KR101250489B1 - 금속나노 잉크의 기록 매체 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 금속나노 잉크의 기록 매체에 관한 것으로, 특히 기록 매체의 최상부층인 나노금속 고착 및 용제 투과층에 분사되는 금속나노 잉크의 나노 금속이 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 상기 금속나노 잉크의 용제가 결합하면서 생긴 표면 요철부의 오목부에 채워짐과 동시에, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층을 투과하는 상기 금속나노 잉크의 용제를 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층의 하부에 형성된 용제 흡수층이 빠르게 흡수하도록 함으로써, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 상기 나노금속을 강하게 고착시켜 원하는 금속박막 패턴을 용이하게 형성시킬 수 있고, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 남아 있는 용제 제거를 위한 건조 소성 과정을 생략하거나 수초 시간 동안만 진행하면 되기 때문에, 상기 기록 매체를 위한 베이스가 열에 약한 재질인 경우에도 기록 매체를 위한 베이스로 적용될 수 있는 금속나노 잉크의 기록 매체에 관한 것이다.
본 발명인 금속나노 잉크의 기록 매체를 이루는 구성수단은, 금속나노 잉크의 기록 매체에 있어서, 베이스, 상기 베이스 상부에 형성되되, 접착력이 있고 상기 베이스로 수분 침투를 방지하는 베이스 보호층, 상기 베이스 보호층 상부에 형성되되, 상기 금속나노 잉크의 용제를 흡수하는 용제 흡수층, 상기 용제 흡수층 상부에 형성되되, 분사되는 상기 금속나노 잉크의 용제를 투과시키고, 나노 금속을 고착시키는 나노금속 고착 및 용제 투과층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이를 통하여, 기록 매체에 나노 금속을 강하게 고착시켜 원하는 금속 박막 패턴을 용이하게 형성시킬 수 있고, 열에 약한 재질로 형성된 베이스를 가지는 기록 매체에 다양한 금속 패턴을 형성시킬 수 있는 장점이 있다.
본 발명인 금속나노 잉크의 기록 매체를 이루는 구성수단은, 금속나노 잉크의 기록 매체에 있어서, 베이스, 상기 베이스 상부에 형성되되, 접착력이 있고 상기 베이스로 수분 침투를 방지하는 베이스 보호층, 상기 베이스 보호층 상부에 형성되되, 상기 금속나노 잉크의 용제를 흡수하는 용제 흡수층, 상기 용제 흡수층 상부에 형성되되, 분사되는 상기 금속나노 잉크의 용제를 투과시키고, 나노 금속을 고착시키는 나노금속 고착 및 용제 투과층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
이를 통하여, 기록 매체에 나노 금속을 강하게 고착시켜 원하는 금속 박막 패턴을 용이하게 형성시킬 수 있고, 열에 약한 재질로 형성된 베이스를 가지는 기록 매체에 다양한 금속 패턴을 형성시킬 수 있는 장점이 있다.
Description
본 발명은 금속나노 잉크의 기록 매체에 관한 것으로, 특히 기록 매체의 최상부층인 나노금속 고착 및 용제 투과층에 분사되는 금속나노 잉크의 나노 금속이 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 상기 금속나노 잉크의 용제가 결합하면서 생긴 표면 요철부의 오목부에 채워짐과 동시에, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층을 투과하는 상기 금속나노 잉크의 용제를 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층의 하부에 형성된 용제 흡수층이 빠르게 흡수하도록 함으로써, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 상기 나노금속을 강하게 고착시켜 원하는 금속박막 패턴을 용이하게 형성시킬 수 있고, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 남아 있는 용제 제거를 위한 건조 소성 과정을 생략하거나 수초 시간 동안만 진행하면 되기 때문에, 상기 기록 매체를 위한 베이스가 열에 약한 재질인 경우에도 기록 매체를 위한 베이스로 적용될 수 있는 금속나노 잉크의 기록 매체에 관한 것이다.
전기/전자 부품 산업분야에 있어서 미세 구조물, 예를 들어 금속 패턴, 절연층, 분리막 등의 제작 공정에는 노광과 식각 공정을 기반으로 한 광학적 패터닝(photolithography) 방법이 주로 이용되고 있다.
광학적 패터닝은 여러 단계의 복잡한 제조 공정을 거치는 에너지 집약적, 고비용의 생산 기술이다. 뿐만 아니라 노광과 식각 공정 중에 가스, 폐수 등이 배출되어 환경 오염의 문제점이 있다. 따라서 노광/식각에 의한 광학적 패터닝 공정을 대체하기 위한 간단하고 저비용이며 친환경적인 공정 기술 개발의 필요성이 대두되고 있다.
잉크젯 프린팅은 광학적 패터닝 공정 방법을 대체할 수 있는 기술로서 기존의 광학적 패터닝과 차별되는 친환경적인 공정기술이며 현재 미국, 일본 등 선진국을 중심으로 또한 국내외 기업체 및 학교, 연구소에서 연구/개발 중에 있다. 향후 전기/전자 부품 산업 및 디스플레이 산업 분야에서 공정비용 절감에 크게 기여할 것으로 예상되고 있다.
잉크젯 프린팅은 저소음, 저비용의 비접촉식 프린팅 방식이며, 분사 방식에 따라 크게 연속 분사(continuous jet: CJ) 방식과 드롭-온-디맨드(drop-on-demand: DOD) 방식으로 구분된다.
연속 분사 방식은 펌프를 이용하여 잉크를 연속적으로 분사하는 동안 전자기장을 변화시킴으로써 잉크의 방향을 조절하여 프린팅하는 방식이며, 드롭-온-디맨드 방식은 전기적 신호를 통하여 필요한 순간에만 잉크를 분사시키는 방식으로서, 전기에 의하여 역학적으로 변형을 일으키는 압전판을 사용하여 압력을 발생시키는 압전(piezoelectric ink jet) 방식과 열에 의하여 발생하는 버블의 팽창에서 발생하는 압력을 이용하는 열전사(thermal ink jet) 방식으로 나뉠 수 있다.
잉크젯 프린팅의 폭넓은 응용성은 잉크로 만들 수 있는 모든 매체(금속, 세라믹, 폴리머)를 선택적으로 신속하게 미세패턴으로 인쇄할 수 있다는 점에 기초하고 있다. 잉크젯 프린팅 기술은 목표로 하는 위치에 잉크를 비접촉 방식으로 분사하기 때문에 종이를 비롯하여 직물, 금속, 세라믹, 폴리머 등 다양한 매질(기판)에 자유로운 형상을 인쇄할 수 있으며 수 평방미터 이상의 대형포스터, 배너 등 대면적 인쇄가 가능하다.
잉크젯 프린팅 기술의 요소 기술로는 첫째 잉크의 분사 위치 및 속도, 이미지 구현 방법을 제어하는 잉크젯 프린팅 시스템기술, 둘째 잉크가 분사되는 노즐과 단일 또는 다수의 노즐을 제어하는 프린터 헤드 제조 기술, 셋째 분사되어 이미지를 구현하고 다양한 기능의 패턴을 형성하는 잉크 제조 기술 및 잉크를 분사하여 다양한 패턴을 형성시킬 수 있는 기록 매체에 관한 기술이 있다.
종래의 금속나노 잉크의 기록 매체로서는 금속나노 잉크를 기록 매체에 사용할 경우, 기록 매체에 상기 금속 나노 잉크를 분사하여 금속 패턴을 형성한 후에 200℃ ~ 300℃ 온도에서 30분 ~ 1시간 동안의 건조 및 소성 과정을 거치는 것이 일반적이다.
이는, 상기 기록 매체에 잔존하는 수분과 유기 용제들을 증발시키고 나노금속 입자들 사이의 공간을 제거하여 금속 패턴의 전기적 특성을 향상시키기 위함이다.
이와 같이, 종래의 기술에 의하면, 높은 온도에서 장시간 동안 건고 및 소성 과정을 거치기 때문에, 기록 매체의 베이스는 유리 등의 열에 강한 재질로 형성된 베이스를 사용해야만 하였다. 따라서, 상대적으로 열에 약한 펄프지 또는 합성지 등을 기록 매체의 베이스로 사용할 수 없기 때문에, 기록 매체 베이스의 선택의 범위가 좁고 다양한 형태의 기록 매체를 사용할 수 없는 단점을 가지고 있다.
본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 기록 매체의 최상부층인 나노금속 고착 및 용제 투과층에 분사되는 금속나노 잉크의 나노 금속이 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 상기 금속나노 잉크의 용제가 결합하면서 생긴 표면 요철부의 오목부에 채워짐과 동시에, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층을 투과하는 상기 금속나노 잉크의 용제를 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층의 하부에 형성된 용제 흡수층이 빠르게 흡수하도록 함으로써, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 상기 나노금속을 강하게 고착시켜 원하는 금속박막 패턴을 용이하게 형성시킬 수 있고, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 남아 있는 용제 제거를 위한 건조 소성 과정을 생략하거나 수초 시간 동안만 진행하면 되기 때문에, 상기 기록 매체를 위한 베이스가 열에 약한 재질인 경우에도 기록 매체를 위한 베이스로 적용될 수 있는 금속나노 잉크의 기록 매체를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.
상기와 같은 과제를 해결하기 위하여 제안된 본 발명인 금속나노 잉크의 기록 매체를 이루는 구성수단은, 금속나노 잉크의 기록 매체에 있어서, 베이스, 상기 베이스 상부에 형성되되, 접착력이 있고 상기 베이스로 수분 침투를 방지하는 베이스 보호층, 상기 베이스 보호층 상부에 형성되되, 상기 금속나노 잉크의 용제를 흡수하는 용제 흡수층, 상기 용제 흡수층 상부에 형성되되, 분사되는 상기 금속나노 잉크의 용제를 투과시키고, 나노 금속을 고착시키는 나노금속 고착 및 용제 투과층을 포함하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 베이스는 플라스틱 필름, 펄프지 및 고분자 합성지 중 어느 하나인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 베이스 보호층은 폴리우레탄계 수지와 경화제가 혼합되어 형성되되, 폴리우레탄계 수지와 경화제의 비율은 80 : 20 ~ 98 : 2인 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 용제 흡수층은 상기 베이스 보호층 상부에 형성되는 젤라틴층과, 상기 젤라틴 상부에 형성되는 실리카겔층으로 구성되는 것을 특징으로 한다.
여기서, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층은 폴리비닐 알코올과 초산비닐 수지가 혼합되어 형성되되, 폴리비닐 알코올과 초산비닐 수지의 비율은 70 : 30 ~ 95 : 5인 것을 특징으로 한다.
상기와 같은 과제 및 해결 수단을 가지는 본 발명인 금속나노 잉크의 기록 메체에 의하면, 기록 매체의 최상부층인 나노금속 고착 및 용제 투과층에 분사되는 금속나노 잉크의 나노 금속이 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 상기 금속나노 잉크의 용제가 결합하면서 생긴 표면 요철부의 오목부에 채워짐과 동시에, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층을 투과하는 상기 금속나노 잉크의 용제를 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층의 하부에 형성된 용제 흡수층이 빠르게 흡수하도록 하기 때문에, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 상기 나노금속을 강하게 고착시켜 원하는 금속박막 패턴을 용이하게 형성시킬 수 있는 장점이 있다.
또한, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 잔존하는 용제가 거의 없기 때문에, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 남아 있는 용제 제거를 위한 건조 소성 과정을 생략하거나 수초 시간 동안만 진행하면 되기 때문에, 상기 기록 매체를 위한 베이스가 열에 약한 재질인 경우에도 기록 매체를 위한 베이스로 적용될 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속나노 잉크의 기록 매체의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속나노 잉크의 기록 매체에 금속나노 잉크를 분사할 시, 나노금속 고착 및 용제 흡수 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
도 2는 본 발명의 실시예에 따른 금속나노 잉크의 기록 매체에 금속나노 잉크를 분사할 시, 나노금속 고착 및 용제 흡수 동작을 설명하기 위한 예시도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 상기와 같은 과제, 해결 수단 및 효과를 가지는 본 발명인 금속나노 잉크의 기록 매체에 관한 바람직한 실시예를 상세하게 설명한다.
이하에서 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니되며, 발명자는 그 자신의 발명을 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야할 것이다.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 금속나노 잉크의 기록 매체에 대한 단면도이다.
도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 금속나노 잉크의 기록매체는 베이스(10), 베이스 보호층(20), 용제 흡수층(30) 및 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)을 포함하여 이루어진다.
상기 베이스(10)는 상기 금속나노 잉크의 기록매체를 형성하기 위한 기저층에 해당된다. 이와 같은 베이스(10)는 기존의 금속나노 잉크의 기록 매체에서 사용된 베이스를 모두 포함할 수 있다. 즉, 유리, 연성인쇄회로기판 등 상대적으로 열에 강한 기판들을 포함할 수 있다.
그런데, 본 발명에서의 상기 금속나노 잉크의 기록 매체는 금속나노 잉크에 포함되는 용제들을 빠르게 흡수할 수 있는 기능층(용제 흡수층, 나노금속 및 용제 투과층)들을 포함하고 있다. 따라서, 200℃ 이상에서 장시간 동안 건조 및 소성 과정이 거의 필요하지 않기 때문에, 상대적으로 열에 약한 재질로 상기 베이스를 구성할 수 있다.
즉, 본 발명에서의 상기 베이스(10)는 플라스틱 필름, 펄프지 및 고분자 합성지 중, 어느 하나를 선택하여 사용할 수 있다. 더 구체적으로 설명하면, 상기 베이스(10)는 폴리프로필렌 필름, 폴리염화비닐 필름 등의 플라스틱 필름뿐만 아니라, 코팅지, 인화지를 포함한 펄프지, 셀룰로오스 필름 및 각종 고분자 합성지 중 하나를 선택하여 사용할 수 있다.
상기와 같은 다양한 재질 중 하나를 베이스로 사용할 수 있는데, 이러한 베이스는 베이스(10) 상부에 형성되는 베이스 보호층(20), 용제 흡수층(30) 및 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)을 형성하는 과정 또는 건조 시에 뒤틀림 등의 변형이 없어야 한다.
그런데, 상기 펄프지는 수분 또는 습도에 상대적으로 약하기 때문에, 기록 매체 형성 과정 또는 건조 과정에서 뒤틀림 등의 변형이 발생할 수 있다. 따라서, 상기 펄프지를 상기 베이스(10)로 사용하는 경우에는, 상기 펄프지 후면에 기능 코팅층(미도시)을 형성하는 것이 바람직하다. 이 기능 코팅층은 상기 펄프지를 수분 또는 수분으로부터 보호하고 상기 펄프지의 뒤틀림 등의 변형을 방지할 수 있는 기능을 가지고 있다.
반면, 상기 고분자 합성지는 상기 펄프지에 비하여 상대적으로 수분 또는 습도에 강하고 뒤틀림 등의 변형이 작기 때문에, 상기 기능 코팅층(미도시)을 후면에 형성하지 않아도 무관하다. 상기 고분자 합성지는 예를 들어, 폴리에스테르 합성지가 포함될 수 있고, 뒤틀림 등의 변형을 방지하기 위하여, 단위 면적 당 중량이 100g/㎡ ~ 200g/㎡ 범위인 것이 바람직하다.
상기와 같은 다양한 재질로 형성될 수 있는 상기 베이스(10)의 상부에는 베이스 보호층(20)이 형성된다. 이와 같은 베이스 보호층(20)은 상기 베이스(10) 상부에 형성되되, 접착력이 있고 상기 베이스(10)로 수분 침투를 방지하는 기능을 수행한다.
상기 베이스 보호층(20)은 상기 베이스(10)와 상기 베이스 보호층(20) 상부에 형성되는 용제 흡수층(30) 사이에 형성되어, 상기 베이스(10)와 상기 용제 흡수층(30)의 접착력을 강화시키는 역할을 수행한다.
아울러, 상기 베이스 보호층(20)은 상기 용제 흡수층(30)에 흡수된 수분을 포함한 용제들이 상기 베이스(10)로 침투되는 것을 방지하여 상기 베이스(10)를 보호하는 역할을 수행한다.
정리하면, 상기 베이스 보호층(20)은 상기 베이스(10)와 상기 용제 흡수층(30)의 접착력을 강화시키고, 상기 베이스(10)를 수분을 포함한 용제로부터 보호하는 역할을 수행한다.
상기 베이스 보호층(20)은 상기 베이스(10)와 상기 용제 흡수층(30)의 결합을 강화하기 위하여 접착력이 우수한 폴리우레탄계 수지와 경화제를 혼합하여 형성한다. 이 때, 상기 폴리우레탄계 수지와 경화제의 비율은 80 : 20 ~ 98 : 2 사이의 범위인 것이 바람직하다.
상기와 같이 형성되는 베이스 보호층(20)의 두께는 상기 금속나노 잉크의 기록 매체의 용도 또는 성질에 따라 다양하게 변경될 수 있는데, 일반적으로 1㎛ ~ 2㎛ 사이의 두께로 형성되는 것이 바람직하다.
상기 베이스 보호층(20)의 상부에는 상기 용제 흡수층(30)이 형성된다. 이와 같은 용제 흡수층(30)은 상기 금속 나노 잉크의 기록 매체에 분사되는 금속나노 잉크에 포함된 용제를 빠르게 흡수하는 역할을 수행한다.
즉, 상기 용제 흡수층(30)은 후술할 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)에 분사되어 투과되는 용제를 빠르게 흡수시켜, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40) 상부에 용제의 잔류를 최소화시킴과 아울러, 나노금속이 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층 상에 강하게 고착되도록 한다.
결과적으로, 상기 용제 흡수층(30)은 금속나노 잉크에 포함되어 있는 용제를 신속하게 흡수할 수 있는 재질로 형성되는 것이 바람직하다. 구체적으로 상기 용제 흡수층(30)은 상기 베이스 보호층(20) 상부에 형성되는 젤라틴층과, 상기 젤라틴 상부에 형성되는 실리카겔층이 2층으로 적층되어 구성된다.
금속나노 잉크의 용제는 일반적으로 알코올과 증류수 그리고 기타 유기성 용제를 포함하여 이루어져 있다. 따라서, 상기 용제 흡수층(30)은 상기 금속나노 잉크의 용제를 매우 빠르게 흡수할 수 있는 상기 젤라틴층과 실리카겔층을 이중으로 적층하여 구성한다.
상기 용제 흡수층(30)의 형성 과정을 살펴보면, 먼저 상기 베이스 보호층(20) 위에 상기 젤라틴층을 0.5㎛ ~ 2㎛ 사이의 두께로 코팅한다. 그런 다음 약 80℃ ~ 110℃ 사이의 온도에서 약 3분 ~ 6분 동안 건조시킨다.
그런 다음, 상기 금속나노 잉크의 용제에 해당하는 알코올 성분과 수분을 동시에 흡수할 수 있는 실리카겔층(SiO2·nH2O)을 상기 젤라틴층 상부에 약 20㎛ ~ 30㎛ 사이의 두께로 코팅한다. 그런 다음, 약 80℃ ~ 110℃ 사이의 온도에서 약 1분 ~ 4분 동안 건조시킨다.
상기와 같이 젤라틴층과 실리카겔층으로 구성된 상기 용제 흡수층(30)은 그 상부에 존재하는 수분을 포함한 용제 또는 그 상부로부터 투과되어 들어오는 수분을 포함한 용제를 매우 빠르게 흡수한다. 즉, 상기 실리카겔층이 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)을 투과하는 용제(물 및 알코올)와 빠르게 결합하여 흡수한다.
상기 실리카겔층은 상기 금속나노 잉크에 포함되어 있는 용제인 물과 알코올과 모두 결합하여 흡수한다. 구체적으로, 물과 알코올 중, 알코올과 결합을 먼저하고, 다음에 물과 결합을 수행하여 상기 금속나노 잉크의 용제를 빠르게 흡수한다. 상기 실리카겔층의 알코올 결합속도는 대략적으로 107 ~ 109(㎞/sec)이다.
상기와 같은 실리카겔층에 의하여 흡수된 물과 알코올을 포함한 금속나노 잉크의 용제는 2차적으로 상기 실리카겔층 하부에 형성되어 있는 젤라틴층에 의하여 흡수된다. 상기 젤라틴층은 상기 실리카겔층에 의하여 흡수된 수분을 2차적으로 신속하게 흡수한다. 상기 젤라틴층의 수분 흡수속도는 대략적으로 105 ~ 107(㎞/sec)이다.
이와 같이, 상기 실리카겔층과 젤라틴층의 2중으로 적층되어 형성되는 상기 용제 흡수층(30)은 상기 금속나노 잉크에 포함된 용제와 결합하여 신속하게 흡수한다. 상기 용제 흡수층(30)에서 상기 물과 알코올과 결합하여 흡수하는 속도는 후술할 나노금속 고착 및 용제 투과층 상의 나노금속 박막 형성에 중요한 인자로 작용한다.
상기 용제 흡수층(30)의 두께는 상기 금속나노 잉크의 기록 매체의 용도, 성질 및 금속나노 잉크의 조성물, 용제의 양에 따라 다양하게 조절될 수 있다. 대략적으로, 상기 용제 흡수층(30)은 22㎛ ~ 40㎛ 사이의 두께로 형성되는 것이 바람직하고, 상기 실리카겔층은 20㎛ ~ 30㎛, 상기 젤라틴층은 2㎛ ~ 10㎛ 사이의 두께를 가지는 것이 바람직하다.
상기와 같은 기능을 수행하는 상기 용제 흡수층(30)의 상부에는 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)이 형성된다. 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)은 상부에서 분사되는 금속나노 잉크의 용제를 흡수함과 아울러 투과시킨다. 이와 같이, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)에서 흡수 및 투과되는 용제는 상기 용제 흡수층(30)에서 빠르게 결합하여 흡수한다.
상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)은 상기 금속나노 잉크의 용제를 흡수 및 투과시키면서 최종적으로 상기 나노금속을 고착시켜, 그 상부에 나노금속 박막 패턴을 형성시킨다.
상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)은 상술한 바와 같이, 상기 금속나노 잉크에 포함되어 있는 용제들과 결합하여 흡수하고 투과시키는 기능을 수행하다. 한편, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)은 상기 용제들과 결합하여 흡수하는 과정에서, 상기 용제에 포함되어 있는 물에 녹아서 표면 요철부를 형성시킨다.
상기 표면 요철부의 오목부에 상기 금속나노 잉크에 포함되어 있는 나노금속이 박혀서 고착되는 것이다. 이와 같이, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)에 금속나노 잉크가 연속적으로 분사되면, 잉크가 분사되는 지점에 연속적으로 표면 요철부의 오목부가 형성되고, 이 오목부에 상기 나노금속이 연속적으로 박혀서 나노금속 박막 패턴이 형성될 수 있다.
상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)은 상기 금속나노 용제에 잘 녹을 수 있고, 잘 흡수될 수 있는 물질로 형성되는 것이 바람직하다. 따라서, 본 발명에서는 폴리비닐 알코올과 초산비닐 수지를 혼합하여 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)을 형성한다. 구체적으로, 상기 나노금속 및 용제 투과층(40)은 폴리비닐 알코올과 초산비닐 수지의 비율은 70 : 30 ~ 95 : 5 사이의 범위로 혼합하여 형성한다.
상기 폴리비닐 알코올은 물에 잘 녹는 성질을 가지고 있기 때문에, 상기 금속나노 잉크의 용제인 물에 녹아서 상기 표면 요철부(도 2에서 반복적으로 오목부(41)를 가지고 있는 패턴)를 형성하여 나노금속이 고착될 수 있도록 하고, 상기 초산비닐 수지는 알코올에 잘 녹는 성질을 가지고 있기 때문에, 상기 금속나노 잉크의 용제인 알코올에 녹아서 상기 표면 요철부를 형성하여 나노금속이 고착될 수 있도록 한다.
상기 폴리비닐 알코올과 초산비닐 수지가 혼합되어 형성되는 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)은 상기 용제 투과층(30) 상부에 2㎛ ~ 10㎛ 사이의 두께로 코팅된 다음, 약 60℃ ~ 90℃의 온도에서 약 30초 ~ 3분 정도 건조되어 형성된다.
상기와 같은 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)은 금속나노 잉크에 포함되어 있는 물과 에탄올에 해당하는 용제를 일부 흡수함과 아울러, 그 하부층인 용제 흡수층(30)으로 투과시킨다. 상기 나노금속 및 용제 투과층(40)이 용제의 일부를 흡수하는 과정에서 상기 나노금속 및 용제 투과층(40)의 상부는 도 2에 도시된 바와 같이 표면 요철부가 형성된다.
상기 표면 요철부는 상기 금속나노 잉크가 연속적으로 분사되는 각 부분에서, 상기 금속나노 잉크의 용제가 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)을 녹여서 생긴 연속적인 오목부들에 의하여 형성된다.
구체적으로 설명하면, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)이 상기 금속나노 잉크에 포함되어 있는 용제와 결합하여 녹게 되면, 도 2에 도시된 바와 같은 표면 요철부의 오목부(41)가 형성된다. 그리고, 이 오목부(41)에 상기 금속나노 잉크에 포함되어 있는 나노금속(43)이 채워져서 박히게 된다.
상기와 같이, 상기 오목부(41)에 상기 나노금속(43)이 채워지면서, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)에 흡수 또는 투과되는 상기 금속나노 잉크의 용제들은 상술한 용제 흡수층(30)에 의하여 빠르게 흡수된다(도 2에서 화살표로 표시함).
따라서, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층(40)에는 잔여 용제들이 거의 없고, 미진하게 남아 있는 용제들은 자연 건조가 이루어진다. 이 과정에서 상기 표면 요철부의 오목부에 박혀 있는 나노금속들은 강하게 고착된다.
이상에서 설명한 바와 같이, 본 발명에 따른 금속나노 잉크의 기록 매체는 금속나노 잉크가 분사되는 경우, 금속나노 잉크에 포함되어 있는 용제들에 의하여 표면 요철부가 형성되고, 이 표면 요철부의 오목부에 나노금속이 채워져서 박히게 되며, 금속나노 잉크에 포함되어 있는 용제들은 하부쪽으로 빠르게 흡수된다.
따라서, 상기 금속나노 잉크의 기록 매체에 원하는 나노금속 박막 패턴을 용이하게 형성할 수 있다. 그리고, 기록 매체 상부에 용제가 거의 존재하지 않기 때문에, 건조 및 소성 과정을 거치지 않거나, 건조 및 소성 과정을 수행하더라고 잔여 물기 제거를 위한 매우 짧은 시간 동안만 수행하면 된다. 따라서, 열에 상대적을 약한 재질(합성지, 펄프지, 플라스틱 필름 등)로 형성된 베이스를 사용할 수 있다.
이상에서와 같이 본 발명은 특정의 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기한 실시예에 한정하는 것은 아니며, 본 발명의 기술적 요지를 변경하지 않는 범위 내에서 단순한 설계변경이나 관용수단의 치환 등의 경우에도 본 발명의 보호범위에 속함을 분명히 한다.
10 : 베이스 20 : 베이스 보호층
30 : 용제 흡수층 40 : 나노금속 고착 및 용제 투과층
41 : 표면 요철부의 오목부 43 : 고착된 나노금속
30 : 용제 흡수층 40 : 나노금속 고착 및 용제 투과층
41 : 표면 요철부의 오목부 43 : 고착된 나노금속
Claims (5)
- 금속나노 잉크의 기록 매체에 있어서,
베이스;
상기 베이스 상부에 형성되되, 접착력이 있고 상기 베이스로 수분 침투를 방지하는 베이스 보호층;
상기 베이스 보호층 상부에 형성되되, 상기 금속나노 잉크의 용제를 흡수하는 용제 흡수층;
상기 용제 흡수층 상부에 형성되되, 분사되는 상기 금속나노 잉크의 용제를 투과시키고, 나노 금속을 고착시키는 나노금속 고착 및 용제 투과층을 포함하여 구성되되,
상기 나노금속 고착 및 용제 투과층은 상기 용제를 흡수하면서 표면 요철부를 형성시키고, 상기 표면 요철부의 오목부에 상기 나노 금속을 고착시키며,
상기 용제 흡수층은 상기 베이스 보호층 상부에 형성되는 젤라틴층과, 상기 젤라틴 상부에 형성되는 실리카겔층으로 형성되되, 상기 나노금속 고착 및 용제 투과층에 존재하는 수분을 흡수하고,
상기 베이스 보호층은 상기 용제 흡수층에 흡수된 수분을 포함한 용제가 상기 베이스로 침투되는 것을 방지하고, 상기 베이스와 상기 용제 흡수층의 접착력을 강화시키는 것을 특징으로 하는 금속나노 잉크의 기록 매체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 베이스는 플라스틱 필름, 펄프지 및 고분자 합성지 중 어느 하나인 것을 특징으로 하는 금속나노 잉크의 기록 매체.
- 청구항 1에 있어서,
상기 베이스 보호층은 폴리우레탄계 수지와 경화제가 혼합되어 형성되되, 폴리우레탄계 수지와 경화제의 비율은 80 : 20 ~ 98 : 2인 것을 특징으로 하는 금속나노 잉크의 기록 매체.
- 삭제
- 청구항 1에 있어서,
상기 나노금속 고착 및 용제 투과층은 폴리비닐 알코올과 초산비닐 수지가 혼합되어 형성되되, 폴리비닐 알코올과 초산비닐 수지의 비율은 70 : 30 ~ 95 : 5인 것을 특징으로 하는 금속나노 잉크의 기록 매체.
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