KR20190053570A - Coloring method for metal substrate and metal substrate colored by the same - Google Patents

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KR20190053570A
KR20190053570A KR1020170149604A KR20170149604A KR20190053570A KR 20190053570 A KR20190053570 A KR 20190053570A KR 1020170149604 A KR1020170149604 A KR 1020170149604A KR 20170149604 A KR20170149604 A KR 20170149604A KR 20190053570 A KR20190053570 A KR 20190053570A
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이승용
조소혜
변지영
한유정
장호성
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한국과학기술연구원
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Abstract

The present invention relates to a method for coloring a metal substrate and a metal substrate colored by the method. The method comprises the steps of: (1) forming engraved patterns of various depths on a surface of the metal substrate; and (2) forming a coloring layer on the surface of the metal substrate which has been subjected to the step (1), wherein the coloring layer is formed of plasmonic nanoparticles having a resonance frequency in the visible light region or a dielectric layer in which precursors are dispersed. According to the present invention, a metal substrate having different colors can be provided according to the thickness of the coloring layer, thereby enabling a stereoscopic display of various and beautiful color patterns on the metal substrate.

Description

금속기재의 착색 방법 및 그 방법에 의해 착색된 금속기재{Coloring method for metal substrate and metal substrate colored by the same}TECHNICAL FIELD The present invention relates to a method of coloring a metal substrate,

본 발명은 금속기재의 착색 방법 및 그 방법에 의해 착색된 금속기재에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 다양한 깊이의 음각 패턴이 형성된 금속기재의 표면에 플라즈모닉 나노입자 또는 그 전구체들이 분산되어 있는 유전층으로 이루어진 착색층을 형성시킴으로써 상기 착색층 두께에 따라 강도가 다른 색이 구현되도록 한 금속기재 착색 방법 및 그 방법에 의해 착색된 금속기재에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a method of coloring a metal substrate and a metal substrate colored by the method, and more particularly, to a dielectric substrate having a metal substrate on which an engraved pattern of various depths is formed and on which plasmonic nanoparticles or precursors thereof are dispersed And a color different from the first color is formed according to the thickness of the coloring layer, and a metal substrate colored by the method.

산업이 발달하고 생활이 윤택해지면서 금속 고유의 특성을 갖고 있으면서 고기능, 고부가가치를 얻을 수 있는 신소재와 더불어 다양하면서도 미려한 컬러무늬의 입체적인 표현이 가능한 컬러 금속기재에 대한 수요가 증가하고 있다.As the industry develops and life becomes rich, there is a growing demand for color metallic substrates capable of three-dimensional representation of various and beautiful color patterns, as well as new materials capable of achieving high performance and high added value while possessing the inherent characteristics of metals.

일반적으로, 금속 표면에 색상을 구현하기 위한 방법으로는 금속소재의 표면에 직접 컬러도료로 도장하여 착색하는 방법, 금속 소재를 도금액에 침지시켜 착색하는 방법 또는 금속소재의 표면에 에칭을 통해 오목부를 형성한 후 상기 오목부에 색상을 남기는 패턴 컬러 텍스쳐(pattern color texture)법 등이 이용되어 왔다.In general, a method for coloring a metal surface includes a method of directly coloring the surface of a metal material by coating with a color paint, a method of coloring by dipping a metal material in a plating solution, or a method of etching a surface of a metal material by etching to form a concave portion A pattern color texture method in which a color is left in the concave portion after forming the concave portion is used.

이러한 종래의 방법으로서, 특허문헌 1(대한민국 특허등록 제10-0102078호)에는 에칭기술을 이용하여 무늬나 문자를 형성하고 금 도금 등을 통하여 무늬나 문자에만 도금된 색이 형성되도록 하는 방법을 제시하고 있다. 그러나, 이 방법에 따르면 도금액 사용에 따른 환경공해를 유발함은 물론, 단일의 금색만을 얻을 수 있다는 한계가 있다.As such a conventional method, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-0102078 (KOKAI) discloses a method of forming a pattern or character using an etching technique and forming a plated color only on a pattern or character through gold plating or the like . However, according to this method, environmental pollution due to the use of the plating solution is caused, and there is a limitation that only a single gold color can be obtained.

이 밖에, 특허문헌 2(일본 특허공개 특개평4-91875호)는 스테인리스강이나 Ni-Cr강에 레이저로 미세요철을 형성하고 그런 다음이 요철부에 귀금속 피막을 입혀 고급스러운 색상을 구현하는 방법이 기재되어 있다. 그러나, 이 방법은 진공증착이나 스퍼터링(sputtering)공정 등을 하기 때문에 설비비가 고가인 단점이 있다.In addition, Patent Document 2 (Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 4-91875) discloses a method of forming fine irregularities on a stainless steel or Ni-Cr steel with a laser and then applying a noble metal coating on the irregular portion to realize a luxurious color . However, this method is disadvantageous in that the equipment cost is high because it is subjected to a vacuum deposition or a sputtering process.

이에, 저렴하면서도 간단한 공정으로 다양한 금속소재에 대하여 다양하면서도 미려한 컬러도안의 입체적인 표현이 가능한 금속기재 착색방법에 대한 연구가 필요한 실정이다.Therefore, there is a need for research on a metal substrate coloring method capable of three-dimensional expression of various and beautiful color patterns for various metal materials with inexpensive and simple processes.

KRKR 100102078100102078 BB JPJP 0409187504091875 AA

본 발명은 다양한 깊이의 음각 패턴이 형성된 금속기재의 표면에 플라즈모닉 나노입자 또는 그 전구체들이 분산된 유전층으로 이루어진 착색층을 형성하는 단계를 포함함으로써, 상기 착색층 두께에 따라 금속기재 상에 다른 강도의 색을 구현할 수 있는 착색방법 및 상기 착색 방법에 의해 착색된 금속기재를 제공하고자 한다.The present invention includes a step of forming a coloring layer composed of a dielectric layer in which plasmonic nanoparticles or precursors thereof are dispersed on the surface of a metal substrate on which an engraved pattern of various depths is formed, And a metal substrate colored by the coloring method.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 (1) 금속기재의 표면에 다양한 깊이의 음각 패턴을 형성하는 단계; 및 (2) 상기 (1)단계를 거친 금속기재의 표면에, 가시광 영역에서 공진주파수를 갖는 플라즈모닉 나노입자 또는 그 전구체들이 분산되어 있는 유전층으로 이루어진 착색층을 형성하는 단계;를 포함하는 금속기재의 착색 방법을 제공한다.In order to solve the above-described problems, the present invention provides a method of manufacturing a metal substrate, comprising the steps of: (1) forming an engraved pattern having various depths on a surface of a metal substrate; And (2) forming a coloring layer on the surface of the metal substrate that has been subjected to the step (1), wherein the coloring layer is formed of a plasmonic nanoparticle having a resonance frequency in a visible light region or a dielectric layer having its precursors dispersed therein. Of the present invention.

상기 금속기재는 니켈, 알루미늄, 구리 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함할 수 있다.The metal substrate may include any one or two or more metals selected from the group consisting of nickel, aluminum, copper, and stainless steel.

그리고, 상기 플라즈모닉 나노입자는 금 나노입자, 은 나노입자, 동 나노입자, 인듐 나노입자, 주석 나노입자 및 알루미늄 나노입자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속 나노입자를 포함할 수 있으며, 상기 유전층은 고분자, 실리카, 티타니아 및 이들의 전구체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The plasmonic nanoparticles may include any one or two or more metal nanoparticles selected from the group consisting of gold nanoparticles, silver nanoparticles, copper nanoparticles, indium nanoparticles, tin nanoparticles, and aluminum nanoparticles. The dielectric layer may include any one or two or more selected from the group consisting of polymers, silica, titania, and precursors thereof.

상기 착색층은 투명 착색층일 수 있다.The coloring layer may be a transparent coloring layer.

그리고, 상기 (2)단계에 따라 형성된 착색층의 상부 표면은 굴곡없는 평평한 형태를 가질 수 있고, 상기 착색층의 깊이에 따라 상기 금속기재의 표면에 다른 강도의 색이 구현될 수 있다.The upper surface of the colored layer formed according to the step (2) may have a flat shape without bending, and a different strength color may be realized on the surface of the metal substrate according to the depth of the colored layer.

상기 착색층을 형성하는 방법은 닥터블레이드법, 스핀코팅법 및 드롭캐스팅법으로 이루어진 군에서 선택될 수 있다.The method of forming the colored layer may be selected from the group consisting of a doctor blade method, a spin coating method, and a drop casting method.

또한, 본 발명은 상기한 착색방법에 따라 착색된 금속기재를 제공한다.The present invention also provides a colored metal substrate according to the above coloring method.

본 발명에 따르면, 다양한 깊이의 음각 패턴이 형성된 금속기재의 표면에 가시광 영역에서 공진주파수를 갖는 플라즈모닉 나노입자 또는 그 전구체들이 분산되어 있는 유전층으로 이루어진 착색층을 형성함으로써 상기 착색층 두께에 따라 강도가 다른 색이 구현된 금속기재를 제공할 수 있다.According to the present invention, there is provided a coloring layer made of a plasmatic nano-particle having a resonance frequency in a visible light region or a dielectric layer in which precursors thereof are dispersed, on the surface of a metal substrate having an engraved pattern of various depths formed thereon, Can provide a metal substrate having a different color.

이에 따라, 본 발명은 다양한 금속기재에 대하여 다양하면서도 미려한 컬러도안의 입체적인 표현이 가능해졌으며, 종래의 방법에 비해 간단한 공정으로 착색가능하기 때문에 제조비용이 저렴하다.Accordingly, the present invention enables stereoscopic representation of various and beautiful color designs with respect to various metal substrates, and manufacturing cost is low because it can be colored by a simple process as compared with the conventional method.

도 1은 본 발명의 일실예에 따른 금속기재의 착색공정을 개략적으로 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일실예에 따른 착색공정에 따라 착색된 금속기재의 사진을 나타낸 것이다.
BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Fig. 1 schematically shows a coloring step of a metal substrate according to one embodiment of the present invention. Fig.
Figure 2 shows photographs of metal substrates colored according to a coloring process according to an example of the present invention.

이하, 본 발명에 대하여 상세히 설명하기로 한다. 이에 앞서 본 명세서 및 특허청구범위에 사용된 용어 또는 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 해석되어서는 안되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다. 따라서, 본 명세서상에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고, 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에서 이를 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail. Prior to that, terms and words used in the present specification and claims should not be construed in a conventional or dictionary sense, and the inventor can appropriately define the concept of a term in order to describe its invention in the best possible way It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention. Therefore, the embodiments described in the present specification and the configurations shown in the drawings are only the most preferred embodiments of the present invention, and not all of the technical ideas of the present invention are described. Therefore, It should be understood that various equivalents and modifications may be present.

본 발명은 금속기재의 착색 방법 및 그 방법에 의해 착색된 금속기재에 관한 것으로, 상기 금속기재의 착색 방법은 (1) 금속기재의 표면에 다양한 깊이의 음각 패턴을 형성하는 단계; 및 (2) 상기 (1)단계를 거친 금속기재의 표면에, 가시광 영역에서 공진주파수를 갖는 플라즈모닉 나노입자 또는 그 전구체가 분산되어 있는 유전층으로 이루어진 착색층을 형성하는 단계;를 포함한다. 도 1에는 본 발명의 일실예에 따른 금속기재 착색 공정이 개략적으로 도시되어 있으며, 이하 도 1을 참조하여 본 발명에 대하여 상세히 설명한다.The present invention relates to a method of coloring a metal substrate and a method of coloring the metal substrate by (1) forming an engraved pattern having various depths on the surface of the metal substrate; And (2) forming a coloring layer on the surface of the metal substrate that has undergone the step (1), wherein the coloring layer is formed of a plasmonic nanoparticle having a resonance frequency in a visible light region or a dielectric layer in which the precursor thereof is dispersed. FIG. 1 schematically shows a metal substrate coloring process according to one embodiment of the present invention, and the present invention will be described in detail with reference to FIG.

(1) 음각 패턴을 형성하는 단계(1) a step of forming an engraved pattern

이 단계는 금속기재의 표면에 다양한 깊이의 음각 패턴을 형성하는 단계이다. This step is a step of forming engraving patterns of various depths on the surface of the metal substrate.

상기 금속 기재로서는 이 분야에서 일반적으로 사용되는 금속이 제한없이 사용될 수 있다. 예컨대, 상기 금속기재는 니켈, 알루미늄, 구리 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함할 수 있고, 바람직하게 음각 패턴 형성이 용이한 포일 형태의 금속기재가 사용될 수 있다. As the metal substrate, metals commonly used in this field can be used without limitation. For example, the metal substrate may include any one or two or more metals selected from the group consisting of nickel, aluminum, copper, and stainless steel, and preferably a metal substrate in the form of a foil in which a relief pattern can be easily formed.

상기 음각패턴의 깊이는 추후 진행될 (2)단계에 의해 형성되는 착색층의 두께를 결정할 수 있고, 상기 착색층의 두께에 따라 강도가 다른 색이 구현될 수 있다. 즉, 본 발명은 금속기재 표면에 다양한 깊이의 음각패턴을 형성함으로써 금속기재 상에 다양한 강도의 색들을 구현할 수 있고, 결과적으로 입체감 있는 컬러패턴을 갖는 금속기재를 제공할 수 있다.The depth of the engraved pattern may determine the thickness of the coloring layer formed in step (2) to be performed at a later time, and colors having different intensities depending on the thickness of the coloring layer may be implemented. That is, the present invention can provide various strength colors on a metal substrate by forming engraved patterns of various depths on a metal substrate surface, and as a result, a metal substrate having a three-dimensional color pattern can be provided.

(2) 착색층 형성 단계(2) Coloring layer formation step

이 단계는 상기 (1)단계를 거친 금속기재의 표면에 가시광 영역에서 공진주파수를 갖는 플라즈모닉 나노입자 또는 그 전구체들이 분산되어 있는 유전층으로 이루어진 착색층을 형성하는 단계이다.This step is a step of forming a coloring layer comprising a plasmonic nanoparticle having a resonance frequency in a visible light region or a dielectric layer in which precursors thereof are dispersed on the surface of the metal substrate that has undergone the above step (1).

본 발명에서 사용된 "플라즈모닉 나노입자"라는 용어는 표면 플라즈몬을 야기할 수 있는 능력을 갖는 금속 나노입자를 의미한다. 구체적으로, 상기 금속 나노입자는 그 종류에 따라서, 특정 파장에서 빛을 강하게 흡수(absorption)하거나 산란(scattering)하는 현상(표면 플라즈몬 공진효과: Surface Plasmon Resonance Effect)을 가지고 있다. 이러한 원리를 이용하여, 본 발명은 가시광 영역에서 공진주파수를 갖는 플라즈모닉 나노입자를 착색층에 포함시켜 다양한 색을 금속기재 표면에 구현하는 것이다. 또한, 상기 플라즈모닉 나노입자는 유기물 다이(dye)에 비하여 매우 우수한 흡수 및 산란 특성을 가지고 있을 뿐만 아니라, 광학적 안정성도 매우 뛰어나다. As used herein, the term " plasmonic nanoparticles " means metal nanoparticles having the ability to cause surface plasmon. Specifically, the metal nanoparticles have a phenomenon (surface plasmon resonance effect) in which light is strongly absorbed or scattered at a specific wavelength depending on the kind thereof. Using this principle, the present invention is to embed plasmonic nanoparticles having a resonant frequency in the visible light region in the colored layer to realize various colors on the surface of the metal substrate. In addition, the plasmonic nanoparticles have excellent absorption and scattering characteristics as well as optical stability compared to an organic dye.

이러한 플라즈모닉 나노입자로서 금 나노입자, 은 나노입자, 동 나노입자, 인듐 나노입자, 주석 나노입자 및 알루미늄 나노입자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속 나노입자가 사용될 수 있으며, 바람직하게 금 나노입자가 사용될 수 있다. 또한, 상기 플라즈모닉 나노입자 대신 그 전구체가 사용될 수 있으며, 예컨대 상기한 금속 나노입자를 형성시키는 전구체로 이들 금속의 금속염들이 나노입자 대신 사용되면 추가적인 석출과정 등을 통해 금속 나노입자가 분산된 유전층이 형성될 수 있다.As such plasmonic nanoparticles, any one or two or more metal nanoparticles selected from the group consisting of gold nanoparticles, silver nanoparticles, copper nanoparticles, indium nanoparticles, tin nanoparticles and aluminum nanoparticles may be used, Nanoparticles can be used. In addition, the precursor may be used instead of the plasmonic nanoparticles. For example, when metal salts of these metals are used instead of nanoparticles as a precursor for forming the metal nanoparticles, a dielectric layer in which metal nanoparticles are dispersed through additional precipitation process .

한편, 상기 유전층은 유전체 또는 그 전구체를 포함할 수 있으며, 바람직하게 고분자, 실리카, 티타니아 및 이들의 전구체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. The dielectric layer may include a dielectric or a precursor thereof, and may include one or more selected from the group consisting of polymers, silica, titania, and precursors thereof.

상기 고분자는 폴리비닐피롤리돈(polyvinylpyrrrolidone), 에틸 셀룰로오스(ethyl cellulose), 폴리비닐알콜(polyvinyl alcohol) 및 폴리비닐부티랄(polyvinyl butyral)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다.The polymer may include any one or two or more selected from the group consisting of polyvinylpyrrolidone, ethyl cellulose, polyvinyl alcohol, and polyvinyl butyral .

상기 실리카 전구체는 퍼하이드로폴리실라잔(perhydropolysilazane), 메틸트리에톡시실란(methyltriethoxysilane), 테트라메톡시실란(tetramethoxysilane) 및 테트라에틸 오르토실리케이트(tetraethyl orthosilicate)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 상기 실리카(SiO2)는 자연계에 가장 많이 존재하는 원소들로 구성되어 있어 저렴한 비용으로 합성할 수 있을 뿐만 아니라, 광투과성, 화학적 불활성, 광화학적 안정성, 콜로이드 안정성 등의 우수한 특성을 가지고 있다. 특히, 실리카는 투명도가 높은 코팅소재로서, 본 발명에 따른 착색층이 높은 투명도를 갖도록 해준다. The silica precursor may include one or more selected from the group consisting of perhydropolysilazane, methyltriethoxysilane, tetramethoxysilane, and tetraethylorthosilicate. can do. The silica (SiO 2 ) is composed of the most abundant elements in the natural world, and not only can it be synthesized at a low cost, but also has excellent properties such as light transmittance, chemical inertness, photochemical stability and colloidal stability. Particularly, silica is a coating material having high transparency, and the coloring layer according to the present invention has high transparency.

상기 티타니아 전구체는 티타늄 테트라클로라이드(titanium tetrachloride), 티타늄 부톡사이드(titanium butoxide), 티타늄 에톡사이드(titanium ethoxide) 및 티타늄 이소프로폭사이드(titanium isopropoxide)로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함할 수 있다. 유전체로서 실리카를 대신하여 실리카보다 굴절율이 높은 티타니아를 이용할 경우, 같은 플라즈모닉 나노 입자를 사용하면서도 다른 색을 구현할 수 있다.The titania precursor may include any one or two or more selected from the group consisting of titanium tetrachloride, titanium butoxide, titanium ethoxide and titanium isopropoxide . When titania having a refractive index higher than that of silica is used in place of silica as a dielectric material, different colors can be realized while using the same plasmonic nanoparticles.

이 단계(착색층 형성단계)에서 상기 유전체 또는 그 전구체는 용매와 혼합된 형태로 사용될 수 있다. 즉, 본 발명에 따른 착색층은 유전체 또는 유전체 전구체의 용액에 플라즈모닉 나노입자 또는 그 전구체가 분산되어 있는 분산액이 상기 금속기재 상에 도포되어 형성될 수 있다. 상기 용매로서는 이 분야에서 일반적으로 사용되는 것이 제한없이 사용될 수 있으며, 예컨대 에탄올, 메탄올, 물, 디부틸에테르, 디메틸 포름아마이드 및 클로로포름으로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상이 사용될 수 있다.In this step (coloring layer forming step), the dielectric or its precursor may be used in a form mixed with a solvent. That is, the coloring layer according to the present invention can be formed by applying a dispersion liquid in which a plasmonic nanoparticle or a precursor thereof is dispersed in a solution of a dielectric or dielectric precursor to the metal substrate. As the solvent, any one generally used in the field may be used without limitation, and any one or two or more selected from the group consisting of ethanol, methanol, water, dibutyl ether, dimethylformamide and chloroform may be used.

본 발명에 따른 유전층은 투명도가 높은 것일 수 있으며, 이에 따라 상기 유전층으로 이루어지는 착색층은 투명 착색층일 수 있다. 상기 착색층에서는 투명 유전층과 특정 파장의 색이 흡수되고, 그 보색이 표현되는 방식으로 금속기재 상에 색이 구현된다. 여기서, 특정파장은 플라즈모닉 나노입자가 갖는 가시광 영역에서의 공진주파수를 말한다. 상기 금속기재 상에 구현되는 색의 종류는 투명 유전층의 색과 플라즈모닉 나노입자가 갖는 공진주파수에 의해 복합적인 영향을 받지만, 금속기재 상에 구현되는 색의 강도는 상기 착색층에 포함된 플라즈모닉 나노입자 또는 그 전구체의 양이나 상기 착색층의 깊이에 의해 결정될 수 있다.The dielectric layer according to the present invention may have a high transparency, and accordingly, the colored layer made of the dielectric layer may be a transparent colored layer. In the colored layer, a color is formed on the metal substrate in such a manner that the color of the transparent dielectric layer and the specific wavelength is absorbed and the complementary color is expressed. Here, the specific wavelength refers to the resonance frequency in the visible light region of the plasmonic nanoparticle. The type of color realized on the metal substrate is affected by the color of the transparent dielectric layer and the resonance frequency of the plasmonic nanoparticles. However, the intensity of the color realized on the metal substrate is influenced by the plasmonic The amount of the nanoparticles or the precursor thereof, or the depth of the colored layer.

구체적으로, 본 발명에 따르면, 금속기재 상에 상대적으로 음각패턴이 깊게 형성되어 착색층이 두꺼운 부분의 경우, 그렇지 않은 부분에 비하여 플라즈모닉 나노입자가 많이, 그리고 깊이 분포하게 된다. 따라서, 깊이가 깊은 음각 패턴 부분에서는 상대적으로 높은 강도의 색이 구현될 수 있다. 이와 관련하여, 도 1을 참조하여 본 발명에 따른 코팅공정에 대해 좀 더 상세히 살펴보면 하기와 같다.More specifically, according to the present invention, in the case where the depressed pattern is relatively deep on the metal substrate and the colored layer is thick, the plasmonic nanoparticles are much more and more deeply distributed than the non-depressed portion. Therefore, a relatively high intensity color can be realized in a deep-formed engraved pattern portion. In this regard, the coating process according to the present invention will be described in more detail with reference to FIG.

도 1에는 본 발명의 일 실시예에 따라 형성된 착색층(200)이 빨간색으로 표시되어 있다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 상기 (2)단계에 따라 형성된 착색층(200)의 상부 표면은 굴곡없는 평평한 형태를 가질 수 있다. 이와 같이 다양한 깊이의 음각 패턴이 형성된 금속기재(Ni) 상에 착색층(200)을 평평하게 형성함으로써 다양한 깊이를 갖는 착색층(200)이 금속기재(Ni) 상에 형성될 수 있고, 상기 착색층(200)의 두께에 따라 상기 금속기재(Ni)의 표면에 다른 색이 구현될 수 있다.1, a colored layer 200 formed in accordance with an embodiment of the present invention is shown in red. As shown in FIG. 1, the upper surface of the colored layer 200 formed according to the step (2) may have a flat shape without bending. The coloring layer 200 having various depths can be formed on the metal base Ni by forming the coloring layer 200 flat on the metal base Ni on which the engraved patterns of various depths are formed, Different colors may be implemented on the surface of the metal base Ni according to the thickness of the layer 200.

좀 더 구체적으로 도 1을 살펴보면, 금속 기재로서 니켈(Ni) 포일을 사용하고, 상기 니켈(Ni) 포일에 깊이가 다른 음각 패턴(100, 110)이 형성된 후, 그 위에 착색층(200)이 형성되는 공정이 도시되어 있다. 그리고, 도 2에는 착색공정이 완료된 니켈(Ni) 포일의 사진이 도시되어 있다. 도 2를 살펴보면, 상기 깊이가 가장 깊은 제1 음각패턴(100) 부분이 가장 진한 색을 나타내고, 중간 깊이를 갖는 제2 음각패턴(110)의 경우 상기 제1 음각패턴(100)보다 낮은 강도의 색을 나타내었으며, 음각패턴이 형성되지 않은 부분(120)은 색의 강도가 가장 낮은 연한 색을 나타내는 것을 확인할 수 있다. 즉, 니켈(Ni) 포일 상에 형성된 착색층(200)의 두께에 따라 색의 강도가 다르게 구현된 것을 도 2로부터 확인할 수 있다. 이를 통해, 본 발명자들은 다양한 깊이의 음각 패턴이 형성된 금속기재의 표면에 가시광 영역에서 공진주파수를 갖는 플라즈모닉 나노입자들이 분산되어 있는 유전층을으로 이루어진 착색층을 형성함으로써 상기 착색층의 두께에 따라 강도가 다른 색이 구현된 금속기재를 제공할 수 있음을 확인하고 본 발명을 완성하였다.More specifically, referring to FIG. 1, a nickel (Ni) foil is used as a metal substrate, and engraved patterns 100 and 110 having different depths are formed on the nickel foil, Are formed. 2 shows a photograph of a nickel (Ni) foil after completion of the coloring process. 2, the portion of the first engraved pattern 100 having the deepest depth has the darkest color and the portion of the second engraved pattern 110 having the intermediate depth has a lower intensity than that of the first engraved pattern 100 And the portion 120 where the engraved pattern is not formed shows a light color having the lowest color intensity. That is, FIG. 2 shows that the color intensity is different depending on the thickness of the colored layer 200 formed on the nickel (Ni) foil. Accordingly, the present inventors have found that by forming a colored layer comprising a dielectric layer in which plasmonic nanoparticles having a resonance frequency in a visible light region are dispersed on the surface of a metal substrate on which engraved patterns with various depths are formed, Can provide a metal substrate having a different color, and completed the present invention.

상기 착색층을 형성하는 방법으로서는 공지된 통상의 코팅방법이 제한없이 사용될 수 있다. 바람직하게, 상기 착색층 상면을 평형한 형태로 코팅할 수 방법, 예컨대 닥터블레이드법, 스핀코팅법 및 드롭캐스팅법으로 이루어진 군에서 선택된 방법이 사용될 수 있다.As a method for forming the colored layer, known coating methods can be used without limitation. Preferably, a method of coating the upper surface of the colored layer in an equilibrium manner, for example, a method selected from the group consisting of a doctor blade method, a spin coating method and a drop casting method, may be used.

본 발명에 따른 금속기재의 착색방법은 상기 (2)단계를 거친 금속기재를 경화시키는 단계를 더 포함할 수 있다. 상기 경화 방법으로서는 이 분야에서 일반적으로 사용되는 방법이 제한 없이 사용될 수 있으며, 예컨대 가열하여 경화시키는 방법 또는 자외선 조사하여 경화시키는 방법 등이 사용 가능하다. The method of coloring a metal substrate according to the present invention may further comprise the step of curing the metal substrate that has undergone the step (2). As the curing method, a method generally used in this field can be used without limitation. For example, a method of curing by heating or a method of curing by irradiation of ultraviolet ray can be used.

예컨대, 퍼하이드로실라잔(Perhydropolysilazane)등과 같은 실리카 전구체를 이용하여 실리카를 포함하는 유전층을 형성하는 경우, 상기 경화단계가 필요하다. 상기 경화는 250 ~ 350℃의 온도범위에서 60 ~ 120분간 가열하는 열경화 방법을 이용하여 수행될 수 있고, 상기한 조건에서 경화할 경우 금속기재 상에 견고한 착색층이 형성될 수 있어 바람직하다. For example, if a silica precursor such as Perhydropolysilazane is used to form a dielectric layer comprising silica, the curing step is necessary. The curing may be carried out using a thermal curing method of heating at a temperature of 250 to 350 ° C. for 60 to 120 minutes, and it is preferable that a hard colored layer is formed on the metal substrate when curing under the above conditions.

또한, 상기 (2)단계에서, 플라모닉 나노입자의 전구체인 플라즈모닉 나노입자의 금속염을 유전체 또는 그 전구체 용액에 혼합하여 착색층을 형성할 경우, 여기에 자외선, 가시광선 또는 혼합된 빛을 조사하여 광환원을 유발시킴으로써 유전층에서 플라즈모닉 나노입자를 형성시켜 착색층을 형성시킬 수 있다. In the step (2), when the metal salt of the plasmonic nanoparticle, which is a precursor of the plastic nanoparticle, is mixed with the dielectric or its precursor solution to form a colored layer, ultraviolet rays, visible rays, To cause photolysis to form plasmonic nanoparticles in the dielectric layer to form a colored layer.

한편, 본 발명에 따르면 상기한 착색방법에 따라 착색된 금속기재를 제공한다. 예컨대, 도 2에는 본 발명의 일 실시예에 따라 착색층을 형성한 후, 경화단계를 거친 금속기재에 대한 사진이 도시되어 있다. 도 2를 살펴보면, 금속기재 상에 다양한 강도의 색이 입체감있게 구현되었음을 확인할 수 있다.On the other hand, according to the present invention, a colored metal substrate is provided according to the above coloring method. For example, FIG. 2 shows a photograph of a metal substrate after the formation of a colored layer according to an embodiment of the present invention, followed by a curing step. Referring to FIG. 2, it can be seen that colors of various intensities are realized in a three-dimensional manner on a metal substrate.

이하, 실시예를 들어 본 발명에 관하여 더욱 상세히 설명하지만, 본 발명이 이러한 실시예에 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples, but the present invention is not limited to these Examples.

실시예(도 1참조)Example (see Fig. 1)

금속기재로서 니켈(Ni) 포일을 준비하고, 상기 니켈(Ni) 포일의 표면에 임프린트 방법으로 깊이가 서로 다른 제1 음각패턴(100) 및 제2 음각패턴(110)을 형성하였다.A nickel (Ni) foil was prepared as a metal substrate, and a first engraved pattern 100 and a second engraved pattern 110 having different depths were formed on the surface of the nickel (Ni) foil by an imprint method.

이어서, 플라즈모닉 나노입자인 금 나노입자 49mg을 실리카 전구체 용액 1ml에 첨가하여 착색제 코팅액을 제조하였다. 이때, 상기 실리카 전구체 용액은 실리카 전구체인 퍼하이드로폴리실라잔(perhydropolysilazane)과 용매인 디부틸에테르(dibutyl ether)를 0.993mol 농도로 혼합한 용액이다.Next, 49 mg of gold nanoparticles as the plasmonic nanoparticles were added to 1 ml of the silica precursor solution to prepare a colorant coating solution. At this time, the silica precursor solution is a mixture of perhydropolysilazane, which is a silica precursor, and dibutyl ether, which is a solvent, in a concentration of 0.993 mol.

이어서, 상기 음각패턴이 형성된 니켈(Ni) 포일 상에 상기 착색제 코팅액을 코팅하여 착색층(200)을 형성하되, 도 1에 도시된 바와 같이 착색층(200)의 상부 표면은 굴곡없는 평평한 형태로 코팅하였다.1, the upper surface of the colored layer 200 is formed into a flat shape without bending, as shown in FIG. 1, by coating the colorant coating liquid on a nickel foil having the engraved pattern formed thereon. Respectively.

이후, 코팅된 니켈포일을 300℃에서 90분동안 경화시킴으로써 착색공정을 완료하였다. The coloring process was then completed by curing the coated nickel foil at 300 캜 for 90 minutes.

평가방법Assessment Methods

본 발명의 실시예에 따라 착색된 니켈포일 착색상태를 육안으로 관찰하였으며, 착색공정이 완료된 니켈 포일의 사진을 도 2에 도시하였다. 도 2를 살펴보면, 깊이가 가장 깊은 제1 음각패턴(100), 중간 깊이를 갖는 제2 음각패턴(110), 음각패턴이 형성되지 않은 부분(120) 순으로 니켈 포일 상에 낮은 강도의 색이 구현되었음을 확인할 수 있다. 즉, 본 발명에 따르면 니켈 포일 상에 형성된 음각패턴의 깊이, 즉 착색층의 두께에 따라 색의 강도가 다르게 나타나는 것을 확인할 수 있다.The coloration of the colored nickel foil according to the embodiment of the present invention was visually observed, and a photograph of the nickel foil after completion of the coloring process is shown in FIG. Referring to FIG. 2, a color having a low intensity on the nickel foil is formed in the order of the first engraved pattern 100 having the deepest depth, the second engraved pattern 110 having the middle depth, and the portion 120 having no engraved pattern It can be confirmed that it is implemented. That is, according to the present invention, it can be confirmed that the intensity of color is different depending on the depth of the engraved pattern formed on the nickel foil, that is, the thickness of the colored layer.

이상, 본 발명에 개시된 실시예는 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것으로서, 본 발명의 보호범위는 아래의 특허청구범위에 의하여 해석되어야 하며 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.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 exemplary embodiments, but, on the contrary, Should be construed as being included in the scope of the present invention.

Claims (9)

(1) 금속기재의 표면에 다양한 깊이의 음각 패턴을 형성하는 단계; 및
(2) 상기 (1)단계를 거친 금속기재의 표면에, 가시광 영역에서 공진주파수를 갖는 플라즈모닉 나노입자 또는 그 전구체들이 분산되어 있는 유전층으로 이루어진 착색층을 형성하는 단계;를 포함하는 금속기재의 착색 방법.
(1) forming engraved patterns of various depths on the surface of the metal substrate; And
(2) forming a coloring layer on the surface of the metal substrate having been subjected to the step (1), wherein the coloring layer comprises a plasma layer having a resonance frequency in a visible light region or a dielectric layer in which precursors thereof are dispersed Coloring method.
제1항에 있어서,
상기 금속기재는 니켈, 알루미늄, 구리 및 스테인레스 스틸로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속기재의 착색 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the metal substrate comprises one or two or more metals selected from the group consisting of nickel, aluminum, copper and stainless steel.
제1항에 있어서,
상기 플라즈모닉 나노입자는 금 나노입자, 은 나노입자, 동 나노입자, 인듐 나노입자, 주석 나노입자 및 알루미늄 나노입자로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상의 금속 나노입자를 포함하는 것을 특징으로 하는 금속기재의 착색 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the plasmonic nanoparticle comprises one or two or more metal nanoparticles selected from the group consisting of gold nanoparticles, silver nanoparticles, copper nanoparticles, indium nanoparticles, tin nanoparticles and aluminum nanoparticles. A method of coloring a substrate.
제1항에 있어서,
상기 유전층은 고분자, 실리카, 티타니아 및 이들의 전구체로 이루어진 군에서 선택된 어느 하나 또는 둘 이상을 포함하는 것을 특징으로 하는 금속기재의 착색 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the dielectric layer comprises one or more selected from the group consisting of polymers, silica, titania, and precursors thereof.
제1항에 있어서,
상기 착색층은 투명 착색층인 것을 특징으로 하는 금속기재의 착색 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the colored layer is a transparent colored layer.
제1항에 있어서,
상기 (2)단계에 따라 형성된 착색층의 상부 표면은 굴곡없는 평평한 형태를 갖는 것을 특징으로 하는 금속기재의 착색 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the upper surface of the colored layer formed according to the step (2) has a flat shape without bending.
제6항에 있어서,
상기 착색층의 깊이에 따라 상기 금속기재의 표면에 다른 강도의 색이 구현되는 것을 특징으로 하는 금속기재의 착색 방법.
The method according to claim 6,
Wherein a color of a different intensity is realized on the surface of the metal substrate in accordance with the depth of the colored layer.
제1항에 있어서,
상기 착색층을 형성하는 방법은 닥터블레이드법, 스핀코팅법 및 드롭캐스팅법으로 이루어진 군에서 선택되는 것을 특징으로 하는 금속기재의 착색 방법.
The method according to claim 1,
Wherein the method of forming the colored layer is selected from the group consisting of a doctor blade method, a spin coating method, and a drop casting method.
제1항 내지 제8항 중 어느 한 항의 착색방법에 따라 착색된 금속기재.A metal substrate colored according to the coloring method of any one of claims 1 to 8.
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