KR102150209B1 - 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법 - Google Patents

콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법 Download PDF

Info

Publication number
KR102150209B1
KR102150209B1 KR1020190104286A KR20190104286A KR102150209B1 KR 102150209 B1 KR102150209 B1 KR 102150209B1 KR 1020190104286 A KR1020190104286 A KR 1020190104286A KR 20190104286 A KR20190104286 A KR 20190104286A KR 102150209 B1 KR102150209 B1 KR 102150209B1
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
colloidal
particles
optical microscope
film
particle
Prior art date
Application number
KR1020190104286A
Other languages
English (en)
Inventor
이관영
정현욱
전병진
이기욱
박진석
유태형
Original Assignee
고려대학교 산학협력단
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 고려대학교 산학협력단 filed Critical 고려대학교 산학협력단
Priority to KR1020190104286A priority Critical patent/KR102150209B1/ko
Application granted granted Critical
Publication of KR102150209B1 publication Critical patent/KR102150209B1/ko

Links

Images

Classifications

    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/95—Investigating the presence of flaws or contamination characterised by the material or shape of the object to be examined
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06F—ELECTRIC DIGITAL DATA PROCESSING
    • G06F17/00—Digital computing or data processing equipment or methods, specially adapted for specific functions
    • G06F17/10—Complex mathematical operations
    • G06F17/16—Matrix or vector computation, e.g. matrix-matrix or matrix-vector multiplication, matrix factorization
    • G—PHYSICS
    • G06—COMPUTING; CALCULATING OR COUNTING
    • G06T—IMAGE DATA PROCESSING OR GENERATION, IN GENERAL
    • G06T7/00—Image analysis
    • G06T7/0002—Inspection of images, e.g. flaw detection
    • G06T7/0004—Industrial image inspection
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8854—Grading and classifying of flaws
    • G01N2021/8858—Flaw counting
    • G—PHYSICS
    • G01—MEASURING; TESTING
    • G01N—INVESTIGATING OR ANALYSING MATERIALS BY DETERMINING THEIR CHEMICAL OR PHYSICAL PROPERTIES
    • G01N21/00—Investigating or analysing materials by the use of optical means, i.e. using sub-millimetre waves, infrared, visible or ultraviolet light
    • G01N21/84—Systems specially adapted for particular applications
    • G01N21/88—Investigating the presence of flaws or contamination
    • G01N21/8851—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges
    • G01N2021/8887—Scan or image signal processing specially adapted therefor, e.g. for scan signal adjustment, for detecting different kinds of defects, for compensating for structures, markings, edges based on image processing techniques

Landscapes

  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Mathematical Physics (AREA)
  • Data Mining & Analysis (AREA)
  • Pure & Applied Mathematics (AREA)
  • Biochemistry (AREA)
  • Immunology (AREA)
  • Pathology (AREA)
  • Analytical Chemistry (AREA)
  • Computational Mathematics (AREA)
  • Computer Vision & Pattern Recognition (AREA)
  • Mathematical Analysis (AREA)
  • Mathematical Optimization (AREA)
  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • General Health & Medical Sciences (AREA)
  • Health & Medical Sciences (AREA)
  • Life Sciences & Earth Sciences (AREA)
  • Databases & Information Systems (AREA)
  • Software Systems (AREA)
  • General Engineering & Computer Science (AREA)
  • Algebra (AREA)
  • Computing Systems (AREA)
  • Signal Processing (AREA)
  • Quality & Reliability (AREA)
  • Application Of Or Painting With Fluid Materials (AREA)

Abstract

본 발명은 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법을 개시한다. 본 발명에 따르면, 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치로서, 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 건조 과정에 있는 상기 콜로이드 필름의 일정 건조 속도 구간 종료 시점을 판단하고, 상기 일정 건조 속도 구간 종료 시점에 상기 콜로이드 필름의 최상층에 대한 하나 이상의 광학 현미경 이미지를 입력 받고, 상기 하나 이상의 광학 현미경 이미지에서 콜로이드 입자의 평균 반경, 상기 콜로이드 입자의 위치 및 각 콜로이드 입자의 이웃 입자 리스트를 이용하여 크랙 발생 가능성을 산출하도록, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하는 건조 크랙 평가 장치가 제공된다.

Description

콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법{DEVICE AND METHOD FOR EVALUATING DRY CRACK OF COLLOID FILM}
본 발명은 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법에 관한 것이다.
최근 산업의 발전과 더불어 제품의 소형화 및 정밀화의 움직임에 따라 소재에 요구되는 정밀도 및 특정 기능을 가지는 필름의 요구 수준이 크게 높아지고 있다.
이에 따라, 특히 기능성 입자를 포함하는 대면적 코팅의 경우 제품의 중간 단계인 건조 공정시 발생하는 건조 크랙은 잠재적으로 존재하다가 추가 열처리 후에 악화되어 나타나면서, 비용 및 공정 시간에 악영향을 주게 된다.
특히, 콜로이드 결정화를 이용하는 photonic crystal 같은 경우 높은 밀도로 충진된 필름에서 심하게 나타난다.
콜로이드 입자가 용매 속에 고르게 분산된 복합 유체를 이용하여 필름을 만들려면 중간 과정으로 복합 유체액을 기재 위에 고르게 도포하는 코팅 공정 및 도포된 젖어 있는 필름에서 액체 부분만 제거하는 과정인 건조 공정을 거쳐야 한다.
액체의 제거 과정 중에는, 부피의 감소에 의해 유발되는 수축과 그로 인한 스트레스의 누적으로 인한 제품의 물성 저하가 발생하기 쉬우며, 이것이 심해지면 외관상으로도 확인할 수 있는 크랙이 발생하며, 이는 제품 불량으로까지 이어지게 된다.
따라서, 건조가 완전히 진행되거나, 추가 치밀화 공정까지 거친 후에는 제품을 되돌리기 어려우므로, 건조가 완전히 진행되어 크랙으로 발전하기 전에, 크랙의 발생을 미리 예측하는 것이 필요하다.
일본공개특허공보 2014-079983
상기한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해, 본 발명은 콜로이드 분산액을 기재 위에 도포하여 만들어지는 콜로이드 필름에서 건조 과정 중에 최종 건조 완료 전에 건조 크랙의 발생 가능성을 미리 예측할 수 있는 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법을 제안하고자 한다.
상기한 바와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따르면, 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치로서, 프로세서; 및 상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되, 상기 메모리는, 건조 과정에 있는 상기 콜로이드 필름의 일정 건조 속도 구간 종료 시점을 판단하고, 상기 일정 건조 속도 구간 종료 시점에 상기 콜로이드 필름의 최상층에 대한 하나 이상의 광학 현미경 이미지를 입력받고, 상기 하나 이상의 광학 현미경 이미지에서 콜로이드 입자의 평균 반경, 상기 콜로이드 입자의 위치 및 각 콜로이드 입자의 이웃 입자 리스트를 이용하여 크랙 발생 가능성을 산출하도록, 상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하는 건조 크랙 평가 장치가 제공된다.
상기 일정 건조 속도 구간 종료 시점의 판단은, 상기 건조 과정에 있는 상기 콜로이드 필름의 무게 또는 두께를 이용하여 수행될 수 있다.
상기 하나 이상의 광학 현미경 이미지는 상기 콜로이드 필름의 서로 다른 위치에서 복수개로 획득될 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 제1 광학 현미경 이미지에 포함된 콜로이드 입자의 총 입자수를 카운팅하고, 상기 제1 광학 현미경 이미지에 포함된 콜로이드 입자 각각의 위치 좌표를 결정하고, 상기 제1 광학 현미경 이미지에 포함된 콜로이드 입자 각각에 대해 하나 이상의 이웃 입자에 대한 이웃 입자 리스트를 생성할 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 상기 이웃 입자 리스트를 이용하여, 제1 콜로이드 입자에 이웃한 하나 이상의 이웃 입자 각각에 대한 거리 및 방향벡터를 계산하고, 상기 계산된 거리 및 방향벡터를 이용하여 상기 제1 콜로이드 입자와 상기 하나 이상의 이웃 입자들과의 모세관 현상에 의해 만들어지는 무차원 힘을 계산할 수 있다.
상기 프로그램 명령어들은, 복수의 광학 현미경 이미지에 포함된 모든 콜로이드 입자에 대해 계산된 무차원 힘의 평균값과 상기 복수의 광학 현미경 이미지 각각의 무차원 힘의 산포값을 미리 설정된 임계치와 비교하여 상기 콜로이드 필름의 크랙 발생 가능성을 산출할 수 있다.
상기 무차원 힘은 아래의 수학식을 통해 계산될 수 있다.
[수학식]
Figure 112019087311543-pat00001
여기서, Nm,neighbor는 입자 m의 이웃에 위치하는 입자의 총 개수이고, rmn는 입자 m과 n과의 방향벡터이며,
Figure 112019087311543-pat00002
는 입자 m과 n과의 방향벡터의 크기임
본 발명의 다른 측면에 따르면, 프로세서 및 메모리를 포함하는 장치에서 콜로이드 필름의 건조 크랙을 평가하는 방법으로서, 건조 과정에 있는 상기 콜로이드 필름의 일정 건조 속도 구간 종료 시점을 판단하는 단계; 상기 일정 건조 속도 구간 종료 시점에 상기 콜로이드 필름의 최상층에 대한 하나 이상의 광학 현미경 이미지를 입력 받는 단계; 및 상기 하나 이상의 광학 현미경 이미지에서 콜로이드 입자의 평균 반경, 상기 콜로이드 입자의 위치 좌표 및 하나의 콜로이드 입자의 이웃 입자 리스트를 이용하여 크랙 발생 가능성을 산출하는 단계를 포함하는 건조 크랙 평가 방법이 제공된다.
본 발명에 따르면, 건조가 완료되기 전에 크랙 발생 가능성을 예측할 수 있기 때문에 공정 효율이 개선되는 장점이 있다.
도 1은 동일한 구형 입자 쌍(pair) 간에 발생하는 액체 브릿지에 의해 발생하는 모세관 힘(capillary force)의 개념도를 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 방법의 순서도이다.
도 3은 본 실시예에 따른 콜로이드 필름의 최상층에 대한 광학 현미경 이미지의 예시적으로 나타낸 것이다.
도 4는 본 실시예에 따른 광학 현미경 이미지를 이용하여 크랙 발생 가능성을 계산하는 과정의 순서도이다.
도 5는 광학 현미경 이미지를 컴퓨터로 재구성한 입자의 평면 이미지이며, 서로 다른 조건(I 내지 III)에서의 입자 평면 이미지를 나타낸 것이다.
도 6은 각 조건에서 얻어진 크랙 빈도수를 나타낸 것이다.
본 발명은 다양한 변경을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 상세하게 설명하고자 한다.
그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시 형태에 대해 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변경, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
본 발명은 콜로이드 분산액을 기재 위에 도포하여 만들어지는 콜로이드 필름의 건조 과정 중에 콜로이드 입자의 광학 이미지로부터 최종 건조 완료 시 건조 크랙의 발생 가능성을 미리 예측할 수 있는 방법에 관한 것이다.
본 발명은 콜로이드 필름의 건조 공정이 용매의 증발 속도의 변화에 따라 크게 두 구간으로 구분되는 점을 이용한다.
용매의 증발 속도 변화에 따라, 용매의 증발이 일정한 속도로 이루어지는 구간인 일정 건조 속도 구간(이하, '제1 구간'이라 함)과 용매의 증발이 상당 부분 이루어진 후 증발 속도가 크게 감소한 상태로 추가 건조가 이루어지는 건조 속도 감속 구간(이하, '제2 구간'이라 함)으로 구분된다.
제1 구간에서 콜로이드 입자 분산액은 용매의 지속적인 증발로 인해 점차로 고농도화되고, 입자 네트워크를 구성한다.
입자 네트워크는 전반적으로 일정한 비율로 수축하면서 전체적인 형태를 그대로 유지한다.
제1 구간의 종료 시점에 입자 네트워크가 최종적으로 기재면에 닿게 되며, 그 다음 단계인 제2 구간으로 진입한다.
제2 구간에서 기체와 액체 계면은 일정한 형태를 가지는 것이 아니고, 입자간 빈 공간 사이에 입자들끼리 액체 브릿지(liquid bridge)를 형성하면서, 추가 건조가 이루어진다.
도 1은 동일한 구형 입자 쌍(pair) 간에 발생하는 액체 브릿지에 의해 발생하는 모세관 힘(capillary force)의 개념도를 나타낸 것이다.
도 1을 참조하면, 액체 브릿지에 의해 발생하는 힘은 서로 당기는 힘으로 전체 건조 필름에 강한 텐션을 발생시킨다. 이때, 발생하는 힘의 크기가 입자 네트워크가 허용 가능한 범위를 초과하게 되면 크랙으로 발전하게 된다.
건조 중에 콜로이드 입자의 배치 정보를 알 수 있으면 모세관 힘의 크기를 예측할 수 있다.
그러나, 현실적으로 모든 콜로이드 입자의 배치 정보를 획득하기는 어렵다.
이러한 점을 고려하여 본 발명의 일 실시예에 따르면, 무게 측정을 통해 제1 구간의 종료 시점을 판단하고, 해당 시점에 콜로이드 필름의 최상층 입자 분포를 이용하여 크랙 발생 가능성을 산출한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 방법의 순서도이다.
도 2의 과정은 프로세서 및 메모리를 포함하는 크랙 평가 장치에서 수행된다.
여기서, 프로세서는 컴퓨터 프로그램을 실행할 수 있는 CPU(central processing unit)나 그밖에 가상 머신 등을 포함할 수 있다.
메모리는 고정식 하드 드라이브나 착탈식 저장 장치와 같은 불휘발성 저장 장치를 포함할 수 있다. 착탈식 저장 장치는 컴팩트 플래시 유닛, USB 메모리 스틱 등을 포함할 수 있다. 메모리는 각종 랜덤 액세스 메모리와 같은 휘발성 메모리도 포함할 수 있다.
이와 같은 메모리에는 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들이 저장된다.
본 발명의 일 실시예에 따른 프로그램 명령어들은 도 2에 도시된 과정을 수행하여 최종 건조 이전에 콜로이드 필름에서의 크랙 발생 가능성을 산출한다.
이하에서는 크랙 평가 장치가 수행하는 과정을 설명한다.
도 2를 참조하면, 크랙 평가 장치는 건조 과정 중에 있는 콜로이드 필름의 무게를 입력 받는다(단계 200).
용매의 증발에 의해 콜로이드 필름의 무게가 일정하게 감소하게 되며, 크랙 평가 장치는 무게가 일정한 속도로 감소하는 제1 구간(일정 건조 속도 구간)의 종료 시점을 판단한다(단계 202).
제1 구간의 종료 시점은 무게의 감소가 미리 설정된 속도 이하로 발생하는지 여부를 통해 판단할 수 있다.
전술한 바와 같이, 건조 공정에서 제1 구간 종료 후 건조 속도가 크게 감소하는 제2 구간으로 변경된다.
제1 구간의 종료 시점에 크랙 평가 장치는 콜로이드 필름의 최상층에 대한 광학 현미경 이미지를 입력 받는다(단계 204).
도 3은 본 실시예에 따른 콜로이드 필름의 최상층에 대한 광학 현미경 이미지의 예시적으로 나타낸 것이다.
도 3은 1 μm직경의 구형의 폴리스티렌 입자의 건조 과정에서 얻은 광학 이미지의 예시이며, 여기에서 스케일바는 10μm이다.
다음으로, 입력된 광학 현미경 이미지를 분석하여 크랙 발생 가능성을 계산한다(단계 206).
도 4는 본 실시예에 따른 광학 현미경 이미지를 이용하여 크랙 발생 가능성을 계산하는 과정의 순서도이다.
도 4를 참조하면, 크랙 평가 장치에는 콜로이드 입자의 평균 반경이 미리 입력된다(단계 400).
콜로이드 분산액에 대해 일반적인 입도 측정장비를 이용하여 평균 입경을 얻을 수 있으며, 평균 입경의 1/2을 평균 반경(a)이라 한다.
도 3의 광학 현미경 이미지에서 상대적으로 밝게 표시되는 지점이 입자의 중심점의 위치이다.
본 실시예에 따르면, 광학 현미경 이미지에 포함된 총 입자수를 카운팅하고 위치 좌표를 결정한다(단계 402).
도 5는 광학 현미경 이미지를 컴퓨터로 재구성한 입자의 평면 이미지이며, 서로 다른 조건(I 내지 III)에서의 입자 평면 이미지를 나타낸 것이다.
크랙 평가 장치는 도 5와 같은 입자의 평면 이미지를 이용하여 총 입자수를 카운팅하고, 각 입자의 위치 좌표를 결정한다.
크랙 평가 장치는 각 입자에 대한 이웃 입자수를 확인하고, 이웃 입자 리스트를 생성한다(단계 404).
총 입자수가 N이고 각 입자의 인덱스를 m이라 할 때, m은 1이상이며 N이하인 자연수이다.
단계 404에서 인덱스가 m인 입자에 이웃한 입자의 리스트를 생성하며, m=1 부터 시작하여 주위의 미리 설정된 반경(
Figure 112019087311543-pat00003
, 예를 들어,
Figure 112019087311543-pat00004
) 내에 위치하는 입자의 총 수(Nm,neighbor)를 확인하여 이웃 입자 리스트를 생성한다.
상기한 과정을 모든 입자수 N에 대하여 반복 수행한다.
다음으로, m=1부터 시작하여 m=1인 입자 주위의 n(n≤Nm,neighbor)개의 이웃 입자 각각과의 거리(smn) 및 방향벡터(rmn)를 계산한다(단계 406).
여기서, 거리 및 방향벡터는 도 1에 나타난다.
단계 402 내지 406은 서로 다른 위치에서 얻어진 광학 현미경 이미지에 대해 개별적으로 이루어질 수 있다.
이하에서는 복수의 광학 현미경 이미지 각각을 세트로 정의한다.
다음으로, 크랙 평가 장치는 아래의 수학식 1 및 2를 이용하여 각 입자의 무차원 힘(
Figure 112019087311543-pat00005
)을 계산한다(단계 408).
Figure 112019087311543-pat00006
여기서, smn은 입자 m과 n과의 거리이고, a는 입자들의 평균반경값이며, s* mn는 입자 m과 n의 무차원화된 거리이다.
C. D. Willett, M. J. Adams, S. A. Johnson, and J. P. K. Seville. Capillary bridges between two spherical bodies. Langmuir, 16(24):9396-9405, (2000).에는 두 입자간 모세관 힘에 관한 수식(Eq. 5)이 기재되어 있으며, 본 발명에서는 이를 무차원화하여, 아래의 수학식 2를 도출하고, 이를 통해 콜로이드 입자 m의 주위에 있는 이웃 입자와의 모세관 현상에 의해 만들어지는 무차원 힘의 총 합을 계산한다.
하나의 세트 내의 모든 입자(m=1~N)에 대해, 건조 과정 동안 가해지는 힘을 계산하는 과정이며, 모든 세트 내에 속하는 입자에 대해 무차원 힘 계산이 이루어진다.
Figure 112019087311543-pat00007
여기서, Nm,neighbor는 입자 m의 이웃에 위치하는 입자의 총 개수이고, rmn는 입자 m과 n과의 방향벡터이며,
Figure 112019087311543-pat00008
는 입자 m과 n과의 방향벡터의 크기이다.
마지막으로, 상기와 같이 계산된 무차원 힘들에 대해 모든 세트 내의 모든 입자에 대한 무차원 힘의 평균값(
Figure 112019087311543-pat00009
)과 각 세트간 산포값(
Figure 112019087311543-pat00010
)을 계산한다(단계 410).
여기서, < >는 ensemble average를 의미한다.
평균값과 산포값 모두에서 미리 설정된 임계치 이상이면 건조 크랙이 발생할 가능성이 높은 것으로 판단한다(단계 412).
여기서, 임계치는 해당 공정에서의 콜로이드 입자의 종류, 크기, 크기 분포 또는 건조 필름의 두께에 따라 서로 다른 값으로 실험적으로 결정된다.
실시예
평균 입경이 1μm인 폴리스티렌 콜로이드 구형 입자 (a=0.5μm)가 분산된 용액에 대해서 총 3가지 건조 조건에 대해 평가를 진행하였다.
콜로이드 분산액을 슬라이드 글래스에 수 방울 떨어뜨린 후 일정 높이에 블레이드가 달린 코터를 이용하여 액의 높이를 균일하게 만든 후, 초기 무게를 측정한다.
건조 속도 조절은 실험장치 내부의 습도를 변화시켜 조절하며, 건조 속도는 필름의 무게 감소로 측정되는데, 초기 필름 두께로부터 무게 감소를 젖은 필름의 두께 감소로 변환할 수 있다. 무게 감소 곡선에서 건조 속도 및 건조 구간을 확인할 수 있다.
여기에서, 앞의 3가지 건조 조건은 동일하되, 건조 속도를 달리해서 만드는 샘플이다.
조건 I은 건조 속도를 상대적으로 천천히, 조건 II는 중간 속도로, 조건 III은 빠른 건조 속도에 해당한다.
본 실험에서의 필름 두께 및 건조 속도는 다음과 같다.
wet film 상태에서의 초기 두께는 동일하게 60μm로 제작하고, 각 필름 두께의 감소 속도를 0.022, 0.44, 2.2μm/sec로 조절하였다.
건조 과정에서 관찰되는 최상층의 입자의 분포로부터 도 2 및 도 4에서 제시한 계산 방법에 따라 건조 완결 시 예상되는 무차원 힘의 평균값과 산포값을 계산하였다.
건조 과정 중에 얻어진 이미지 중에 하나는 도 3에 예시하였다.
광학 현미경 이미지는 현미경 micros MC500모델로 측정하였다. 임의의 16μm x 16μm의 면적내에 존재하는 입자를 1set으로 하는 10개의 샘플 set을 얻을 수 있으며, 그 중에 하나씩은 도 5에 예시하였다.
크랙 빈도수는 건조가 완전히 끝난 후에 필름 상의 임의의 다섯 포인트에, 여기서 각 포인트는 45μm x 45μm의 면적을 가진, 존재하는 크랙의 빈도의 대/중/소의 평균 값으로 확인하였다.
각 조건에서 얻어진 결과는 도 6과 표 1에 나타내었다.
조건
I II III
건조속도 느림 중간 빠름
무차원 힘 평균값 46.4 52.7 85.6
무차원 힘 산포값 19.9 17.8 26.8
크랙빈도수(대/중/소) 0/0/0 0/0/0 5.2/8.5/10.1
크랙 빈도수를 볼 때, 평균 입경이 1μm인 폴리스티렌 콜로이드 구형 입자의 경우 무차원 힘의 평균값이 60이상, 산포값이 25이상에서 건조 크랙이 발생할 가능성이 높다고 판단할 수 있다.
상기한 본 발명의 실시예는 예시의 목적을 위해 개시된 것이고, 본 발명에 대한 통상의 지식을 가지는 당업자라면 본 발명의 사상과 범위 안에서 다양한 수정, 변경, 부가가 가능할 것이며, 이러한 수정, 변경 및 부가는 하기의 특허청구범위에 속하는 것으로 보아야 할 것이다.

Claims (8)

  1. 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치로서,
    프로세서; 및
    상기 프로세서에 연결되는 메모리를 포함하되,
    상기 메모리는,
    건조 과정에 있는 상기 콜로이드 필름의 일정 건조 속도 구간 종료 시점을 판단하고,
    상기 일정 건조 속도 구간 종료 시점에 상기 콜로이드 필름의 최상층에 대한 하나 이상의 광학 현미경 이미지를 입력 받고,
    상기 하나 이상의 광학 현미경 이미지에서 콜로이드 입자의 평균 반경, 상기 콜로이드 입자의 위치 및 각 콜로이드 입자의 이웃 입자 리스트를 이용하여 크랙 발생 가능성을 산출하도록,
    상기 프로세서에 의해 실행 가능한 프로그램 명령어들을 저장하는 건조 크랙 평가 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 일정 건조 속도 구간 종료 시점의 판단은, 상기 건조 과정에 있는 상기 콜로이드 필름의 무게 또는 두께를 이용하여 수행되는 건조 크랙 평가 장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 하나 이상의 광학 현미경 이미지는 상기 콜로이드 필름의 서로 다른 위치에서 복수개로 획득되는 건조 크랙 평가 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    제1 광학 현미경 이미지에 포함된 콜로이드 입자의 총 입자수를 카운팅하고,
    상기 제1 광학 현미경 이미지에 포함된 콜로이드 입자 각각의 위치 좌표를 결정하고,
    상기 제1 광학 현미경 이미지에 포함된 콜로이드 입자 각각에 대해 하나 이상의 이웃 입자에 대한 이웃 입자 리스트를 생성하는 건조 크랙 평가 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    상기 이웃 입자 리스트를 이용하여, 제1 콜로이드 입자에 이웃한 하나 이상의 이웃 입자 각각에 대한 거리 및 방향벡터를 계산하고,
    상기 계산된 거리 및 방향벡터를 이용하여 상기 제1 콜로이드 입자와 상기 하나 이상의 이웃 입자들과의 모세관 현상에 의해 만들어지는 무차원 힘을 계산하는 건조 크랙 평가 장치.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 프로그램 명령어들은,
    복수의 광학 현미경 이미지에 포함된 모든 콜로이드 입자에 대해 계산된 무차원 힘의 평균값과 상기 복수의 광학 현미경 이미지 각각의 무차원 힘의 산포값을 미리 설정된 임계치와 비교하여 상기 콜로이드 필름의 크랙 발생 가능성을 산출하는 건조 크랙 평가 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 무차원 힘은 아래의 수학식을 통해 계산되는 건조 크랙 평가 장치.
    [수학식]
    Figure 112019087311543-pat00011

    여기서, Nm,neighbor는 입자 m의 이웃에 위치하는 입자의 총 개수이고, rmn는 입자 m과 n과의 방향벡터이며,
    Figure 112019087311543-pat00012
    는 입자 m과 n과의 방향벡터의 크기임
  8. 프로세서 및 메모리를 포함하는 장치에서 콜로이드 필름의 건조 크랙을 평가하는 방법으로서,
    건조 과정에 있는 상기 콜로이드 필름의 일정 건조 속도 구간 종료 시점을 판단하는 단계;
    상기 일정 건조 속도 구간 종료 시점에 상기 콜로이드 필름의 최상층에 대한 하나 이상의 광학 현미경 이미지를 입력 받는 단계; 및
    상기 하나 이상의 광학 현미경 이미지에서 콜로이드 입자의 평균 반경, 상기 콜로이드 입자의 위치 좌표 및 하나의 콜로이드 입자의 이웃 입자 리스트를 이용하여 크랙 발생 가능성을 산출하는 단계를 포함하는 건조 크랙 평가 방법.
KR1020190104286A 2019-08-26 2019-08-26 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법 KR102150209B1 (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190104286A KR102150209B1 (ko) 2019-08-26 2019-08-26 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020190104286A KR102150209B1 (ko) 2019-08-26 2019-08-26 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR102150209B1 true KR102150209B1 (ko) 2020-08-31

Family

ID=72234221

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020190104286A KR102150209B1 (ko) 2019-08-26 2019-08-26 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR102150209B1 (ko)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220067983A (ko) 2020-11-18 2022-05-25 고려대학교 산학협력단 콜로이드 필름 표면의 평가 방법 및 장치

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06174676A (ja) * 1992-11-05 1994-06-24 Toyo Kohan Co Ltd フィルム被覆金属板のフィルム割れの検査方法および検査装置
JP2014079983A (ja) 2012-10-18 2014-05-08 Nissha Printing Co Ltd クラックの発生を抑制できる転写シート
KR20180004082A (ko) * 2014-09-30 2018-01-10 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 편광 필름의 강도 측정 방법 및 편광판
US20190232557A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 Massachusetts Institute Of Technology Systems, devices, and methods for fabricating colloidal solids

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06174676A (ja) * 1992-11-05 1994-06-24 Toyo Kohan Co Ltd フィルム被覆金属板のフィルム割れの検査方法および検査装置
JP2014079983A (ja) 2012-10-18 2014-05-08 Nissha Printing Co Ltd クラックの発生を抑制できる転写シート
KR20180004082A (ko) * 2014-09-30 2018-01-10 스미또모 가가꾸 가부시키가이샤 편광 필름의 강도 측정 방법 및 편광판
US20190232557A1 (en) * 2018-01-29 2019-08-01 Massachusetts Institute Of Technology Systems, devices, and methods for fabricating colloidal solids

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20220067983A (ko) 2020-11-18 2022-05-25 고려대학교 산학협력단 콜로이드 필름 표면의 평가 방법 및 장치
KR102433027B1 (ko) 2020-11-18 2022-08-16 고려대학교 산학협력단 콜로이드 필름 표면의 평가 방법 및 장치

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR101226369B1 (ko) 미세 가공 방법, 미세 가공 장치 및 미세 가공 프로그램이 기록된 기록 매체
Eley Applied rheology and architectural coating performance
KR102150209B1 (ko) 콜로이드 필름의 건조 크랙 평가 장치 및 방법
Blackwell et al. Sticking and splashing in yield-stress fluid drop impacts on coated surfaces
JP2021004883A (ja) 鋳放し鋼製造物内の内部欠陥の定量的測定のための方法およびシステム
Emelyanenko et al. The role of discretization in video image processing of sessile and pendant drop profiles
Finlayson et al. Non-additivity of pair interactions in charged colloids
Dale et al. Measuring granule phase volume distributions using X-ray microtomography
Davoudi et al. Measurement of inflection angle and correlation of shape factor of barrel-shaped droplets on horizontal fibers
CN112818991B (zh) 图像处理方法及图像处理装置、电子设备、可读存储介质
Phua et al. Understanding the structure and dynamics of local powder packing density variations in metal additive manufacturing using set Voronoi analysis
Wyn et al. Simulations of two-dimensional foam rheology: localization in linear Couette flow and the interaction of settling discs
CN105336637A (zh) 量测晶圆变形的方法
KR102433027B1 (ko) 콜로이드 필름 표면의 평가 방법 및 장치
KR20210049651A (ko) 콜로이드 필름의 건조 공정 간 수직 방향 입자 분포 예측 방법 및 장치
CN109406106B (zh) 光学材料折射率均匀性的评价方法
Parsekian et al. A process model for slot coating of narrow stripes
CN113640299B (zh) 二维材料点缺陷密度的显微成像检测方法及装置
US9390517B2 (en) System for image analysis and method thereof
JP4225251B2 (ja) 塗料の下地隠蔽性の評価方法と評価装置
Reyes et al. Properties of films obtained from aqueous polymer dispersions: Study of drying rate and particle polydispersity effects
Nakata et al. Experimental data of 3D printed granular material for verification of discrete element modeling simulation
JP4774545B2 (ja) 比誘電率の値を求める方法、及び比誘電率値求得装置
Wilson et al. Simulation of drops on surfaces
KR102276722B1 (ko) 전단담화 유체 슬랏 코팅에서의 미드-갭 인베이젼 평가 방법 및 장치

Legal Events

Date Code Title Description
E701 Decision to grant or registration of patent right
GRNT Written decision to grant