KR101847538B1 - 수지 개질 방법 및 장치 - Google Patents

Abstract

수지(6)의 표면을 친수화하는 수지(6)의 개질 방법이다. 수지(6) 표면에 대해서 고농도 오존 가스와 불포화 탄화수소 가스를 공급하고 수지(6) 표면의 친수화를 수행한다. 고-농도 오존 가스는 오존-함유 가스의 액화 및 분별 증류에 의하여 수득되는 액체 오존을 다시 기화함으로써 생성한다. 고농도 오존 가스는 오존 농도 50부피% 이상의 오존 가스를 이용한다. 불포화 탄화수소 가스는 2 중결합 또는 3 중결합을 가지는 탄소수 10 이하의 불포화 탄화수소를 함유하는 가스를 이용한다.

Description

수지 개질 방법 및 장치

본 발명은 수지를 개질하기 위한 방법 및 장치에 관한 것으로서, 수지의 표면을 개질시키기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.

열가소성 수지로 만들어지는 필름은 우수한 특성을 가지며, 많은 산업에서 사용되고 있다. 대표적인 필름으로서, 예를 들어, 폴리에스테르 필름, 아라미드-기반 필름, 올레핀-기반 필름, 폴리프로필렌 필름, PPS(폴리페닐렌 설파이드) 필름 및 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 필름이 공지되었다. 게다가, PE(폴리에틸렌), POM(폴리옥시메틸렌 또는 아세탈 수지), PEEK(폴리에테르에테르케톤), ABS 수지(아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌 공중합체 합성 수지), PA(폴리아미드), PFA(테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체), PI(폴리이미드) 및 PVD(폴리비닐 디클로라이드) 등과 같은 재료로 만들어진 필름이 알려져 있다.

스마트폰, 태블릿 단말기, 액정 디스플레이, 태양광 패널(solar light panels) 및 자동차 등과 같은 분야에서, 고기능화된 필름은 필수 구성요소로서의 응용이 확대되고 있다. 필름은 필름 재료의 고기능화 뿐만 아니라 필름층 구조(벌크 제어)의 고기능화, 다층 적층화 및 표면 제어 등의 기술에 의해 고기능화된다.

필름의 다층 적층화 및 필름의 표면 제어에 있어서, 예를 들어, 특허 문헌 1에서 기술된 필름의 표면 개질이 수행된다. 일반적으로, 표면 개질은 배리어성 향상, 내구성 향상 및 젖음성(접착 특성) 향상 등을 목적으로 하고, 소수성(발수성)을 갖는 필름의 표면을 친수성으로 표면 개질한다. 즉, 필름 재료 표면의 분자 구조를 일부 수단으로 파괴하고, 친수성을 갖는 OH기 또는 O기 등을 첨가함으로써, 필름 표면을 개질한다.

필름의 표면 개질을 위한 특정 수단으로는, (1) 코로나 방전, 플라즈마 처리 및 스퍼터링 처리 등과 같은 물리 개질 방법, (2) 자외선 조사 또는 전자선 조사에 의한 개질 방법, (3) 오존 등과 같은 반응성 가스에 의한 개질 방법 및 (4) 약액 또는 오존수에 의한 습식 개질 방법 등과 같은 방법이 존재한다.

(2)의 자외선 조사 또는 전자선 조사에 의한 개질 방법은 필름이 상기 자외선 또는 전자선을 쉽게 투과하는 특성을 고려한다면, 필름 표면만을 개질하는 방법으로는 적합하지 않는 것으로 고려된다.

게다가, (3)의 반응성 가스에 의한 표면 개질 방법은 충분한 표면개질 효과를 얻을 수 없을 우려가 있다. 예를 들어, 비록 대표적인 반응 가스인 오존 가스가 사용되더라도, 반응 활성종이고 개질 반응에 기여하는 산소 라디칼을 필름의 표면에 충분히 공급하지 못할 가능성이 존재한다. 따라서 산소 라디칼의 공급량을 증가시키기 위해, 오존 가스에 자외선을 조사해 강제적으로 오존 가스를 분해하는 것도 수행되고 있다(예를 들면 특허문헌 2). 그러나, 자외선 조사에 의해 생성된 산소 라디칼은 여기 상태의 산소 라디칼이고, 반응성이 극도로 높고, 그에 따라 제어가 어렵다. 즉 오존 가스에 자외선을 조사했을 경우, 오존 가스만으로 표면 개질했을 경우보다 개질 효과가 높기는 하지만 필름 표면까지 산소 라디칼을 공급하는 것이 어렵고 충분한 개질 효과가 얻을 수 없을 우려가 있다.

또한, (4)의 습식 개질 방법에 관하여는, 처리 후에 필름을 건조하는 공정이 필요한 것이나 개질 처리에 제공한 약액 후처리나 처리 설비가 필요한 것 등의 이유에서 응용 분야가 제한되는 가능성이 존재한다.

상기한 이유들로 인하여, (1)의 물리 개질 방법이 가장 높은 개질 효과를 갖는 방법으로서 가장 넓게 이용되고 있다.

그러나 (1)의 물리적 개질 방법으로서 널리 사용되고 있는 코로나 방전이나 플라스마 처리 등에서는 개질 효과의 균일성 등, 미세한 개질 제어가 곤란해질 우려가 있다. 이것은 코로나 방전 및 플라즈마 처리에서의 전기 방전이 전극들 간의 가스의 절연 파괴에 의하여 일어나고, 개질 효과가 전극의 형태 및 전극의 표면의 상태에 의하여 영향을 받기 때문이다. 또한 방전에 따른 발열 때문에 고온이 되어 기재가 되는 필름을 현저하게 파손시킬 우려가 적지 않다. 더욱이, 전극 표면은 방전에 의해 시간에 따라 오염되기 때문에 장기간에 걸쳐 일정한 개질 효과를 얻을 수 없을 가능성이 존재한다.

또한 (1)의 물리 개질 방법에 있어서, 개질 효과가 시간의 경과에 따라 소실되는 가능성이 존재한다. 예를 들어, 친수화 처리에 의하여 물방울의 접촉각을 작아지게 한 필름에 있어서, 물방울의 접촉각이 수일 이내에 처리 이전의 상태 근처까지 되돌아가는 경우가 있는 것으로 알려져 있다. 따라서 장기간 필름을 보관하는 것이 어렵고, 필름이 제조된 직후와 필름을 사용하기 이전에 필름의 친수성을 유지하기 위하여 친수화 처리를 2회 수행해야 한다.

선행 기술 문헌

특허 문헌

특허 문헌 1: 일본 공개특허 2006-124631

특허 문헌 2: 일본 공개특허 2012-246543

특허 문헌 3: 일본 공개특허 2008-294170

특허 문헌 4: 일본 공개특허 2013-207005

특허 문헌 5: 일본 공개특허 2008-294168

본 발명의 목적은 표면 개질 제어가 용이한, 수지 표면 처리 기술을 제공하는 것이다.

상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 수지 개질 방법의 하나의 실시형태에 따르면, 수지의 표면을 친수화하기 위하여 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스를 수지에 공급한다.

본 발명의 수지 개질 방법의 다른 실시형태에 따르면, 상기 수지 개질 방법에 있어서, 오존 가스의 오존 농도가 50 부피% 이상이다.

본 발명의 수지 개질 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수지 개질 방법에 있어서, 불포화 탄화수소는 에틸렌이다.

또한, 본 발명의 수지 개질 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수지 개질 방법에 있어서, 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스 중의 하나의 가스를 수지의 처리 표면에 평행하게 흐르도록 공급하고, 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스 중의 다른 가스를 수지의 처리면을 향하는 방향으로 흐르도록 공급한다.

또한, 본 발명의 수지 개질 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수지 개질 방법에 있어서, 상기 수지의 표면이 균일하게 친수화되도록 수지를 이동시켜, 상기 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스를 수지에 공급한다.

또한, 본 발명의 수지 개질 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수지 개질 방법에 있어서, 수지의 표면에 샤워 헤드가 마주보도록(대향하여) 제공되고, 상기 샤워 헤드로부터 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스가 공급된다.

또한, 본 발명의 수지 개질 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수지 개질 방법에 있어서, 상기 수지를 가열하여, 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스를수지에 공급한다.

또한, 본 발명의 수지 개질 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수지 개질 방법에 있어서, 상기 가열 온도는 수지의 유리 전이 온도 이하이다.

또한, 본 발명의 수지 개질 방법의 또 다른 실시형태에 따르면, 상기 수지 개질 방법에 있어서, 상기 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스의 공급 시간은 1 분이하이다.

또한, 상기 목적을 달성하기 위한 본 발명의 개질 장치는 수지를 저장하는 처리로(furnace), 상기 처리로에 오존 가스를 공급하는 오존 공급 장치 및 처리로에 불포화 탄화수소를 공급하는 불포화 탄화수소 공급 장치를 포함하는, 수지의 표면 개질 장치이다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 개질 장치의 개략도이다.
도 2의 (a)는 개질 처리 전의 수지 표면에서의 물방울의 접촉각 평가 결과이고 (b)는 개질 처리 후의 수지 표면에서의 물방울의 접촉각 평가 결과이다.
도 3은 접촉각에서의 시간에 대한 변화를 나타내는 도면이다.
도 4는 고-농도 오존에 의한 처리 후의 수지 표면에서의 물방울의 접촉각 평가 결과이다.
도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 개질 장치를 개략도이다.
도 6은 샤워 헤드의 주입공의 배열 일례를 나타내는 도면이다.

이하, 본 발명의 실시형태에 따른 수지 개질 방법 및 장치에 대하여 도면을 참조하여 상세하게 설명한다.

본 발명의 실시형태에 따른 수지 개질 방법은 수지에 고-농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스를 공급하여 수지의 표면을 개질하는 것이다. 일반적으로, 오존은 불포화 탄화수소와 반응하여 오존화물(ozonide) 등과 같은 불안정한 중간체를 거쳐 케톤 및 카르복실산으로 분해되는 것으로 알려져 있다.

개질 처리에 제공되는 수지는 필름 형상 또는 고형상으로 성형된 수지이다. 즉, 개질 처리 대상이 되는 수지는 열가소성 수지뿐 아니라 열경화성 수지가 포함된다. 특히, 재료로서 폴리에스테르 수지, 아라미드-기반 수지, 올레핀-기반 수지, 폴리프로필렌 수지, PPS(폴리페닐렌 설파이드) 수지 및 PET(폴리에틸렌 테레프탈레이트) 수지 단독 또는 이들을 결합하여 만들어지는 수지가 사용된다. 게다가, PE(폴리에틸렌), POM(폴리옥시메틸렌 또는 아세탈 수지), PEEK(폴리에테르에테르케톤), ABS 수지(아크릴로니트릴, 부타디엔, 스티렌 공중합체 합성 수지), PA(폴리아미드), PFA(테트라플루오로에틸렌, 퍼플루오로알콕시에틸렌 공중합체), PI(폴리이미드), PVD(폴리비닐 디클로라이드), PC(폴리카보네이트), PEN(1)(폴리에테르 니트릴), PEN(2)(폴리에틸렌 나프탈레이트) 등과 같은 재료로 만들어지는 수지가 개질처리에 제공된다.

고-농도 오존 가스는 20부피% 이상, 바람직하게는 50부피% 이상, 보다 바람직하게는 90부피%의 농도를 가지는 오존 가스이다. 일반적으로 생성된 오존(예를 들어, 무성 방전형)은 10부피% 이하의 오존 농도이다. 따라서, 고농도 오존은 오존 함유 가스를 증기압의 차이에 기반하여 오존만을 액화 분류한 후에 다시 기화시켜 생성된다. 이러한 고-농도 오존을 생성하기 위한 장치로서, 예를 들어, 메이덴샤제(MEIDENSHA CORPORATION)에 의해 제조된 순수 오존 생성기(MPOG-MP)가 있다. 또한, MPOG-MP에서는 20부피% 이상 내지 100부피% 이하의 고-농도 오존이 공급 가능하다.

불포화 탄화수소 가스는, 예를 들어, 에틸렌 등과 같이 이중 결합을 가지는 탄화수소(알켄) 및 아세틸렌 등과 같이 삼중 결합을 가지는 탄화수소(알킨)의 불포화 탄화수소를 함유하는 가스이다. 또한 불포화 탄화수소는 부틸렌 등의 저분자량(예를 들어, 탄소수 10 이하의 것)이 이용된다.

불포화 탄화수소 가스에 대한 고-농도 오존 가스의 공급비에 대하여는, 장치 모드에 따라 그 최적의 절대값은 다르나 수지의 개질 처리에 있어서, 예를 들어, 불포화 탄화수소에 대한 오존의 몰 단위로의 공급비는 1:1 내지 4:1, 보다 바람직하게는 2:1 내지 4:1의 비율로 수지의 개질 처리에 제공된다.

개질 시간은, 예를 들어, 1분 이하, 보다 바람직하게는 3 내지 20초이다. 처리 시간이 1분을 초과하면, 수지(필름) 자체가 백탁하거나 수지의 표면이 거칠어지게 되는 경우가 있다. 다만 개질 처리 수행에 의해서도 수지가 백탁하거나 수지의 표면이 거칠어지지 않는 경우, 개질 처리 시간은 1 분 이상 처리에 제공해도 좋다.

개질 처리 온도는 저온이 바람직하다. 그러나 수지가 변형 또는 변질되지 않는 범위 내에서 수지를 가열하여 개질 처리 효과를 개선시킬 수 있다. 예를 들어, 수지는 유리 전이 온도 이하로 가열되어 수지의 개질 처리가 수행된다.

고-농도 오존 가스와 불포화 탄화수소 가스의 혼합 가스의 총 압력은 수 Pa(파스칼) 내지 수천 Pa, 보다 바람직하게는 50Pa 내지 500Pa의 중진공 내지 저진공의 범위로 제어된다. 이에 고농도 오존과 불포화 탄화수소와의 반응이나 그 과정에서 발생하는 오존화물(ozonide) 등과 같은 불안정한 중간체의 빠른 분해 반응을 일으켜, 반응의 제어가 불가능하게 되는 것을 방지한다.

[제1실시형태]

도 1은 본 발명의 제1실시형태에 따른 수지 개질 장치(1)의 개략도를 나타낸 것이다. 제1실시형태에 따른 개질 장치(1)는 챔버(2), 불포화 탄화수소 공급 장치(3), 오존 발생 장치(4) 및 진공 펌프(5)를 가진다.

챔버(2)는 개질되어야 할 수지(6)를 저장한다. 챔버(2) 내에는 수지(6)을 탑재할 수 있는 샘플 스테이지(7)가 제공된다. 덧붙여 샘플 스테이지(7)에는 가동부(도시하지 않음)가 설치되고 수지(6)의 표면이 균일하게 처리되도록, 개질처리 중에 샘플 스테이지(7)을 이동시킬 수 있다. 더욱이, 샘플 스테이지(7)에는 수지(6)를 가열할 수 있는 가열 수단(도면에서는 도시되지 않음)이 제공된다. 예를 들어, 가열 수단으로는, 열전대 및 적외선 히터가 사용된다.

불포화 탄화수소 공급 장치(3)는 챔버(2)에 불포화 탄화수소를 공급한다. 예를 들어, 불포화 탄화수소 공급 장치(3)는 불포화 탄화수소 가스로 충진된 실린더 및 충진된 불포화 탄화수소 가스를 공급하고 중단하는 밸브를 갖는다.

오존 발생 장치(4)는 챔버(2)에 공급되는 오존 가스를 생성한다. 오존 발생 장치(4)는 예를 들어 무성 방전에 의하여 저-농도 오존을 생성하는 저-농도 오존 발생부 및 저-농도 오존의 액화 및 분별 증류에 의하여 고-농도 오존을 생성하는 고-농도 오존 발생부를 가진다.

진공 펌프(5)는 챔버(2) 내를 감압 조정하고 챔버(2) 내의 가스를 외부로 배출하기 위한 펌프이다. 진공 펌프(5)는 불포화 탄화수소 공급 장치(3) 및 오존 발생 장치(4)로부터 가스들이 공급되어 챔버(2)의 압력이 수천 Pa이하(특히, 대략 1000Pa 이하)가 되도록 배출함으로써, 개질 효과를 얻을 수 있다. 진공 펌프(5)는 불포화 탄화 수소 공급 장치(3)가 접속되는 챔버(2)의 측부에 대향하는 챔버(2) 측부에 배관을 통해 접속된다. 게다가, 진공 펌프(5)는 오존에 내성이 있는 펌프(예를 들면 드라이 펌프)가 이용된다. 또한 챔버(2)로부터 배출되는 가스에는 미반응의 오존이 포함되므로, 진공 펌프(5)가 접속되는 가스 배출관에는 오존 분해 장치(도시하지 않음)가 제공된다.

[실시예]

실시예에서, 수지(6)의 일례로서 유기 필름(폴리이미드 필름)의 개질을 방전을 수반하지 않는 가스 반응에 의해 수행하였다. 폴리이미드 필름은 가요성 배선판에 사용되는 재료이다. 이 실시예에서, 불포화 탄화수소 공급 장치(3)로부터 100부피%의 에틸렌 가스가 공급되고, 오존 발생 장치(4)로부터 100부피%의 오존이 공급되었다.

먼저, 폴리이미드 필름을 샘플 스테이지(7) 상에 올리고, 진공 펌프(5)에 의하여, 챔버(2)의 내부의 압력을 수 파스칼 이하로 챔버(2) 내부를 진공화하였다.

다음으로, 고-농도 오존이 폴리이미드 필름 위로 공급되고, 에틸렌 가스가 챔버(2)의 일측으로부터 공급되었다. 불포화 탄화수소 가스에 대한 고-농도 오존 가스의 압력비는 1:1이었고, 처리 압력(챔버 내부 압력)은 100 Pa이었다. 또한, 챔버(2) 내부 가스를 진공 펌프(5)에 의하여 외부로 방출하여, 폴리이미드 필름의 표면 개질 처리를 수행하였다. 즉, 고-농도 오존 가스를 폴리이미드 필름 처리 표면을 향하는 방향으로 공급하고, 에틸렌 가스를 폴리이미드 필름 표면에 평행한 흐름이 되도록 공급하고, 고-농도 오존 가스 및 에틸렌 가스를 폴리이미드 필름 상에서 혼합시키고, 계속해서 폴리이미드 필름 상에서 고-농도 오존 가스 및 에틸렌 가스를 반응시켰다.

이때, 고농도 오존 가스( 및 에틸렌 가스)를 공급하면서 폴리이미드 필름 표면 전체가 고농도 오존 가스와 에틸렌 가스와의 혼합 가스에 의해 개질되도록, 샘플 스테이지(7)을 움직였다. 예를 들면 샘플 스테이지(7)을 폴리이미드 필름의 처리 표면에 대하여 수평 방향으로 이동시켰다.

개질 처리 후의 폴리이미드 필름은 물방울의 접촉각에 의해 표면의 젖음성을 평가하였다. 평가의 결과를 도 2에 나타내었다. 도 2로부터 명백한 바와 같이, 개질 처리 전의 폴리이미드 필름과 비교하여(도 2(a)에 나타난), 개질 처리 후의 폴리이미드 필름에서(도 2(b)에 나타난) 접촉각이 뚜렷하게 작아져, 개질 처리에 의하여, 폴리이미드 필름의 표면이 친수화되었다는 것이 확인되었다.

또한, 도 3에 나타난 바와 같이, 물방울의 접촉각은 처리 직후 거의 0°가 되나 이후, 물방울의 접촉각은 시간의 경과에 따라 커지는 경향이 있다. 그러나, 물방울의 접촉각은 처리 1개월 이상이 경과한 후에도 처리 전 절반 이하의 접촉각을 유지하고 있는 것이 확인되었다.

상기 기술된 바와 같이, 본 발명의 제1실시형태에 따른 수지(6)를 개질하기 위한 방법 및 장치(1)에 따르면, 코로나 방전 및 플라즈마 처리 등과 같은 물리적인 개질 방법에 비하여, 수지(6)의 표면 젖음성을 현저히 개선시킬 수 있다. 특히, 수지(6)의 표면에서의 물방울의 접촉각을 뚜렷하게 작게 할 수 있다. 더욱이, 본 발명의 제1실시형태에 따른 수지(6)를 개질하기 위한 방법 및 장치(1)에 따르면, 개질 처리 후에 젖음성의 효과 손실이 적은 표면 개질 처리를 수행할 수 있다.

즉, 고-농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소를 수지(6)의 표면에 공급함으로써, 수지(6)의 표면 근처에서 오존과 불포화 탄화수소의 반응 가스를 생성시키는 것이 가능해져, 수지(6)의 표면을 개질할 수 있다. 특히, 고-농도 오존 가스의 오존 농도를 50부피% 이상으로 설정함으로써, 오존과 불포화 탄화수소의 반응 가스를 수지(6)의 표면에서 충분히 생성시킬 수 있고, 수지(6)의 개질을 확실하게 수행할 수 있다.

예를 들어, 도 4에 나타난 바와 같이, 고-농도 오존만을 수지(6)에 공급할 경우, 충분한 표면 개질 효과(예를 들어, 젖음성 개선의 효과)를 얻을 수 없다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 제1실시형태에 따른 수지(6) 개질 방법에 따르면, 도 2 (b)에 나타난 바와 같이, 수지(6)의 표면에 고-농도 오존 가스와 불포화 탄화수소 가스를 공급함으로써, 우수한 표면 개질 효과를 얻을 수 있다.

또한 수지(6)의 표면을 고-농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스로 처리함으로써, 보다 균일하게 수지(6) 표면을 개질 처리할 수 있다.

또한 수지(6)의 개질 시간을 1분 이하로 설정함으로써, 수지(6)의 표면의 조도(roughness: 거칠음)의 발생을 억제하여 수지(6) 표면을 개질할 수 있다. 예를 들어, 고-농도 오존 가스와 불포화 탄화수소 가스의 혼합 가스는 레지스트 제거에이용될 수 있다(예를 들어, 특허 문헌 4 및 5). 그러나 이러한 처리의 목적은 처리 대상으로부터 유기 재료를 제거하는 것이다. 따라서 이러한 처리는 수지(6)의 표면 개질에 적절하지 않은 것으로 고려된다. 즉, 수지(6)의 표면에서 수지(6) 재료가 제거되는 경우, 수지(6)의 표면이 거칠어져 버릴 우려가 있다. 이와는 대조적으로, 본 발명의 실시형태에 따르면, 수지(6)의 개질 방법은 수지(6)의 표면 개질을 목적으로 하고 있으므로, 수지(6) 표면이 거칠게 되지 않고 수지(6)가 변형 변질되지 않는 조건(시간 또는 온도)에서 수지(6)를 개질 처리한다. 그 결과, 고-농도 오존 및 불포화 탄화수소의 반응에 기초한 수지(6)의 표면 개질 반응은 필름 표면의 분자 구조를 깨고, O기 및 OH기를 부가하는 단계까지의 반응에서 중지시킬 수 있다.

[제2실시형태]

도 5는 본 발명의 제2실시형태에 따른 수지(6) 개질 장치(8)를 개략적으로 나타내는 도면이다. 제2실시형태에 따른 개질 장치(8)는 그 안에 수지(6)의 표면에 대향하는 샤워 헤드(9)가 제공되는 구조이며, 상기 구조는 제1실시형태에 따른 개질 장치(1)와는 상이하다. 개질 장치(8)의 구조에 있어서, 제1실시형태에 따른 개질 장치(1)의 구조와 동일한 구조는 동일한 기호를 가지고, 개질 장치(1)의 구조와 다른 개질 장치(8)의 구조는 이하에서 설명될 것이다.

도 5에 나타난 바와 같이, 본 발명의 제2실시형태에 따른 개질 장치(8)는 챔버(2), 불포화 탄화수소 공급 장치(3), 오존 발생 장치(4) 및 진공 펌프(5)를 갖는다.

챔버(2)는 개질 처리에 제공되는 수지(6)를 저장한다. 챔버(2) 내에는 수지(6)을 탑재할 수 있는 샘플 스테이지(7)가 제공된다. 게다가, 샘플 스테이지(7)에는 수지(6)를 가열할 수 있는 가열 수단(도면에서는 도시되지 않음)이 제공된다. 더욱이, 샘플 스테이지(7) 상에 탑재된 수지(6)의 표면에 고-농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스를 공급 가능하도록 수지(6)의 처리 표면(즉, 샘플 스테이지(7)의 샘플 탑재면)에 대향하도록 하여 샤워 헤드(9)가 제공된다.

샤워 헤드(9)가 챔버(2) 내에 제공되고, 수지(6)의 표면에 고-농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스를 공급한다. 즉, 불포화 탄화수소 공급 장치(3) 및 오존 발생 장치(4)가 파이프를 통해 샤워 헤드(9)에 연결된다. 또한, 도 6에 나타난 바와 같이, 그를 통하여 불포화 탄화수소 가스가 주입되는 주입공(9a) 및 그를 통하여 고-농도 오존 가스가 주입되는 주입공(9b)이 수지(6) 표면과 대향하는 샤워 헤드(9)의 표면에 형성되어 고-농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스가 수지(6)의 표면에 공급된다. 샤워 헤드(9)에 의해 가스 흐름의 균일성(즉, 표면의 개질 처리의 균일성)을 간섭하지 않는 거리만큼 샤워 헤드(9)가 수지(6) 표면으로부터 이격되어 제공된다. 예를 들어, 샤워 헤드(9)와 수지(6)(샘플 스테이지(7) 간의 거리가 5㎜가 되도록 챔버(2) 내에 샤워 헤드(9)가 제공된다.

개질 장치(8)에 의한 수지(6) 표면의 개질은 진공 펌프(5)로 챔버(2)의 내부를 수Pa이하로 진공화하여 샘플 스테이지(7) 상에 탑재한 수지(6)에 고농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스를 제공함으로서 수행되었다. 즉, 고-농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스가 수지(6)의 표면에 대향하는 샤워 헤드(9)로부터 공급되고, 두 가스가 수지(6)의 표면의 근처에서 혼합되고, 수지(6)의 표면 개질이 수행되었다. 게다가, 불포화 탄화수소 공급 장치(3)로부터 100부피%의 에틸렌 가스가 공급되고 오존 발생 장치(4)로부터 100부피%의 오존이 공급되고, 수지(6)의 표면 개질이 수행되었다. 불포화 탄화수소 가스에 대한 고-농도 오존 가스의 압력비는 3:1이었고, 처리 압력(챔버(2)의 압력)은 100Pa이었다.

상기와 같이, 본 발명의 제2실시형태에 따른 개질 장치(8)에 따르면, 제1실시형태에 따른 개질 장치(1)와 유사하게, 수지(6)의 표면상 물방울의 접촉각이 뚜렷하게 작아져, 개질 처리 후 수지(6) 표면의 젖음성 효과 손실도 적었다.

또한, 개질 장치(8)에 있어서, 샤워 헤드(9)에 의해 고-농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스를 공급함으로써, 수지(6) 표면의 처리 면적을 확장시킬 수 있다. 그 결과, 처리 시간이 단축될 수 있다. 또한, 샘플 스테이지(7)를 움직이지 않고 수지(6) 표면의 대면적을 처리할 수 있으므로, 샘플 스테이지(7)에 제공된 가동부를 생략할 수 있다. 즉, 샘플 스테이지(7)의 가동부는 반응성이 강한 오존 가스에 노출되기 때문에, 밀봉부(seal) 등의 주기적인 교체가 필요하지만 가동부를 생략함으로써, 이러한 작업을 절감할 수 있다.

상기와 같이, 본 발명의 수지 개질 방법 및 장치에 대해서 구체적인 실시예를 참조하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명의 수지 개질 방법 및 장치는 실시예로 한정되지 않고, 본 발명의 특징을 손상하지 않는 범주 내에서 적당한 설계 변경이 가능하며, 설계 변경된 형태도 본 발명의 기술 범위에 포함된다.

예를 들어, 제1실시형태에 따른 개질 장치(1)에 있어서, 고-농도 오존 가스가 수지(6)의 상부로 공급되고 불포화 탄화수소 가스가 수지(6)의 처리 표면에 평행한 방향으로 공급되고 있으나 불포화 탄화수소 가스가 수지(6)의 상부로 공급될 수 있고 고-농도 오존 가스가 수지(6)의 처리 표면에 평행한 방향으로 공급될 수 있다.

또한, 샤워 헤드(9)의 주입공(9a 및 9b)들이 도 6의 형태에 한정되는 것이 아니라 예를 들면, 수지 등의 대상물에 공급하기 직전에 고농도 오존 가스와 불포화 탄화수소가스를 혼합하고, 혼합한 가스를 샤워 헤드(9)로부터 수지에 제공해도 될 것이다.

또한, 본 발명의 개질 방법 및 개질 장치를 유리 등의 친수화를 수행하는 처리에 이용할 수 있을 것이다.

Claims (10)

1. 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스를 수지에 공급하여, 수지 표면을 친수화시키되,
   상기 수지 표면을 상기 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스의 반응 가스에 의해 친수화하고
   상기 오존 가스의 오존 농도가 50부피% 이상의 고-농도 오존 가스이고,
   상기 고-농도 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스에 의한 개질 시간을 1분 이하로 수행한 것을 특징으로 하는 수지 개질 방법.
2. 삭제
3. 제1항에 있어서, 상기 불포화 탄화수소 가스가 에틸렌인, 수지 개질 방법.
4. 제1항에 있어서, 상기 오존 가스와 불포화 탄화수소 가스 중 하나의 가스가 수지의 처리 표면에 평행하게 흐르도록 공급되고,
   상기 오존 가스와 불포화 탄화수소 가스 중의 다른 가스가 수지 처리면을 향하는 방향으로 흐르도록 공급되는, 수지 개질 방법.
5. 제1항에 있어서, 상기 수지 표면이 균일하게 친수화되도록 수지가 이동되어 상기 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스가 수지에 제공되는, 수지 개질 방법.
6. 제1항에 있어서, 상기 수지 표면에 대향하여 샤워 헤드가 제공되고, 상기 샤워 헤드로부터 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스가 공급되는, 수지 개질 방법.
7. 제1항에 있어서, 상기 수지가 가열되어, 오존 가스 및 불포화 탄화수소 가스가 수지에 공급되는, 수지 개질 방법.
8. 제7항에 있어서, 상기 가열의 온도가 수지의 유리 전이 온도 이하인, 수지 개질 방법.
9. 삭제
10. 삭제

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