KR20130043410A - Magnetic particle and the fabrication method thereof - Google Patents
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Abstract
Description
본 발명은 자성입자 및 그 제조방법에 관한 것으로, 상세하게는 자성체 코어의 외각에 형성된 쉘층의 외각에 보호막을 형성함으로써, 물성을 향상시킨 자성입자 및 이를 제조하는 방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a magnetic particle and a method of manufacturing the same, and more particularly, to a magnetic particle having improved physical properties by forming a protective film on the outer surface of a shell layer formed on the outer surface of a magnetic core, and a method of manufacturing the same.
자성 분말체의 주요 응용분야로는 자속을 제공하는 것이 주 목적인 영구자석, 외부 자장의 변화에 따른 자성체의 특성 변화를 판독하여 외부의 물리량 변화를 유추해내는 각종 자기센서, 그리고 하드 디스크와 같은 정보를 저장하는 저장장치 등을 들 수 있으며, 위조방지 분야에서는 자성체의 특성 변화를 판독하는 용도로 제품에 포함되는 것이 일반적이다. 하지만 일반적인 자성 분말체는 짙은 회색 또는 짙은 갈색의 색상을 가지므로 밝은 색상이 요구되는 응용분야에 그 활용이 제한적이며, 자기 특성만으로는 위조방지 효과가 부족하다는 단점이 존재한다. 따라서 이를 해결하기 위해 코어-쉘 기술을 활용한 밝은 색상의 자성체가 개발되고 있다. 이를 통해 자성 입자에 선명한 색상 및 명도가 높은 담색의 특징을 부여하여 컬러 잉크, 일반 도료, 자동차용 분체 안료, 화장품용 안료, 촉매 도료, 위조방지용 잉크 등 여러 가지 목적으로 사용된다. The main application fields of magnetic powder are information such as permanent magnet whose main purpose is to provide magnetic flux, various magnetic sensors that infer the change of external physical quantity by reading the characteristic change of magnetic body according to the change of external magnetic field, and hard disk And a storage device for storing the same, and in the field of anti-counterfeiting, it is generally included in a product for reading a change in characteristics of a magnetic material. However, since the general magnetic powder has a color of dark gray or dark brown, its application is limited in applications requiring bright colors, and there is a disadvantage in that the anti-counterfeiting effect is insufficient only by magnetic properties. Therefore, in order to solve this problem, bright magnetic materials using core-shell technology have been developed. Through this, it is used for various purposes such as color inks, general paints, automotive powder pigments, cosmetic pigments, catalyst paints, and anti-counterfeiting inks by giving the magnetic particles the characteristics of vivid color and high brightness.
따라서 이러한 다양한 용도로 사용되는 특성화된 다양한 색상을 갖는 자성재료에 대한 시장의 요구가 있어 왔으며, 그 중 자성재료의 어두운 색상을 은폐시키는 기술들에 관해서 다양한 연구들이 진행되고 있다. Therefore, there has been a market demand for a magnetic material having a variety of specialized colors used for such various uses, and various studies are being conducted on techniques for concealing dark colors of the magnetic material.
자성재료의 어두운 색상을 은폐시키는 종래 기술로, 백색 분말체 및 그 제조방법(한국 공개특허공보 10-2006-0028393)은 산화티탄막과 은막을 사용하여 밝은 자성체를 제조하는 방법을 제공하고 있다.As a conventional technique of concealing the dark color of the magnetic material, a white powder and a manufacturing method thereof (Korean Patent Laid-Open Publication No. 10-2006-0028393) provide a method of manufacturing a bright magnetic body using a titanium oxide film and a silver film.
그러나, 상기와 같이 제조하는 경우에는 잉크화 하는 공정에서 은막에 스크래치가 발생하여 담색도가 현저히 저하되는 문제점이 발생한다. 이러한 스크래치 현상은 은막의 고유물성인 연성에 기인한 것이다. 담색자성체가 컬러 잉크, 일반 도료, 자동차용 분체 안료, 화장품용 안료, 촉매 도료, 위조방지용 잉크에 사용되기 위해서는 반드시 연육 즉 분산공정을 거쳐야 한다. 따라서 기존의 구조로는 담색저하가 필연적으로 발생하기 때문에 제품 적용이 불가능하다. 도 1은 기존 담색자성체의 잉크화 공정시 발생되는 은막의 손상을 나타내는 사진으로, 도 1(a)는 잉크화 공정 이전의 담색 자성체를 나타내고, 도 1(b)는 잉크화 공정시 연육과정에서 충진제와의 마찰 및 롤 사이의 압력에 의하여 은막이 손상된 것을 나타낸 사진이다. 이와 같이 담색 자성체의 은막이 손상되는 경우에는 반사율이 떨어져서 담색 효과가 저하된다는 문제점이 있다.
However, in the case of manufacturing as described above, a problem occurs that scratches occur in the silver film in the ink-forming step, and the lightness is significantly reduced. This scratch phenomenon is due to the ductility that is inherent to the silver film. In order to be used in color inks, general paints, automotive powder pigments, cosmetic pigments, catalyst paints, and anti-counterfeiting inks, the pale magnetic material must be subjected to a fleshy or dispersion process. Therefore, it is impossible to apply the product because the light color deterioration inevitably occurs with the existing structure. 1 is a photograph showing damage of a silver film generated during an ink process of a conventional pale magnetic material, FIG. 1 (a) shows a pale color magnetic material before an ink process, and FIG. 1 (b) shows a process of hardening during an ink process. The photograph shows that the silver film was damaged by friction with the filler and pressure between the rolls. As described above, when the silver film of the pale color magnetic material is damaged, there is a problem that the reflectance is lowered and the light color effect is reduced.
본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 잉크화 하는 과정에서 은막의 손상을 방지하기 위함이다. 즉, 잉크화 공정시 연육과정에서 발생하는 충진제와의 마찰에 의한 손상 및 롤 사이의 압력에 의한 손상 등을 방지하기 위하여 담색자성체의 최외각 층에 보호층을 형성하여 담색 효과 저하에 대한 문제점을 개선하고자 하기 위함이다. 또한 보호층의 두께 증가에 따라 담색저하가 크게 나타나므로 내스크래치성, 내화학성 및 내광성이 확보되는 최적의 소재와 두께를 설정하고자 한다. The present invention has been made to solve the above problems, to prevent damage to the silver film during the ink process. That is, in order to prevent damage due to friction with fillers generated during the inkling process and damage caused by pressure between the rolls, a protective layer is formed on the outermost layer of the pale magnetic material to reduce the pale color effect. This is to improve. In addition, as the thickness of the protective layer increases, the light color decreases greatly, and therefore, an optimal material and thickness for securing scratch resistance, chemical resistance, and light resistance are set.
본 발명에 따른 자성입자는 자성체 코어와, 자성체 코어의 외각에 형성되는 쉘, 및, 쉘 외각에 형성되는 보호막을 포함하는 것을 특징으로 한다. 쉘은 금속 또는 유전체 물질을 포함하며, 단층 또는 다층인 것을 특징으로 하고, 쉘은 유전체 물질로 되는 제1쉘 및 금속으로 되는 제2쉘을 포함할 수 있다. 또한, 상기 유전체 물질은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하고, 상기 금속은 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 것인 것을 특징으로 하며, 상기 보호막은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 한다. 상기 보호막 재질의 이산화 규소의 두께는 5~160 nm 이고, 이산화 티탄의 두께는 5~80 nm 인 것을 특징으로 한다.Magnetic particles according to the invention is characterized in that it comprises a magnetic core, a shell formed on the outer shell of the magnetic core, and a protective film formed on the shell outer shell. The shell comprises a metal or dielectric material, and is characterized in that it is single layer or multilayer, and the shell may comprise a first shell of dielectric material and a second shell of metal. In addition, the dielectric material is characterized in that at least one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, alumina, calcium carbonate, zirconium oxide, magnesium fluoride, zinc oxide and zinc sulfide, the metal is copper, nickel, gold, platinum At least one selected from the group consisting of silver, aluminum, and chromium, wherein the protective film is at least one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, alumina, calcium carbonate, zirconium oxide, magnesium fluoride, zinc oxide, and zinc sulfide. It features. The thickness of the silicon dioxide of the protective film material is 5 ~ 160 nm, the thickness of the titanium dioxide is characterized in that 5 ~ 80 nm.
본 발명에 따른 자성입자의 제조방법은 자성체 코어 상에, 유전체 물질을 포함하는 제1쉘층을 형성하는 단계, 제1쉘층 상에 금속을 포함하는 제2쉘층을 형성하는 단계, 및, 제2쉘층 외각에 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. 제1쉘층을 형성하는 데 있어서 유전체 물질은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하고, 제2쉘층을 형성하는 데 있어서 금속은 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 것인 것을 특징으로 하며, 상기 보호막은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 것을 특징으로 한다. 상기 보호막 재질의 이산화 규소의 두께는 5~160 nm 이고, 이산화 티탄의 두께는 5~80 nm 인 것을 특징으로 한다. Method for producing a magnetic particle according to the present invention, forming a first shell layer comprising a dielectric material on a magnetic core, forming a second shell layer comprising a metal on the first shell layer, and the second shell layer Forming a protective film on the outer shell is characterized in that it comprises. In forming the first shell layer, the dielectric material is at least one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, alumina, calcium carbonate, zirconium oxide, magnesium fluoride, zinc oxide, and zinc sulfide, and the second shell layer is formed. The metal is characterized in that at least one selected from copper, nickel, gold, platinum, silver, aluminum and chromium, the protective film is titanium dioxide, silicon dioxide, alumina, calcium carbonate, zirconium oxide, magnesium fluoride, oxide At least one selected from the group consisting of zinc and zinc sulfide. The thickness of the silicon dioxide of the protective film material is 5 ~ 160 nm, the thickness of the titanium dioxide is characterized in that 5 ~ 80 nm.
본 발명에 따른 자성입자는 유가증서의 보안용 잉크로 함유될 수 있다.
Magnetic particles according to the present invention may be contained in the security ink of the oil price certificate.
본 발명에 따른 자성입자는 보호막을 형성하여, 잉크화 하는 과정에서 은막의 손상을 방지함으로써, 담성 자성체의 밝기 저하가 방지된다. 즉, 보호막은 자성입자의 내마모성, 내화학성을 향상시킴으로써, 반사율의 저하 방지를 가져오고, 또한, 내광성을 향상시킴으로써, 황변현상이 완화될 수 있다.
The magnetic particles according to the present invention form a protective film and prevent damage of the silver film in the process of inkization, thereby preventing the lowering of the brightness of the bile magnetic material. That is, the protective film improves abrasion resistance and chemical resistance of the magnetic particles, thereby bringing about a reduction in the reflectance, and also improves light resistance, thereby alleviating yellowing.
도 1은 기존 담색자성체의 잉크화 공정시 발생되는 은막의 손상을 나타내는 사진이며,
도 2는 본 발명에 따른 자성입자의 일 예를 도시한 단면도이며,
도 3은 본 발명에 따른 자성입자의 다른 예를 도시한 단면도이며,
도 4는 본 발명에 따른 자성입자의 또 다른 예를 도시한 단면도이며,
도 5는 본 발명에 따른 자성입자의 또 다른 예를 도시한 단면도이며,
도 6은 본 발명에 따른 자성입자의 또 다른 예를 도시한 단면도이며,
도 7은 본 발명에 따른 자성입자의 다른 제조방법을 도시한 도면이다.
도 8은 본 발명에 따른 자성입자에 보호층 형성된 것을 나타낸 사진이며,
도 9는 잉크 연육 전후의 반사율을 나타내는 그래프이며,
도 10은 내화학실험 전후의 반사율을 나타내는 그래프이다.1 is a photograph showing the damage of the silver film generated during the ink process of the existing pale color magnetic material,
2 is a cross-sectional view showing an example of the magnetic particles according to the present invention,
3 is a cross-sectional view showing another example of the magnetic particles according to the present invention;
4 is a cross-sectional view showing another example of the magnetic particles according to the present invention;
5 is a sectional view showing another example of the magnetic particles according to the present invention;
6 is a cross-sectional view showing another example of the magnetic particles according to the present invention;
7 is a view showing another manufacturing method of magnetic particles according to the present invention.
8 is a photograph showing that the protective layer formed on the magnetic particles according to the present invention,
9 is a graph showing reflectances before and after ink softening;
10 is a graph showing reflectances before and after chemical resistance experiments.
이하 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 자성 입자 및 제조방법을 상세히 설명한다. 다음에 소개되는 도면들은 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 예로서 제공되는 것이다. 따라서, 본 발명은 이하 제시되는 도면들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있으며, 이하 제시되는 도면들은 본 발명의 사상을 명확히 하기 위해 과장되어 도시될 수 있다. 또한 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다. Hereinafter, the magnetic particles and the manufacturing method of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. The drawings introduced below are provided by way of example so that the spirit of the invention to those skilled in the art can fully convey. Therefore, the present invention is not limited to the following drawings, but may be embodied in other forms, and the following drawings may be exaggerated in order to clarify the spirit of the present invention. Also, throughout the specification, like reference numerals designate like elements.
이때, 사용되는 기술 용어 및 과학 용어에 있어서 다른 정의가 없다면, 이 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 통상적으로 이해하고 있는 의미를 가지며, 하기의 설명 및 첨부 도면에서 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 공지 기능 및 구성에 대한 설명은 생략한다. Hereinafter, the technical and scientific terms used herein will be understood by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention. Descriptions of known functions and configurations that may be unnecessarily blurred are omitted.
첨부된 도면에서는 자성입자가 구형인 경우로 도시되었으나, 자성입자의 형태는 구형으로 한정되는 것은 아니며 판상형인 경우도 포함함은 물론이다.
In the accompanying drawings, the magnetic particles are shown as being spherical, but the shape of the magnetic particles is not limited to the spherical shape, of course, also includes a plate-shaped case.
도 2는 본 발명에 따른 자성입자를 도시한 일 예로, 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 자성입자는 자성체 코어(100)와 자성체 코어의 외각에 형성되는 쉘(200)을 포함하고, 쉘(200) 외각에 형성되는 보호막(300)을 포함한다. FIG. 2 illustrates an example of magnetic particles according to the present invention. As shown in FIG. 2, the magnetic particles according to the present invention include a
자성체 코어(100)는 본 발명에 따른 자성입자에 자기적 특성을 부여한다.The
한편 쉘(200)은 금속 또는 유전체를 포함하는 것으로, 이는 단층 또는 다층일 수 있고 서로 같거나 다른 재료로 될 수 있다. Meanwhile, the
그 일예로, 도 3에는 쉘이 금속 재료로 되는 경우를 도시하였고, 도 4에는 쉘이 유전체 재료 및 금속재료로 되는 경우를 도시하였다. As an example, FIG. 3 illustrates a case where the shell is made of a metal material, and FIG. 4 illustrates a case where the shell is made of a dielectric material and a metal material.
도 3에서 금속 재료로 되는 쉘(220)은 단일층이거나(도 3의 a, 220), 이층이거나(도 3의 b, 221, 222) 또는 3층(도 3의 c, 221, 222 및 223)일 수 있고 그 이상일 수도 있다. The
도 3을 기반으로, 쉘(200)이 금속재료로 되는 쉘(220)인 경우, 본 발명에 따른 자성입자(I)에 대해 상술한다. Based on FIG. 3, when the
도 3에 도시한 바와 같이, 상기 자성입자(I)는 금속재료로 되는 쉘(220); 자성체 코어(100); 및 금속재료로 되는 쉘(220)의 구막의 외각에 형성되는 보호막(300);을 포함한다.As shown in FIG. 3, the magnetic particles I include a
본 발명에 따른 자성입자(I)는 자성체 코어(100)가 위치하여 자성입자(I)에 자성 특성을 부여한다. In the magnetic particles (I) according to the present invention, the
상세하게, 상기 자성입자(I)의 자성체 코어(100)는 강자성체 입자이며, 상기 자성체 코어(100)는 철; 니켈; 코발트; 산화철; 산화니켈; 산화코발트; 및 철, 니켈 및 코발트에서 둘 이상 선택된 원소를 포함하는 다성분계물질;로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 바람직하다. In detail, the
상기 자성체 코어(100)는 자성입자(I)가 활용되는 분야를 고려하여 그 크기를 조절할 수 있다. 보안용 잉크에 자성입자(I)가 함유되는 경우, 상기 자성체 코어(100)의 크기는 0.5 내지 50㎛인 것이 바람직하다.The
상기 금속재료로 되는 쉘(220)은 자성입자(I)의 명도를 증가시킨다. 상기 금속재료로 되는 쉘(220)에 포함되는 금속재료로는 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직하며, 구리, 니켈, 은, 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 보다 바람직하다. The
이때, 상기 금속재료로 되는 쉘(220)은 단일한 금속의 구막으로 이루어진 단일막일 수 있으며, 서로 다른 금속의 막들이 적층된 다층막일 수 있다.In this case, the
상세하게, 상기 금속재료로 되는 쉘(220)의 구막이 단일막인 경우, 상기 단일막은 구리, 니켈, 은, 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직하며, 상기 금속재료로 되는 쉘(210)의 두께는 자성입자(I)의 명도를 증가시키는 측면에서 10 내지 500nm인 것이 바람직하다.In detail, when the structure of the
상세하게, 상기 금속재료로 되는 쉘(220)의 구막은 서로 다른 금속인 둘 이상의 금속 막이 적층된 적층막을 포함하며, 도 3(b) 내지 도 3(c)에 도시한 바와 같이, 제1 금속막(221) 및 제2 금속막(222)이 적층된 적층막이거나, 도 3(c)에 도시한 바와 같이 제1 금속막(221), 제2 금속막(222), 및 제3 금속막(223)이 적층된 적층막을 포함한다.In detail, the spherical film of the
상기 제1 금속막(221) 내지 제3 금속막(223)의 금속은 서로 상이하게 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직하다.The metal of the
상기 보호막(300)은 금속재료로 되는 쉘(220)을 보호하여 반사율의 저하를 방지한다. 특히 보호막(300)을 형성함으로써, 잉크화 공정시 연육과정에서의 충진제와의 마찰 및 롤 사이의 압력에 의한 쉘(220)의 손상을 방지함으로써, 자성입자(I)의 내마모성, 내화학성, 내광성을 향상시킬 수 있도록 한다. 보호막의 소재로는 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있다. 이산화규소가 보호막의 소재로 사용되는 경우에는 그 두께가 5~160 nm 인 것이 바람직하고, 두께가 10~50 nm 인 것이 보다 바람직하다. 또한, 이산화 티탄이 보호막의 소재로 사용되는 경우에는 그 두께가 5~80 nm 인 것이 바람직하고, 두께가 10~30 nm인 것이 보다 바람직하다. 상기 보호막의 두께 범위보다 두꺼우면 반사율이 떨어질 수 있고, 상기 보호막의 두께 범위보다 얇으면 내스크래치성, 내화학성 및 내광성이 떨어져서, 보호막에 의한 반사율의 저하 방지 효과가 떨어질 수 있다. The
도 4를 기반으로, 쉘(200)이 유전체 물질로 되는 쉘(210) 및 금속재료로 되는 쉘(220)인 경우, 본 발명에 따른 자성입자(II)에 대해 상술한다.Based on FIG. 4, when the
도 4에 도시한 바와 같이, 상기 자성입자(II)는 자성체 코어(100); 자성체 코어(100) 외각에 형성된 유전체 재료로 되는 쉘(210); 유전체 재료(210)로 되는 쉘(210)의 외각에 형성되는 금속재료로 되는 쉘(220); 금속재료로 되는 쉘(220)의 외각에 형성되는 보호막(300);을 포함하여 구성된다. As shown in Figure 4, the magnetic particles (II) is a magnetic core (100); A
이와 같은 본 발명의 일 구현예에 의한 자성입자(II)는 중심에 자성체 코어(100)가 위치하여 자성입자(II)에 자성 특성을 부여한다. In the magnetic particles (II) according to the embodiment of the present invention, the
상세하게, 자성입자(II)의 자성체 코어(100)는 상기 자성입자(I)의 자성체 코어(100)와 유사하게, 강자성체 입자이며, 상기 자성체 코어(100)는 철; 니켈; 코발트; 산화철; 산화니켈; 산화코발트; 및 철, 니켈 및 코발트에서 둘 이상 선택된 원소를 포함하는 다성분계물질;로 이루어진 군에서 적어도 하나 이상 선택된 것이 바람직하다.Specifically, the
상기 자성체 코어(100)는 자성입자(II)가 활용되는 분야를 고려하여 그 크기를 조절한다. 보안용 잉크에 자성입자(II)가 함유되는 경우, 자성체 코어(100)의 크기는 0.5 내지 50㎛인 것이 바람직하다. The
금속재료로 되는 제2쉘(220)은 유전체 물질로 되는 쉘(210, 이하 제1쉘이라 칭한다.)의 외각에 형성되고, 금속재료로 되는 제2쉘(220) 외각에는 보호막(300)이 형성되어 자성입자(II)의 반사율의 저하를 방지한다.The
금속재료로 되는 제2쉘(220)은 상기 자성입자(I)의 금속재료로 되는 쉘과 유사하게 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직하며, 니켈, 구리, 은 및 크롬에서 하나 이상 선택된 물질인 것이 보다 바람직하다. The
상기 제2쉘(220)의 두께는 40 내지 150nm인 것이 바람직하다. 제2쉘(220)로 자성입자(II)의 명도를 증가시킨다.The thickness of the
이때, 도 5에 도시한 바와 같이, 상기 금속재료로 되는 제2쉘(220)은 단일한 금속의 구막으로 이루어진 단일막일 수 있으며, 서로 다른 금속의 막들(221~222, 쉘막)이 적층된 다층막일 수 있다. In this case, as shown in FIG. 5, the
상세하게, 상기 제2쉘(220)은 서로 다른 금속인 둘 이상의 금속 막이 적층된 적층막을 포함할 수 있다. 도 5에 도시한 일 예는 제2쉘(220)이 두 층의 금속막(제1 금속쉘막(221) 및 제2 금속쉘막(222))이 적층된 경우를 도시한 일 예이나, 본 발명이 상기 적층된 금속막의 수에 한정되지는 않는다. 이때, 도 5와 같이 제1 금속쉘막(221) 및 제2 금속쉘막(222)이 적층된 적층막의 두께(즉, 금속 쉘의 총 두께)는 단일막의 금속쉘과 마찬가지로 40 내지 150nm인 것이 바람직하다. In detail, the
제2쉘(220)의 외각에 형성된 보호막(300)은 잉크화 공정시 연육과정에서의 충진제와의 마찰 및 롤 사이의 압력에 의한 쉘(220)의 손상을 방지함으로써, 자성입자(II)의 내마모성, 내화학성, 내광성을 향상시킬 수 있도록 한다. 상기 제1쉘(210)의 유전체 물질은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 물질인 것이 바람직하며, 제1쉘(210) 구막의 두께는 10 내지 500nm인 것이 바람직하다. The
이때, 도 6에 도시한 바와 같이, 상기 제1쉘(210)의 구막은 서로 다른 굴절률을 갖는 둘 이상의 무기물 막이 적층된 적층막을 포함한다. 도 6에 도시한 일 예는 제1쉘(210)의 구막이 세개의 서로 다른 굴절률을 갖는 3개의 유전체막(제1 유전체막(211), 제2 유전체막(212), 및 제3 유전체막(213))이 적층된 경우를 도시한 일 예이나, 본 발명이 상기 적층된 유전체막의 수에 한정되지는 않는다.In this case, as shown in FIG. 6, the structure of the
상기 보호막(300)은 상기 자성입자(I)의 보호막(300)과 유사하게, 금속재료로 되는 쉘(220)을 보호하여 반사율의 저하를 방지한다. 특히 보호막(300)을 형성함으로써, 잉크화 공정시 연육과정에서의 충진제와의 마찰 및 롤 사이의 압력에 의한 쉘(220)의 손상을 방지함으로써, 자성입자(II)의 내마모성, 내화학성, 내광성을 향상시킬 수 있도록 한다. 보호막의 소재로는 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것이 사용될 수 있다. 이산화규소가 보호막의 소재로 사용되는 경우에는 그 두께가 5~160 nm 인 것이 바람직하고, 두께가 10~50 nm 인 것이 보다 바람직하다. 또한, 이산화 티탄이 보호막의 소재로 사용되는 경우에는 그 두께가 5~80 nm 인 것이 바람직하고, 두께가 10~30 nm인 것이 보다 바람직하다. 상기 보호막의 두께 범위보다 두꺼우면 반사율이 떨어질 수 있고, 상기 보호막의 두께 범위보다 얇으면 내스크래치성, 내화학성 및 내광성이 떨어져서, 보호막에 의한 반사율의 저하 방지 효과가 떨어질 수 있다.
Similar to the
도 7을 기반으로 자성입자(II)의 제조방법을 상술한다.The manufacturing method of the magnetic particles (II) will be described in detail with reference to FIG. 7.
도 7에 도시한 바와 같이 상기 자성입자(II)는 자성체 코어의 외각에 유전체 물질을 포함하는 제1쉘층을 형성하는 단계(S21); 제1쉘층 외각에, 금속을 포함하는 제2쉘층을 형성하는 단계(S22); 및 제2쉘층 외각에 보호막을 형성하는 단계(S23);를 포함하여 제조된다.As shown in FIG. 7, the magnetic particles (II) may include forming a first shell layer including a dielectric material on an outer surface of the magnetic core (S21); Forming a second shell layer including a metal at an outer surface of the first shell layer (S22); And forming a protective film on the outer shell of the second shell layer (S23).
자성체 코어에 유전체 물질을 포함하는 제1쉘층 및 금속을 포함하는 제2쉘층을 형성하는 단계는 금속전구체용액에 상기 자성체 코어를 함침한 후, 환원제를 투입하여 자성체 코어에 금속막을 형성시키거나, 자성체 코어와 금속 입자를 혼합 교반하여 물리적으로 상기 자성체 코어에 금속막을 형성한 후, 형성된 금속막을 산화시켜 무기물-자성체코어 복합체를 제조하는 것이 바람직하다. The forming of the first shell layer including the dielectric material and the second shell layer including the metal in the magnetic core may include impregnating the magnetic core in the metal precursor solution, and then introducing a reducing agent to form a metal film in the magnetic core, or the magnetic body. After mixing and stirring the core and the metal particles to physically form a metal film on the magnetic core, it is preferable to prepare an inorganic-magnetic core composite by oxidizing the formed metal film.
구체적인 일 구현예에서 유전체 재료로 되는 쉘을 형성하는 데 있어서 반응온도에 따라서 쉘층의 두께가 제어될 수 있는데, 유전체 재료가 이산화티탄인 경우 반응온도는 20 내지 85℃ 정도인 것이 바람직할 수 있다. In a specific embodiment, the thickness of the shell layer may be controlled according to the reaction temperature in forming the shell of the dielectric material. When the dielectric material is titanium dioxide, the reaction temperature may be about 20 to 85 ° C.
도 8은 은막 손상을 방지하기 위하여 은막 외각에 형성된 보호층을 나타내는 사진이다. 도 8(a)는 이산화규소 보호층이 포함된 것을 나타내고, 도 8(b)는 이산화티탄 보호층이 포함된 것을 나타내는 사진이다. 이와 같은 보호층이 형성되는 경우에는 잉크화 공정시 연육과정에서 충진제와의 마찰에 의한 은막의 손상을 방지할 수 있고, 롤 사이의 압력에 의한 은막 손상을 방지할 수 있다.
8 is a photograph showing a protective layer formed on the outer surface of the silver film to prevent damage to the silver film. FIG. 8 (a) shows that a silicon dioxide protective layer is included, and FIG. 8 (b) is a photograph showing that a titanium dioxide protective layer is included. When such a protective layer is formed, it is possible to prevent damage to the silver film due to friction with the filler in the grinding process during the inkification process, and to prevent the silver film damage due to the pressure between the rolls.
이하는 본 발명의 구체적인 설명을 위하여 예를 들어 설명하는 바, 본 발명이 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.
The following is described by way of example for the detailed description of the invention, the invention is not limited to the following examples.
<자성체 코어의 외각에 <On the outer shell of the magnetic core 이산화티탄층Titanium dioxide layer 형성> Formation>
에탄올 3.6 L에 자성체 입자 120g, 증류수 24 ml를 투입한 후, 초음파를 조사하여 분산시킨다. TBOT(tetrabuthoxy titanium) 38 ml와 에탄올 300 ml를 혼합하여 30분 동안 천천히 투입한다. 상온에서 3시간 동안 300rpm의 회전속도로 교반한다. 코어 입자 분말을 자석으로 분리하고 에탄올로 2회 세척한 후, 건조하였다.
120 g of magnetic particles and 24 ml of distilled water were added to 3.6 L of ethanol, and then ultrasonic waves were dispersed. Mix 38 ml of tetrabuthoxy titanium (TBOT) and 300 ml of ethanol and add slowly for 30 minutes. Stir at a rotational speed of 300 rpm for 3 hours at room temperature. The core particle powder was separated by a magnet, washed twice with ethanol and dried.
<이<This 산화티탄층이Titanium oxide layer 형성된 자성체 코어에 은막 형성> Forming silver film on the formed magnetic core>
증류수 800 ml에 글루코스(Glucose) 85 g, 타르타르산칼륨(potassium tartrate) 5 g을 용해하여 환원액을 제조하였다. 증류수 800 ml에 수산화나트륨(NaOH) 12 g, 수산화암모늄(NH4OH) 100 ml, 질산은(AgNO3)55 g을 용해하여 무색의 투명한 은암민착체 용액을 제조하였다.A reducing solution was prepared by dissolving 85 g of glucose and 5 g of potassium tartrate in 800 ml of distilled water. 12 g of sodium hydroxide (NaOH), 100 ml of ammonium hydroxide (NH 4 OH), and 55 g of silver nitrate (AgNO 3 ) were dissolved in 800 ml of distilled water to prepare a colorless transparent silver rock complex solution.
증류수 2.4 L에 상기 공정으로 제조된 이산화티탄층이 형성된 자성체 입자 80 g을 투입하고, 무색의 투명한 은암민착체 용액을 혼합후 초음파를 조사한다. 상온에서 30분 동안 300 rpm의 회전속도로 교반후 환원액을 혼합하고, 20분 동안 초음파 조사와 교반을 계속하여 은막을 코팅하였다. 자석으로 분리하여 증류수로 2회 세척한 후, 건조하였다.
80 g of magnetic body particles having a titanium dioxide layer prepared in the above process was added to 2.4 L of distilled water, and the colorless transparent silver rock adsorbent solution was mixed and irradiated with ultrasonic waves. After stirring at a rotational speed of 300 rpm for 30 minutes at room temperature, the reducing solution was mixed, and ultrasonic coating and stirring were continued for 20 minutes to coat the silver film. Separated by magnet, washed twice with distilled water, and dried.
<< 최외각에At the outermost level 은막이 형성된 자성체 입자에 이산화규소 보호층 형성> Silicon dioxide protective layer formed on magnetic particles with silver film>
에탄올 3.6 L에 최외각에 은막이 형성된 자성체 입자 120 g, 증류수 30 ml, NH4OH 150 ml를 투입한 후, 초음파를 3분간 조사하여 분산시킨다. TEOS(Tetraethly orthosilicate) 40 ml와 에탄올 300 ml를 혼합하여 30분 동안 천천히 투입한다. 상온에서 3시간 동안 300 rpm의 회전속도로 교반한다. 자성 입자 분말을 자석으로 분리하고 에탄올로 2회 세척한 후, 건조하였다.
120 g of magnetic particles having an outermost silver film, 30 ml of distilled water, and 150 ml of NH 4 OH were added to 3.6 L of ethanol, and ultrasonic waves were dispersed for 3 minutes. Mix 40 ml of Tetraethly orthosilicate (TEOS) and 300 ml of ethanol and slowly add for 30 minutes. Stir at a rotational speed of 300 rpm for 3 hours at room temperature. Magnetic particle powder was separated by a magnet, washed twice with ethanol and dried.
<< 최외각에At the outermost level 은막이 형성된 자성체 입자에 이산화티탄 보호층 형성> Titanium dioxide protective layer formed on magnetic particles with silver film>
에탄올 3.6 L에 최외각에 은막이 형성된 자성체 입자 120 g, 증류수 24 ml를 투입한 후, 초음파를 3분간 조사하여 분산시킨다. TBOT(Tetrabuthoxy titanium) 38 ml와 에탄올 300 ml를 혼합하여 30분 동안 천천히 투입한다. 상온에서 3시간 동안 300 rpm의 회전속도로 교반한다. 자성 입자 분말을 자석으로 분리하고 에탄올로 2회 세척한 후, 건조하였다.
120 g of magnetic particles having 24 mm of distilled water and a distilled water were added to 3.6 L of ethanol at the outermost side, and ultrasonic waves were dispersed for 3 minutes. 38 ml of TBOT (Tetrabuthoxy titanium) and 300 ml of ethanol are mixed slowly for 30 minutes. Stir at a rotational speed of 300 rpm for 3 hours at room temperature. Magnetic particle powder was separated by a magnet, washed twice with ethanol and dried.
실험예Experimental Example
[내마모성 향상 측정 실험][Abrasion Resistance Improvement Measurement Experiment]
본 발명에 따라 얻어진 자성입자에 대하여 내마모성이 향상된다는 것을, 잉크 연육 과정에서 전 후 반사율의 측정을 통해서 알아보았다. 자성입자를 이용하여 제조된 잉크는 어플리케이터를 이용하여 용지에 전색하여 48시간 이상 건조한 후, 반사율 측정기(Varian, Cary 5000)을 이용하여 반사율을 측정하였다. 도 9는 잉크 연육 전후의 555 nm 에서의 반사율을 나타내는 그래프로서, 도 9를 참조하면, 본 발명에 따라 제조된 자성 입자의 반사율이 보호층이 없는 경우와 비교하여 적은 폭으로 감소한다는 것을 알 수 있다. 특히, 잉크 연육 전후의 반사율의 변화를 살펴보면, 보호층이 이산화티탄인 경우가 보호층이 이산화규소인 경우와 비교하여 반사율이 보다 적은 폭으로 감소한다는 것을 알 수 있다. 즉, 최외각에 은막이 형성된 자성입자는 잉크 연육 과정에서 은막이 손상되어 반사율이 급격히 감소하지만, 최외각에 보호층이 형성된 자성체 입자는 반사율이 완만하게 감소한다는 것을 알 수 있다. The improvement in the wear resistance of the magnetic particles obtained according to the present invention was found by measuring the reflectance before and after in the ink grinding process. Ink prepared using magnetic particles was applied to the paper using an applicator and dried for at least 48 hours, and then the reflectance was measured by using a reflectometer (Varian, Cary 5000). FIG. 9 is a graph showing the reflectance at 555 nm before and after ink softening. Referring to FIG. 9, it can be seen that the reflectance of the magnetic particles prepared according to the present invention is reduced in a small width as compared with the case without the protective layer. have. In particular, the change in the reflectance before and after the ink softening shows that the case where the protective layer is titanium dioxide reduces the reflectance to a lesser extent than the case where the protective layer is silicon dioxide. That is, the magnetic particles formed on the outermost surface of the magnetic particles are damaged during the ink softening process, and the reflectance is rapidly decreased. However, the magnetic particles having the outermost protective layer formed on the outermost surface exhibit a gentle decrease in reflectance.
[내화학성 향상 측정 실험][Chemical Resistance Improvement Measurement Experiment]
본 발명에 따라 얻어진 자성입자에 대하여 내화학성이 향상된다는 것을, 반사율의 측정을 통해서 알아보았다. 자성입자를 이용하여 제조된 잉크는 어플리케이터를 이용하여 용지에 전색하여 48시간 이상 건조한 후, 반사율 측정기(Varian, Cary 5000)를 이용하여 반사율을 측정한 후, 내화학성 실험을 하고 다시 반사율을 측정하였다. 내화학 실험은 5% 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 용액을 사용하여 23℃에서 30분 동안 실시하였다. 최외각에 은막이 형성된 자성체 입자는 차아염소산나트륨(sodium hypochlorite) 용액에서 은막이 손상되어 반사율이 감소한 반면에, 본 발명에 따른 자성입자는 최외각에 보호층이 형성되어서, 반사율이 덜 감소하였다. 도 10은 내화학실험 전후의 555 nm 에서의 반사율을 나타내는 그래프로서, 도 10을 참조하면, 본 발명에 따른 보호층을 형성한 자성입자는 내화학실험 전에는 보호층이 없는 경우와 비교하여 반사율이 더 낮지만, 내화학실험 후에는 보호층이 없는 경우와 비교하여 반사율이 우수하여, 결과적으로 명도가 향상되었음을 알 수 있다. It was found out by measuring the reflectance that the chemical resistance of the magnetic particles obtained according to the present invention is improved. Ink prepared using magnetic particles was applied to the paper using an applicator and dried for at least 48 hours. After measuring the reflectance using a reflectometer (Varian, Cary 5000), the chemical resistance test was performed, and the reflectance was measured again. . Chemical resistance experiments were conducted at 23 ° C. for 30 minutes using a 5% sodium hypochlorite solution. The magnetic particles having the outermost silver film had a reduced reflectivity due to damage of the silver film in sodium hypochlorite solution, whereas the magnetic particles according to the present invention had a protective layer formed at the outermost part, so that the reflectance was less reduced. FIG. 10 is a graph showing reflectance at 555 nm before and after chemical test. Referring to FIG. 10, the magnetic particles having the protective layer according to the present invention have a reflectance higher than that without the protective layer before chemical test. It is lower, but after the chemical test, the reflectance is superior to that without the protective layer, and as a result, the brightness is improved.
[내광성 향상 측정 실험][Light resistance improvement measurement experiment]
본 발명에 따라 얻어진 자성입자에 대하여 내광성이 향상된다는 것을, 황변현상의 발생유무 및 정도를 관찰함으로써 알아보았다. 자성입자를 이용하여 제조된 잉크는 어플리케이터를 이용하여 용지에 전색하여 48시간 이상 건조한 후, 반사율 측정기(Varian, Cary 5000)를 이용하여 반사율을 측정한 후, 내광성 실험을 하고 다시 반사율을 측정하였다. 내광성 실험은 내광성 실험기(Atlas, Ci4000 Xenon Weather-Ometer)를 이용하여 100 시간 실험을 실시하였다. 최외각에 보호층이 없는 은막이 형성된 자성 입자를 이용하여 만든 잉크는 내광성 실험 결과 황변현상이 발생한 반면에, 최외각에 보호층이 형성된 자성 입자를 이용하여 만든 잉크는 내광성 실험결과 황변현상이 완화되었다.
The improvement in the light resistance of the magnetic particles obtained according to the present invention was examined by observing the occurrence and extent of yellowing. Ink prepared using magnetic particles was applied to the paper using an applicator and dried for at least 48 hours. After measuring the reflectance using a reflectometer (Varian, Cary 5000), the light resistance test was performed, and the reflectance was measured again. The light resistance test was conducted for 100 hours using a light resistance tester (Atlas, Ci4000 Xenon Weather-Ometer). Inks made using magnetic particles with a silver film without a protective layer at the outermost part showed yellowing as a result of light resistance test, while inks made with magnetic particles with outermost protective layers were alleviated yellowing phenomenon as a result of light resistance test. It became.
이상과 같이 본 발명에서는 특정된 사항들과 한정된 실시예 및 도면에 의해 설명되었으나 이는 본 발명의 보다 전반적인 이해를 돕기 위해서 제공된 것일 뿐, 본 발명은 상기의 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 이러한 기재로부터 다양한 수정 및 변형이 가능하다. While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed embodiments, but, on the contrary, Those skilled in the art will recognize that many modifications and variations are possible in light of the above teachings.
따라서, 본 발명의 사상은 설명된 실시예에 국한되어 정해져서는 아니되며, 후술하는 특허청구범위뿐 아니라 이 특허청구범위와 균등하거나 등가적 변형이 있는 모든 것들은 본 발명 사상의 범주에 속한다고 할 것이다.
Accordingly, the spirit of the present invention should not be construed as being limited to the embodiments described, and all of the equivalents or equivalents of the claims, as well as the following claims, belong to the scope of the present invention .
*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*
100: 자성체 코어 200: 쉘
300: 보호막
210: 유전체 재료로 되는 쉘(제1쉘) 211~213: 제1유전체막 내지 제3유전체막
220 : 금속 재료로 되는 쉘(제2쉘) 221~223: 제1금속막 내지 제3금속막Description of the Related Art [0002]
100: magnetic core 200: shell
300: shield
210: shell (first shell) 211 to 213 made of a dielectric material: first to third dielectric films
220: shell made of a metal material (second shell) 221 to 223: first to third metal films
Claims (15)
상기 자성체 코어의 외각에 형성되는 쉘; 및,
상기 쉘 외각에 형성되는 보호막을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자.Magnetic core;
A shell formed on an outer shell of the magnetic core; And
Magnetic particles, characterized in that it comprises a protective film formed on the shell shell.
상기 쉘은 금속 또는 유전체 물질을 포함하며, 단층 또는 다층인 것을 특징으로 하는 자성입자.The method of claim 1,
The shell comprises a metal or dielectric material, characterized in that the magnetic particle is a single layer or a multilayer.
상기 쉘은 유전체 물질로 되는 제1쉘 및 금속으로 되는 제2쉘을 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자. 3. The method of claim 2,
Wherein said shell comprises a first shell of dielectric material and a second shell of metal.
상기 유전체 물질은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 자성입자.3. The method of claim 2,
The dielectric material is magnetic particles, characterized in that at least one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, alumina, calcium carbonate, zirconium oxide, magnesium fluoride, zinc oxide and zinc sulfide.
상기 금속은 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 것인 것을 특징으로 하는 자성입자.3. The method according to claim 1 or 2,
The metal is magnetic particles, characterized in that at least one selected from copper, nickel, gold, platinum, silver, aluminum and chromium.
상기 보호막은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 자성입자.3. The method according to claim 1 or 2,
The protective film is magnetic particles, characterized in that at least one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, alumina, calcium carbonate, zirconium oxide, magnesium fluoride, zinc oxide and zinc sulfide.
상기 이산화 규소의 두께는 5~160 nm 인 것을 특징으로 하는 자성입자.The method according to claim 6,
Magnetic particles, characterized in that the thickness of the silicon dioxide is 5 ~ 160 nm.
상기 이산화 티탄의 두께는 5~80 nm 인 것을 특징으로 하는 자성입자.The method according to claim 6,
Magnetic particles, characterized in that the thickness of the titanium dioxide is 5 ~ 80 nm.
상기 제1쉘층 외각에 금속을 포함하는 제2쉘층을 형성하는 단계; 및
상기 제2쉘층 외각에 보호막을 형성하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 자성입자의 제조방법. Forming a first shell layer comprising a dielectric material on an outer surface of the magnetic core;
Forming a second shell layer including a metal on the outer shell of the first shell layer; And
Forming a protective film on the outer shell of the second shell layer characterized in that it comprises a magnetic particle.
상기 제1쉘층을 형성하는 데 있어서 유전체 물질은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 자성입자의 제조방법. The method of claim 9,
The dielectric material in forming the first shell layer is at least one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, alumina, calcium carbonate, zirconium oxide, magnesium fluoride, zinc oxide and zinc sulfide. .
상기 제2쉘층을 형성하는 데 있어서 금속은 구리, 니켈, 금, 백금, 은, 알루미늄 및 크롬에서 하나 이상 선택된 것인 것을 특징으로 하는 자성입자의 제조방법.The method of claim 9,
In forming the second shell layer, the metal is a method of producing magnetic particles, characterized in that at least one selected from copper, nickel, gold, platinum, silver, aluminum and chromium.
상기 보호막은 이산화티탄, 이산화규소, 알루미나, 탄산칼슘, 산화지르코늄, 불화마그네슘, 산화아연 및 황화아연으로 이루어진 군으로부터 하나 이상 선택된 것을 특징으로 하는 자성입자의 제조방법.The method of claim 9,
The protective film is at least one selected from the group consisting of titanium dioxide, silicon dioxide, alumina, calcium carbonate, zirconium oxide, magnesium fluoride, zinc oxide and zinc sulfide.
상기 이산화 규소의 두께는 5~160 nm 인 것을 특징으로 하는 자성입자.13. The method of claim 12,
Magnetic particles, characterized in that the thickness of the silicon dioxide is 5 ~ 160 nm.
상기 이산화 티탄의 두께는 5~80 nm 인 것을 특징으로 하는 자성입자.13. The method of claim 12,
Magnetic particles, characterized in that the thickness of the titanium dioxide is 5 ~ 80 nm.
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2011
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