KR20020093804A - 기판 표면을 엘씨에스티 중합체로 코팅하는 방법 - Google Patents

기판 표면을 엘씨에스티 중합체로 코팅하는 방법 Download PDF

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KR20020093804A
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Abstract

니스와 같은 액체 매질 중 분산 입자로서 입자를 안정시키도록 입자를 처리하기 위해, 하기 단계를 특징으로 하는 입자의 코팅 방법이 제시된다: a) LCST 중합체를 LCST 미만의 온도에서 용매 중에 용해하는 단계; b) 상기 단계 a)에서 얻어진 용액을 코팅할 입자와 혼합하는 단계; 및 c) 상기 단계 b)에서 얻어진 혼합물의 온도를 입자 표면 상에 LCST 중합체가 부착되는 온도 이상으로 승온시키는 단계.

Description

기판 표면을 엘씨에스티 중합체로 코팅하는 방법{Method of coating substrate surfaces with LCST polymers}
LCST 중합체는 저온에서 용매에 가용성이고, 온도가 승온되어 LCST(하한 임계 용해 온도)에 도달될 때 분리상(separate phase)로서 용액으로부터 분리되는 중합체이다.
이에 대한 정의는 특히 논문 "Polymere", Hans-Georg Elias, Huthig and Weph-Verlag, Zug, 1996, 183 내지 184쪽에 기재되어 있다.
안료는 전색제(vehicle) 또는 매트릭스(matrix)와 혼합시 그 착색에 영향을 주거나 또는 착색을 결정하는 미세 분리된 입자성 물질이다. 비용을 이유로, 안료는 최소량으로 사용된다. 상호 작용력에 의해, 특히 안료 입자가 전색제 또는 매트릭스로 가공될 때, 응집이 발생하여 색상을 부여할 수 있는 입자의 수가 감소된다. 이러한 응집은 통상적으로 상당히 어렵게 또는 적어도 느린 방식으로 파괴된다. 그러나, 허용되는 시간 내에 적정한 사용량으로 원하는 색조를 얻는 것이 필요할 때, 유일한 대안은 안료 첨가량을 증가시키는 것이다.
한편, 안료 입자, 특히 무기 안료 입자는 보통 유기적 속성을 갖는 전색제 또는 매트릭스 보다 상당히 높은 밀도를 가지므로, 안료 분산액이 일정 시간동안 방치될 때 침전 효과가 관찰된다.
본 발명은 기판 표면을 LCST 중합체로 코팅하는 방법에 관한 것으로, 상세하게는 안료 입자를 코팅하는 방법, 및 매우 상세하게는 일반적으로 입자성 및 비-입자성의 기판 표면을 비가역적으로 코팅하는 방법에 관한 것이다.
도 1은 다양한 안료에 대한 LCST 중합체의 준-흡착 등온선(quasi-adsorption isotherm);
도 2는 본 발명의 LCST 코팅에 의해 아크릴레이트 결합제(binder)에서 구리 프탈로시아닌 블루 안료에 대한 혼화성 개선을 나타내는 도면;
도 3은 본 발명에 따라 안료에 대한 LCST 중합체의 안정화 작용을 나타내는 도면; 및
도 4는 본 발명에 따라 안료의 착색력에 대한 LCST 중합체의 효과를 나타내는 도면.
본 발명의 목적은 니스(varnish)와 같은 액체 매질 중 분산 입자로서 안정화되도록 입자들을 처리하는 데 있다.
본 발명에 따라, 입자는 먼저 LCST 미만의 온도에서 용매 중에 LCST 중합체를 용해시킨 다음, 그 용액과 입자들을 혼합하고, 혼합물의 온도를 LCST 중합체가 입자 표면에 부착(deposition)되는 온도 및 경우에 따라 그 이상으로 상승시킴으로써 수행되는 LCST 중합체의 코팅이 제공된다.
LCST 중합체가 가시영역에서는 완전 투명하기 때문에, LCST 중합체는 입자들 자체의 색상에 영향을 주지 않고, 입자들을 내포시키는데 특히 적합하다.
놀랍게도, 니스와 같은 액체 매질에서 입자의 안정화를 달성할 수 있을 뿐 아니라, 놀랍게도 LCST 중합체로 코팅하면 미세 안료 입자의 응집을 억제하기 때문에, 안료의 착색력(coloring strength)이 완전히 유지된다는 것을 발견하였다.
본 발명의 방법에 의해 코팅될 수 있는 입자의 예로서 다음을 들 수 있다:
안료: 이산화티탄, 산화철, 산화아연, 카본블랙, 및 구리 프탈로시아닌 입자;
충전제: 황산바륨, 활석(talcum), 실리케이트, 및 중정석(barite) 입자;
나노입자: 산화철, 이산화티탄, 및 이산화규소 입자; 및
미세 섬유(microfiber): 유리, 탄소, 직물, 및 중합체 섬유.
나아가, LCST 중합체로 입자를 코팅하면 입자와 전색제 또는 매트릭스의 혼화성(compatibility)을 개선할 수 있고, 즉 입자는 입자의 속성과 관계없이 수성 매질 또는 유기 매질과 혼화될 수 있다는 것을 발견하였다.
놀랍게도, 입자, 특히 장식성 안료의 라멜라(lamellar) 입자를 LCST 중합체로 코팅하면, 예를 들면 압출 중에 발생하는 전단 하중(shear load)에 의해 기계적 손상으로부터 추가적인 보호를 제공한다는 것을 발견하였다.
입자는 바람직하게 LCST 중합체 용액과 동일한 용매를 사용하는 분산액 형태의 LCST 중합체 용액에 첨가되는데, 이때 상기 분산액의 온도는 LCST 미만이다.
코팅이 완전히 (안료) 입자를 내포하도록 상기 LCST 중합체 코팅을 수행하는 것이 특히 바람직하다.
LCST 중합체 코팅의 층 두께는 바람직하게는 ≥20nm, 보다 바람직하게는 ≥25nm, 및 가장 바람직하게는 ≥50nm이다.
특히 균일한 두께의 코팅은, 코팅할 재료가 LCST 중합체 용액과의 혼합물에서 먼저 LCST를 넘는 온도까지 가온된 다음 냉각되는 과정을 1회 또는 수회 반복함으로써 코팅할 재료의 표면에서 얻어진다.
코팅 공정은 코팅 형성에 이어 또는 그 도중에 LCST 중합체를 코팅할 기판의 표면에 고정되도록 수행되는 것이 매우 바람직하다.
상기 고정을 위해, 코팅을 가교(crosslinking)시키거나, 기판 표면에고정(fixation)시키는 것과 같은 몇몇 공정이 적합하다. 이러한 가교 또는 고정은 화학 결합이 개개의 중합체 사슬들(가교) 및/또는 기판 및 LCST 중합체 사이에 형성되도록 중합체 및/또는 기판을 적절히 개질시킴으로써 달성될 수 있다. LCST 중합체를 개질하는 적합한 방법의 예는 중합체에서 OH 및 NH기로 반응(가교)을 시킬 수 있거나 또는 기판 표면 상에서 OH 및 NH기로 반응(고정)을 시킬 수 있기 때문에, 라디칼 가교성기 또는 산 클로라이드 또는 클로로포르메이트기의 도입일 수 있다.
LCST 중합체층을 고정시키기 위한 또 다른 방법은 열역학적 속성을 가지며, 기판과 강한 상호작용을 갖는 기로 LCST 중합체를 개질시키거나(이온성, 극성 또는 비극성 상호 효과(reciprocal effect)) 또는 가능한 한 중합체의 LCST 정도로 낮게 하는데 있다.
중합체가 소위 그라프팅 공정(grafting-from processes)에 의해 표면에 결합되는 반응이 문헌에 개시되어 있다. 이들 그라프팅 반응은 표면상에 임의의 기를 도입함으로써 개시될 수 있다. 표면의 개질에 따라, 이후 단량체는 라디칼성, 양이온성 또는 음이온성으로 표면에 중합된다(K. Fujiki, N. Tsubokawa, Y. Sone, Polym, 1.22 참조).
그러나, 중합체는 또한 자유-라디칼 중합반응에 의해 표면상에 그라프팅될 수 있다(T. Tsubokawa, A. Naitoh, J. Jpn. Soc. Colour Mater. 72(8)(1999) 475 참조).
이 방법의 단점은 그라프팅 공정이 모든 기판의 경우는 아니고 항상 제조될수 없는 기능화된 표면을 필요로 한다는 것이다.
그러나, 추가적으로 필요한 표면의 기능화는 추가적인 공정 단계를 의미한다.
나아가, 후속적인 다중 반응(polyreaction)은 기판의 존재하에서 수행되는데, 이 반응은 온도, 용매 등 매우 특정한 반응 조건을 필요로 하며, 이는 종종 기판 입자의 적어도 부분적인 응집으로 유도된다. 개개의 기판 입자의 코팅 대신에, 코팅된 응집체가 제공된다.
본 공정의 이점은 가변적인 두께를 가진 중합체층으로 매우 상이한 유형의 표면을 개질시킬 수 있다는 일반적인 가능성에 있다. 양호한 활성기를 가진 LCST 중합체 및 LCST 정도의 낮은 온도를 적절하게 선택함으로써, 중합체가 기판 표면에 열역학적으로 고정되어 추가적인 가교 또는 고정이 불필요하게 된다.
상기 열역학적 고정을 위해 LCST 중합체를 선택할 때, LCST 온도가 가능하면 코팅된 기판의 작동 온도 미만, 예를 들면 상온이고, 상기 작동 온도 및 LCST 사이의 차이가 가능하면 큰, 즉 온도 차이가 바람직하게는 ≥10℃ 및 보다 바람직하게는 ≥15℃를 확보하도록 주의해야 한다. 따라서, LCST는 바람직하게는 < 15℃ 및 보다 바람직하게는 < 10℃이다.
특히 적합한 기판은 안료 이외에 플라스틱 재료용 및 니스용 충전제로서, 이때 충전제는 입자형태로 존재하고 가능하면 미세 및 균일하게 최종 생성물에서 분포될 것이 요구된다. 또한, 상기 공정은 응집이 전혀 발생하지 않고 나아가 상기 충전제가 동시에 플라스틱 매트릭스 또는 니스 매질 또는 전색제와의 혼화성이되도록 충전제 입자를 서로 분리되도록 함으로써 상기 충전제의 특성을 개선시키는데 적합하다.
상기 공정은 다음과 같이 함으로써 비-입자성 기판 표면을 LCST 중합체로 코팅하는데 적합하다:
(a) LCST 중합체를 LCST 미만의 온도에서 용매 중에 용해한다;
(b) 단계 (a)에서 제조된 용액을 코팅할 비-입자성 기판의 기판 표면과 접촉시킨다;
(c) 온도를 기판 표면 상에 LCST 중합체의 부착이 일어나는 온도 이상으로 승온시킨다.
본 발명의 또 다른 특히 중요한 용도는 기판으로서 반도체 웨이퍼를 LCST 중합체로 코팅하는데 있다.
상기 반도체 웨이퍼 표면의 특정 영역 또는 전체 영역은 부착된 LCST 중합체로 소수화 또는 친수화될 수 있다.
따라서, 본 발명의 공정은 또한 친수성 및/또는 소수성 속성을 가진 LCST 중합체를 반도체 웨이퍼의 표면에 바람직한 방식으로 부착시켜 고정시킴으로써 반도체 웨이퍼의 표면 상에 마스크를 제조하는데 적합하다.
따라서, 본 발명은 본 발명의 공정 뿐 아니라, 상술한 이점을 나타내는 LCST 중합체의 코팅으로 제공되는 안료에 관한 것이다. 또한, 본 발명은 그 표면 상에서 LCST 중합체 코팅을 나타내는 충전제 및, 특히 고정된 LCST 중합체의 표면 코팅을 갖는 반도체 웨이퍼에 관한 것이다.
본 명세서에서 제안된 방식으로 코팅된 안료는 담체 매질, 바람직하게는 물 또는 유기 용매를 함유하는 무-결합제(binder-free) 안료 페이스트를 제조하는데 사용될 수 있으며, 이러한 결합제가 없다는 이유에 의해 도료 및 니스에서 광범위하게 사용될 수 있다. 이러한 방법에서는, 상이한 결합제 시스템을 갖는 도료 및 니스를 위해 개질된 안료 페이스트를 준비할 필요가 없다. 게다가, 본 발명의 무-결합제 안료 페이스트는 안료 입자의 LCST 코팅 응집이 방지되고, 혼합 과정이 고려될 필요가 없다는 이유(분산이 불필요함) 때문에 허용 매질(도료, 니스, 플라스틱 재료 등)에서 매우 단순하게 혼입될 수 있다.
본 발명에 따른 - 입자성 또는 비-입자성 기판 상의 - LCST 코팅은 UV 안정화제, 발색단, 또는 발광 성분을 함유하는 하도 코팅(underlying coating)를 위한 보호 코팅으로서 제공될 수 있다.
또한, LCST 코팅 자체에서 이러한 기능성 성분을 혼입하거나 또는 이들을 LCST 중합체에 화학적으로 연결한 다음, 이들을 기판 표면에 부착시키는 것을 생각할 수 있다.
보호 기능 이외에, 또한 LCST 중합체로 코팅하면, 더 많은 표면의 기능화가 수행될 수 있는 입자 표면을 개질시킬 수 있다.
본 발명의 범위 내에서, 특히 적합한 LCST 중합체의 예는 다음과 같다:
- 폴리에틸렌 옥사이드(PEO) 유도체
- 폴리프로필렌 옥사이드(PPO) 유도체
- 폴리(N-이소프로필아크릴아미드)
- 에틸(히드록시에틸)셀룰로오스
- 폴리(N-비닐카프로락탐) 및
- 폴리(메틸비닐 에테르).
본 발명의 상기 및 다른 이점은 하기 실시예 및 도면을 참조로 하여 보다 상세하게 설명된다.
하기 실시예 1 내지 3은 본 발명에 따라 LCST 중합체로 코팅하는 과정을 기재하고 여러 가지 안료에 대한 효과를 나타낸다.
실시예 1
LCST 중합체로서 분자량 4,000g/몰 및 LCST 8℃를 갖는 (알드리치사 시판) PEO-PPO-PEO 블록 공중합체를 약 5℃의 증류수에 용해하여 약 10중량%의 농도를 갖는 용액을 얻었다. 이 용액을 약 1℃로 유지하였다.
유사한 장치에서, 400g의 유리 비이드(직경 3mm)와 함께 안료 6.8g, 증류수 168g을 폴리프로필렌의 광구(wide-mouth) 플라스크에 계량하여 넣고, 스칸덱스 세이커(Scandex shaker)에서 약 30분 동안 상기 혼합물을 분산시켜 이산화티탄 안료(Kronos 2310, 크로노스 인터내셔널사 시판) 1체적% 농도의 분산액을 제조하였다. 상기 분산액(수중 안료)을 유리 비이드로부터 체거름하고, 자기 교반기로 계속 교반하였다. 상기 안료 분산액을 약 1℃에서 유지하였다.
혼합물중 중합체 함량이 안료의 중량 기준으로 5중량%가 될 때까지, 교반을 계속하면서 상기 냉각된 안료 분산액에 온도-조절된 중합체 용액을 첨가하였다.
온도를 2시간 동안 더 1℃에서 유지한 후, 분산액을 상온(23℃)까지 가온하고 15분 동안 이 온도를 유지하였다.
상기 과정, 즉 1℃(2시간에 걸친)로 혼합물을 냉각하고, 상온으로의 가온(15분)하는 과정을 4번 반복하였다. 이렇게 코팅된 안료를 1℃에서 여과하고, 상온에서 증류수로 세정한 다음, 상온에서 공기-건조하였다.
ESA(electrokinetic sonic amplitued, 전기운동학적 음파 진폭) 측정의 실시:
ESA 방법은 입자 표면의 특성화에 대한 상대적으로 신규한 측정 과정이다(R.W. O'Brien, D.W. Camron, W.N. Rowlands, J. Colloid Interface Sci. 173 (1985), 406).
고주파수 교번자장(alternating field)이 입자의 분산액에 인가될 때, 입자는 외부 전기장의 선을 따라 이동한다. 수성 매질과 입자 간의 밀도 차이가 존재하기 때문데, 수성 매질의 상 경계(phase boundary)에서 음파가 발생하지만, 음파는 상대적으로 전기장의 여기파(excitation wave)로의 상 이동함을 나타낸다. 이러한 상 이동은 음파의 진폭(ESA)과 함께, 입자의 이동도 μ의 직접적인 함수이고, 그 역학적 이동도는 차례로 여기 주파수 및 입자 특성, 전기운동학적 전위 및 입도에 의해 조절된다. 이제, 흡착된 중합체층을 나타내는 입자의 역학적 이동도 μ를 중합체 코팅이 없는 입자의 이동도μo로 나누면, 상대적 입자 이동도 μ/μo가 얻어지는데, 이것이 흡착된 중합체층 두께의 정성적인 측정이다.
ESA 방법을 사용하여 이산화티탄 표면 상의 LCST 중합체에 대한 준-흡착 등온선의 기록:
1체적% 농도의 이산화티탄 안료 분산액을 상술한 바와 같이 제조하였다. 이 분산액을 교반과 함께 23℃에서 유지하였다. 분산액 400g을 계량하여 ESA 측정 셀에 넣고, 상기 분산액의 질산칼륨 포화용액(23℃) 및 1M KOH 용액 또는 1M 질산 용액(역시 23℃)을 첨가하여 pH 8.5 및 전도도(conductance) 500μS/cm로 맞추었다. 중합체 코팅을 하지 않은 이산화티탄 입자의 역학적 이동도를 0.5MHz 여기 주파수에서 측정하였다. LCST 온도 미만에서 LCST 중합체 첨가를 위해, 상기 분산액을 온도-조절 용기에 위치시키고, 교반과 함께 2℃로 냉각하였다. LCST 중합체 용액 10㎕(10중량% 농도)를 첨가하고, 5분 후, 그 혼합물을 23℃로 가온하였다. 상기 현탁액을 ESA 측정 셀로 재이송하고, 역학적 이동도를 0.5MHz에서 재측정하였다.
이렇게 얻어진 상대적 이동도 μ/μo를 중합체 첨가량에 따라 그래프로 나타내었다(도 1, 곡선 1).
실시예 2
실시예 1에 기재된 바와 유사한 방식으로, Fe2O3안료(Bayferrox 120FS, 바이엘 아게사 시판)를 동일한 비율 및 동일한 LCST 중합체를 사용하여 동일한 조건하에서 코팅시켰다.
코팅된 안료 입자의 μ/μo-감소된 역학적 이동도를 실시예 1에 기재된 바와 유사한 방식으로 측정하였다. 그 자료를 도 1에서 그래프로 나타내었다(곡선 2).
실시예 3
실시예 1에 기재된 바와 유사한 방식으로, 구리(II) 프탈로시아닌 블루 안료 입자(Heliogen Blue, 바스프 아게 시판)를 입자 코팅을 위한 동일한 비율을 사용하여 동일한 LCST 중합체로 코팅하였다.
상기 코팅된 안료 입자의 μ/μo-감소된 역학적 이동도를 실시예 1에 기재된 바와 유사한 방식으로 결정하였다. 그 자료를 도 1의 그래프로 나타내었다(곡선 3).
상기 실시예 1 내지 3 및 ESA 기록으로부터, LCST 중합체로서 사용된 PEO-PPO-PEO 공중합체가 무기 및 유기 안료와 명확하게 상호작용함을 알 수 있다. 안료 입자와의 양호한 상호작용을 위해, 온도 한계(LCST)를 유지하는 것은 매우 중요하다.
실시예 4
실시예 1에 기재된 바와 유사한 과정에 따라, 구리(II) 프탈로시아닌 블루 안료 입자(Heliogen Blue, 바스프 아게 시판)를 M = 4,000g/몰; LCST 약 8℃(Pluronics, 바스프 아게 시판)를 갖는 PEO-PPO-PEO 블록 공중합체로 코팅하였다.
여기에서 사용된 구리(II) 프탈로시아닌 블루와 같은 유기 안료는 그들의 상대적으로 소수성인 표면에 의해, 통상 아크릴산을 기재로 하는 결합제 분자와 같은 매우 극성인 물질과 약한 상호작용만을 나타낸다.
또한, 본 경우와 같이, 안료 및 결합제가 극성과 같이 하전되면, 정전기적 척력 효과가 발생하여 극성 전하가 증가함에 따라 증가한다.
이 경우, 도 2의 상단 곡선으로 표시된다. 이는 현재 사용한 아크릴레이트 결합제가 음으로 하전된 소위 다중 전해질(polyelectrolyte)로서 구리(II) 프탈로시아닌 블루 안료의 강하게 음으로 하전된 안료 입자 표면과 어떠한 상호작용도 나타내지 않고, ESA 방법에 의해 23℃의 수중에서 측정된 감소된 역학적 이동도 μ/μo가 일정하게 유지됨을 보여주고 있다.
1체적% 농도의 안료 분산액을 상기 실시예 1에 기재된 바와 유사한 방식으로 제조하였다. 이것을 23℃로 유지하고, KOH 및 KNO3용액을 사용하여 전도도 2,500μS/cm 및 pH 8.5로 조정하였다.
비개질된 표면과 결합제의 상호작용을 측정하기 위해, 20중량% 농도의 아크릴레이트 결합제 수용액(Viacryl SC 323w/70SBB, 이전 명: Resydrol WY 323, Vianova Resins, 훽스트, 독일, 역시 pH 8.5로 조정)로 적정하고, 결합제 첨가량 함수로서 상대적 이동도를 측정하였다(도 2의 상단 곡선). 결합제와 LCST 중합체-개질된 안료 표면의 상호작용을 측정하기 위해, 1체적% 농도의 안료 현탁액을 2℃로 냉각하고, 안료 중량 기준으로 (수중 중합체 용액 10중량% 농도) LCST 중합체 용액 5중량%를 첨가하고, 30분 동안 2℃로 유지한 후, 23℃로 가온하였다. 20중량% 농도의 아크릴레이트 결합제 수용액(역시 pH 8.5로 조정)로 적정하고, 상대적 이동도를 결합제 첨가량 함수로서 측정하였다(도 2의 하단 곡선).
그러나, 아크릴레이트 결합제에 의해 접촉되기 전, 본 발명에 따른 안료 입자가 LCST 중합체에 의해 표면-개질되면(이때, 상술한 PEO-PPO-PEO 중합체), 실질적으로 보다 강한 상호작용(도 2의 하단 곡선)을 가지므로 분산된 안료 입자와 결합제, 예를 들면 아크릴 라커를 함유하는 매질과의 상당히 개선된 혼화성을 갖는 것으로 밝혀졌다.
실시예 5
이 실시예는 TiO2안료 입자에 대한 LCST 중합체 코팅의 안정화 작용을 설명하기 위해 제공된다:
TiO2입자는 상기 실시예 1에 기재된 바와 유사한 방식으로 동일한 비율 및 온도 조건을 사용하여 M = 4000g/몰; LCST = 약 8℃의 PEO-PPO-PEO 블록 공중합체로 코팅하였다.
도 3은 산업 분야에서 통상 실시되고 있는 무기 후처리(기술 정보: Titandioxidpigmente In Industrielacken, Kronos International, Leverkusen) 및 유기 후처리(기술 정보: Titandioxidpigmente In Industrielacken, Kronos International, Leverkusen) 후, 니스 또는 도료의 TiO2-착색층의 블랙 감소 페이스트(DIN 53,235, (1977), Tests on Standard Color Depth Samples, Standard Color Depths, and Color Depth Standards), 비교를 위해 사용된 TiO2안료 입자의 밀도값을 보여주고 있다. 무기 후처리 후 측정된 밀도값을 100%로 하였다.
이와 비교하기 위해, 종래의 유기 2차 처리 공정은 하한 상대 밀도값을 분명하게 얻었다.
본 발명에 따라 LCST 중합체로 처리된 이산화티탄 안료(실시예 4)는 보다 높은 밀도값 Y를 나타내고 있다. 이는 이산화티탄 입자 분산액이 보다 양호한 상태를 갖는다는 증거, 또는 다시 말해 감소된 응집도에 대한 증거이다.
실시예 6
실시예 5와 같이, 본 실시예에서 측정된 착색력 기록은 본 발명에 따라 LCST 중합체로 코팅한 후(실시예 4에 기재된 바와 유사한 방식으로)의 안료 입자(이때, 구리(II) 프탈로시아닌 블루 및 산화철 Bayferrox 120FS) 분산액의 개선된 상태를 나타내고 있다. 특히 놀랄만한 개선이 산화철 안료의 경우에 발견되었다(도 4 참조). 이 경우, 안료의 백색 감소 페이스트에 대한 상대적 착색력을 측정하였다(EN ISO 8781-1, (1995), Verfahren zur Beurtellung desDispergierverhaltens, Part 1: Bestimmung der Farbstarkeentwicklung of Buntpigmenten; DIN EN ISO 787-24, (1995), Allgemeine Pruefverfahren fur Pigmente and Fullstoffe, Part 24: Bestimmung der relativen Farbstaerke von Buntpigmenten und der relativen Steuervermogens von Weisspigmenten - Photometrische Verfahren).
실시예 7
이산화규소 표면을 가진 1×1cm의 반도체 웨이퍼를 증류수 3mL에 침지시켰다. 2℃로 냉각하고, 10중량% 농도의 LCST 중합체 용액 0.2mL(예. PEO-PPO-PEO 블록 공중합체, 몰비 약 4000, LCST 약 8℃)를 첨가하였다. 2℃에서 2시간 후, 1시간 내 23℃로 가온하였다. 이후, 10분 동안만 2℃로 재냉각하고, 그 후 1시간 내 23℃로 가온하였다. 상기 냉각 및 가온 사이클을 총 3번 실시하였다. 최종 사이클 후, 웨이퍼를 23℃에서 24시간 동안 더 액체 코팅 매질에 방치한 후, 증류수로 린스하였다.
실시예 8(안료 페이스트의 제조)
카본블랙 44g, 증류수 300mL 및 지르코니아 비이드 250mL를 자동온도 조절 분산 용기에 위치시켜 2℃로 유지하고, 고속 교반기로 4000rpm에서 교반하여 분산시켰다. 15분 동안, 10중량% 농도의 LCST 중합체 용액 60mL(PEO-PPO-PEO 블록 공중합체 용액, 분자량 약 4000g/몰, LCST 약 8℃) 및 증류수 100mL를 첨가하고, 교반기의 속도를 2000rpm으로 감소시켰다. 2℃에서 1시간 동안 분산시킨 후, 이 분산액을 23℃로 가온하고, 상온에서 15분 동안 분산시키며, 다시 2℃로 냉각하였다.2℃에서 15분 동안 분산시킨 후, 10중량% 농도의 LCST 중합체 용액 60mL를 더 첨가하였고, 이 혼합물을 23℃로 가온한 후, 다시 23℃에서 15분 동안 분산시켰다. 비이드를 체거름하고, 페이스트의 고체 함량이 약 20중량%가 될 때까지 45℃에서 진공증류하여 물을 제거하였다. 이렇게 제조된 안료 페이스트는 응집에 대해 양호한 안정성을 나타내고, 상이한 결합제 시스템과 양호한 혼화성을 나타낸다

Claims (32)

  1. a) LCST 중합체를 LCST 미만의 온도에서 용매 중에 용해하는 단계;
    b) 상기 단계 a)에서 얻어진 용액을 코팅할 입자와 혼합하는 단계; 및
    c) 상기 단계 b)에서 얻어진 혼합물의 온도를 입자 표면 상에 상기 LCST 중합체가 부착되는 온도 이상으로 승온시키는 단계를 특징으로 하는, 입자를 LCST 중합체로 코팅하는 방법.
  2. 제 1항에 있어서, 입자가 실질적으로 LCST 중합체에 의해 완전히 내포되는 방법.
  3. 제 1항 또는 제 2항에 있어서, LCST 중합체 코팅 또는 쉬스(sheath)의 층 두께가 ≥20nm, 및 바람직하게는 ≥25nm인 방법.
  4. 제 1항 내지 제 3항 중 어느 한 항에 있어서, 부착된 LCST 중합체가 고정되는 방법.
  5. 제 4항에 있어서, LCST 중합체에 입자의 표면상에 실질적으로 비가역적인 흡착이 가능한 작용기가 제공되는 방법.
  6. 제 5항에 있어서, 작용기가 산기, 히드록시기, 아미노기, 포스페이트기, 메르캅탄기, 실리콘 화합물 또는 소수성기를 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  7. 제 4항에 있어서, LCST 중합체에 입자성 물질에 이온성 또는 화학 결합을 형성할 수 있는 작용기가 제공되는 방법.
  8. 제 4항에 있어서, LCST 중합체에 입자 상의 LCST 중합체 부착 후, 가교 반응 중에 LCST 중합체의 가교가 가능한 작용기가 제공되는 방법.
  9. 제 7항 또는 제 8항에 있어서, 작용기가 카르복실산 유도체, 클로로포르메이트기, 아미노기, 이소시아네이트기, 옥시란기, 및/또는 라디칼 가교성기를 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  10. 제 8항에 있어서, 작용기가 용액의 pH 변화에 의해 가교반응이 개시될 수 있도록 선택되는 방법.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항에 있어서, LCST 중합체가 그 LCST가 작동 온도 미만 및 바람직하게는 상온 미만 10℃ 이상 및 보다 바람직하게는 상온 미만 15℃ 이상이도록 선택되는 방법.
  12. 제 1항 내지 제 11항 중 어느 한 항에 있어서, 사용 입자가 안료 입자, 충전제 입자, 100nm 미만의 입경을 갖는 나노입자, 또는 미세 성뮤를 포함하는 섬유인 방법.
  13. 제 12항에 있어서, 섬유가 유리섬유, 탄소섬유, 직물섬유, 금속섬유 또는 중합체 섬유를 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  14. 제 1항 내지 제 13항 중 어느 한 항에 있어서, 입자가 과립형, 라멜라형, 침상형 또는 부정형(irregularly shape)인 방법.
  15. 액체 매질 중에서 입자의 분산액을 안정화시키는 방법으로서, 제 1항 내지 제 14항 중 어느 한 항에 따른 방법에 의해 입자를 LCST 중합체로 코팅하는 방법.
  16. a) LCST 중합체를 LCST 미만의 온도에서 용매 중에 용해하는 단계;
    b) 상기 단계 a)에서 얻어진 용액을 코팅할 비-입자성 기판과 접촉시키는 단계; 및
    c) 온도를 기판 표면 상에 LCST 중합체의 부착이 일어나는 온도 이상으로 승온시키는 단계를 특징으로 하는, 비-입자성 기판 표면을 LCST 중합체로 코팅하는 방법.
  17. 제 16항에 있어서, LCST 중합체에 비-입자성 기판의 표면상에 실질적으로 비가역적인 흡착이 가능한 작용기가 제공되는 방법.
  18. 제 17항에 있어서, 작용기가 산기, 히드록시기, 아미노기, 포스페이트기, 메르캅탄기, 실리콘 화합물 또는 소수성기를 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  19. 제 16항에 있어서, LCST 중합체에 비-입자성 기판 표면에 이온성 또는 화학 결합을 형성할 수 있는 작용기가 제공되는 방법.
  20. 제 16항에 있어서, LCST 중합체에 기판 표면상에 LCST 중합체의 부착 후, 가교 반응 중에 LCST 중합체의 가교가 가능한 작용기가 제공되는 방법.
  21. 제 19항 또는 제 20항에 있어서, 작용기가 카르복실산 유도체, 클로로포르메이트기, 아미노기, 이소시아네이트기, 옥시란기, 및/또는 라디칼 가교성기를 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  22. 제 20항에 있어서, 작용기가 용액의 pH 변화에 의해 가교반응이 개시될 수 있도록 선택되는 방법.
  23. 제 16항에 있어서, LCST 중합체가 그 LCST 온도가 상기 표면-처리된 비-입자성 기판의 작동 온도 미만이도록 선택되는 방법.
  24. 제 16항에 있어서, 비-입자성 기판이 종이, 가죽, 직물, 유리패널, 석재, 세라믹, 금속, 또는 플라스틱 재료를 포함하는 군으로부터 선택되는 방법.
  25. 제 16항에 있어서, 사용 기판이 반도체 웨이퍼인 방법.
  26. 제 16항 내지 제 23항 중 어느 한 항에 따른 LCST 중합체의 부착을 위한 단계를 특징으로 하는, 반도체 웨이퍼의 표면 상에 마스크를 제조하는 방법.
  27. LCST 중합체를 기재로 하는 코팅을 갖는 입자, 특히 안료 입자.
  28. 제 27항에 있어서, 코팅이 고정된 중합체의 부착을 포함하는 입자.
  29. LCST 중합체를 포함하는 코팅을 갖는 비-입자성 기판.
  30. 제 29항에 있어서, 코팅이 고정된 LCST 중합체를 포함하는 기판.
  31. 제 27항 또는 제 28항에 따른 하나 이상의 안료 및 액체 전색제를 포함하는 무-결합제 안료 페이스트.
  32. 제 31항에 있어서, 액체 전색제가 물 및/또는 유기 용매를 포함하는 안료 페이스트.
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