KR20020021725A - 주사전자현미경 관찰을 위한 폴리올레핀계 다층 필름의처리 방법 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 폴리올레핀계 다층필름의 주사전자현미경 관찰을 위한 시료 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 액체질소로 파단된 폴리올레핀계 다층필름을 a) 과망간산 또는 크롬산과 b) 인산 및/또는 황산으로 이루어지는 용액에 함침시켜 에칭시킨 후, 필름에 남아있는 잔류물을 제거하는 과정을 포함하는 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법에 관한 것이다. 본 발명에 의해 폴리올레핀계 다층필름의 층간분리를 명확하게 하여 폴리올레핀계 다층필름의 분석 및 이를 이용한 새로운 용도의 폴리올레핀계 다층필름의 개발을 용이하게 할 수 있다.
Description
본 발명은 주사전자현미경 관찰을 위한 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는, 액체질소로 파단된 폴리올레핀계 다층필름을 a) 과망간산 또는 크롬산과 b) 인산 및/또는 황산으로 이루어지는 용액에 함침시켜 에칭시킨 후, 필름에 남아있는 잔류물을 제거하는 과정을 포함하는 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법에 관한 것이다.
전자현미경을 이용한 형태(morphology) 관찰은 시료의 입체적인 정보와 이를 통한 시료의 제조 조건, 특성 등 시료에 대한 많은 정보를 제공하는데, 이때 적절한 시료의 전처리과정을 도입하여 보다 다양하고, 재연성 있는 정보를 얻을 수 있다. 주사전자현미경(Scanning Electron Microscope, SEM)측정에 이용되고 있는 시료의 준비방법은 직접분석이나 간단한 처리에서부터 시간이 많이 소요되는 복잡한 방법에 이르기까지 여러가지 방법이 있다. 구체적으로는 충격시편에 의한 파단면 관찰이나 액체질소를 이용한 저온절단법 등 간단한 방법에서 부터 초박막, 절단, 파쇄, 몰딩 등의 방법을 사용하고 있다. 특히 수십 ㎛의 얇은 고분자 필름의 단면 관찰에는 주로 액체질소를 이용한 저온절단법을 사용하고 있다. 관찰효과를 높이기 위해서 측정시에는 기울임(tilting) 기법을 이용하여 필름 단면에서 나타나는 면 효과(edge effect)와 표면효과를 제거하는 기법 등을 사용하고 있다. 이러한 과정을 통하여 필름의 두께, 층조성 등 고분자 시료의 특성에 관한 정보를 얻을 수 있다.
그러나 폴리프로필렌 캐스팅필름과 폴리프로필렌 이축연신필름 등과 같이 각 층이 유사한 조성을 갖는 폴리올레핀계 다층 필름의 단면을 관찰할 때에는 액체질소를 이용한 직접절단 관찰방법만으로는 한개의 층으로 이루어진 필름처럼 관찰되어 각 조성층을 구분하여 판단하기가 쉽지않다. 따라서 유사한 조성을 가지는 폴리올레핀계 다층 필름을 관찰하기 위해서 관찰전 시료에 적당한 화학약품이나 기기를 적용하여 층간분리를 명확하게 하는 등의 시료전처리 방법의 개발이 요청된다.
이에 본 발명자는 상기와 같은 문제를 해결하기 위하여 물리적으로 결합된 폴리올레핀계 다층필름의 층을 교란하여 분리해 내는 역활을 하는 적절한 화학약품과 처리조건을 찾아내어 이를 폴리올레핀계 다층필름의 단면분석에 적용하였다.
즉 본 발명은 주사전자현미경 관찰을 위한 시료 처리방법에 있어서, 액체질소로 파단된 폴리올레핀계 다층필름을 a) 과망간산 또는 크롬산과 b) 인산 및/또는 황산으로 이루어지는 용액에 함침하여 에칭시킨 후, 필름에 남아있는 잔류물을 제거하는 과정을 포함하는 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법을 제공함을 그 목적으로 한다.
도 1은 폴리올레핀계 다층 필름의 단층분석 방법을 나타낸 순서도,
도 2는 비교예 1에 의한 캐스팅 폴리프로필렌 필름의 단면 촬영사진, 및
도 3은 실시예 1에 의한 캐스팅 폴리프로필렌 필름의 단면 촬영사진이다.
이하에서 본 발명을 보다 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 폴리올레핀 다층필름의 처리방법을 포함하는 다층필름의 시료 전처리 과정을 나타낸 순서도이다.
먼저 폴리올레핀계 다층필름을 액체질소 등을 사용하여 파단시킨다.(S1)
다음으로 파단된 폴리올레핀계 다층 필름을 에칭용액에 담구어 에칭을 수행한다. 이때 상기에서 언급된 바와 같이 시료의 종류에 따라 과망간산이나 크롬산과 황산 및/또는 인산용액의 조성비를 조절하거나 에칭온도를 20∼50℃사이 이내에서, 또한 에칭시간을 20분에서 120분 사이 이내에서 조절하여 층분리효과를 높일 수 있다. (S2)
에칭 후 시료의 에칭용액 등에 의한 오염을 제거하는 과정이 필요하다. 시료의 세척은 다음과 같은 과정을 통하여 이루어질 수 있다. 에칭된 시료를 증류수로 1∼2회 씻어낸 후 과망간산, 크롬산 등의 잔류물을 제거하기 위해서 과산화수소수에 1∼2분간 담구어 둔다. 다음 증류수로 다시 씻어낸 후, 울트라소니케이터를 이용하여 아세톤 혹은 알콜 용액하에서 30∼60분 정도 세척하여 잔류물을 제거한다.(S3)
상기와 같이 처리된 시료의 단면은 진공상태 하에서 도전성 코팅을 수행한 후 전자현미경으로 관찰할 수 있다.(S4)
본 발명에서는 액체질소로 파단된 폴리올레핀계 다층필름을 먼저 a) 과망간산 또는 크롬산과 b) 인산 및/또는 황산으로 이루어지는 용액에 함침하여 에칭시켜서 물리적으로 결합되어 있는 폴리올레핀계 다층필름의 층간 계면을 교란시켜서 층간을 분리시키고 있다.
본 발명에서 사용하는 용액은 특정한 조성하에서 폴리올레핀계 다층필름의 구성층을 선택적으로 교란시켜 분리해낼 수 있는 기능을 발휘하며, 이와 더불어 에칭온도와 시간을 조절하는 것도 중요한 변수로 작용한다. 본 발명의 에칭조건과 화합물의 조성은 폴리올레핀계 다층필름을 구성하는 수지의 종류에 따라서 다르게 적용될 수 있다.
이하에서 사용되는 에칭용액과 에칭조건을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
사용되는 에칭 용액의 조성은 a) 과망간산 또는 크롬산 0.1∼12 중량% 및 b)인산 및/또는 황산 99.9∼88 중량%의 조성비로 이루어지는 것이 바람직하며, 상기 범위를 벗어나는 경우 다층필름의 분리효과가 좋지 못하다.
에칭조건은 에칭시간이 20분 내지 120분, 에칭온도가 20∼50℃가 되도록 함이 바람직하다. 20분 미만 또는 20℃ 미만 조건에서 에칭하는 경우 층분리효과가 충분히 나타나지 않고, 120분 초과 또는 50℃ 초과 조건에서 에칭하는 경우 시료의 손상을 가져올 염려가 있다.
또한, 상기 용액에서 인산과 황산이 함께 사용되는 경우 그 몰농도비를 1:3 내지 2:3로 하는 것이 효과가 좋다.
비교예 1
3층으로 구성된 폴리프로필렌 캐스팅필름을 종래의 방법에 따라 액체질소로 파단한 후 도전성 코팅을 행하여 주사전자현미경으로 관찰하였다.
실시예 1
비교예에서 사용한 것과 동일한 3층으로 구성된 폴리프로필렌 캐스팅 필름을 액체질소로 파단한 후, 1중량%의 과망간산과 황산과 인산을 1:1 몰비로 혼합한 용액 99중량%로 이루어진 에칭용액을 사용하여 30℃에서 20분동안 에칭시켰다. 에칭된 시료를 증류수로 2회 씻어낸 후 과망간산 등의 잔류물제거를 위하여 과산화수소수에 2분간 담구어 두었다. 다음 증류수로 씻어낸 후 울트라소니케이터를 이용하여 아세톤 혹은 알콜 용액하에서 30분 세척하여 시료를 채취하였다. 채취된 시료에 도전성코팅을 행하여 주사전자현미경으로 관찰하였다.
도 2와 3은 각각 비교예 1과 실시예 1에 의한 폴리프로필렌 캐스팅필름의 단면을 촬영한 사진으로, 비교예 1에는 나타나지 않았던 내외면의 표면층이 실시예 1에서 선명하게 나타남을 알 수 있다. 이는 본 발명의 처리방법에 의해 물리적으로 결합된 필름사이가 교란되어 층의 분리현상이 나타나고 있음을 보여주는 것이다.
본 발명에 의한 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법에 의하면 유사한 조성을 갖는 폴리올레핀계 다층 필름의 층간 계면이 교란되어 각 층에 관해서 보다 정확하게 분석할 수 있다.
Claims (5)
- 주사전자현미경 관찰을 위한 시료 처리방법에 있어서, 액체질소로 파단된 폴리올레핀계 다층필름을 a) 과망간산 또는 크롬산과 b) 인산 및/또는 황산으로 이루어지는 용액에 함침시켜 에칭시킨 후, 필름에 남아있는 잔류물을 제거하는 과정을 포함하는 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법.
- 제 1항에 있어서, 상기 용액은 a) 과망간산 또는 크롬산 0.1∼12 중량% 및 b) 인산 및/또는 황산 99.9∼88 중량%로 이루어지는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법.
- 제 2항에 있어서, 상기 에칭용액으로 인산과 황산을 함께 사용하는 경우 인산 대 황산의 몰농도비를 1:3 내지 2:3으로 하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법.
- 제 1항에 있어서, 에칭시간을 20분 내지 120분으로 하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법.
- 제 1항에 있어서, 에칭온도를 20∼50℃로 하여 에칭하는 것을 특징으로 하는 폴리올레핀계 다층필름의 처리방법.
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