invention, and the same reference numerals are used for the same or extremely similar parts throughout the specification. In the drawings, the thickness, the width, and the like are enlarged or reduced in order to clarify the description. The thickness, the width, and the like of the present invention are not limited to those shown in the drawings.
그리고 명세서 전체에서 어떠한 부분이 다른 부분을 "포함"한다고 할 때, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 부분을 배제하는 것이 아니며 다른 부분을 더 포함할 수 있다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "위에" 있다고 할 때, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐 아니라 그 중간에 다른 부분이 위치하는 경우도 포함한다. 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "바로 위에" 있다고 할 때에는 중간에 다른 부분이 위치하지 않는 것을 의미한다. And when any part of the specification "includes" other parts, unless otherwise stated, other parts are not excluded, and may further include other parts. In addition, when a part of a layer, film, region, plate, etc. is said to be "on" another part, this includes not only the case where the other part is "just above" but also the other part located in the middle. When parts such as layers, films, regions, plates, etc. are "just above" another part, it means that no other part is located in the middle.
이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 실시예에 따른 입자 코팅 기재의 제조방법 및 이에 의하여 제조된 입자 코팅 기재를 상세하게 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings will be described in detail a method for producing a particle coated substrate and a particle coated substrate produced thereby.
본 발명의 일실시예에 따른 입자 코팅 기재는 밀착성 고분자 기판을 준비하는 준비 단계, 상기 밀착성 고분자 기판 위에 복수의 입자를 코팅하는 코팅 단계, 상기 밀착성 고분자 기판 및 상기 복수의 입자 위에 기재를 형성하는 단계, 및 상기 밀착성 고분자 기판을 제거하여 상기 복수의 입자를 부분적으로 노출하는 노출 단계를 포함하여 이루어진다.Particle coating substrate according to an embodiment of the present invention is a preparation step of preparing an adhesive polymer substrate, a coating step of coating a plurality of particles on the adhesive polymer substrate, the step of forming a substrate on the adhesive polymer substrate and the plurality of particles And an exposure step of partially exposing the plurality of particles by removing the adhesive polymer substrate.
도 1a 내지 도 1f는 본 발명의 일실시예에 따른 입자 코팅 기재의 제조방법을 설명하는 단면도들이다.1A to 1F are cross-sectional views illustrating a method of manufacturing a particle coating substrate according to an embodiment of the present invention.
먼저, 도 1a에 도시한 바와 같이, 준비 단계(ST10)에서는 밀착성 고분자 기판(10)을 준비한다. 밀착성 고분자 기판은 매끈한 면(smooth surface)(10a)을 가질 수 있다. 즉, 밀착성 고분자 기판(10)의 표면이 특정한 패턴이나 굴곡이 형성되지 않은 상태를 가질 수 있으며, 이 위에서 코팅막(도 1c의 참조부호 22)을 형성하는 입자(도 1b의 참조부호 20)의 이동을 제한하지 않는 수준의 표면 거칠기 및 구조를 가질 수 있다.First, as shown in FIG. 1A, in the preparation step ST10, the
본 실시예에서 밀착성 고분자 기판(10)은 밀착성이 존재하는 다양한 밀착성 고분자 물질을 포함한다. 밀착성 고분자는 일반적으로 통용되는 점착성을 갖지 않으므로 점착제와는 구별된다. 적어도 밀착성 고분자는 '스카치® 매직™ 테이프'의 (ASTM D 3330 평가) 점착제가 갖는 점착력 약 0.6 kg/inch 보다 낮은 값의 밀착력을 갖는다. 또한, 밀착성 고분자는 별도의 지지체 없이도 상온에서 고체상태(기판 또는 필름 등)의 형상을 유지할 수 있다. 밀착성 고분자 물질로는 폴리디메틸실록산(polydimethylsiloxane, PDMS) 등의 실리콘 기반 고분자 물질, 폴리에틸렌(polyethylene, PE), 폴리비닐클로라이드(polyvinylchloride, PVC) 등을 포함하는 랩, 밀착 또는 밀봉을 목적으로 하는 고분자 물질을 포함하는 보호 필름 등을 사용할 수 있다. 특히, 밀착성 고분자로는 경도조절이 용이하며 다양한 형태로 제조가 용이한 PDMS를 사용할 수 있다. 상기 밀착성 고분자 기판(10)은 베이스 기재에 밀착성 고분자를 코팅하여 제조되거나 시트 또는 필름 형태의 밀착성 고분자가 부착되어 제조될 수 있다. 또한, 상기 밀착성 고분자 기판은 기체나 증기 등이 투과할 수 있는 투기성을 더욱 가질 수 있다. 투기성을 부여하는 하나의 방법으로는 종이, 다공성 필름 또는 다공성 구조체에 밀착성 고분자를 코팅하는 방법을 들 수 있다.In this embodiment, the
여기서, 밀착성 고분자 물질이라 함은 일반적으로 고체 상태의 실리콘을 포함하거나, 가소제 첨가 또는 표면 처리를 통해 밀착 특성이 부여된 유기 고분자 물질을 지칭하는 것이다. 밀착성 고분자 물질은 일반적으로 선형 분자 구조에 의하여 형태의 변형이 용이하며 낮은 표면 장력을 가질 수 있다. 이러한 밀착성 고분자 물질의 우수한 밀착성은 미세 영역에서의 표면 변형이 용이한 부드러운 (유연성) 표면 재질과 낮은 표면 장력 등에 기인한다. 밀착성 고분자 물질의 낮은 표면 장력은 부착하고자 하는 입자(20)에 넓게 활착하려는 특성을 가져오며(용액의 젖음 현상과 유사), 유연성을 지닌 표면은 부착하고자 하는 입자(20)와 빈틈 없는 접촉이 이루어지도록 한다. 이를 통해 상보적인 결합력 없이 가역적으로 고체 표면에 탈부착이 용이한 밀착성 고분자의 특성을 지니게 된다. 대표적인 밀착성 고분자 물질인 PDMS와 같은 실리콘 기반 고분자 물질의 표면 장력은 20 ~ 23 dynes/cm 정도로, 가장 낮은 표면 장력 물질로 알려진 Teflon (18 dynes/cm)에 근접한다. 그리고 PDMS와 같은 실리콘 기반 고분자 물질의 표면 장력은 대부분의 유기 폴리머(35 ~ 50 dynes/cm), 천연재료인 면 (綿, 73 dynes/cm), 금속(일례로, 은(Ag)은 890 dynes/cm, 알루미늄(Al)은 500 dynes/cm), 무기 산화물(일례로, 유리는 1000 dynes/cm, 철 산화물은 1357 dynes/cm)보다 낮은 값을 보인다. 또한 PE, PVC 등을 포함하는 랩과 같은 경우에도 밀착성 향상을 위해 다량의 가소제가 첨가되어 낮은 표면 장력을 지니게 된다.Here, the term "adhesive polymer material" generally refers to an organic polymer material including silicon in a solid state or endowed with adhesive properties through plasticizer addition or surface treatment. The adhesive polymer material is generally easy to be deformed by the linear molecular structure and may have a low surface tension. The excellent adhesion of such an adhesive polymer material is due to the soft (flexible) surface material and low surface tension, etc., which are easy to deform the surface in the fine region. The low surface tension of the adhesive polymer material has the property of broadly adhering to the
이어서, 도 1b 및 도 1c에 도시한 바와 같이, 코팅 단계(ST12)에서는 복수의 입자(20)를 정렬하여 밀착성 고분자 기판(10) 위에 코팅막(22)을 형성한다. 이를 좀더 상세하게 설명한다. Subsequently, as shown in FIGS. 1B and 1C, in the coating step ST12, the plurality of
도 1b에 도시한 바와 같이, 밀착성 고분자 기판(10) 위에 건조된 복수의 입자(20)를 올린다. 본 실시예와 달리 용액 상에 분산되어 있는 입자는 밀착성 고분자 표면과 직접적인 접촉이 이루어지기 어려워서 코팅이 잘 이루어 지지 않는다. 따라서, 사용하는 입자의 질량보다 적은 미량의 용액이나 휘발성 용매를 이용한 경우에만 코팅 작업 중 입자가 건조되어 코팅 작업이 가능할 수 있다. As shown in FIG. 1B, the plurality of
본 실시예에서 복수의 입자(20)는 코팅막(도 1c의 참조부호 22, 이하 동일)을 형성하기 위한 다양한 물질을 포함할 수 있다. 즉, 복수의 입자(20)는 고분자, 무기물, 금속, 자성체, 반도체, 생체 물질 등을 포함할 수 있다. 특수 기능성을 갖는 입자일 수 있으며, 기능성 코팅이 이루어진 복합 입자일 수 있다. 또한, 다른 성질을 갖는 입자들을 혼합하여 코팅막을 형성할 수도 있다.In the present embodiment, the plurality of
고분자로는, 예를 들어, 폴리스티렌 (PS), 폴리메틸메타크릴레이트 (PMMA), 폴리아크릴레이트, 폴리바이닐클로라이드 (PVC), 폴리알파스티렌, 폴리벤질메타크릴레이트, 폴리페닐메타클릴레이트, 폴리다이페닐메타크릴레이트, 폴리사이클로헥실메타클릴레이트, 스틸렌-아크릴로니트릴 공중합체, 스틸렌-메틸메타크릴레이트 공중합체 등을 사용할 수 있다. As the polymer, for example, polystyrene (PS), polymethyl methacrylate (PMMA), polyacrylate, polyvinyl chloride (PVC), polyalphastyrene, polybenzyl methacrylate, polyphenyl methacrylate, Polydiphenyl methacrylate, polycyclohexyl methacrylate, styrene-acrylonitrile copolymer, styrene-methyl methacrylate copolymer and the like can be used.
무기물로는, 예를 들어, 실리콘 산화물(일례로, SiO2), 인산은(일례로, Ag3PO4), 티타늄 산화물(일례로, TiO2), 철 산화물 (일례로, Fe2O3), 아연 산화물, 세륨 산화물, 주석 산화물, 탈륨 산화물, 바륨 산화물, 알루미늄 산화물, 이트륨 산화물, 지르코늄 산화물, 구리산화물, 니켈 산화물 등을 사용할 수 있다. As the inorganic substance, for example, silicon oxide (for example, SiO 2 ), silver phosphate (for example, Ag 3 PO 4 ), titanium oxide (for example, TiO 2 ), iron oxide (for example, Fe 2 O 3 ), Zinc oxide, cerium oxide, tin oxide, thallium oxide, barium oxide, aluminum oxide, yttrium oxide, zirconium oxide, copper oxide, nickel oxide and the like can be used.
금속으로는, 예를 들어, 금, 은, 동, 철, 백금, 알루미늄, 백금, 아연, 세륨, 탈륨, 바륨, 이트륨, 지르코늄, 주석, 티타늄, 또는 이들의 합금 등을 사용할 수 있다.As the metal, for example, gold, silver, copper, iron, platinum, aluminum, platinum, zinc, cerium, thallium, barium, yttrium, zirconium, tin, titanium, or an alloy thereof may be used.
반도체로는, 예를 들어, 실리콘, 게르마늄, 또는 화합물 반도체(일례로, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb 등)을 사용할 수 있다. As the semiconductor, for example, silicon, germanium, or a compound semiconductor (for example, AlP, AlAs, AlSb, GaN, GaP, GaAs, GaSb, InP, InAs, InSb, etc.) may be used.
생체 물질로는, 예를 들어, 단백질, 펩티드, 리보핵산(RNA), 데옥시리보핵산(DNA), 다당류, 올리고당, 지질, 세포 및 이들의 복합체 물질들의 입자 또는 표면에 코팅된 입자, 내부에 포함한 입자 등을 사용할 수 있다. 일례로, protein A라는 항체 결합 단백질이 코팅된 폴리머 입자를 사용할 수 있다.Biomaterials include, for example, particles coated on, or particles of, proteins, peptides, ribonucleic acid (RNA), deoxyribonucleic acid (DNA), polysaccharides, oligosaccharides, lipids, cells, and complex materials thereof. Included particles and the like can be used. For example, a polymer particle coated with an antibody binding protein called protein A may be used.
입자(20)는 대칭 형상, 비대칭 형상, 무정형, 다공성의 형상을 가질 수 있다. 일례로, 입자(20)는 구형, 타원형, 반구형, 큐브형, 사면체, 오면체, 육면체, 팔면체, 기둥형, 뿔형 등을 가질 수 있다. 이때, 입자(20)는 구형 또는 타원형을 가지는 것이 바람직하다.
이러한 입자(20)는 평균 입경이 10 nm 내지 100 ㎛일 수 있다. 평균 입경이 10 nm 미만일 경우에는 밀착성 고분자 기판(10)에 의하여 전체적으로 감싸지는 형태가 될 수 있어 입자(20)를 단층 수준으로 코팅하는 것이 어려워질 수 있다. 또한, 10nm 미만인 경우에는 건조 상태에서도 입자들이 서로 응집하여 문지르는 힘만으로는 입자가 개별적으로 이동하는 것이 어려울 수 있다. 평균 입경이 100 ㎛을 초과하는 경우에는 입자의 부착이 약하게 나타날 수 있다. 이때, 평균 입경이 50 nm 내지 10 ㎛인 것이 좀더 바람직할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 평균 입경은 입자의 구성 물질, 밀착성 고분자 기판(10)의 물질 등에 의하여 달라질 수 있다. 이때, 입자(20)가 구형일 경우에는 입자(20)의 지름이 입경으로 사용할 수 있다. 입자(20)가 구형이 아닐 경우에는 다양한 계측법이 사용될 수 있는데, 일례로, 장축과 단축의 평균값을 입경으로 사용할 수 있다.
이어서, 도 1c에 도시한 바와 같이, 복수의 입자(20) 위에서 압력을 가하여 코팅막(22)을 형성한다. 압력을 가하는 방법으로는 라텍스, 스폰지, 손, 고무판, 플라스틱 판, 부드러운 표면을 가지는 재료 등을 이용하여 문지르는(rubbing) 방법을 사용할 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 다양한 방법에 의하여 입자(20)에 압력을 가할 수 있다.Subsequently, as illustrated in FIG. 1C, a pressure is applied on the plurality of
본 실시예에서는 밀착성 고분자 기판(10)의 평면(10a) 위에 입자들(20)을 올린 후에 압력을 가하면 압력이 가해진 부분의 입자들(20)이 밀착성 고분자 기판(10)의 변형을 통해 밀착된다. 이에 의하여 해당 부분에 입자들(20)에 각기 대응하는 오목부(12)가 형성된다. 따라서, 오목부(12)가 입자(20)를 감싼 상태에서 밀착성 고분자 기판(10)에 입자(20)들이 정렬되게 된다. 오목부(12)는 입자와 기판간 상호작용에 의해 형성되는 것으로 가역적이다. 즉 소멸될 수도 있으며, 위치가 이동될 수 있다. 일례로, 문지르는 과정에서 입자가 이동하게 되면 기판의 탄성 복원력에 의해 오목부(12)가 사라지거나 입자의 이동에 따라 오목부(12)도 위치가 변경될 수 있다. 이러한 가역적 작용에 의해 입자가 고르게 정렬될 수 있다(여기서의 "가역적"은 코팅 시 밀착성 고분자 기판 표면의 유연성 및 탄성 복원력에 의해 발생되는 특성이므로, 밀착성 고분자 기판의 복원력이 시간이 지남에 따라 약해지거나 소멸되어 더 이상 가역적이지 않은 경우도 포함되는 넓은 의미이다). 기판과의 결합이 이루어지지 않은 입자들(20)은 문지르는 힘 등에 의하여 입자(20)가 코팅되지 않은 밀착성 고분자 기판(10)의 영역으로 이동하게 되고, 코팅되지 않은 부분에 입자(20)에 의하여 오목부(12)가 형성되고 이 오목부(12)가 입자(20)를 감싼 상태에서 밀착성 고분자 기판(10)과 입자(20)의 결합이 이루어진다. 이러한 과정을 거쳐 밀착성 고분자 기판(10)에 높은 밀도로 단층 수준의 입자 코팅막(22)이 형성된다. In the present embodiment, when the
오목부(12)는 입자(20)의 일부를 감싸도록 입자(20)의 형상에 대응하는 형상을 가질 수 있다. 예를 들어, 입자(20)가 구형인 경우에는 오목부(12)도 라운드한 형상을 가져 오목부(12)가 입자(20)의 일부에 밀착될 수 있다. 그리고 오목부(12)의 깊이(L1)는 밀착성 고분자 기판(10)의 경도, 입자(20)의 형태, 경도, 환경 요인(일례로, 온도) 등에 의하여 달라질 수 있다. 즉, 밀착성 고분자 기판(10)의 경도가 커질수록 오목부(12)의 깊이(L1)가 작아지고, 온도가 증가할 수록 오목부(12)의 깊이(L1)가 커질 수 있다.The
이때, 입자(20)의 평균 입경(D)에 대한 오목부(12)의 깊이(L1)의 비율(침하율)(L1/D)이 0.02~0.98일 수 있다. 상기 비율(L1/D)이 0.02 미만일 경우에는 입자(20)와 밀착성 고분자 기판(10)과의 결합력이 충분하지 않을 수 있고, 최종적으로 얻어지는 입자 코팅 기재의 입자 노출 정도가 미약할 수 있다. At this time, the ratio (sedimentation rate) L1 / D of the depth L1 of the
본 실시예에서는 탄성 변형에 의하여 생긴 오목부(12)에 의하여 각 입자(20)의 일부를 감싸게 되면, 입자(20)와 밀착성 고분자 기판(10)이 좀더 잘 결합할 수 있도록 한다. 그리고, 밀착성 고분자 기판(10)에 결합된 입자(20)들도 주변의 코팅되지 않은 부분으로 이동이 가능하여 새로운 입자(20)가 밀착성 고분자 기판(10)의 표면의 빈 공간에 부착이 가능하도록 한다. 이러한 재배열 특성에 따라 코팅막(22)이 높은 밀도를 가지도록 단층 수준으로 코팅될 수 있다. 일례로, 입자(20)의 중심들이 육각형의 형상을 이루도록 배치될 수 있다. 한편, 입자(20)가 비구형일 경우(예를 들어, Ag3PO4)에는 다양한 방법에 의하여 단층 수준을 정의할 수 있다. 일례로, 입자들(20) 중 상위 10% 입자들(20)(즉, 입경이 10% 이내로 큰 입자들(20))의 평균 입경에 대한 코팅막(22) 두께의 평균값의 비율이 1.9 이하일 경우를 단층 수준으로 코팅된 것으로 볼 수 있다. 그러나 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니며 입자(20)의 종류, 입경에 따라 코팅막(22)이 다층 구조를 가질 수도 있다. 이 또한 본 발명의 범위에 속한다. In this embodiment, when a part of each
본 실시예에서는 용매를 사용하지 않고 건조 상태의 입자들(20)이 밀착성 고분자 기판(10) 위에 직접 접촉하도록 한 상태에서 압력을 가하여 코팅막(22)을 형성한다. 이에 따라 코팅막(22) 형성 시, 용매 내에서의 입자들(20)의 자기 조립이 요구되지 않으므로 온도, 습도 등을 정밀하게 조절하지 않아도 되며 입자들(20)의 표면 특성에 큰 영향을 받지 않는다. 즉, 입자(20)가 전하성 물질인 경우뿐만 아니라, 비전하성(즉, 전하적으로 중성에 가까운) 물질인 경우에도 높은 밀도로 균일하게 코팅이 이루어질 수 있다. 또한, 친수성 입자뿐만 아니라, 소수성 입자도 균일하게 코팅이 가능하다. 이와 같이 본 실시예에 따르면 단순한 방법에 의하여 밀착성 고분자 기판(10) 위에 입자들을 고르게 분포시켜 높은 밀도를 가지는 단층 수준의 코팅막(22)을 형성할 수 있다.In this embodiment, the
한편, 입자 코팅막(22)은 상기 코팅 단계 이후에 입자의 일부를 제거함으로써 소정의 패턴으로 형성될 수 있다. 밀착성 고분자 기판에 전술한 바와 같이 코팅된 입자들은 보다 높은 밀착성 또는 접착성을 갖는 기판으로 쉽게 전사되는 특징이 있다. 이러한 성질을 이용하여 입자 코팅막의 입자 일부를 전사시켜 제거함으로써 소정의 패턴으로 형성될 수 있다. 결론적으로 소정 패턴으로 입자가 배열되어 노출되는 입자 코팅 기재를 얻을 수 있다. 패턴의 형상은 제한되지 않는다.On the other hand, the
본 실시예에서 탄성 변형에 의하여 밀착성 고분자 기판(10)에 오목부(12)가 형성되므로 그 이후에 코팅막(22)이 제거된 부분에서는, 도 2a에 도시한 바와 같이, 밀착성 고분자 기판(10)의 오목부(12)가 가역적으로 없어지고 매끈한면(10a)으로 복귀된다. 다만, 코팅막(22)이 형성된 다음 오랜 시간이 지난 후에 코팅막(22)이 제거된 경우에는, 도 2b에 도시한 바와 같이, 오목부(12)의 형태의 흔적이 밀착성 고분자 기판(10)의 표면에 남아있을 수도 있다.In the present embodiment, since the
이어서, 밀착성 고분자 기판 및 복수의 입자로 구성된 코팅막 위에 기재를 형성한다. 기재를 형성하는 단계는 바람직하게는, 상기 밀착성 고분자 기판 및 상기 복수의 입자 위에 기재 조성물을 위치시키는 단계, 및 상기 기재 조성물을 경화시켜 기재를 형성하는 경화 단계를 포함할 수 있다. 일례로, 도 1d 및 도 1e에 도시한 바를 들 수 있다. 기재의 재료는 제한되지 않는다. 폴리머 등의 유기 기재일 수 있으며, 실리케이트 등의 무기 기재일 수 있으며, 실리카 유리일 수 있으며, 기타 복합재료로 된 기재일 수 있다. 또한, 기재가 다층으로 이루어질 수 있다. 일례로, 유기 또는 무기 코팅 재료로 입자 위에 도포 후 강도가 충분한 기판과 밀착시키는 방법을 들 수 있다. Subsequently, a substrate is formed on an adhesive polymer substrate and a coating film composed of a plurality of particles. Forming the substrate may preferably include placing a substrate composition on the adhesive polymer substrate and the plurality of particles, and curing the substrate composition to form a substrate. As an example, what is shown in FIG. 1D and FIG. 1E is mentioned. The material of the substrate is not limited. It may be an organic substrate such as a polymer, may be an inorganic substrate such as silicate, may be silica glass, or may be a substrate made of other composite materials. In addition, the substrate may be made of a multilayer. As an example, the method of contact | adhering with the board | substrate with sufficient strength after apply | coating on a particle | grain with an organic or inorganic coating material is mentioned.
밀착성 고분자 기판(10) 및 복수의 입자(20)로 구성된 코팅막(22) 위에 기재(30) 형성을 위한 조성물을 위치시키는 방법으로는 다양한 방법이 사용될 수 있다. 일례로, 기재 조성물을 밀착성 고분자 기판(10) 및 복수의 입자(20) 위에 도포할 수 있다. 또는, 도 1d 및 도 1e에 도시한 바와 같이, 기재 조성물 위에 복수의 입자(20)가 위치하도록 밀착성 고분자 기판(10)을 얹는 방법도 가능하다.Various methods may be used as a method of placing the composition for forming the
폴리머 등의 유기 기재는 복수의 입자(20)를 안정적으로 고정 및 지지할 수 있는 다양한 폴리머를 사용할 수 있다. 그리고 폴리머 기재는 경화 수지를 포함하여 특정 조건에서 경화될 수 있다. 일례로, 본 실시예에서는 폴리머 기재가 자외선 경화 수지를 포함하여 자외선(UV) 등에 의하여 경화될 수 있다. 자외선 경화 수지를 이용하면 자외선 등의 광을 조사하는 것에 의하여 쉽게 경화될 수 있다. As the organic substrate such as a polymer, various polymers capable of stably fixing and supporting the plurality of
자외선 경화 수지는 자외선을 받아 가교, 경화 작용을 일으킬 수 있도록 다양한 물질을 포함할 수 있는데, 일례로, 자외선 경화 수지는 올리고머(베이스 수지), 모노머(반응성 희석제), 광중합 개시제, 각종 첨가제 등을 포함할 수 있다. The ultraviolet curable resin may include various materials to receive the ultraviolet rays and cause crosslinking and curing. For example, the ultraviolet curable resin may include oligomers (base resins), monomers (reactive diluents), photopolymerization initiators, and various additives. can do.
올리고머는 수지의 물성을 좌우하는 중요한 성분으로, 중합 반응에 의해 고분자 결합을 형성하여 경화가 이루어지게 한다. 골격 분자의 구조에 따라 폴리에스테르계, 에폭시계, 우레탄계, 폴리에테르계, 폴리아크릴계 등의 아크릴레이트 등으로 이루어질 수 있다. 모노머는 올리고머의 희석제로서의 역할을 할 수 있으며, 반응에 참여할 수 있다. 가교를 위해서 가교제를 더 포함할 수 있다. 광중합 개시제는 자외선을 흡수하여 라디칼 혹은 양이온을 생성시켜 중합을 개시시키는 역할을 하며 단독 혹은 둘 이상의 물질이 포함될 수 있다. 첨가제는 용도에 따라 추가적으로 첨가되는 것으로, 용도에 따라 광증감제, 착색제, 증점제, 중합 금지제 등이 있다. The oligomer is an important component that influences the physical properties of the resin, and forms a polymer bond by a polymerization reaction to cause curing. Depending on the structure of the skeleton molecule, it may be made of an acrylate such as polyester, epoxy, urethane, polyether, polyacrylic, and the like. The monomer can serve as a diluent of the oligomer and can participate in the reaction. A crosslinking agent may be further included for crosslinking. The photopolymerization initiator absorbs ultraviolet rays to generate radicals or cations to initiate polymerization, and may include one or more materials. The additive is additionally added depending on the use, and there may be a photosensitizer, a colorant, a thickener, a polymerization inhibitor, and the like depending on the use.
이어서, 도 1f에 도시한 바와 같이, 기재 조성물을 경화하고 밀착성 고분자 기판(도 1e의 참조부호 10)을 제거하여 복수의 입자를 부분적으로 노출시켜, 입자 코팅 기재를 제조한다. Subsequently, as shown in FIG. 1F, the substrate composition is cured and the adhesive polymer substrate (
복수의 입자(20)에서 밀착성 고분자 기판(10)에 감싸졌던 부분이 기재(30) 상에서 노출될 수 있다. 이에 따라 복수의 입자(20)의 평균 입경(D)에 대한 노출된 부분의 높이(L2)의 비율(L2/D)이 0.02~0. 98일 수 있다. 상기 비율(L2/D)이 0.02 미만일 경우에는 입자(20)와 밀착성 고분자 기판(10)과의 결합력이 충분하지 않아 밀착성 고분자 기판(10) 상에 복수의 입자(20)에 의한 코팅막(22)이 안정적으로 형성되지 않을 수 있으며, 입자의 노출이 불충분할 수 있다. 상기 비율(L2/D)이 0.50을 초과할 경우에는 입자들(20)이 기재(30)에 의하여 안정적으로 고정되지 않을 수 있다. A portion of the plurality of
본 실시예에 따른 입자 코팅 기재는 단층 수준으로 배열되고 노출될 수 있다. 전술한 방법에 의해 제조됨으로써 기재로부터 노출되지 않는 입자는 개수 기준으로 전체 입자에서 10% 이하일 수 있다. 특히, 5% 이하일 수 있으며, 거의 존재하지 않을 수도 있다. 또한, 입자가 허용될 수 있는 이론 밀도치에 근접하게 존재하여 노출될 수 있다. 일례로, 입자의 평균입경을 D라 하고, 노출된 입자 사이의 평균간격(입자 중심부 간의 거리)을 P라 할 때, D ≤ P ≤ 1.5D 를 만족하면서 노출될 수 있다. 또한, 입자는 전술한 입자 코팅 방법에 의해 정밀하게 정렬될 수 있으며, 특히 헥사고날 형태로 정렬되어 노출될 수 있다. The particle coated substrate according to this embodiment can be arranged and exposed at a monolayer level. Particles that are not exposed from the substrate by being prepared by the method described above may be 10% or less of the total particles on a number basis. In particular, it may be 5% or less and may be rarely present. In addition, the particles may be present in close proximity to acceptable theoretical densities. For example, when the average particle diameter of the particles is referred to as D, and the average distance between the exposed particles (distance between particle centers) is P, it may be exposed while satisfying D ≦ P ≦ 1.5D. In addition, the particles can be precisely aligned by the particle coating method described above, and in particular can be exposed in alignment in the form of hexagonal.
또한, 상기 복수의 입자가 비구형일 경우에는, 상기 복수의 입자 중 입경이 상위 10% 입자의 평균 입경에 대한 상기 복수의 입자로 이루어진 코팅층 두께의 평균값의 비율이 1.9 이하로 형성되어 부분 노출될 수 있다. In addition, when the plurality of particles are non-spherical, the ratio of the average value of the thickness of the coating layer consisting of the plurality of particles to the average particle diameter of the top 10% particles of the plurality of particles is formed to be 1.9 or less to be partially exposed have.
또한, 기재는 단일 재료로 형성될 수 있으며, 다층으로 이루어질 수도 있다. 다층의 일례로서, 입자와 접하는 코팅층과 코팅층과 접하는 지지 기판을 포함하여 구성될 수 있다. 이 구조는 밀착성 기판 및 복수의 입자로 구성된 코팅막 위에 기재 조성물을 코팅하고 그 위에 지지 기판을 부착한 후 경화시키는 방법으로 얻어질 수 있다. 또 다른 다층의 일례로서, 입자와 접하는 코팅층, 상기 코팅층 상에 도포된 점착층 및 점착층에 부착되고 이형될 수 있는 이형필름을 포함하여 이루어질 수 있다. 기능성 부착 시트의 형태로 제조될 수 있으며 이형필름을 제거하면서 피부착물에 부착할 수 있는 형태로 제조될 수 있다.In addition, the substrate may be formed of a single material, or may be formed of multiple layers. As an example of the multilayer, it may be configured to include a coating layer in contact with the particles and a support substrate in contact with the coating layer. This structure can be obtained by coating a substrate composition on an adhesive substrate and a coating film composed of a plurality of particles, attaching a supporting substrate thereon, and then curing. As another example of the multilayer, it may include a coating layer in contact with the particles, a pressure-sensitive adhesive layer applied on the coating layer and a release film that can be attached to the adhesive layer and released. It may be prepared in the form of a functional adhesive sheet and may be prepared in a form that can be attached to the skin complex while removing the release film.
이와 같이 본 실시예에 따르면 다양한 기능을 위한 입자(20)를 기재(30)로부터 상당히 균일하게 부분 노출할 수 있게 되어 기능을 좀더 효율적으로 구현할 수 있다. 예를 들어, 입자(20)가 광 촉매 물질을 포함할 경우에 입자들(20)을 덮고 있는 물질이 있으면, 이러한 물질의 투과도에 의하여 광이 투과되지 않거나 왜곡될 수 있다. 그러면 이에 따라 실제 광에 비하여 광 촉매 반응에 사용되는 광의 양이 줄어들어 광 촉매 효율이 저하될 수 있다. 이에 반해 본 실시예에서는 입자들(20)의 일부를 외부로 노출시켜 광을 모두 사용할 수 있게 하여 광 촉매 효율을 최대화할 수 있다. As such, according to the present exemplary embodiment, the
이하, 본 발명의 실험예를 참조하여 본 발명을 좀더 상세하게 설명한다. 이러한 실험예는 본 발명을 상세하게 설명하기 위하여 예시한 것일 뿐, 본 발명이 이에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to experimental examples of the present invention. These experimental examples are only illustrated to explain the present invention in detail, but the present invention is not limited thereto.
<실험예 1>Experimental Example 1
실가드(Sylgard) 184 (미국, 다우코닝)제품 기준 10 % 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판을 준비하였다. An adhesive polymer substrate was prepared, consisting of PDMS, formed of 10% by weight of a curing agent based on Silgard 184 (Dow Corning, USA).
밀착성 고분자 기판 위에 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막을 형성하였다. Adhesion to the SiO 2 coating film by using a sponge enclosed in a latex film combines the SiO 2 particles and adhesion to a polymer substrate, forming a concave portion on the adhesion surface of the polymer substrate by rubbing while applying a pressure by hand and then placed the SiO 2 particles on a polymer substrate Formed.
이때, SiO2 입자의 평균 입경을 160nm, 330nm, 740nm, 1480nm, 3020nm, 5590 nm으로 달리하여 형성된 코팅막의 전자 현미경 사진을 도 3의 (a), (b), (c), (d), (e), (f)에 각기 나타내었다. 도 3을 참조하면, SiO2 입경들이 높은 밀도를 가지도록 중심들이 헥사고날의 배열을 이루도록 배치된 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 입자들이 높은 밀도의 단층으로 고르게 코팅될 수 있음을 알 수 있다.At this time, the electron micrographs of the coating film formed by varying the average particle diameter of the SiO 2 particles to 160 nm, 330 nm, 740 nm, 1480 nm, 3020 nm, and 5590 nm are shown in FIGS. 3A, 3B, 3C, 3D, (e) and (f) are shown, respectively. Referring to FIG. 3, it can be seen that the centers are arranged in an arrangement of hexagonal blades such that SiO 2 particle diameters have a high density. That is, according to the present invention it can be seen that the particles can be evenly coated with a single layer of high density.
<실험예 2>Experimental Example 2
Sylgard 184 제품 기준 10 % 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판을 준비하였다. An adhesive polymer substrate was prepared, consisting of PDMS formed with 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product.
밀착성 고분자 기판 위에 폴리스티렌 입자들을 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 폴리스티렌 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 폴리스티렌 코팅막을 형성하였다.The polystyrene particles were placed on the adhesive polymer substrate and rubbed while applying pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form a recess on the surface of the adhesive polymer substrate, thereby combining the polystyrene particles and the adhesive polymer substrate to form a polystyrene coating film.
이때, 폴리스티렌 입자의 평균 입경을 800nm, 2010mn으로 달리하여 형성된 코팅막의 전자 현미경 사진을 도 4의 (a), (b)에 각기 나타내었다. 도 4를 참조하면, 폴리스티렌 입경들이 높은 밀도를 가지도록 입자의 중심들이 육각형의 배열을 이루도록 배치된 것을 알 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 비전하성을 가지는 입자들이 높은 밀도로 고르게 코팅될 수 있음을 알 수 있다.At this time, the electron micrographs of the coating film formed by varying the average particle diameter of the polystyrene particles to 800 nm and 2010 mn are shown in FIGS. 4A and 4B, respectively. Referring to FIG. 4, it can be seen that the centers of the particles are arranged in a hexagonal arrangement so that the polystyrene particle diameters have a high density. That is, according to the present invention it can be seen that the particles having a non-charge property can be evenly coated with a high density.
<실험예 3>Experimental Example 3
Sylgard 184 제품 기준 10 % 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판을 복수 개 준비하였다. A plurality of adhesive polymer substrates including PDMS formed by including 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product were prepared.
밀착성 고분자 기판 위에 평균 입경이 750nm인 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막을 형성하였다. SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the SiO 2 particles with the adhesive polymer substrate. To form a SiO 2 coating.
다른 밀착성 고분자 기판 위에 Ag3PO4 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 Ag3PO4 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 Ag3PO4 코팅막을 형성하였다. Ag 3 PO 4 particles are placed on another adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to bond the Ag 3 PO 4 particles with the adhesive polymer substrate while forming a recess in the surface of the adhesive polymer substrate. To form an Ag 3 PO 4 coating.
또 다른 밀착성 고분자 기판 위에 평균 입경이 40nm인 TiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 TiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 TiO2 코팅막을 형성하였다. 이때 TiO2 입자는 작은 직경으로 인해 동일 입자간 인력이 강하게 작용하여 문지르는 압력과 에탄올 및 증류수 세척과정에서도 다층 구조가 형성되었다.The TiO 2 particles having an average particle diameter of 40 nm were placed on another adhesive polymer substrate, and then rubbed while applying pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate, thereby adhering the TiO 2 particles to the adhesive polymer substrate. Were combined to form a TiO 2 coating film. At this time, the TiO 2 particles were formed with a multi-layered structure even under the pressure of rubbing and washing with ethanol and distilled water due to the small diameters.
코팅을 하지 않은 밀착성 고분자 기판, SiO2 코팅막, Ag3PO4 코팅막, TiO2 코팅막의 전자현미경 사진을 각기 도 5의 (a), (b), (c), (d)에 나타내었다. 도 5의 (b) 내지 (d)를 참조하면, 각 코팅막들이 균일하고 고르게 분포하고 있음을 알 수 있다.Electron micrographs of the uncoated adhesive polymer substrate, the SiO 2 coating film, the Ag 3 PO 4 coating film, and the TiO 2 coating film are shown in FIGS. 5 (a), (b), (c) and (d), respectively. Referring to (b) to (d) of Figure 5, it can be seen that each coating film is uniformly and evenly distributed.
밀착성 고분자 기판, SiO2 코팅막이 형성된 밀착성 고분자 기판, Ag3PO4 코팅막이 형성된 밀착성 고분자 기판, TiO2 코팅막이 형성된 밀착성 고분자 기판을 활자 위에 올려 놓은 후 사진을 도 6의 (a), (b), (c), (d)에 각기 나타내었다. 도 6의 (b) ~ (d)를 참조하면, 각 코팅막들이 우수한 투명도를 가지는 것을 알 수 있다. 즉, 코팅막이 단층 수준으로 코팅되었음을 알 수 있다.After the adhesive polymer substrate, the adhesive polymer substrate with the SiO 2 coating film, the adhesive polymer substrate with the Ag 3 PO 4 coating film, and the adhesive polymer substrate with the TiO 2 coating film were placed on the letterpress, the photographs are shown in FIGS. 6A and 6B. , (c) and (d) are shown, respectively. Referring to Figure 6 (b) ~ (d), it can be seen that each coating film has excellent transparency. That is, it can be seen that the coating film is coated at a single layer level.
<실험예 4> Experimental Example 4
밀착성 고분자 기판과 다른 기판의 입자 코팅 특성의 차이를 설명하기 위해 실험을 진행하였다. 세척된 일반 유리 기판과 폴리스타이렌(PS) 기판 및 밀착성 고분자 기판을 준비하였다. 이때, 밀착성 고분자 기판은 Sylgard 184 제품 기준 10 % 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진다. 기판 위에 평균 입경이 750nm인 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 SiO2 코팅막을 형성하였다. Experiments were conducted to explain the difference in particle coating properties between the adhesive polymer substrate and other substrates. A washed general glass substrate, a polystyrene (PS) substrate, and an adhesive polymer substrate were prepared. At this time, the adhesive polymer substrate is made of PDMS formed by including 10% by weight of a curing agent based on the Sylgard 184 product. SiO 2 particles having an average particle diameter of 750 nm were placed on the substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form an SiO 2 coating film.
유리 기판, PS 기판 및 밀착성 고분자 기판에 형성된 SiO2 코팅막을 1000배 및 6000배로 확대한 공초점 레이저 스캐닝 현미경(CLSM) 사진을 도 7의 (a), (b) 및 (c)에 각기 나타내었다. Confocal laser scanning microscopy (CLSM) photographs of the SiO 2 coating film formed on the glass substrate, the PS substrate and the adhesive polymer substrate at 1000 and 6000 times magnification are shown in FIGS. 7A, 7B, and 7C, respectively. .
도 7의 (a) 및 (b)에서와 같이 유리 기판 또는 PS 기판을 사용한 경우에는 입자가 불규칙하게 낮은 밀도로 코팅되는 반면, 도 7의 (c)에서와 같이 PDMS 기판에서는 입자가 높은 밀도로 정렬된 단층 수준의 코팅막이 형성되었음을 알 수 있다.In the case of using a glass substrate or a PS substrate as shown in (a) and (b) of FIG. 7, the particles are irregularly coated with a low density, while in the PDMS substrate as shown in (c) of FIG. It can be seen that an aligned monolayer coating film is formed.
<실험예 5> Experimental Example 5
밀착성 고분자 기판과 입자의 가역적인 부착성을 보이기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다. Sylgard 184 제품 기준 10 % 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판을 준비하였다. 밀착성 고분자 기판 위에 평균 입경이 750nm인 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막을 형성하였다.In order to show reversible adhesion between the adhesive polymer substrate and the particles, the following experiment was conducted. An adhesive polymer substrate was prepared, consisting of PDMS formed with 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product. SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the SiO 2 particles with the adhesive polymer substrate. To form a SiO 2 coating.
입자가 코팅된 부분의 일부 영역에 접착테이프(3M 매직 테이프, 미국)를 붙였다 떼는 방법을 이용하여 입자 코팅막의 일부를 도 8의 (a), (b)와 같이 제거하였다. 이후 다시 밀착성 고분자 기판 위에 평균 입경이 750nm인 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막을 형성하였다. 그 결과 도 8의 (c)와 같이 접착테이프가 탈착된 부분에 입자가 높은 밀도로 정렬된 단층 수준의 코팅막이 형성됨을 확인하였다.A portion of the particle coating film was removed as shown in FIGS. 8A and 8B by attaching and detaching an adhesive tape (3M Magic Tape, USA) to a part of the area where the particles were coated. And then placed the after SiO 2 particles having an average particle diameter of 750nm on the adhesion polymer substrate again wrapped in a latex film with a sponge to form a rubbed while applying a pressure with hands concave on the surface of adhesion between the polymer substrate SiO 2 particles and the adhesion between a polymer substrate To combine to form a SiO 2 coating. As a result, as shown in (c) of FIG. 8, it was confirmed that a coating layer having a single layer level in which particles were aligned at a high density was formed in a portion where the adhesive tape was detached.
<실험예 6> Experimental Example 6
밀착성 고분자 기판에 입자를 코팅하는 방법과 일반적인 자기 조립을 통한 입자 정렬을 이용하는 것의 차이를 보이기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다. Sylgard 184 제품 기준 10 % 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판을 준비하였다. 밀착성 고분자 기판 위에 평균 입경이 750nm인 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 제1 SiO2 코팅막을 형성하였다. 제1 SiO2 코팅막의 일부를 접착테이프를 이용하여 제거한 후, 추가적인 입자를 올려 놓지 않고 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 실시예에 따른 제2 SiO2 코팅막을 형성하였다. In order to show the difference between the method of coating the particles on the adhesive polymer substrate and the use of particle alignment through general self-assembly, the following experiment was conducted. An adhesive polymer substrate was prepared, consisting of PDMS formed with 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product. SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the SiO 2 particles with the adhesive polymer substrate. To form a first SiO 2 coating film. After removing a portion of the first SiO 2 coating film using an adhesive tape, the SiO 2 particles were formed by rubbing while applying pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film without placing additional particles on the surface of the adhesive polymer substrate. And an adhesive polymer substrate were combined to form a second SiO 2 coating film according to the embodiment.
제2 SiO2 코팅막의 CLSM 사진을 도 9의 (a)에 나타내었다. 비교예로 일반적인 LB 방법을 이용하여 코팅막을 형성했을 때의 전자현미경 사진을 도 9의 (b)에 나타내었다. CLSM photograph of the second SiO 2 coating film is shown in Figure 9 (a). As a comparative example, an electron micrograph of a coating film formed using a general LB method is illustrated in FIG. 9B.
도 9의 (a)를 참조하면, 제2 SiO2 코팅막 형성을 위한 입자들의 재정렬 과정에서 빈틈 없는 단층 수준의 코팅막을 이루기 위한 입자의 수가 부족하여 입자들의 간격이 서로 벌어지는 것을 알 수 있다. 반면, 도 9의 (b)를 참조하면, LB 방법에 의한 경우에는 입자들이 서로 뭉쳐져서 도메인을 이루면서 커다란 빈 공간을 형성하는 것을 알 수 있다. 이는 밀착성 고분자 기판에 입자가 코팅되는 현상이, 자기 조립 때 이용되는 입자와 입자간 인력이 아닌, 기판 표면과 입자와의 상호 작용으로 이루어지기 때문이며, 입자와 기판간 결합이 평면상에서 가역적으로 이루어지기 때문에 입자의 평면상 이동이 자유롭기 때문이기도 하다.Referring to FIG. 9 (a), it can be seen that in the rearrangement of the particles for forming the second SiO 2 coating film, the gap between the particles is widened due to the insufficient number of particles for forming a coating layer having a seamless monolayer level. On the other hand, referring to Figure 9 (b), in the case of the LB method it can be seen that the particles are agglomerated with each other to form a large empty space while forming a domain. This is because the particle coating on the adhesive polymer substrate is caused by the interaction between the substrate surface and the particles, not the attraction between particles and particles used in self-assembly, and the bonding between the particles and the substrate is reversible in plane. This is because the particles are free to move in the plane.
<실험예 7> Experimental Example 7
밀착성 고분자 기판에 입자를 코팅하는 방법에서 밀착성 고분자의 변형 및 복원력(탄성)을 설명하기 위해 다음과 같은 실험을 진행하였다. Sylgard 184 제품 기준 10 % 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판(PDMS 기판)을 준비하였다. 밀착성 고분자 기판 위에 평균 입경이 750nm인 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막을 형성하였다. SiO2 코팅막이 형성된 기판을 상온에서 3일간 보관 후, 코팅막의 일부를 접착테이프를 이용하여 제거하였다. 입자가 제거된 영역을 원자력 현미경(AFM)을 이용하여 3차원적으로 관찰하였다. SiO2 코팅막에서 입자가 제거된 영역의 AFM 이미지를 도 10에 나타내었다. In order to coat the particles on the adhesive polymer substrate, the following experiment was conducted to explain the deformation and restoring force (elasticity) of the adhesive polymer. An adhesive polymer substrate (PDMS substrate) consisting of PDMS formed containing 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product was prepared. SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the SiO 2 particles with the adhesive polymer substrate. To form a SiO 2 coating. After the substrate on which the SiO 2 coating film was formed was stored at room temperature for 3 days, a portion of the coating film was removed using an adhesive tape. The area from which the particles were removed was observed in three dimensions using an atomic force microscope (AFM). An AFM image of a region where particles are removed from the SiO 2 coating film is shown in FIG. 10.
도 10과 같이 입자의 정렬상태와 동일하게 PDMS 기판의 표면의 오목부 형태가 형성된 것으로 나타났다. 오목부의 최대 깊이는 10 nm 이내로 매우 낮게 나타났다. 별도의 측정에 의하여 PDMS 기판에 입자 코팅 시 110 nm라는 높이 감소(입자의 함침 깊이)가 발생한다는 것을 알 수 있었다. 즉, 오목부의 최대 깊이는 입자의 함침 깊이의 10 % 이내의 값이었다. 이는 PDMS 기판의 표면이 입자로 인해 변형되었으나, 90% 이상 본래의 형태로 복원되었다는 것으로 해석된다.As shown in FIG. 10, the concave portion of the surface of the PDMS substrate was formed in the same manner as the aligned state of the particles. The maximum depth of the recess was very low, within 10 nm. By separate measurement, it was found that a 110 nm height reduction (impregnation depth of particles) occurs when the particles are coated on the PDMS substrate. That is, the maximum depth of the concave portion was a value within 10% of the impregnation depth of the particles. It is interpreted that the surface of the PDMS substrate was deformed by the particles, but restored to its original form by more than 90%.
<실험예 8>Experimental Example 8
밀착성 고분자 기판에 입자를 코팅하는 방법이 대면적 상에도 가능하다는 것을 설명하기 위해 다음과 같이 15 cm 직경의 페트리 디쉬상에서 실험을 진행하였다. Sylgard 184 제품 기준 10 % 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판을 디쉬상에 준비하였다. 밀착성 고분자 기판 위에 평균 입경이 750nm인 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막을 형성하였다. 15cm 직경의 페트리 디쉬 기판에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 도 11에 나타내었다. In order to demonstrate that the method of coating the particles on the adhesive polymer substrate is possible on a large area, the experiment was carried out on a 15 cm diameter Petri dish as follows. An adhesive polymer substrate consisting of PDMS formed containing 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product was prepared on a dish. SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the SiO 2 particles with the adhesive polymer substrate. To form a SiO 2 coating. A photograph of a SiO 2 coating film formed on a 15 cm diameter Petri dish substrate is shown in FIG. 11.
도 11을 참조하면, SiO2 코팅막이 15 cm 직경의 디쉬 전체에 고르게 입자가 코팅되어 간섭색(균일한 구조의 박막에서만 관찰)이 나타나는 것으로 관찰되었다.Referring to FIG. 11, it was observed that the SiO 2 coating film was evenly coated with particles over the entire dish of 15 cm diameter so that an interference color (only observed in a uniform thin film) appeared.
<실험예 9>Experimental Example 9
밀착성 고분자 기판에 입자를 코팅하는 방법이 다양한 표면특성의 입자에서 가능하다 것을 설명하기 위해 다음과 같이 실험을 진행하였다. Sylgard 184 제품 기준 5 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판(5% PDMS 기판)을 복수 개 준비하였다. 복수 개의 밀착성 고분자 기판 각각 위에 음전하성인 평균입경이 750nm인 제1 SiO2 입자, 소수성인 평균입경이 800 nm인 PS 입자, 양전하성인 평균입경이 750nm인 제2 SiO2 입자(아민 개질된 SiO2)를 각각 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막 또는 PS 코팅막을 형성하였다.In order to demonstrate that the method of coating the particles on the adhesive polymer substrate is possible in the particles of various surface properties, the experiment was carried out as follows. A plurality of adhesive polymer substrates (5% PDMS substrates) including PDMS formed of 5 parts by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product were prepared. A plurality of adhesion polymer substrate respectively on negative adult average particle diameter of 750nm in
상술한 바와 같은 방법으로 10 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판(10% PDMS 기판)에 SiO2 코팅막 또는 PS 코팅막을 형성하였다. 상술한 바와 같은 방법으로 20 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판(20% PDMS 기판)에 SiO2 코팅막 또는 PS 코팅막을 형성하였다. In the same manner as described above, a SiO 2 coating film or a PS coating film was formed on an adhesive polymer substrate (10% PDMS substrate) made of PDMS formed by including 10 parts by weight of a curing agent. SiO 2 coating film or PS coating film was formed on the adhesive polymer substrate (20% PDMS substrate) consisting of PDMS formed by including the 20 parts by weight of the curing agent in the same manner as described above.
제1 SiO2 입자, PS 입자 및 제2 SiO2 입자를 이용하여 형성된 코팅막의 입자들의 정면을 촬영한 전자 현미경 사진을 각기 도 12의 (a), (b) 및 (c)에 나타내었다. 이때, 가장 윗 줄은 5% PDMS에 형성된 코팅막의 사진이고, 가운데 줄은 10% PDMS 기판에 형성된 코팅막의 사진이며, 가장 아랫 줄은 20% PDMS 기판에 형성된 코팅막의 사진이다. An electron micrograph of the front surface of the particles of the coating film formed by using the first SiO 2 particles, the PS particles, and the second SiO 2 particles is shown in FIGS. 12A, 12B, and 12C, respectively. At this time, the top row is a photograph of the coating film formed on the 5% PDMS, the middle row is a photograph of the coating film formed on the 10% PDMS substrate, the bottom row is a photograph of the coating film formed on the 20% PDMS substrate.
제1 SiO2 입자, PS 입자 및 제2 SiO2 입자를 이용하여 형성된 코팅막의 입자들의 측면을 촬영한 전자 현미경 사진을 각기 도 13의 (a), (b) 및 (c)에 나타내었다. 이때, 가장 윗 줄은 5% PDMS에 형성된 코팅막의 사진이고, 가운데 줄은 10% PDMS 기판에 형성된 코팅막의 사진이며, 가장 아랫 줄은 20% PDMS 기판에 형성된 코팅막의 사진이다. Electron micrographs photographing side surfaces of the particles of the coating film formed using the first SiO 2 particles, the PS particles, and the second SiO 2 particles are shown in FIGS. 13A, 13B, and 13C, respectively. At this time, the top row is a photograph of the coating film formed on the 5% PDMS, the middle row is a photograph of the coating film formed on the 10% PDMS substrate, the bottom row is a photograph of the coating film formed on the 20% PDMS substrate.
도 12를 참조하면, SiO2 코팅막 또는 PS 코팅막은 PDMS 기판의 경화도 및 입자의 전하 특성와 무관하게 높은 밀도로 정렬된 단층 입자 박막으로 나타났다. 도 13을 참조하면, SiO2 코팅막 또는 PS 코팅막은 PDMS 기판의 경화도에 따라서 침하되는 정도에 차이가 있음을 알 수 있다. 경화제의 중량부가 5로 경화도가 낮아서 변형이 용이한 PDMS 기판의 경우 입자의 침하 정도가 크고 PDMS 기판이 모세관 현상처럼 입자 하단으로 딸려오는 형태를 보였다. 이러한 현상은 경화도의 중량부가 10, 20으로 증가되어 변형이 용이하지 않고 탄성도가 높은 PDMS 기판에서는 점진적으로 줄어드는 것으로 나타났다. 이와 같이 PDMS 기판이 모세관 현상처럼 입자로 딸려오는 현상은 미세 영역에서의 밀착성 고분자들이 유동성을 가지기 때문에 나타나는 특징이다.Referring to FIG. 12, the SiO 2 coating layer or the PS coating layer appeared as a single-layer particle thin film aligned at a high density regardless of the degree of curing of the PDMS substrate and the charge characteristics of the particles. Referring to FIG. 13, it can be seen that the SiO 2 coating layer or the PS coating layer has a difference in the degree of settlement according to the degree of curing of the PDMS substrate. The PDMS substrate, which is easily deformed due to a low curing degree of 5 parts by weight of the curing agent, has a large particle settling degree and the PDMS substrate comes to the bottom of the particle like a capillary phenomenon. This phenomenon was found that the weight part of the degree of cure increased to 10, 20, which was not easy to deform and gradually decreased on the high elasticity PDMS substrate. As such, the phenomenon that the PDMS substrate comes with particles like a capillary phenomenon is a feature that appears because the adhesive polymers in the micro area have fluidity.
이러한 입자의 침하 현상이 기판의 경화도(탄성력)에 의해 달라지는 것을 수치화하기 위하여 접착테이프를 이용하여 코팅막의 일부 입자를 탈착시킨 후 촬영한 AFM 이미지와 코팅막이 형성된 부분에서의 라인 프로파일을 도 14에 나타내었다. 유리 기판, 5% PDMS 기판, 10% PDMS 기판, 20% PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막 또는 PS 코팅막에서 평균 입자 높이 및 침하율을 AFM을 이용하여 측정하여 도 15의 (a) 및 (b)에 각기 나타내었다. 도 15를 참조하면, 서로 다른 표면특성(전하, 극성)의 입자들은 공통적으로 표면 변형이 없는 유리 기판 대비 PDMS 기판에서 낮은 입자 높이를 나타내었다. 그 침하율은 경도가 높은 20% PDMS 기판에서 12% 수준이었으며, 경도가 낮아짐에 따라서 증가하였다. 입자의 표면 특성은 기판의 경도 차이에 비하여 영향이 작은 것으로 판단된다.In order to quantify that the settling phenomenon of the particles is changed by the degree of curing (elastic force) of the substrate, an AFM image photographed after desorption of some particles of the coating film using an adhesive tape and a line profile in the portion where the coating film is formed are shown in FIG. 14. Indicated. The average particle height and settling rate of the SiO 2 coated film or PS coated film formed on the glass substrate, the 5% PDMS substrate, the 10% PDMS substrate, the 20% PDMS substrate were measured using AFM, and the results are shown in FIGS. 15A and 15B. Respectively. Referring to FIG. 15, particles having different surface properties (charges, polarities) commonly exhibited lower particle heights in PDMS substrates than glass substrates without surface deformation. The settling rate was 12% on the
추가적으로 상술한 바와 동일한 방법으로 평균 입경이 300nm인 SiO2 입자를 코팅하여 측정한 결과를 도 16에 나타내었다. 이 경우에도 PDMS 기판에서 유리 기판 대비 낮은 높이를 보였다. 그 침하율은 경도가 높은 20% PDMS 기판에서 15 % 수준이었으며, 경도가 낮아짐에 따라서 증가하였다.In addition, the results obtained by coating SiO 2 particles having an average particle diameter of 300 nm by the same method as described above are shown in FIG. 16. In this case, the height of the PDMS substrate was lower than that of the glass substrate. The settling rate was 15% on 20% PDMS substrate with high hardness, and increased with decreasing hardness.
입자의 크기에 의한 영향을 확인하기 위해 10% PDMS 기판에 평균 입경이 150, 1500nm 인 입자들도 코팅막을 형성하였다. 평균 입경이 150nm, 300nm, 750nm, 1500nm인 입자를 이용하여 형성된 코팅막에서 평균 입자 높이 및 침하율을 도 17의 (a) 및 (b)에 각기 나타내었다. 도 17을 참조하면, 도 15 및 도 16의 결과와 유사한 경향이 나타남을 확인하였다. 입자의 크기에 따른 특별한 경향은 관찰되지 않았으며, 10 ~ 20 % 수준의 입자 직경 대비 침하율을 보였다.In order to confirm the influence of the particle size, particles having an average particle diameter of 150 and 1500 nm were also formed on the 10% PDMS substrate. The average particle height and settling rate in the coating film formed using the particles having an average particle diameter of 150 nm, 300 nm, 750 nm, and 1500 nm are shown in FIGS. 17A and 17B, respectively. Referring to FIG. 17, it was confirmed that a trend similar to that of the results of FIGS. 15 and 16 appeared. No particular trend was observed with the size of the particles, and the settlement rate compared to the particle diameter of 10-20% was observed.
<실험예 10>Experimental Example 10
Sylgard 184 제품 기준 경화제가 각기 7, 10, 20 중량부 포함되어 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판(각기 7% PDMS 기판, 10% PDMS 기판, 20% PDMS 기판)에 각기 평균 입경 750nm의 SiO2 입자들을 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막을 형성하였다. 그 사진을 도 18의 (a), (b) 및 (c)에 각기 나타내었다. 이때, (a)가 7% PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막의 사진이고(0.7로 표시됨), (b)가 10% PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막의 사진이며(1.0로 표시됨), (c)가 20% PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막의 사진이다(2.0로 표시됨). 이는 아래의 도 19 내지 21에서도 동일하다. Sylgard 184 product based on the adhesive polymer substrate (7% PDMS substrate, 10% PDMS substrate, 20% PDMS substrate) formed of 7, 10, 20 parts by weight of each of the curing agent, each of the SiO 2 particles having an average particle diameter of 750nm After placing it, a sponge wrapped with a latex film was rubbed while applying pressure by hand to form a recess on the surface of the adhesive polymer substrate, and the SiO 2 particles and the adhesive polymer substrate were bonded to form an SiO 2 coating film. The photographs are shown in Figs. 18A, 18B and 18C, respectively. In this case, (a) is a photograph of the SiO 2 coating film formed on the 7% PDMS substrate (denoted by 0.7), (b) is a photograph of the SiO 2 coating film formed on the 10% PDMS substrate (denoted by 1.0), (c) is A photograph of a SiO 2 coating film formed on a 20% PDMS substrate (denoted 2.0). The same is true in FIGS. 19 to 21 below.
상술한 밀착성 고분자 기판에 형성된 SiO2 코팅막을 제1 기판(경화제를 7 % 중량부를 포함하여 형성된 PDMS 기판)에 전사한 사진을 도 19의 (a), (b) 및 (c)에 각기 나타내었다. The photographs obtained by transferring the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate described above to the first substrate (PDMS substrate formed by including 7% by weight of a curing agent) are shown in FIGS. 19A, 19B and 19C, respectively. .
상술한 밀착성 고분자 기판에 형성된 SiO2 코팅막을 제2 기판(경화제를 10 %중량부를 포함하여 형성된 PDMS 기판)에 전사한 사진을 도 20의 (a), (b) 및 (c)에 각기 나타내었다. The photographs of the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate described above to the second substrate (PDMS substrate formed by including 10% by weight of a hardener) are shown in FIGS. 20A, 20B and 20C, respectively. .
상술한 밀착성 고분자 기판에 형성된 SiO2 코팅막을 제3 기판(경화제를 20 % 중량부를 포함하여 형성된 PDMS 기판)에 전사한 사진을 도 21의 (a), (b) 및 (c)에 각기 나타내었다. The photograph of the transfer of the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate described above to the third substrate (PDMS substrate formed with 20% by weight of a curing agent) is shown in FIGS. 21A, 21B and 21C, respectively. .
도 19를 참조하면, (a)로부터 7%PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막은 제1 기판으로 잘 전사되지 않는 것을 알 수 있고, (b) 및 (c)로부터 10% 및 20% PDMS 기판에 형성된 것은 제1 기판에 잘 전사됨을 알 수 있다. 도 20을 참조하면, (a) 및 (b)로부터 7% 및 10 % PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막은 제2 기판에 전사가 잘 일어나지 않는 것을 알 수 있고, (c)로부터 20% PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막은 제2 기판으로 전사가 잘 일어나는 것을 알 수 있다. 도 21를 참조하면, (a), (b) 및 (c)로부터 7%, 10%, 20 % PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막이 제3 기판으로는 전사가 잘 일어나지 않는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 19, it can be seen that the SiO 2 coating film formed on the 7% PDMS substrate from (a) is not transferred to the first substrate well, and formed on the 10% and 20% PDMS substrates from (b) and (c). It can be seen that it is well transferred to the first substrate. Referring to FIG. 20, it can be seen that the SiO 2 coating film formed on the 7% and 10% PDMS substrates from (a) and (b) does not easily transfer to the second substrate, and from (c) the 20% PDMS substrate It can be seen that the formed SiO 2 coating film transfers well to the second substrate. Referring to FIG. 21, it can be seen that the SiO 2 coating film formed on the 7%, 10%, and 20% PDMS substrates from (a), (b), and (c) does not easily transfer to the third substrate.
즉 밀착성 고분자 기판에 형성된 SiO2 코팅막은 그 밀착성 고분자 기판보다 작은 경도(높은 유연성)를 가지는 새로운 기판에 대부분의 입자가 전사될 수 있음을 알 수 있다. 이런 현상은 입자와 기판과의 부착이 유연성(탄성)에 의한 것임을 보여주며, 입자와 기판의 결합 경향을 보여준다. 또한, 유연성이 높아서(경도가 낮아서) 밀착성이 높은 기판에 쉽게 전사될 수 있는 특성이 있음을 보여준다. That is, the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate can be seen that most of the particles can be transferred to a new substrate having a smaller hardness (higher flexibility) than the adhesive polymer substrate. This phenomenon shows that the adhesion of the particles to the substrate is due to flexibility (elasticity) and shows the tendency of the particles to bond with the substrate. In addition, the high flexibility (low hardness) shows that there is a property that can be easily transferred to a high adhesion substrate.
<실험예 11>Experimental Example 11
다양한 밀착성 고분자 기판에 입자를 코팅하는 것이 가능하다 것을 설명하기 위해 다음과 같이 실험을 진행하였다. 밀착성 고분자 기판으로, Sylgard 184 제품 기준 10 % 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS 기판, 연구용 실리콘 기반의 실링 테이프(sealing tape), 가정용 선형 저밀도 폴리에틸렌(linear low-density polyethylene, LLDPE) 랩, 기판 광택보호용 보호필름, poly vinyl chloride (PVC) 랩을 준비하였다. 비교 예로 밀착성이 없는 폴리메틸메타크릴레이트 (polymethylmethacrylate, PMMA) 기판 및 3M 매직 테이프를 준비하였다. 각각의 밀착성 고분자 기판과, 비교예인 PMMA 기판 및 3M 매직 테이프 위에 평균 입경이 750nm인 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 SiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막을 형성하였다.In order to demonstrate that it is possible to coat the particles on a variety of adhesive polymer substrate was carried out as follows. Adhesive polymer substrates, PDMS substrates containing 10% by weight of a curing agent based on Sylgard 184, silicone-based sealing tape for research, linear low-density polyethylene (LLDPE) wraps for home use, substrate gloss protection A protective film, poly vinyl chloride (PVC) wrap was prepared. As a comparative example, a non-adhesive polymethylmethacrylate (PMMA) substrate and 3M magic tape were prepared. On each of the adhesive polymer substrates, the comparative PMMA substrate and the 3M magic tape, SiO 2 particles having an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate and rubbed while applying pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to concave on the surface of the adhesive polymer substrate. While forming the portion, the SiO 2 particles and the adhesive polymer substrate were bonded to form an SiO 2 coating film.
도 22의 (a)에 PDMS 기판에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 나타내었고, 도 22의 (b)에 연구용 실리콘 기반의 실링 테이프에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 나타내었고, 도 22의 (c)에 LLDPE 랩에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 나타내었고, 도 22의 (d)에 기판 광택 보호용 보호 필름에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 나타내었으며, 도 22의 (e)에 PVC 랩에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 나타내었다. 그리고 도 22의 (f)에 PMMA 기판에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 나타내었고, 도 22의 (g)에 3M 매직 테이프 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 나타내었다. A photo of the SiO 2 coating film formed on the PDMS substrate is shown in Figure 22 (a), Figure 22 (b) is a photograph of the SiO 2 coating film formed on the silicon-based sealing tape for research, Figure 22 (c) the SiO 2 formed on the PVC wrap showed a picture of the SiO 2 coating film formed exhibited a picture of the SiO 2 coating, in Fig. 22 (d) substrate glossy protective protective film formed on the LLDPE wrap, as shown in FIG. 22 (e) The photograph of the coating film is shown. 22 (f) shows a picture of the SiO 2 coating film formed on the PMMA substrate, and FIG. 22 (g) shows a picture of the SiO 2 coating film formed with the 3M magic tape.
도 22의 (a) 내지 (e)를 참조하면 밀착성 고분자 기판들은 입자의 균일한 코팅에 의한 광간섭 색상을 나타내지만, (f) 및 (g)를 참조하면 비교예의 기판은 탁한 흰색을 나타내었다.Referring to (a) to (e) of FIG. 22, the adhesive polymer substrates exhibit the color of light interference due to uniform coating of particles. However, referring to (f) and (g), the substrate of the comparative example showed a turbid white color. .
이와 같이 본 발명에 따르면 별도의 부착 보조제층, 용매 등을 사용하지 않고 밀착성 고분자 기판 위에 건조 상태의 입자가 직접 접촉하여 결합하는 것에 의하여 결합 특성을 향상할 수 있음을 알 수 있다. As described above, it can be seen that the bonding properties can be improved by directly contacting and bonding the dry particles on the adhesive polymer substrate without using a separate adhesion assistant layer, a solvent, or the like.
실시예: 입자 코팅 기재의 제조Example: Preparation of Particle Coated Substrate
<실시예 1><Example 1>
Sylgard 184 제품 기준 10 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판(10% PDMS 기판)을 준비하였다. An adhesive polymer substrate (10% PDMS substrate) consisting of PDMS formed containing 10 parts by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product was prepared.
밀착성 고분자 기판 위에 평균 입경이 750nm인 SiO2 입자를 올려 놓은 후 라텍스 필름으로 감싼 스폰지를 이용하여 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 SiO2 코팅막 형성하였다. SiO 2 particles with an average particle diameter of 750 nm were placed on the adhesive polymer substrate, and then rubbed under pressure by hand using a sponge wrapped with a latex film to form recesses on the surface of the adhesive polymer substrate to bond the particles and the adhesive polymer substrate to each other. 2 coating film was formed.
밀착성 고분자 기판 및 SiO2 코팅막 상에 아크릴계 자외선 경화 수지를 포함하는 폴리머 기재 조성물을 도포한 후 10분 동안 자외선을 조사하여 폴리머 기재를 경화시켰다. 밀착성 고분자 기판을 제거하여 입자 코팅 기재의 제조를 완료하였다.After the polymer substrate composition including the acrylic UV curable resin was applied onto the adhesive polymer substrate and the SiO 2 coating layer, ultraviolet rays were irradiated for 10 minutes to cure the polymer substrate. The adhesive polymer substrate was removed to complete the preparation of the particle coated substrate.
밀착성 고분자 기판 상에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 도 23의 (a)에 나타내고, 폴리머 기재 상에 노출된 SiO2 의 사진을 도 23의 (b)에 나타내었다. A photograph of the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 23A, and a photograph of SiO 2 exposed on the polymer substrate is shown in FIG. 23B.
도 23의 (a)를 참조하면, 밀착성 고분자 기판 상에 형성된 SiO2 코팅막에서 입자들의 중심이 육각형의 형상을 가지는 조밀 구조로 배치되어 입자들이 균일하게 도포되어 있음을 알 수 있다. 그리고 도 23의 (b)를 참조하면, SiO2 코팅막이 폴리머 기재로 잘 전사되었으며 입자들이 부분적으로 노출되어 있음을 알 수 있다. Referring to (a) of FIG. 23, in the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate, the centers of the particles are arranged in a dense structure having a hexagonal shape, and the particles are uniformly coated. In addition, referring to FIG. 23B, it can be seen that the SiO 2 coating layer was well transferred to the polymer substrate and the particles were partially exposed.
<실시예 2><Example 2>
밀착성 고분자 기판이 20 중량부의 경화제를 포함한다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 입자 코팅 기재의 제조를 완료하였다. Preparation of the particle coating substrate was completed in the same manner as in Example 1 except that the adhesive polymer substrate contained 20 parts by weight of the curing agent.
밀착성 고분자 기판 상에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 도 24의 (a)에 나타내고, 폴리머 기재 상에 형성된 SiO2 코팅막의 사진을 도 24의 (b)에 나타내었다. A photograph of the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 24A, and a photograph of the SiO 2 coating film formed on the polymer substrate is shown in FIG. 24B.
도 24의 (a)를 참조하면, 밀착성 고분자 기판 상에 형성된 SiO2 코팅막에서 입자들의 중심이 육각형의 형상을 가지는 조밀 구조로 배치되어 입자들이 균일하게 도포되어 있음을 알 수 있다. 그리고 도 24의 (b)를 참조하면, SiO2 코팅막이 폴리머 기재로 잘 전사되었으며 입자들이 부분적으로 노출되어 있음을 알 수 있다. Referring to (a) of FIG. 24, in the SiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate, the centers of the particles are arranged in a dense structure having a hexagonal shape, and thus the particles are uniformly coated. And (b) of Figure 24, it can be seen that the SiO 2 coating film is well transferred to the polymer substrate and the particles are partially exposed.
그리고 도 23 내지 도 24의 (a)의 하부 사진을 참조하면, 밀착성 고분자 기판의 경도가 높아질수록 밀착성 고분자 기판에 의하여 감싸지는 입자의 부분이 줄어드는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 도 23 내지 도 24의 (b)의 하부 사진에 나타난 바와 같이, 밀착성 고분자 기판의 경도가 높아질수록 폴리머 기재 상에서 외부로 노출되는 부분의 높이가 줄어드는 것을 알 수 있다. 23 to 24 (a), it can be seen that as the hardness of the adhesive polymer substrate increases, the portion of the particles covered by the adhesive polymer substrate decreases. Accordingly, as shown in the lower photo of FIGS. 23 to 24 (b), it can be seen that as the hardness of the adhesive polymer substrate increases, the height of the portion exposed to the outside on the polymer substrate decreases.
<실시예 3><Example 3>
Sylgard 184 제품 기준 5 중량부의 경화제를 포함하여 형성된 PDMS로 이루어진 밀착성 고분자 기판(5% PDMS 기판)을 준비하였다. An adhesive polymer substrate (5% PDMS substrate) consisting of PDMS formed containing 5 parts by weight of a curing agent based on Sylgard 184 product was prepared.
밀착성 고분자 기판 위에 평균 입경이 750nm인 TiO2 입자를 올려 놓은 후 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 TiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 TiO2 코팅막을 형성하였다. Adhesion to form a TiO 2 coating film by combining the TiO 2 particles and the adhesion between a polymer substrate, forming rubbing while applying a pressure with hands concave on the surface of adhesion between the polymer substrate portions after placed the TiO 2 particles having a mean particle diameter of 750nm on a polymer substrate.
밀착성 고분자 기판 및 TiO2 코팅막 상에 자외선 경화 수지를 포함하는 폴리머 기재를 위치시킨 다음에 10분 동안 자외선을 조사하여 폴리머 기재를 경화시킨다. 밀착성 고분자 기판을 제거하여 입자 코팅 기재의 제조를 완료하였다.The polymer substrate including the ultraviolet curable resin is placed on the adhesive polymer substrate and the TiO 2 coating layer and then irradiated with ultraviolet rays for 10 minutes to cure the polymer substrate. The adhesive polymer substrate was removed to complete the preparation of the particle coated substrate.
밀착성 고분자 기판 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진을 도 25의 (a)에 나타내고, 폴리머 기재 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진을 도 25의 (b)에 나타내었다. A photo of the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 25 (a), and a photo of the TiO 2 coating film formed on the polymer substrate is shown in FIG. 25 (b).
도 25의 (a)를 참조하면, 밀착성 고분자 기판 상에 형성된 TiO2 코팅막에서 입자들의 입자들이 균일하게 도포되어 있음을 알 수 있다. 그리고 도 25의 (b)를 참조하면, TiO2 코팅막이 폴리머 기재로 잘 전사되었으며 입자들이 부분적으로 노출되어 있음을 알 수 있다. 다만, TiO2 입자의 불균일한 입자 크기 및 형태에 의하여 일부 부분에서는 다층 구조가 존재하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 25 (a), it can be seen that particles of the particles are uniformly applied in the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate. And (b) of Figure 25, it can be seen that the TiO 2 coating film is well transferred to the polymer substrate and the particles are partially exposed. However, due to the nonuniform particle size and shape of the TiO 2 particles, it can be seen that a multilayer structure exists in some parts.
<실시예 4><Example 4>
밀착성 고분자 기판이 10 중량부의 경화제를 포함한다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 입자 코팅 기재의 제조를 완료하였다.Preparation of the particle coating substrate was completed in the same manner as in Example 1 except that the adhesive polymer substrate contained 10 parts by weight of the curing agent.
밀착성 고분자 기판 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진을 도 26의 (a)에 나타내고, 폴리머 기재 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진을 도 26의 (b)에 나타내었다. A photo of the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 26A, and a photo of the TiO 2 coating film formed on the polymer substrate is shown in FIG. 26B.
도 26의 (a)를 참조하면, 밀착성 고분자 기판 상에 형성된 TiO2 코팅막에서 입자들의 입자들이 균일하게 도포되어 있음을 알 수 있다. 그리고 도 26의 (b)를 참조하면, TiO2 코팅막이 폴리머 기재로 잘 전사되었으며 입자들이 부분적으로 노출되어 있음을 알 수 있다. 다만, TiO2 입자의 불균일한 입자 크기 및 형태에 의하여 일부 부분에서는 다층 구조가 존재하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 26A, it can be seen that the particles of the particles are uniformly coated in the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate. And (b) of Figure 26, it can be seen that the TiO 2 coating film is well transferred to the polymer substrate and the particles are partially exposed. However, due to the nonuniform particle size and shape of the TiO 2 particles, it can be seen that a multilayer structure exists in some parts.
<실시예 5>Example 5
밀착성 고분자 기판이 20 중량부의 경화제를 포함한다는 점을 제외하고는 실시예 1과 동일한 방법에 의하여 입자 코팅 기재의 제조를 완료하였다.Preparation of the particle coating substrate was completed in the same manner as in Example 1 except that the adhesive polymer substrate contained 20 parts by weight of the curing agent.
밀착성 고분자 기판 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진을 도 27의 (a)에 나타내고, 폴리머 기재 상에 형성된 TiO2 코팅막의 사진을 도 27의 (b)에 나타내었다. A photo of the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate is shown in FIG. 27A, and a photo of the TiO 2 coating film formed on the polymer substrate is shown in FIG. 27B.
도 27의 (a)를 참조하면, 밀착성 고분자 기판 상에 형성된 TiO2 코팅막에서 입자들의 입자들이 균일하게 도포되어 있음을 알 수 있다. 그리고 도 27의 (b)를 참조하면, TiO2 코팅막이 폴리머 기재로 잘 전사되었으며 입자들이 부분적으로 노출되어 있음을 알 수 있다. 다만, TiO2 입자의 불균일한 입자 크기 및 형태에 의하여 일부 부분에서는 다층 구조가 존재하는 것을 알 수 있다. Referring to FIG. 27A, it can be seen that the particles of the particles are uniformly coated in the TiO 2 coating film formed on the adhesive polymer substrate. And referring to FIG. 27 (b), it can be seen that the TiO 2 coating film is well transferred to the polymer substrate and the particles are partially exposed. However, due to the nonuniform particle size and shape of the TiO 2 particles, it can be seen that a multilayer structure exists in some parts.
그리고 도 25 내지 도 27의 (a)의 하부 사진을 참조하면, 밀착성 고분자 기판의 경도가 높아질수록 밀착성 고분자 기판에 의하여 감싸지는 입자의 부분이 줄어드는 것을 알 수 있다. 이에 따라, 도 25 내지 도 27의 (b)의 하부 사진에 나타난 바와 같이, 밀착성 고분자 기판의 경도가 높아질수록 폴리머 기재 상에서 외부로 노출되는 부분의 높이가 줄어드는 것을 알 수 있다. 25 to 27 (a), it can be seen that as the hardness of the adhesive polymer substrate increases, the portion of the particles covered by the adhesive polymer substrate decreases. Accordingly, as shown in the lower photo of FIGS. 25 to 27 (b), it can be seen that as the hardness of the adhesive polymer substrate increases, the height of the portion exposed to the outside on the polymer substrate decreases.
<실시예 6><Example 6>
LLDPE 랩을 밀착성 고분자 기판으로 사용하여 평균 입경이 750nm인 TiO2 입자를 올려 놓은 후 손으로 압력을 가하면서 문질러서 밀착성 고분자 기판의 표면에 오목부를 형성하면서 TiO2 입자와 밀착성 고분자 기판을 결합하여 TiO2 코팅막을 형성하였다. By using LLDPE wrap the adhesion polymer substrate having an average particle diameter of combining the TiO 2 particles and the adhesion between the polymer substrate and rubbed while applying a pressure with hands, forming a concave portion on the surface of adhesion between the polymer substrate and then placed the TiO 2 particles of 750nm TiO 2 A coating film was formed.
밀착성 고분자 기판 및 TiO2 코팅막 상에 자외선 경화 수지를 포함하는 폴리머 기재를 위치시킨 다음에 아크릴기판을 덮고, 30분 동안 자외선을 조사하여 폴리머 기재를 경화시킨다. 밀착성 고분자 기판을 제거하여 입자 코팅 기재의 제조를 완료하였다. 그 사진을 도 28에 나타내었다. The polymer substrate including the ultraviolet curable resin is placed on the adhesive polymer substrate and the TiO 2 coating layer, and then the acrylic substrate is covered, and the polymer substrate is cured by irradiating ultraviolet rays for 30 minutes. The adhesive polymer substrate was removed to complete the preparation of the particle coated substrate. The photo is shown in FIG.
도 28을 참조하면, TiO2 코팅막이 아크릴 기재로 잘 전사되었으며 입자들이 부분적으로 노출되어 있음을 알 수 있다.Referring to FIG. 28, it can be seen that the TiO 2 coating film was well transferred to the acrylic substrate and the particles were partially exposed.
<광학 투과도 평가><Optical transmittance evaluation>
아크릴 기판(Acryl 실시예 1의 입자 코팅 기재(SiO2-Acryl), 실시예 4의 입자 코팅 기재(TiO2-Acryl의 광학 투과도 평가를 실시하였다. 그 결과를 도 29에 나타내었다. 기재 대비 광투과도 손실이 적은 것을 확인할 수 있다. Optical transmittance evaluation of an acrylic substrate (Acryl particle coating substrate of Example 1 (SiO 2 -Acryl) and Example 4 particle coating substrate (TiO 2 -Acryl) was performed. The results are shown in Fig. 29. Light transmittance loss compared to the substrate We can confirm that there is little.
대체로, 500nm 파장에서 SiO2경우 10%이하의 광 손실을 나타냈다. 굴절률이 높은 tio2에서도 손실률이 20%수준 이하로 우수하게 나타났다.In general, SiO2 showed less than 10% light loss at 500nm wavelength. The loss rate was excellent at tio2 with high refractive index below 20%.
상술한 바에 따른 특징, 구조, 효과 등은 본 발명의 적어도 하나의 실시예에 포함되며, 반드시 하나의 실시예에만 한정되는 것은 아니다. 나아가, 각 실시예에서 예시된 특징, 구조, 효과 등은 실시예들이 속하는 분야의 통상의 지식을 가지는 자에 의하여 다른 실시예들에 대해서도 조합 또는 변형되어 실시 가능하다. 따라서 이러한 조합과 변형에 관계된 내용들은 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다. Features, structures, effects, and the like as described above are included in at least one embodiment of the present invention, and are not necessarily limited to only one embodiment. In addition, the features, structures, effects, and the like illustrated in the embodiments may be combined or modified with respect to other embodiments by those skilled in the art to which the embodiments belong. Therefore, contents related to such combinations and modifications should be construed as being included in the scope of the present invention.
본 실시예에 따른 입자 부분 노출형 기재 및 그 제조방법은 손쉬운 방법에 의하여 밀착성 고분자 기판 위에 단층 수준의 입자 코팅층을 형성할 수 있으며, 정렬 과정에서 입자의 일부가 밀착성 고분자에 소정 비율로 함입되는 특징을 이용하여 다양한 기재로 입자를 전사시킬 수 있으며, 상당히 균일하게 입자가 부분적으로 노출된 입자 코팅 기재가 형성될 수 있다. 다양한 기능성 입자를 적용함으로써 다양한 용도의 기능성 부재로 사용될 수 있어 산업적으로 유용하다.Particle-exposed type substrate and a method for manufacturing the same according to the present embodiment can form a single-layer particle coating layer on the adhesive polymer substrate by an easy method, and a part of the particles are embedded in the adhesive polymer at a predetermined ratio during the alignment process. The particles can be transferred to various substrates, and a particle coated substrate can be formed with the particles partially exposed evenly. By applying a variety of functional particles can be used as a functional member for a variety of applications is industrially useful.
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