KR101778198B1

KR101778198B1 - 마이크로 캡슐의 제조 방법

Info

Publication number: KR101778198B1
Application number: KR1020140120219A
Authority: KR
Inventors: 장보승; 주재현
Original assignee: 주식회사 나노브릭
Priority date: 2013-09-13
Filing date: 2014-09-11
Publication date: 2017-09-26
Also published as: KR20150031197A

Abstract

본 발명은 마이크로 캡슐의 제조 방법에 관한 것이다. 본 발명에 따른 마이크로 캡슐(40)의 제조 방법은, (a) 광결정(11)을 소정의 색을 가지는 매체(12)에 분산시킨 분산액(10)을 준비하는 단계; (b) 피막물질(20)을 준비하는 단계; (c) 분산액(10) 및 피막물질(20)을 분사하여 액상 캡슐(30)화하는 단계; 및 (d) 캡슐 피막(21)을 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

마이크로 캡슐의 제조 방법{METHOD OF PRODUCING MICRO CAPSULE}

본 발명은 마이크로 캡슐의 제조 방법에 관한 것이다. 보다 상세하게는, 다양한 색상의 분산액 또는 다양한 색상의 광결정 입자가 분산되어 있는 분산액을 포함하는 마이크로 캡슐을 제조하는 방법에 관한 것이다.

최근 나노입자가 분산되어 있는 매체를 이용한 디스플레이, 인쇄장치 및 이를 위한 필름 등의 제조 및 응용이 활발하게 진행되고 있다. 위와 같은 응용이 이루어 지기 위해서는 나노입자가 분산되어 있는 매체를 마이크로 사이즈로 캡슐화 하는 과정이 필요하다.

마이크로 캡슐은 일반적으로 액체 및 고체 등의 물질을 캡슐 피막 물질로 밀봉하는 것으로, 마이크로 캡슐 내부의 물질을 보호하거나 유도방출 하는 목적으로 사용되고 있어 식품, 화장품, 의약품, 방향제 등의 각종 분야에서 다양하게 이용되고 있다. 일반적으로 마이크로 캡슐은 에멀젼 중합법, 다중 유화 중합법, 축합 중합법, 용매 축출 및 증발법, 현탁가교법, 코아세르법, 압출법, 스프레이법 등 다양한 방법에 의하여 제조될 수 있다.

한편, 마이크로 캡슐에 밀봉하는 나노입자로서, 광결정을 꼽을 수 있는데, 광결정(photonic crystal)이란 입사되는 광 중 특정한 파장의 광만을 반사하고 나머지 파장의 광은 통과시킴으로써 특정한 파장에 해당하는 색을 띠는 성질을 갖는 물질 혹은 결정을 의미한다. 광결정의 대표적인 예로는 몰포나비의 날개, 딱정벌레의 등껍질 등이 있다. 이들은 색소를 포함하고 있지는 않지만 특유의 광결정 구조를 포함하고 있기 때문에 특유의 색을 낼 수 있다.

최근 광결정에 관한 연구에 따르면, 자연계에 존재하는 기존의 광결정의 경우에 특정 파장의 광만을 반사하던 것에 비하여, 소정의 물질을 포함하여 인공적으로 합성된 광결정의 경우에는 다양한 외부 자극에 의하여 광결정의 결정 구조(예를 들면, 광결정을 구성하는 층간 두께)를 임의로 변화시킬 수 있고 그 결과 가시광선 영역뿐만 아니라 자외선 또는 적외선 영역까지 반사되는 광의 파장을 자유롭게 조절할 수 있는 것으로 밝혀졌다.

하지만, 광결정 입자의 색은 특정 고유색으로 고정되어 있기 때문에, 다양한 색을 구현하여 다양한 응용분야에 적용하기에는 많은 어려움이 따른다.

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 다양한 고유의 색을 가지는 광결정 분산액을 포함하는 마이크로 캡슐의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 다양한 고유의 색을 가지는 광결정 입자를 포함하는 마이크로 캡슐의 제조 방법을 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

본 발명의 상기의 목적은, (a) 광결정을 소정의 색을 가지는 매체에 분산시킨 분산액을 준비하는 단계; (b) 피막물질을 준비하는 단계; (c) 상기 분산액 및 상기 피막물질을 분사하여 액상 캡슐화하는 단계; 및 (d) 캡슐 피막을 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법에 의해 달성된다.

그리고, 본 발명의 상기의 목적은, (a) 소정의 색을 가지는 염료로 코팅한 광결정을 매체에 분산시킨 분산액을 준비하는 단계; (b) 피막물질을 준비하는 단계; (c) 상기 분산액 및 상기 피막물질을 분사하여 액상 캡슐화하는 단계; 및 (d) 캡슐 피막을 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법에 의해 달성된다.

그리고, 본 발명의 상기의 목적은, (a) 소정의 색을 가지는 안료로 코팅한 광결정을 매체에 분산시킨 분산액을 준비하는 단계; (b) 피막물질을 준비하는 단계; (c) 상기 분산액 및 상기 피막물질을 분사하여 액상 캡슐화하는 단계; 및 (d) 캡슐 피막을 경화하는 단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법에 의해 달성된다.

상기 광결정은, 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 탄소(C), 아연(Zn), 황(S), 금(Au), 은(Ag), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 납(Pb), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 또는 이들 중 어느 하나의 산화물을 포함할 수 있다.

상기 광결정은, PS(polystyrene), PE(polyethlylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethylene terephthalate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 광결정은 고유의 색을 가질 수 있다.

상기 마이크로 캡슐은 1 ㎛ 내지 1000 ㎛ 의 직경을 가질 수 있다.

상기 염료는, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 카르보늄 염료, 인디고 염료, 황화염료, 프탈로시아닌 염료 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 안료는, 무기안료로서, 산화티탄(Titanium dioxide), 산화아연(Zinc oxide), 리토폰(Lithopon), 황화아연(Zinc sulfonate), 카본블랙(Carbon black), 흑연(Graphite), 황연(Chrome yellow), 징크 크로메이트(Zinc chromate), 철적(Red oxide of iron), 연단(Red lead), 카드뮴적(Cardmium red), 몰리브덴적(Molybdate chrome orange), 감청(Milori blue, prussian blue, iron blue), 코발트 블루(Cobalt blue), 크롬녹(chrome green), 수산화크롬(Viridian), 아연녹(Zinc green), 은분(Alluminium powder), 금분(Bronze powder), 형광안료, 펄안료 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 유리안료로서, 불용성 아조계, 용성 아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 디옥사진계, 이소인돌리논계, 건염 염료계, 플루오루빈(fluorubin), 퀴노프탈론계 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 매체는 물(water), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 프로판올(Propanol), 부탄올(Butanol), 프로필렌카보네이트(Propylene carbonate), 톨루엔(Toluene), 벤젠(Benzene), 헥산(Hexane), 클로로포름(Chloroform), 이소파라핀(isoparaffin) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기 피막물질은 투명성 고분자로서, 아지네이트(aginate), 젤라틴(gelatin), 에틸 셀룰로스 (ethyl cellulose), 폴리아마이드(polyamide), 멜라민-포름알데히드(melamine formaldehyde) 수지, 폴리비닐 피리딘(poly(vinyl pyridine)), 폴리스티렌(polystyrene), 우레탄 결합을 포함하는 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

상기와 같이 구성된 본 발명에 따르면, 다양한 고유의 색을 가지는 광결정 분산액을 포함하는 마이크로 캡슐을 제조할 수 있는 효과가 있다.

또한, 본 발명에 따르면, 다양한 고유의 색을 가지는 광결정 입자를 포함하는 마이크로 캡슐을 제조할 수 있는 효과가 있다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 캡슐을 제조하는 과정을 나타내는 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 캡슐을 제조하는 장치의 구성을 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광결정이 다양한 고유의 색을 가지는 매체에 분산되어 있는 마이크로 캡슐을 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 염료가 코팅되어 다양한 고유의 색을 가지는 광결정이 매체에 분산되어 있는 마이크로 캡슐을 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 안료가 코팅되어 다양한 고유의 색을 가지는 광결정이 매체에 분산되어 있는 마이크로 캡슐을 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 캡슐의 구성을 나타내는 도면이다.
도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 분산액의 색상 변화를 나타내는 도면이다.
도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 캡슐을 적용한 디스플레이의 색상 변화를 나타내는 도면이다.

후술하는 본 발명에 대한 상세한 설명은, 본 발명이 실시될 수 있는 특정 실시예를 예시로서 도시하는 첨부 도면을 참조한다. 이들 실시예는 당업자가 본 발명을 실시할 수 있기에 충분하도록 상세히 설명된다. 본 발명의 다양한 실시예는 서로 다르지만 상호 배타적일 필요는 없음이 이해되어야 한다. 예를 들어, 여기에 기재되어 있는 특정 형상, 구조 및 특성은 일 실시예에 관련하여 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 다른 실시예로 구현될 수 있다. 또한, 각각의 개시된 실시예 내의 개별 구성요소의 위치 또는 배치는 본 발명의 정신 및 범위를 벗어나지 않으면서 변경될 수 있음이 이해되어야 한다. 따라서, 후술하는 상세한 설명은 한정적인 의미로서 취하려는 것이 아니며, 본 발명의 범위는, 적절하게 설명된다면, 그 청구항들이 주장하는 것과 균등한 모든 범위와 더불어 첨부된 청구항에 의해서만 한정된다. 도면에서 유사한 참조부호는 여러 측면에 걸쳐서 동일하거나 유사한 기능을 지칭하며, 길이 및 면적, 두께 등과 그 형태는 편의를 위하여 과장되어 표현될 수도 있다.

이하에서는, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 하기 위하여, 본 발명의 바람직한 실시예들에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명하기로 한다.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 캡슐(40: 40a, 40b, 40c)을 제조하는 과정을 나타내는 도면, 도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 캡슐(40: 40a, 40b, 40c)을 제조하는 장치(100)의 구성을 나타내는 도면, 도 3은 본 발명의 제1 실시예에 따른 광결정(11)이 다양한 고유의 색을 가지는 매체(12)에 분산되어 있는 마이크로 캡슐(40a)을 나타내는 도면이다.

도 1 내지 도 3을 참조하여 설명하는 본 발명의 제1 실시예는, 먼저, 광결정(11)을 소정의 색[또는, 고유의 색]을 가지는 매체(12)에 분산시킨 분산액(10a)[이하, "중심물질 1"이라고 함]을 제조하는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S11).

광결정(11)은 전하를 갖는 입자로서 매체(12)에 분산되어 존재할 수 있으며, 광결정(11)은 코어-쉘(core-shell) 구조, 또는 멀티 코어-쉘(multi core-shell) 구조로 구성될 수도 있다. 또한, 광결정(11)은 상자성 또는 초상자성체 물질로 구성될 수 있다. 광결정(11)은 직경이 수 nm 내지 수백 nm일 수 있으나, 이에 한정되지는 않는다.

광결정(11)은 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 탄소(C), 아연(Zn), 황(S), 금(Au), 은(Ag), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 납(Pb), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 등의 원소 또는 이들 중 어느 하나의 산화물을 포함하는 물질로 이루어 질 수 있다. 또한, 광결정(11)은 PS(polystyrene), PE(polyethlylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethylene terephthalate) 등의 고분자 물질로 이루어 질 수 있다.

매체(12)는 극성(polar) 또는 비극성(non-polar)의 특성을 갖는 물(water), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 프로판올(Propanol), 부탄올(Butanol), 프로필렌카보네이트(Propylene carbonate), 톨루엔(Toluene), 벤젠(Benzene), 헥산(Hexane), 클로로포름(Chloroform), 이소파라핀(isoparaffin) 등으로 구성될 수 있다.

특히, 매체(12)는 소정의 색[또는, 고유의 색]을 가질 수 있다. 매체(12)는 염료 또는 안료가 분산됨에 따라 소정의 색을 가질 수 있다.

염료는 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 카르보늄 염료, 인디고 염료, 황화염료, 프탈로시아닌 염료 등을 사용할 수 있다.

안료는 산화티탄(Titanium dioxide), 산화아연(Zinc oxide), 리토폰(Lithopon), 황화아연(Zinc sulfonate), 카본블랙(Carbon black), 흑연(Graphite), 황연(Chrome yellow), 징크 크로메이트(Zinc chromate), 철적(Red oxide of iron), 연단(Red lead), 카드뮴적(Cardmium red), 몰리브덴적(Molybdate chrome orange), 감청(Milori blue, prussian blue, iron blue), 코발트 블루(Cobalt blue), 크롬녹(chrome green), 수산화크롬(Viridian), 아연녹(Zinc green), 은분(Alluminium powder), 금분(Bronze powder), 형광안료, 펄안료 등의 무기안료, 또는 불용성 아조계, 용성 아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 디옥사진계, 이소인돌리논계, 건염 염료계, 플루오루빈(fluorubin), 퀴노프탈론계 등의 유기안료를 사용할 수 있다.

도 3에는 파란색의 염료 또는 안료가 분산됨에 따라, 매체(12)는 파란색을 가지고, 광결정(11)은 파란색의 매체(12)에 분산된 중심 물질 1(10a)이 도시되어 있다.

광결정(11)을 소정의 색을 가진 매체(12)에 분산하는 방법으로는 초음파 분산, 기계교반 분산, 정전 분산, 분산제 분산 등의 방법을 사용할 수 있으며, 광결정(11)을 매체(12)에 분산할 수 있는 범위 내에서는 다른 공지의 분산 방법을 사용하여도 무방하다.

이어서, 피막 형성 물질(21)을 포함하는 매체(20)[이하, "피막물질"이라 함]를 제조하는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S20).

피막 형성 물질(21)은 투명한 고분자일 수 있으며, 아지네이트(aginate), 젤라틴(gelatin), 에틸 셀룰로스 (ethyl cellulose), 폴리아마이드(polyamide), 멜라민-포름알데히드(melamine formaldehyde) 수지, 폴리비닐 피리딘(poly(vinyl pyridine)), 폴리스티렌(polystyrene), 우레탄 결합을 포함하는 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate) 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다.

피막물질(20)은 피막 형성 물질(21)을 용융하여 제조할 수 있다. 마이크로 캡슐의 사이즈 또는 피막의 두께를 조절하기 위해, 피막물질(20)에 함유되는 피막 형성 물질(21)의 양을 수% 내지 수십%로 조절할 수도 있다.

이어서, 도 2에 도시된 마이크로 캡슐 제조 장치(100)를 이용하여, 중심 물질 1(10a)과 피막물질(20)을 분사하여 액상 캡슐화 하는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S30).

마이크로 캡슐 제조 장치(100)의 소스 공급부(110)에 중심 물질 1(10a), 피막물질(20) 및 에어(air) 등의 운반 가스를 같이 공급할 수 있다. 소스 공급부(110)를 통과한 중심 물질 1(10a), 피막물질(20) 및 운반 가스는 이액상노즐(two-fluid-nozzle)을 사용하는 수 ㎛ 내지 수십 ㎛의 사이즈의 노즐(120)을 통해 캡슐부(130)로 분사될 수 있다. 분사 방법으로는 고압 분사, 초음파 분사, 전기분무 등의 분사 방법을 사용할 수 있다.

캡슐부(130)로 분사된 중심 물질 1(10a)을 피막물질(20)이 둘러싸면서 액상 캡슐(30)이 즉시 형성될 수 있다.

이어서, 액상 캡슐(30)의 피막이 경화되는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S40).

마이크로 캡슐 제조 장치(100)는 고온으로 가열된 건조 장치(미도시) 또는 저온으로 냉각된 냉각 장치(미도시)를 포함할 수 있는데, 이 건조 장치 또는 냉각 장치에 의해 캡슐부(130)의 내부는 고온 또는 저온의 분위기가 형성될 수 있다. 노즐(120)을 통해 분사되어 형성된 액상 캡슐(30)은 고온 또는 저온의 분위기 하에서 피막물질(20)을 건조 또는 냉각시켜 경화되게 함으로써 마이크로 캡슐(40a)이 제조될 수 있다.

제조된 마이크로 캡슐(40a)은 캡슐부(130)의 하부에 위치한 수집부(140)에 모아질 수 있다. 마이크로 캡슐(40a)은 1 ㎛ 내지 1000 ㎛ 의 직경을 가질 수 있다. 중심 물질 1(10a)과 피막물질(20)을 이용하여 제조한 마이크로 캡슐(40a)은 매체(12)의 색에 따라 고유의 색을 가질 수 있으며, 매체(12)의 색을 변경함에 따라 다양한 색을 가지는 이점이 있다.

도 4는 본 발명의 제2 실시예에 따른 염료(15)가 코팅되어 다양한 고유의 색을 가지는 광결정(14)이 매체(13)에 분산되어 있는 마이크로 캡슐(40b)을 나타내는 도면이다.

도 1, 도 2 및 도 4를 참조하여 설명하는 본 발명의 제2 실시예는, 먼저, 소정의 색[또는, 고유의 색]을 가지는 염료(15)로 코팅한 광결정(14)을 매체(13)에 분산시킨 분산액(10b)[이하, "중심물질 2"라고 함]을 제조하는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S12). 여기에서, "코팅"은 한 입자의 표면에 다른 입자가 결합, 부착 또는 흡착되는 것을 의미하는 것으로서, 한 입자의 표면 전부에 다른 입자가 부착 또는 흡착되는 경우뿐만 아니라 한 입자의 표면 일부에만 다른 입자가 부착 또는 흡착되는 경우까지 모두 포함하는 최광의의 개념으로 이해되어야 한다. 이하에서는, 제1 실시예와 동일한 단계(S20, S30, S40)에 대해서는 자세한 설명을 생략하고, 차이점을 위주로 설명한다.

광결정(11) 입자의 색은 특정 고유색으로 고정되어 있기 때문에, 광결정(11)을 염료(15)로 코팅함에 따라, 광결정(11)이 광결정(11) 입자의 색 외에 다른 고유의 색을 가지도록 할 수 있다.

염료(15)는 단일층으로 광결정(11) 상에 코팅되는 것이 바람직하며, 코팅 방법으로는 졸겔(sol-gel) 방법, 중합 방법, 스핀 코팅법, 스프레이법 등의 공지의 코팅 방법이 적용될 수 있다.

염료(15)로 코팅하여 소정의 색을 가지는 광결정(14)은 매체(13)에 분산될 수 있다. 매체(13)와 염료(15)는 상술한 물질을 사용할 수 있으며, 다만, 제1 실시예와 다르게 매체(13)는 투명한 것이 바람직하다.

이어서, 피막 형성 물질(21)을 포함하는 매체(20)[이하, "피막물질"이라 함]를 제조하는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S20). 이어서, 도 2에 도시된 마이크로 캡슐 제조 장치(100)를 이용하여, 중심 물질 2(10b)와 피막물질(20)을 분사하여 액상 캡슐화 하는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S30). 이어서, 액상 캡슐(30)의 피막이 경화되는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S40). S20 단계에서 S40 단계는 중심물질 1(10a) 대신 중심물질 2(10b)를 사용하는 것을 제외하면, 제1 실시예와 동일하게 수행될 수 있다.

위 과정을 거쳐 제조된 마이크로 캡슐(40b)은 캡슐부(130)의 하부에 위치한 수집부(140)에 모아질 수 있다. 마이크로 캡슐(40b)은 1 ㎛ 내지 1000 ㎛ 의 직경을 가질 수 있다. 중심 물질 2(10b)와 피막물질(20)을 이용하여 제조한 마이크로 캡슐(40b)은 염료(15)의 색에 따라 염료(15)로 코팅된 광결정(14)이 고유의 색을 가질 수 있으며, 염료(15)의 색을 변경함에 따라 광결정(14)이 다양한 색을 가지는 이점이 있다.

도 5는 본 발명의 제3 실시예에 따른 안료(17)가 코팅되어 다양한 고유의 색을 가지는 광결정(16)이 매체(13)에 분산되어 있는 마이크로 캡슐(40c)을 나타내는 도면이다.

도 1, 도 2 및 도 5를 참조하여 설명하는 본 발명의 제3 실시예는, 먼저, 소정의 색[또는, 고유의 색]을 가지는 안료(17)로 코팅한 광결정(16)을 매체(13)에 분산시킨 분산액(10c)[이하, "중심물질 3"이라고 함]을 제조하는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S13). 여기에서, "코팅"은 한 입자의 표면에 다른 입자가 결합, 부착 또는 흡착되는 것을 의미하는 것으로서, 한 입자의 표면 전부에 다른 입자가 부착 또는 흡착되는 경우뿐만 아니라 한 입자의 표면 일부에만 다른 입자가 부착 또는 흡착되는 경우까지 모두 포함하는 최광의의 개념으로 이해되어야 한다. 이하에서는, 제1 실시예와 동일한 단계(S20, S30, S40)에 대해서는 자세한 설명을 생략하고, 차이점을 위주로 설명한다.

광결정(11) 입자의 색은 특정 고유색으로 고정되어 있기 때문에, 광결정(11)을 안료(17)로 코팅함에 따라, 광결정(11)이 광결정(11) 입자의 색 외에 다른 고유의 색을 가지도록 할 수 있다.

안료(17)의 코팅 방법으로는 졸겔(sol-gel) 방법, 중합 방법, 스핀 코팅법, 스프레이법 등의 공지의 코팅 방법이 적용될 수 있다.

안료(17)로 코팅하여 소정의 색을 가지는 광결정(16)은 매체(13)에 분산될 수 있다. 매체(13)와 안료(17)는 상술한 물질을 사용할 수 있으며, 다만, 제1 실시예와 다르게 매체(13)는 투명한 것이 바람직하다.

이어서, 피막 형성 물질(21)을 포함하는 매체(20)[이하, "피막물질"이라 함]를 제조하는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S20). 이어서, 도 2에 도시된 마이크로 캡슐 제조 장치(100)를 이용하여, 중심 물질 3(10c)과 피막물질(20)을 분사하여 액상 캡슐화 하는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S30). 이어서, 액상 캡슐(30)의 피막이 경화되는 단계가 수행될 수 있다(도 1의 S40). S20 단계에서 S40 단계는 는 중심물질 1(10a) 대신 중심물질 3(10c)를 사용하는 것을 제외하면, 제1 실시예와 동일하게 수행될 수 있다.

위 과정을 거쳐 제조된 마이크로 캡슐(40c)은 캡슐부(130)의 하부에 위치한 수집부(140)에 모아질 수 있다. 마이크로 캡슐(40c)은 1 ㎛ 내지 1000 ㎛ 의 직경을 가질 수 있다. 중심 물질 3(10c)과 피막물질(20)을 이용하여 제조한 마이크로 캡슐(40c)은 안료(17)의 색에 따라 안료(17)로 코팅된 광결정(16)이 고유의 색을 가질 수 있으며, 안료(17)의 색을 변경함에 따라 광결정(16)이 다양한 색을 가지는 이점이 있다.

도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 캡슐(40: 40a, 40b, 40c)의 구성을 나타내는 도면이다.

도 6의 (a)에는 중심물질 1(10a)을 피막(21)이 둘러싸는, 광결정(11)이 고유의 색을 가지는 매체(12: 12a, 12b, 12c)에 분산되어 있는 마이크로 캡슐(40a)이 도시되어 있다. 매체(12)의 색이 레드(12a)인 경우에 마이크로 캡슐(40a)은 레드의 고유의 색을 가지고, 매체(12)의 색이 그린(12b)인 경우에 마이크로 캡슐(40a)은 그린의 고유의 색을 가지고, 매체(12)의 색이 블루(12c)인 경우에 마이크로 캡슐(40a)은 블루의 고유의 색을 가지고, 매체(12)의 색이 블랙(12d)인 경우에 마이크로 캡슐(40a)은 블랙의 고유의 색을 가질 수 있다.

도 6의 (b)에는 중심물질 2(10b) 또는 중심물질 3(10c)을 피막(21)이 둘러싸는, 염료(15) 또는 안료(17)로 코팅한 광결정(14: 14a, 14b, 14c, 14d; 16: 16a, 16b, 16c, 16d)이 투명한 매체(13)에 분산되어 있는 마이크로 캡슐(40b, 40c)이 도시되어 있다. 염료(15) 또는 안료(17)의 색이 레드인 경우에 광결정(14a, 16a)의 색이 레드의 고유의 색을 가지고, 염료(15) 또는 안료(17)의 색이 그린인 경우에 광결정(14b, 16b)의 색이 그린의 고유의 색을 가지고, 염료(15) 또는 안료(17)의 색이 블루인 경우에 광결정(14c, 16c)의 색이 블루의 고유의 색을 가지고, 염료(15) 또는 안료(17)의 색이 블랙인 경우에 광결정(14d, 16d)의 색이 블랙의 고유의 색을 가질 수 있다. 염료(15) 또는 안료(17)로 코팅한 광결정(14, 16)의 색에 따라서 마이크로 캡슐(40b, 40c)의 색도 결정될 수 있다.

도 7 내지 도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 광결정 분산액의 색상 변화를 나타내는 도면이다.

도 7을 참조하면, 매체(12)의 색이 레드(12a)이거나, 레드 색의 염료(15) 또는 안료(17)를 코팅한 광결정(14a, 16a)을 포함한 마이크로 캡슐(40)이 분산된 잉크가 도시되어 있다. 레드 색의 잉크에 외부 자기장을 인가한 결과 광결정 입자 간격이 변화하여 다양한 색을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 8을 참조하면, 매체(12)의 색이 그린(12b)이거나, 그린 색의 염료(15) 또는 안료(17)를 코팅한 광결정(14b, 16b)을 포함한 마이크로 캡슐(40)이 분산된 잉크가 도시되어 있다. 그린 색의 잉크에 외부 자기장을 인가한 결과 광결정 입자 간격이 변화하여 다양한 색을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 9를 참조하면, 매체(12)의 색이 블루(12c)이거나, 블루 색의 염료(15) 또는 안료(17)를 코팅한 광결정(14c, 16c)을 포함한 마이크로 캡슐(40)이 분산된 잉크가 도시되어 있다. 블루 색의 잉크에 외부 자기장을 인가한 결과 광결정 입자 간격이 변화하여 다양한 색을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 10을 참조하면, 매체(12)의 색이 블랙(12d)이거나, 블랙 색의 염료(15) 또는 안료(17)를 코팅한 광결정(14d, 16d)을 포함한 마이크로 캡슐(40)이 분산된 잉크가 도시되어 있다. 블랙 색의 잉크에 외부 자기장을 인가한 결과 광결정 입자 간격이 변화하여 다양한 색을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

도 11은 본 발명의 일 실시예에 따른 마이크로 캡슐(40)을 적용한 디스플레이의 색상 변화를 나타내는 도면이다.

도 11을 참조하면, 외부 자기장이 인가되지 않을 경우[도 11의 왼쪽 사진], 블랙 색의 마이크로 캡슐(40)이 적용된 디스플레이는 블랙 색으로 표시되고, 외부 자기장이 인가된 경우[도 11의 오른쪽 사진], 광결정 입자 간격이 변화하여 특정 색상을 나타내는 것을 확인할 수 있다.

위와 같이, 본 발명의 마이크로 캡슐의 제조 방법은, 매체(12) 또는 광결정(11)이 고유의 색을 가지도록 하여, 다양한 색상의 마이크로 캡슐을 제조할 수 있는 이점이 있다. 그리하여, 다양한 색을 구현하여 디스플레이 등 다양한 응용분야에 적용할 수 있는 이점이 있다.

본 발명은 상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 도시하고 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하다. 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

10: 중심물질
11: 광결정
12: 고유의 색을 갖는 매체
13: 투명한 매체
14: 염료 코팅된 광결정
15: 염료
16: 안료 코팅된 광결정
17: 안료
20: 피막물질
21: 피막
30: 액상 캡슐
40: 마이크로 캡슐
100: 마이크로 캡슐 제조 장치
110: 소스 공급부
120: 노즐
130: 캡슐부
140: 수집부

Claims

(a) 광결정을 소정의 색을 가지는 매체에 분산시킨 분산액을 준비하는 단계;
(b) 피막 형성 물질을 용융하여 피막물질을 준비하는 단계;
(c) 상기 분산액 및 상기 피막물질을 이액상노즐(two-fluid-nozzle)을 통해 캡슐부로 분사하여 피막 형성 물질이 용융된 피막물질이 분산액을 둘러싸면서 액상 캡슐화하는 단계;
(d) 상기 캡슐부의 내부에 형성된 고온 또는 저온의 분위기 하에서, 분산액을 둘러싸는 피막물질에 포함된 피막 형성 물질을 건조 또는 냉각시켜 경화되게 함으로써 캡슐 피막을 경화하는 단계; 및
(e) 상기 캡슐부 하부에 위치한 수집부를 통해 경화된 캡슐 피막을 수집하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계 동안, 상기 분산액 및 상기 피막물질은 운반 가스와 함께 분사되며,
상기 피막물질에 함유된 피막 형성 물질의 양을 조절함으로써, 마이크로 캡슐의 사이즈 또는 피막의 두께가 조절되는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.
(a) 소정의 색을 가지는 염료로 코팅한 광결정을 매체에 분산시킨 분산액을 준비하는 단계;
(b) 피막 형성 물질을 용융하여 피막물질을 준비하는 단계;
(c) 상기 분산액 및 상기 피막물질을 이액상노즐(two-fluid-nozzle)을 통해 캡슐부로 분사하여 피막 형성 물질이 용융된 피막물질이 분산액을 둘러싸면서 액상 캡슐화하는 단계;
(d) 상기 캡슐부의 내부에 형성된 고온 또는 저온의 분위기 하에서 분산액을 둘러싸는 피막물질에 포함된 피막 형성 물질을 건조 또는 냉각시켜 경화되게 함으로써 캡슐 피막을 경화하는 단계; 및
(e) 상기 캡슐부 하부에 위치한 수집부를 통해 경화된 캡슐 피막을 수집하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계 동안, 상기 분산액 및 상기 피막물질은 운반 가스와 함께 분사되며,
상기 피막물질에 함유된 피막 형성 물질의 양을 조절함으로써, 마이크로 캡슐의 사이즈 또는 피막의 두께가 조절되는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.
(a) 소정의 색을 가지는 안료로 코팅한 광결정을 매체에 분산시킨 분산액을 준비하는 단계;
(b) 피막 형성 물질을 용융하여 피막물질을 준비하는 단계;
(c) 상기 분산액 및 상기 피막물질을 이액상노즐(two-fluid-nozzle)을 통해 캡슐부로 분사하여 피막 형성 물질이 용융된 피막물질이 분산액을 둘러싸면서 액상 캡슐화하는 단계;
(d) 상기 캡슐부의 내부에 형성된 고온 또는 저온의 분위기 하에서 분산액을 둘러싸는 피막물질에 포함된 피막 형성 물질을 건조 또는 냉각시켜 경화되게 함으로써 캡슐 피막을 경화하는 단계; 및
(e) 상기 캡슐부 하부에 위치한 수집부를 통해 경화된 캡슐 피막을 수집하는 단계를 포함하고,
상기 (c) 단계 동안, 상기 분산액 및 상기 피막물질은 운반 가스와 함께 분사되며,
상기 피막물질에 함유된 피막 형성 물질의 양을 조절함으로써, 마이크로 캡슐의 사이즈 또는 피막의 두께가 조절되는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광결정은, 철(Fe), 니켈(Ni), 코발트(Co), 티타늄(Ti), 탄소(C), 아연(Zn), 황(S), 금(Au), 은(Ag), 바륨(Ba), 스트론튬(Sr), 납(Pb), 알루미늄(Al), 텅스텐(W), 몰리브덴(Mo) 또는 이들 중 어느 하나의 산화물을 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 광결정은, PS(polystyrene), PE(polyethlylene), PP(polypropylene), PVC(polyvinyl chloride), PET(polyethylene terephthalate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 광결정은 고유의 색을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조방법.
제1항에 있어서,
상기 마이크로 캡슐은 1 ㎛ 내지 1000 ㎛ 의 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.
제2항에 있어서,
상기 염료는, 아조 염료, 안트라퀴논 염료, 카르보늄 염료, 인디고 염료, 황화염료, 프탈로시아닌 염료 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.
제3항에 있어서,
상기 안료는, 무기안료로서, 산화티탄(Titanium dioxide), 산화아연(Zinc oxide), 리토폰(Lithopon), 황화아연(Zinc sulfonate), 카본블랙(Carbon black), 흑연(Graphite), 황연(Chrome yellow), 징크 크로메이트(Zinc chromate), 철적(Red oxide of iron), 연단(Red lead), 카드뮴적(Cardmium red), 몰리브덴적(Molybdate chrome orange), 감청(Milori blue, prussian blue, iron blue), 코발트 블루(Cobalt blue), 크롬녹(chrome green), 수산화크롬(Viridian), 아연녹(Zinc green), 은분(Alluminium powder), 금분(Bronze powder), 형광안료, 펄안료 중 적어도 어느 하나를 포함하거나, 유기안료로서, 불용성 아조계, 용성 아조계, 프탈로시아닌계, 퀴나크리돈계, 디옥사진계, 이소인돌리논계, 건염 염료계, 플루오루빈(fluorubin), 퀴노프탈론계 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 매체는 물(water), 메탄올(Methanol), 에탄올(Ethanol), 프로판올(Propanol), 부탄올(Butanol), 프로필렌카보네이트(Propylene carbonate), 톨루엔(Toluene), 벤젠(Benzene), 헥산(Hexane), 클로로포름(Chloroform), 이소파라핀(isoparaffin) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.
제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서,
상기 피막물질은 투명성 고분자로서, 아지네이트(aginate), 젤라틴(gelatin), 에틸 셀룰로스 (ethyl cellulose), 폴리아마이드(polyamide), 멜라민-포름알데히드(melamine formaldehyde) 수지, 폴리비닐 피리딘(poly(vinyl pyridine)), 폴리스티렌(polystyrene), 우레탄 결합을 포함하는 수지, 폴리메틸메타아크릴레이트(polymethyl methacrylate) 중 적어도 어느 하나를 포함하는 것을 특징으로 하는 마이크로 캡슐의 제조 방법.