KR101327313B1 - 파릴렌 코팅 방법 - Google Patents

Abstract

본 발명은 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법에 관한 것으로서, 물리적 에칭 공정과 파릴렌 코팅 후 열반응 공정을 없앰으로써 파릴렌 피코팅체인 배관 본연의 특성을 유지하면서 파릴렌 막의 열적 스트레스 없이 파릴렌 막과 파릴렌 피코팅체 특히, 스테인리스 부품 표면과의 우수한 밀착력을 확보하는 내부식성이 강한 진공 부품을 얻을 수 있는 파릴렌 코팅 방법 및 전처리 공정으로서 표면처리 공정에 사용되는 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물에 관한 것이다. 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물을 이용한 파릴렌 코팅 방법은 파릴렌 피코팅체의 표면을 표면 처리제로 처리하는 표면처리 공정; 상기 표면처리제가 친수성화되도록 상기 파릴렌 피코팅체를 열처리하는 열반응 공정; 및 상기 파릴렌 피코팅체를 파릴렌 코팅장치에서 진공 증착에 의한 파릴렌 코팅을 하는 파릴렌 코팅 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

Description

파릴렌 코팅 방법{PARYLENE COATING METHOD}

본 발명은 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법에 관한 것으로서, 물리적 에칭 공정과 파릴렌 코팅 후 열반응 공정을 없앰으로써 파릴렌 피코팅체 본연의 특성을 유지하면서 파릴렌 막의 열적 스트레스 없이 파릴렌 막과 파릴렌 피코팅체 특히, 스테인리스 부품 표면과의 우수한 밀착력을 확보하는 내부식성이 강한 진공 부품을 얻을 수 있는 파릴렌 코팅 방법 및 전처리 공정으로서 표면처리 공정에 사용되는 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물에 관한 것이다.

보다 상세하게는, 진공장치에 있어서 스테인리스류의 직관, 엘자관, 유자관, 벨로우즈 배관 등 부식성 가스에 의한 부식 방지 및 파우더 생성 억제를 위한 것으로서, 부식이 심한 공정과 파우드 생성이 심한 공정에 사용되는 스테인리스, 알루미늄, 니켈, 크롬 등의 금속류의 배관 및 밸브 등의 모재 표면과 파릴렌 코팅막 간의 밀착력을 높일 수 있는 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법에 관한 것이다.

파릴렌(Parylene)은 하기 화학식 1의 폴리크실렌 계열의 화합물로서, 디스플레이 소자 제작 공정 중 보호층을 형성하는 물질로 사용될 뿐만 아니라, 인체에 무해하므로 다양한 생활, 의학 용품 등의 코팅물질로도 널리 사용된다.

파릴렌 코팅(Parylene Coating)은 진공 중에서 가스상의 형태로 진공 증착되기 때문에 코팅막 자체에 핀홀과 기공이 없고, 분자 구조가 매우 안정적이기 때문에, 대부분의 화학 약품에 쉽게 특성이 변하지 않는 성질을 가지고 있다. 그렇기 때문에, 내약품성, 내화학성, 내부식성, 내수성이 우수한 특성을 가지고 있다.

파릴렌 코팅은 카드류의 위, 변조 방지를 위한 표면 보호 코팅, PCB류의 부식 및 절연 파괴에 의한 오동작 방지를 위한 표면 보호 코팅, 인체에 삽입되는 인공판막, 스텐츠 등과 같이 인체 내에서 표면 부식 및 특성 변화 방지를 위한 코팅 등, 산업분야 전반에 걸쳐 고르게 적용되고 있다.

파릴렌 코팅막은 파릴렌 코팅 자체로의 여러 장점에도 불구하고, 피코팅체인 모재와 파릴렌 막의 밀착력이 빈약하다는 취약한 약점을 내포하고 있다. 이러한 약점을 극복하기 위하여 사용하고자 하는 모재와 파릴렌 막의 밀착력을 높일 수 있는 표면 처리 기술이 개발되어왔다.

표면 처리 방식에는 플라즈마를 이용하는 표면처리기술, 프라이머나 실란 등의 약품을 이용하는 표면 처리 기술의 두 가지로 나누어 볼 수 있다.

건식 플라즈마의 경우에는 플라스틱, 유리, 종이, 세라믹과 같은 제품의 표면처리에는 유용하나, 형상을 가지는 금속제품 등에는 플라즈마 효과가 미비하다는 단점이 있다.

프라이머나 실란제를 이용하는 방식은 페인트와 같은 일반 도장 분야에서는 연구 개발이 활발히 이루어져 각각의 도료에 맞는 표면처리제 및 표면처리 공정이 개발 되어져 있으나, 파릴렌 코팅 분야에서는 아직 적당한 표면 처리제나 표면처리 기술이 개발되어 있지 않은 실정이다.

최근에는 반도체 장치 분야에 염화수소(HCl), 불화수소(HF) 가스 등과 같은 부식성이 강한 가스와 반응하여 부식되기 쉬운 스크러버 부품, 배관류, 밸브류, 벨로우즈류, 로보트 팔 등 부식 방지를 목적으로 파릴렌 코팅을 사용하고자하는 시도가 빈번해 지고 있는 추세이다.

현재 반도체 관련 진공 장치 부품 중에 부식이 심한 진공 장치의 부품은 주로 테프론 코팅을 이용하고 있으며, 이는 진공 산업 전반에 걸쳐 고르게 응용되어 지고 있다.

그 이유는 테프론 코팅은 분자구조가 안정적이고, 소수성이 우수하기 때문에 모재의 표면에 테프론 코팅을 실시하면 외부의 부식성 가스나, 화학약품으로부터 모재를 보호할 수 있기 때문이다.

그러나, 테프론 코팅은 테프론 본연의 우수한 특성에도 불구하고, 테프론 코팅은 스프레이 방식으로 도포 후, 열처리 과정에서 발생하는 핀홀과 기공을 내포하는 치명적인 약점을 가지고 있다.

핀홀과 기공은 부식성 가스나, 화학 약품의 침투를 쉽게 하여 테프론 코팅 본연의 보호 기능을 상실하게 하고, 이로 인하여, 보호하고자 하는 부품의 부식을 쉽게 초래한다. 또한 테프론은 분자구조가 매우 안정적이기 때문에 다른 재질과 쉽게 결합하지 않는 특성을 가지므로, 테프론 코팅막과 모재와의 밀착력이 빈약하여 코팅막이 모재로부터 쉽게 분리되어 진공 배관이나, 벨로우즈 배관 등의 구멍을 막아 공정의 불량을 야기시키는 문제가 발생한다.

이에 이를 해결하기 위하여 반도체 배관 특히, 스크러버 전, 후단의 밸브류, 진공 배관류, 벨로우즈 배관류, 저온 스크러버 부품류 등에 파릴렌 코팅을 응용하고자 하는 시도가 최근 몇 년 사이에 이루어지고 있다.

그 이유는 위에도 언급하였듯이 파릴렌 코팅은 진공 중에서 가스상의 형태로 기상 증착되는 폴리머로써, 핀홀과 기공이 없고, 분자구조가 안정적인 특성을 가지고 있다. 또한 제품의 형상에 관계없이 균일한 두께의 코팅막 형성이 가능하기 때문에 스프레이 방식의 테프론 코팅과 달리, 홈이나 틈 사이에서도 쉽게 균일한 두께의 코팅막을 형성시킬 수 있다.

그러나, 파릴렌 코팅도 테프론 코팅과 같이 금속 제품에는 쉽게 달라붙지 않는 단점을 내포하고 있기 때문에, 부식성 공정에 노출되어 있는 반도체 관련 진공 장치 부품에 적용하기 위해서는 파릴렌 코팅막과 모재와의 밀착력을 높일 수 있는 표면 처리 기술의 확보가 필수적이다.

현재 반도체 장치의 진공을 제어하는 부품으로 사용되는 직관, 엘보우관, 유자형 배관 등의 각종 배관과 벨로우즈 배관 등 스테인리스 재질을 이용하는 배관들의 파릴렌 코팅을 적용하기 위해 개발되어진 표면처리 기술은 헵탄(Heptane), 알릴트리메톡시실란(Allyltrimethoxysilane), 테트라부틸 타이터네이트(Tetrabutyl titanate) 등의 성분을 함유하는 표면처리제를 이용하는 방식을 적용하고 있다.

위의 표면처리제는 주로 스테인리스 재질로 이루어진 배관 부품에 응용이 되며, 밀착력이 우수한 파릴렌 코팅을 적용하기 위해서는 표면처리제를 이용한 전처리 작업에 앞서, 모재의 표면을 물리적 에칭이나 화학적 에칭을 반드시 실시하여야 한다.

도 1의 종래 파릴렌 코팅 방법 공정도에서 도시한 바와 같이 일반적으로 스테인리스 배관류는 물리적 에칭 즉, 샌드 블러스트를 이용한 샌딩 처리(S1)를 실시함으로써 모재 표면을 거칠게 만들어, 헵탄(Heptane), 알릴트리메톡시실란(Allyltrimethoxysilane), 테트라부틸 타이터네이트(Tetrabutyl titanate) 성분을 함유하는 표면처리제를 모재 표면에 스프레이(S5)하여, 파릴렌 코팅(S6)을 수행한다. 이 방식은 여기서 코팅 공정이 끝나는 것이 아니고, 모재와 파릴렌 막 사이의 화학적 결합을 높이기 위하여, 코팅 후 반드시 열처리 공정(S7)을 수행하여야 한다. 따라서 기존 개발된 파릴렌 코팅 공정은 다음과 같은 문제점을 내포하고 있다.

첫째, 샌드 블라스팅과 쑈트 블라스팅법을 이용한 표면 에칭법은 물리적으로 표면을 깎아내는 방법으로 모재 고유 표면에 흠집을 내는 것이라 할 수 있다.

일반적으로 샌드 블라스팅과 쑈트 블라스팅은 수작업으로 이루어지는데, 이 진행 과정 중 어느 한 부위에 집중적으로 작업을 진행하게 되면, 그 부위는 과도하게 에칭될 가능성이 있고, 그 결과 모재 두께가 얇아져 제품의 손상을 초래할 위험이 있다. 벨로우즈의 경우에는 블라스팅 과정 중에 홈 부위에는 에칭이 이루어지지 않을 가능성이 아주 높다.

둘째, 샌드 블라스팅과 쑈트 블라스팅법은 모래와 같은 매질을 고압의 공기로 분출시켜 모재 표면을 깎아내므로, 고압의 공기압으로 분출된 불순물이 모재의 표면에 박혀 순도가 떨어지는 모재로 만들 수 있다.

셋째, 샌드 블라스팅과 쑈트 블라스팅 후 모재 표면에는 과도한 분진과 불순물이 달라붙어 있는데, 이를 없애기 위해서는 별도의 세정 공정(S2)이 필요하고, 이러한 세정제의 사용은 과도한 폐수를 발생시킬 수 있다.

넷째, 위의 첫번째 공정과 세번째 공정이 원활하지 않을 경우, 표면 처리제를 스프레이하더라도 모재와 파릴렌 코팅막간의 밀착력을 확보할 수 없다.

다섯째, 샌드 블라스팅과 쑈트 블라스팅 처리는 모재 표면에 상처를 주는 것으로써, 도 2의 종래 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 모식도에서 도시한 바와 같이 블라스팅 처리 후 모재(1)의 표면처리된 표면(2)이 거칠어지고, 파릴렌 코팅을 수행하더라도 파릴렌 코팅이 거친 면을 따라 고르게 증착되므로, 코팅된 모재 표면(3)도 거칠어지게 된다.

파릴렌 코팅은 부식성 가스나, 분진의 흡착을 억제함으로써, 스테인리스 배관의 부식을 억제하는 것이 주 목적이나, 매끈하지 않은 표면으로 인하여 도 3의 종래 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 표면 상태 및 이물질 부착 모식도에서 도시한 바와 같이 그 표면에 부식성 가스나 분진(4)이 부착 또는 흡착될 가능성이 높아지고, 그로 인하여 원하지 않는 결과인 스테인리스 배관의 부식을 초래할 가능성이 있다.

여섯째, 헵탄(Heptane), 알릴트리메톡시실란(Allyltrimethoxysilane), 테트라부틸 타이터네이트(Tetrabutyl titanate) 성분을 함유하는 표면처리제는 파릴렌 코팅을 수행하고 난 후, 밀착력 확보를 위해서 30 ~ 150℃까지의 열반응 공정을 반드시 거쳐야 한다.

일반적으로 파릴렌 원료 중 파릴렌-C(Parylene-C)는 대기 중에서 120℃ 이내의 온도에서 열적 안정성을 가지기 때문에 120℃ 이상의 열을 인가하게 되면, 열적 특성 변형으로 인한 파릴렌 고유의 특성을 잃게 될 가능성이 높다.

일곱번째, 위의 표면처리 방식은 완전 담금 방식으로 적용할 경우, 표면 얼룩짐, 표면처리제의 뭉침에 의한 코팅막 박리 등의 문제가 발생할 수 있으므로, 스테인리스 표면에 스프레이 하는 방식을 사용해야 한다. 스프레이 방식으로 긴 배관 내부, 각진 배관 내부, 벨로우즈 배관의 오목한 내부에 고르게 도포하는 데는 한계가 있고, 그 결과 표면처리제가 고르게 스테인리스 부품류 표면에 도포되지 않으므로 인하여 파릴렌 코팅막과 스테인리스 모재의 원하지 않는 빈약한 밀착력이 형성될 가능성이 높다.

위에서 본 바와 같이 파릴렌 코팅의 우수한 특성에도 불구하고 종래 스테인리스 배관의 부식 방지를 위한 패럴린 코팅방법은 파릴렌 코팅의 밀착력을 높이기 위하여 헵탄(Heptane), 알릴트리메톡시실란(Allyltrimethoxysilane), 테트라부틸 타이터네이트(Tetrabutyl titanate) 성분을 함유하는 표면처리제를 이용하는 방법은, 별도의 샌드 블라스팅이나 쑈트 블라스팅, 그리고 파릴렌 코팅이 완료된 이후에 파릴렌 막과 스테인리스 표면과의 밀착력 확보를 위하여 파릴렌 막의 열변형을 일으킬 수 있는 열반응을 실시해야 한다는 단점을 내포하고 있다.

대한민국 등록특허공보 제10-1066980호(2011. 09. 22.)

따라서, 본 발명은 상기와 같은 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 구성된 것으로, 샌드 블라스팅 또는 쑈트 블라스팅과 같은 물리적 에칭 공정을 없앰으로써 파릴렌 피코팅체 본연의 특성을 유지할 수 있는 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법을 제공하는 것을 발명의 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 밀착력 확보를 위한 열반응 공정이 파릴렌 코팅 공정 전에 이루어져 파릴렌 공정 후의 열반응 공정을 없앰으로써 파릴렌 막의 열적 스트레스 및 이로 인한 파릴렌 막의 열적 변형 없이 파릴렌 막과 파릴렌 피코팅체 표면과의 우수한 밀착력을 확보할 수 있는 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법을 제공하는 것을 발명의 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 물리적 에칭 공정을 없앰으로써 깨끗한 파릴렌 피코팅체의 표면에 파릴렌 코팅막이 형성되어 파릴렌 코팅이 된 파릴렌 피코팅체의 표면이 평탄하고 매끄러워지고, 파우더, 부식성 가스 등의 흡착이 거의 일어나지 않도록 할 수 있는 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법을 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.

또한, 본 발명은 표면처리제에 파릴렌 피코팅체를 완전히 담그는 침지법을 사용함으로써 표면처리제가 파릴렌 피코팅체 전체에 고르게 도포되도록 할 수 있는 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법을 제공하는 것을 발명의 또 다른 목적으로 한다.

본 발명의 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 해결하고자 하는 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물은, 파릴렌 코팅 공정에서 피코팅체의 표면을 전처리하는 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물에 있어서, 부피비 기준으로, 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol, IPA) 48 ~ 50; 디이오나이즈 워트(Deionized water, DI Water) 48 ~ 50; 및 3-메타아크리록시프로필 트리에톡시실란(3-Methacryloxypropyl triethoxysilane) 0.5 ~ 3.0의 비율로 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

한편, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물을 이용한 파릴렌 코팅 방법은 파릴렌 피코팅체의 표면을 표면 처리제로 처리하는 표면처리 공정; 상기 표면처리제가 친수성화되도록 상기 파릴렌 피코팅체를 열처리하는 열반응 공정; 및 상기 파릴렌 피코팅체를 파릴렌 코팅장치에서 진공 증착에 의한 파릴렌 코팅을 하는 파릴렌 코팅 공정;을 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물을 이용한 파릴렌 코팅 방법은, 상기 표면처리 공정 후에 상기 파릴렌 피코팅체에 잔존하는 표면 처리제를 제거하는 블로워 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물을 이용한 파릴렌 코팅 방법은, 상기 표면 처리제는, 부피비 기준으로, 이소프로필알콜(IPA) 48 ~ 50; 디이오나이즈 워트(Deionize water) 48 ~ 50; 및 3-메타아크리록시프로필 트리에톡시실란(3-Methacryloxypropyl triethoxysilane) 0.5 ~ 3.0의 비율로 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물을 이용한 파릴렌 코팅 방법은, 상기 표면처리 공정은, 상기 피코팅체를 상기 표면 처리제에 10 ~ 60분간 침지하는 공정인 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물을 이용한 파릴렌 코팅 방법은, 상기 열반응 공정은 80 ~ 150℃의 온도에서 20 ~ 60분간 이루어지는 것을 특징으로 한다.

또한, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물을 이용한 파릴렌 코팅 방법은, 상기 파릴렌 코팅 공정에서, 파릴렌 피코팅체의 사용 온도가 100℃ 이하인 경우에는 파릴렌-C, 100℃ 초과 200℃ 이하인 경우에는 파릴렌-F, 200℃ 초과 400℃ 이하인 경우에는 파릴렌-HT를 사용하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 구성의 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법에 의하면, 샌드 블라스팅 또는 쑈트 블라스팅과 같은 물리적 에칭 공정을 없앰으로써 파릴렌 피코팅체 본연의 특성을 유지할 수 있다. 즉, 파릴렌 피코팅체의 표면에 상처를 주지 않으며 따라서 불순물의 흡착이 일어나지 않으며, 피코팅체 본연의 두께 손실이 없기 때문에 물리적 에칭 공정으로 인한 파손 및 불량의 발생을 없앨 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법에 의하면, 파릴렌 막과 파릴렌 피코팅체 표면과의 밀착력 확보를 위한 열반응 공정이 파릴렌 코팅 공정 전에 이루어져 파릴렌 공정 후의 열반응 공정을 없앰으로써 파릴렌 막의 열적 스트레스 및 이로 인한 파릴렌 막의 열적 변형 없이 파릴렌 막과 파릴렌 피코팅체 표면과의 우수한 밀착력을 확보할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법에 의하면, 물리적 에칭 공정을 없앰으로써 깨끗한 파릴렌 피코팅체의 표면에 파릴렌 코팅막이 형성되므로 파릴렌 코팅이 된 파릴렌 피코팅체의 표면이 평탄하고 매끄러워 파우더, 부식성 가스 등의 흡착이 거의 일어나지 않도록 할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법에 의하면, 표면처리제에 파릴렌 피코팅체를 완전히 담그는 침지법을 사용함으로써 표면처리제가 파릴렌 피코팅체 전체에 고르게 도포되도록 할 수 있다.

본 발명에 의하여 달성되는 효과는 이상에서 언급한 것들에 한정되지 않으며, 언급되지 아니한 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해되어질 수 있을 것이다.

도 1은 종래 파릴렌 코팅 방법의 공정도.
도 2는 종래 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 모식도.
도 3은 종래 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 표면 상태 및 이물질 부착 모식도.
도 4는 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법의 공정도.
도 5는 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 모식도.
도 6은 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 표면 상태 및 이물질 부착 모식도.

이하, 후술되어 있는 내용을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예들을 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 기술적 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되어지는 것이다. 본 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 부호들은 동일한 구성요소들을 나타낸다.

도 1은 종래 파릴렌 코팅 방법의 공정도이고 도 2는 종래 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 모식도이며, 도 3은 종래 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 표면 상태 및 이물질 부착 모식도이고 도 4는 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법의 공정도이며, 도 5는 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 모식도이고 도 6은 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 표면 상태 및 이물질 부착 모식도이다.

본 발명은 상술한 바와 같이 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법에 관한 것이며, 본 명세서에서 사용되는 상기 "파릴렌"이라는 용어는 상기 화학식 1의 poly-chloro-p-xylene(Parylene C) 뿐만 아니라 다양한 원자가 치환된 파릴렌 유도체(Parylene C, D, F, HT(SF) 등) 및 특수 코팅 시스템의 상표인 파릴렌-HT 등 모두를 총칭하는 용어로서 파릴렌 유도체 또한 본 발명의 범위에 속한다.

도 4의 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법의 공정도에서 도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물을 이용한 파릴렌 코팅 방법은 파릴렌 피코팅체의 표면을 표면 처리제로 처리하는 표면처리 공정(S10); 상기 표면 처리제가 친수성화되도록 상기 파릴렌 피코팅체를 열처리하는 열반응 공정(S30); 및 상기 파릴렌 피코팅체를 파릴렌 코팅장치에서 진공 증착에 의한 파릴렌 코팅을 하는 파릴렌 코팅 공정(S40);을 포함하는 것을 특징으로 한다.

보다 구체적으로, 상기 표면처리 공정은 진공장치에 있어서 스테인리스 직관, 엘자관, 유자관, 벨로우즈 배관 등 부식성 가스에 의한 부식을 방지하기 위한 것으로서, 부식이 심한 공정에 사용되는 스테인리스, 알루미늄, 니켈, 크롬 등의 금속류의 배관 및 밸브 등의 모재 즉, 파릴렌 피코팅체를 별도의 샌드 블라스팅 또는 쑈트 블라스팅 등과 같은 물리적 에칭 공정 없이 표면이 매끄럽고 깨끗한 피코팅체의 본래 상태 그대로 표면 처리제 용액에 완전히 잠기도록 침지한 상태로 10 ~ 60분간 유지하여 표면 처리제 용액이 상기 피코팅체의 표면에 충분히 부착 또는 도포되도록 하는 표면처리 공정; 상기 표면 처리제의 부착 또는 도포가 완료된 다음 상기 표면 처리제가 상기 피코팅체와 화학적으로 친수화 반응을 일으킬 수 있도록 80 ~ 150℃의 온도 범위에서 20 ~ 60분간 열반응시키는 열반응 공정; 그리고 상기 열반응 공정이 완료된 상기 피코팅체를 부식성에 견딜 수 있도록 1 ~ 100㎛ 범위의 두께로 파릴렌 코팅막을 증착시키는 공정을 포함한다.

본 발명의 상기 표면처리 공정에서 사용하는 표면 처리제는 본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물로서, 표면의 얼룩짐과 뭉침을 방지하면서, 파릴렌 피코팅층체의 표면과 파릴렌 코팅막의 밀착력을 확보하기 위한 표면 반응을 촉진시키는 역할을 하며, 다음과 같은 비율로 구성할 수 있다. 즉, 부피비 기준으로, 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol, IPA) 48 ~ 50; 디이오나이즈 워트(Deionized water, DI Water) 48 ~ 50; 및 3-메타아크리록시프로필 트리에톡시실란(3-Methacryloxypropyl triethoxysilane) 0.5 ~ 3.0의 비율로 혼합하여 구성할 수 있다.

여기서, 상기 3-메타아크리록시프로필 트리에톡시실란(3-Methacryloxypropyl triethoxysilane)은 파릴렌 피코팅층체의 표면과 파릴렌 코팅막의 밀착력 확보에 가장 중요한 물질로서, 상기 수치한정의 하한 미만인 경우에는 밀착력을 확보할 수 없으며, 그 상한을 초과하는 경우에는 파릴렌 피코팅층체의 표면에 심한 얼룩이 남게 된다.

또한, 상기 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol, IPA) 및 디이오나이즈 워트(Deionized water, DI Water)는 상기 3-메타아크리록시프로필 트리에톡시실란(3-Methacryloxypropyl triethoxysilane)이 쉽게 화학적으로 분해되어 파릴렌 피코팅층체의 표면에 고르게 도포되도록 하는 역할을 수행한다.

따라서, 본 발명에서 상기와 같은 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol, IPA), 디이오나이즈 워트(Deionized water, DI Water), 그리고 3-메타아크리록시프로필 트리에톡시실란(3-Methacryloxypropyl triethoxysilane)의 혼합비는 그 수치한정의 의미가 있으며 그 상한 및 하한의 임계적 의의를 가지는 것이다.

한편, 상기 본 발명의 상기 표면처리 공정에서 사용하는 표면 처리제는 스프레이 방식으로는 균일한 밀착력 확보를 기대할 수 없으므로 반드시 표면 처리제 용액에 완전히 잠기도록 하는 침지법을 사용하여야 한다. 즉, 별도의 샌드 블라스팅이나 쑈트 블라스팅 공정이 없어 에칭면이 없는 깨끗한 금속성의 피코팅체를 표면 처리제 용액에 완전히 잠기도록 침지시킴으로써, 긴 배관 내부, 벨로우즈 배관의 오목한 내부 등 그 형상에 관계없이 매우 균일하게 표면 처리제가 도포되도록 할 수 있다.

상기 표면 처리제에 10 ~ 60분간 충분히 담그는 침지법을 시행한 다음, 상기 피코팅체를 꺼내어 질소 블로워나 드라이 에어 블루워 등으로 묻어 잔존하는 액체 상태의 표면 처리제를 불어내어 제거하는 블로워 공정(S20)을 실시한다. 여기서, 피코팅체의 표면에 액체 얼룩이 남아 있어도 무관한 경우에는 별도의 블로워 작업을 실시하지 않을 수 있다.

다음으로 파릴렌 피코팅층체의 표면에 고르게 도포된 상기 표면 처리제가 화학적으로 친수성화될 수 있도록 80 ~ 150℃의 온도 범위에서 20~60분간 열반응 공정을 실시한다.

상기 열반응 공정이 완료된 다음에는 표면처리된 파릴렌 피코팅체를 파릴렌 코팅 장치에 삽입하여 진공 증착에 의한 1 ~ 100㎛ 두께를 가지는 파릴렌 코팅 공정을 수행한다. 여기에서 사용되는 파릴렌 코팅의 원료는 파릴렌 피코팅체의 사용온도에 따라 다음과 같은 원료를 사용하여 코팅하는 것이 바람직하다.

100℃ 이하의 온도에 사용되는 금속 배관 제품 등의 파릴렌 피코팅체를 코팅하고자 하는 경우에는 파릴렌-C(Parylene-C)를 사용한다. 가장 경제적인 원료이며, 가장 일반적으로 사용되는 원료이다. 한편, 그 사용온도가 100℃ 초과 200℃ 이하인 경우에는 파릴렌-F(Parylene-F)를 사용하며, 200℃ 초과 400℃ 이하인 경우에는 파릴렌-HT(Parylene-HT)를 사용하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 파릴렌 코팅용 표면처리 조성물 및 이를 이용한 파릴렌 코팅 방법에 의하여 달성될 수 있는 효과를 도 5의 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 모식도 및 도 6의 의 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 표면 상태 및 이물질 부착 모식도를 참조하여 다시 한번 요약하면 다음과 같다.

첫째, 별도의 에칭 공정이 없기 때문에 도 5의 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 모식도에서 도시한 바와 같이 모재(파릴렌 피코팅체)(10)의 표면(20)에 상처를 주지 않고, 불순물의 흡착이 없다.

둘째, 별도의 에칭 공정인 샌드 블라스팅 또는 쑈트 블라스팅이 없기 때문에 모재(파릴렌 피코팅체)(10) 본연의 두께 손실이 발생하지 않아 에칭공정으로 인한 파손 및 불량 발생이 없다.

셋째, 표면 전처리제에 제품을 완전히 침수시키는 침지법을 사용함으로써, 제품 전체에 고르게 표면처리제(20)가 도포된다.

넷째, 밀착력을 확보하기 위한 열반응 공정이 파릴렌 코팅 전에 이루어지므로, 파릴렌 코팅막의 열적 스트레스가 전혀 없다.

다섯째, 샌드 블라스팅 또는 쑈트 블라스팅 없이 깨끗한 모재 표면에 파릴렌 코팅막(30)이 형성되므로, 파릴렌으로 코팅된 모재의 표면이 평탄하고, 미끄러우며, 도 6의 본 발명에 따른 파릴렌 코팅 방법에 따라 파릴렌이 코팅된 피코팅체의 표면 상태 및 이물질 부착 모식도에서 도시한 바와 같이 그로 인한 부식성 가스, 분진(40)의 부착이 거의 없다.

이상에서 설명된 본 발명은 예시적인 것에 불과하며, 본 발명이 속한 기술분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시예가 가능하다는 점을 잘 알 수 있을 것이다. 그러므로 본 발명은 상기의 상세한 설명에서 언급되는 형태로만 한정되는 것은 아님을 잘 이해할 수 있을 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 특허청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다. 또한, 본 발명은 첨부된 청구범위에 의해 정의되는 본 발명의 정신과 그 범위 내에 있는 모든 변형물과 균등물 및 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다.

S1 : 샌딩 공정 S2 : 세정 공정
S3 : 열건조 공정 S4 : 냉각 공정
S5 : 표면처리 공정 S6 : 파릴렌 코팅 공정
S7 : 열반응 공정
1 : 에칭된 모재(파릴렌 피코팅체)
2 : 표면처리된 전처리층
3 : 파릴렌 코팅층
4 : 부식성 가스, 분진
S10 : 표면처리 공정 S20 : 블로워 공정
S30 : 열반응 공정 S40 : 파릴렌 코팅 공정
10 : 본래 상태의 모재(파릴렌 피코팅체)
20 : 표면처리 전처리층
30 : 파릴렌 코팅층
40 : 부식성 가스, 분진

Claims (7)

1. 삭제
2. 파릴렌 피코팅체의 표면을 표면 처리제로 처리하는 표면처리 공정;
   상기 표면 처리제가 친수성화되도록 상기 파릴렌 피코팅체를 열처리하는 열반응 공정; 및
   상기 파릴렌 피코팅체를 파릴렌 코팅장치에서 진공 증착에 의한 파릴렌 코팅을 하는 파릴렌 코팅 공정;을 포함하며,
   상기 표면 처리제는,
   부피비 기준으로, 이소프로필알콜(Isopropyl alcohol, IPA) 48 ~ 50; 디이오나이즈 워트(Deionize water) 48 ~ 50; 및 3-메타아크리록시프로필 트리에톡시실란(3-Methacryloxypropyl triethoxysilane) 0.5 ~ 3.0의 비율로 혼합하여 구성되는 것을 특징으로 하는 파릴렌 코팅 방법.
3. 청구항 2에 있어서,
   상기 표면처리 공정 후에 상기 파릴렌 피코팅체에 잔존하는 표면 처리제를 제거하는 블로워 공정을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 파릴렌 코팅 방법.
4. 삭제
5. 청구항 2에 있어서,
   상기 표면처리 공정은,
   상기 피코팅체를 상기 표면 처리제에 10 ~ 60분간 침지하는 공정인 것을 특징으로 하는 파릴렌 코팅 방법.
6. 청구항 2에 있어서,
   상기 열반응 공정은 80 ~ 150℃의 온도에서 20 ~ 60분간 이루어지는 것을 특징으로 하는 파릴렌 코팅 방법.
7. 청구항 2에 있어서,
   상기 파릴렌 코팅 공정에서,
   파릴렌 피코팅체의 사용 온도가 100℃ 이하인 경우에는 파릴렌-C, 100℃ 초과 200℃ 이하인 경우에는 파릴렌-F, 200℃ 초과 400℃ 이하인 경우에는 파릴렌-HT를 사용하는 것을 특징으로 하는 파릴렌 코팅 방법.

Images