[논문]저온프로세스를 이용한 고분자필름의 플라즈마 표면처리

조욱; 양성채

doi:10.4313/jkem.2008.21.5.486

저온프로세스를 이용한 고분자필름의 플라즈마 표면처리
Plasma Surface Treatment of the Polymeric Film with Low Temperature Process 원문보기

전기전자재료학회논문지 = Journal of the Korean institute of electronic material engineers, v.21 no.5, 2008년, pp.486 - 491

Abstract ▼ AI-Helper

The plasma processing is applied to many industrial fields as thin film deposition or surface treatment technique. In this study, we investigated large-area uniformed surface treatment of PET film at low temperature by using Scanning Plasma Method(SPM). Then, we measured difference and distribution of temperature on film's surface by setting up a thermometer. We studied the condition of plasma for surface treatment by examining intensity of irradiation of uniformed plasma. And we compared contact angles of treated PET film by using Ar and $O_2$ plasma based low temperature. In our result, surface temperature of 3-point of treating is low temperature about $22^{\circ}C$, in other hands, there is scarcely any variation of temperature on film's surface. And by using Ar plasma treatment, contact angle is lower than untreatment or $O_2$ plasma treatment. In case of PET film having thermal weak point, low temperature processing using SPM is undamaged method in film's surface and uniformly treated film's surface. As a result, Ar plasma surface treatment using SPM is suitable surface treatment method of PET film.

주제어

AI 본문요약
AI-Helper

* AI 자동 식별 결과로 적합하지 않은 문장이 있을 수 있으니, 이용에 유의하시기 바랍니다.

문제 정의

대면적.균일 플라즈마가 필요로 하는데 본 연구에서는 균일한 플라즈마를 얻기 위하여 자계의 강도에 대한 플라즈마의 발광강도 측정으로 균일한 플라즈마 발생조건에 대해 실험하였다. 발광강도의 측정은 이미지 인텐시파이어(Image Intensified) CCD (Charge Coupled Device)카메라를 챔버의 옆에 배치하고 챔버 반경 방향에 대한 플라즈마의 발광 강도를 측정하였다.
고분자 필름의 균일.대면적의 표면처리에 대해 연구를 실시하였다.
실제로 표면처리를 행한 고분자 재료 필름 표면의 물에 대한 접촉각을 각 방전조건과 가스의 종류에 대하여 알아보자. 그림 8은 압력에 대한 접촉각의 변화를 나타내고 있다.

제안 방법

균일성을 알아보기 위한 표면의 접촉각의 측정은 교외 계명화학의 접촉각계를 이용하여 측정하였다. B=0, 18, 24, 30, 36, 42, 48 Gauss, f=l Hz, P=0.05 Torr, V=600 V위 조건에서 실험된 필름을 대상으로 측정하였고 그림 4에서 보는 바와 같이 그림의 가로방향은 챔버내의전극의 위치를 나타내는데 전극의 위치인 가로 방향의 5점을 얻어 그 평균치를 폭 방향으로 취한 5 점으로부터 폭방향의 균일성 평가를 실시하였다.
균일한 플라즈마를 만들기 위한 조건을 알아보기 위하여 우선 ICCD카메라를 이용하여 측정한 발광 강도를 통한 균일한 플라즈마 발생영역을 조사하였다. 그림 7은 아르곤 가스에서 P=0.
균일 플라즈마가 필요로 하는데 본 연구에서는 균일한 플라즈마를 얻기 위하여 자계의 강도에 대한 플라즈마의 발광강도 측정으로 균일한 플라즈마 발생조건에 대해 실험하였다. 발광강도의 측정은 이미지 인텐시파이어(Image Intensified) CCD (Charge Coupled Device)카메라를 챔버의 옆에 배치하고 챔버 반경 방향에 대한 플라즈마의 발광 강도를 측정하였다. 산소와 아르곤 가스를 이용하여 실험 하였고 측정 조건은 P=0.
본 논문에서는 주사 플라즈마법을 이용한 저온프로세싱으로 고분자 필름의 균일.대면적의 표면처리에 대해 연구를 실시하였다.
발광강도의 측정은 이미지 인텐시파이어(Image Intensified) CCD (Charge Coupled Device)카메라를 챔버의 옆에 배치하고 챔버 반경 방향에 대한 플라즈마의 발광 강도를 측정하였다. 산소와 아르곤 가스를 이용하여 실험 하였고 측정 조건은 P=0.05 Torr, V=500, 600 V, B=0~48 Gauss를 6 Gauss 마다 나누어 측정하였다. 플라즈마에 의한 처리용 필름 표면의 온도 변화에 대한 조사를 하였고 표면처리의 균일성을 평가하기 위하여 필름의 접촉각을 측정하였다.
그림 8은 압력에 대한 접촉각의 변화를 나타내고 있다. 표면처리 때의 방전 조건으로서는 방전전압 V=500 V로 일정하게 하고 아르곤과 산소 가스에 의해서 PET기판에 표면처리를 하였다. 처리된 기판들 모두, 접촉각은 압력이 낮아질수록 낮은 값을 나타내는 것을 알 수 있다.
플라즈마에 의한 처리용 필름 표면의 온도 변화에 대한 조사를 하였고 표면처리의 균일성을 평가하기 위하여 필름의 접촉각을 측정하였다. 플라즈마 조사에 의한 표면처리용 필름 표면의 온도변화는 저온 프로세스에 있어서 중요한 파라미터이므로 처리중의 필름의 각 부분의 온도를 그림 3과 같이 온도계를 설치하여 측정하였다. 측정조건으로는 P=0.
05 Torr, V=500, 600 V, B=0~48 Gauss를 6 Gauss 마다 나누어 측정하였다. 플라즈마에 의한 처리용 필름 표면의 온도 변화에 대한 조사를 하였고 표면처리의 균일성을 평가하기 위하여 필름의 접촉각을 측정하였다. 플라즈마 조사에 의한 표면처리용 필름 표면의 온도변화는 저온 프로세스에 있어서 중요한 파라미터이므로 처리중의 필름의 각 부분의 온도를 그림 3과 같이 온도계를 설치하여 측정하였다.

대상 데이터

있다. 방전 조건은 압력 P=0.05 Torr, 방전전압 V=600 V 이고 아르곤과 산소 가스를 사용하였다.
본 논문에서 쓰인 실험장치는 그림 1에서 보는 바와 같이 길이 261 cm, 직경 60 cm의 원통형 챔버안에 5><100 cm의 알루미늄 전극을 이용하였다. 챔버 안에는 표면처리용 필름을 감는 장치를 설치하여 필름이 전극의 아래를 지나가도록 배치하였다.
본 연구의 일부는 2단계 BK 21 사업단, 에너지관리공단의 지원을 받았음.
진공 배기계로서는, 실험용의 로터리 펌프와 메카니컬 부스터 펌프가 1조, 고 진공의 확산 펌프와 로터리 펌프 1조가 각각 이용되었다. 표면처리 가스로서는 아르곤 가스, 산소 가스가 사용되었다.
플라즈마 조사에 의한 표면처리용 필름 표면의 온도변화는 저온 프로세스에 있어서 중요한 파라미터이므로 처리중의 필름의 각 부분의 온도를 그림 3과 같이 온도계를 설치하여 측정하였다. 측정조건으로는 P=0.05 Torr, V=600 V, B느2, 18, 24, 30, 36, 42, 48 Gauss, f=1.0 Hz 이고 기판은 PET를 사용하였다.
펌프 1조가 각각 이용되었다. 표면처리 가스로서는 아르곤 가스, 산소 가스가 사용되었다. 표면처리용 고분자 필름으로서는 PET 필름이 사용되 었다.

이론/모형

균일성을 알아보기 위한 표면의 접촉각의 측정은 교외 계명화학의 접촉각계를 이용하여 측정하였다. B=0, 18, 24, 30, 36, 42, 48 Gauss, f=l Hz, P=0.
또한 대면적의 표면처리가 가능한 방법이어야 한다. 그래서 본 논문에서는 기존의 a-Si:H 박막 제작법으로 제안된 주사 플라즈마법을 이용한다.

성능/효과

이 결과는 압력이 낮을 때 인가 크로스 필드자계에 의한 ExB드리프트로 인해 더욱 균일한 플라즈마의 밀도 분포가 보다 효과적으로 균일하게 분포한다고 생각 할 수 있다. 또한 산소와 아르곤의처리결과를 비교하였을 때 같은 인가전압의 조건에서 산소 플라즈마를 이용한 표면처리보다 아르곤 플라즈마에 의한 표면처리가 더욱 효과적인 결과를 갖는 것을 알 수 있다.
이러한 결과는 PET필름에서의 표면처리 시 화학적인 조성변화를 이루는 산소 플라즈마보다 물리적으로 표면의 거칠기를 개선하는 아르곤 플라즈마에 의한 표면처리가 더욱 효과적인 것을 알 수 있다.
이상의 결과에서 입증하듯이 고분자 물질의 표면처리 시 저온 프로세스을 기반으로 하는 주사 플라즈마법이 균일.대면적의 표면처리 시 적절한 표면처리법이라는 것을 알 수 있다.
생각된다. 저온 프로세싱을 기반으로 하는 균일한 플라즈마로 표면처리를 하였을 때 측정되는 고분자 필름의 접촉각은 반응과정에 따라서 약간의 차이가 있지만 PET기판에서는 아르곤 플라즈마 표면처리가 좀 더 효과적인 것으로 나타났다.
주사 플라즈마법을 이용하게 되면 이전 자계를인가하지 않고 표면처리를 하였을 때의 온도변화와 비교해 보았을 때 필름의 폭 방향에 대해 한 면의 온도가 약간 높기는 하지만 전체적으로 거의 균일한 온도분포를 보이는 것을 알 수 있었다. 즉, 주사 플라즈마 법을 이용함으로써 저온 프로세싱의 표면처리가 가능하게 된다.

후속연구

필름 폭에 따른 온도 분포에서 약간의 차이가 나는 것은 온도 측정용의 온도계의 설치상 필름과의 거리나 챔버의 지름 방향에 대한 위치의 차이에 기인한다고 생각되어 향후 필름의 균일한 온도분포를 알아보기 위해서는 온도계의 설치에 대하여 보다 정확한 컨트롤을 필요로 한다고 생각된다. 저온 프로세싱을 기반으로 하는 균일한 플라즈마로 표면처리를 하였을 때 측정되는 고분자 필름의 접촉각은 반응과정에 따라서 약간의 차이가 있지만 PET기판에서는 아르곤 플라즈마 표면처리가 좀 더 효과적인 것으로 나타났다.

참고문헌 (15)

박회련, 임종민, 설수덕, 이내우, 문진복, '플라즈마를 이용한 고분자물질의 표면처리에 관한 연구', 한국안전학회지, 20권, 1호, p. 94, 2005

원문보기 상세보기
김형석, '저온/상압 플라즈마 표면처리기술', 과학기술학부, 2단계보고서, 2004
양성채, 김곤호, '플라즈마 일렉트로닉스', (주)교학사, 2006
S. Marais, Y. Hirata, C. Cabot, S. Morin- Grognet, M.-R. Garda, H. Atmani, and F. Poncin-Epailard, 'Effect of a low-pressure plasma treatment on water vapor diffusivity and permeability of poly(ethylene-co-vinyl alcohol) and polyethylene films', Surf. Coat. Technol., Vol. 201, p. 868, 2006

상세보기
A. Bellel, S. Sahli, Z. Ziari, P. Raynaud, Y. Segui, and D. Escaich, 'Wettability of polypropylene films coated with SiOx plasma deposited layers', Surf. Coat. Technol, Vol. 201, p. 129, 2006

상세보기
M. Lehocky, H. Drnovska, B. Lapcikova, A. M. Barros-Timmons, T. Trindade, M. Zembala, and L. Lapcik, Jr, 'Plasma surface modification of polyethylene', Coll. Surf. A : Physicochemical. Eng. Aspects, Vol. 222, p. 125, 2006
A. Nihlstrand, T. Hjertberg, and K. Johansson, 'Plasma treatment of polyolefins: Influence of material composition: 1. Bulk and surface characterization', Polymer, Vol. 38, No. 14, p. 3581, 1997

상세보기
N. Sprang, D. Theirich, and J. Engemann, 'Plasma and ion beam surface treatment of polyethylene', Surf. Coat. Technol, Vol. 74-75, p. 689, 1995
M. R. Sanchis, V. Blanes, M. Blanes, D. Garcia, and R. Balart, 'Surface modification of low density polyethylene (LDPE) film by low Pressure $O_2$ plasma treatment', European Polymer Journal, Vol. 42, p. 1558, 2006

상세보기
J. Lai, B. Sunderland, J. Xue, S. Yan, W. Zhao, M. Folkard, B. D. Michael, and Y. Wang, 'Study on hydrophilicity of polymer surfaces improved by plasma treatment', Appl. Surf. Science, Vol. 252, p. 3375, 2006

상세보기
A. Collazo, M. Izquierdo, X. R. Novoa, and C. Perez, 'Surface treatment of carbon steel substrates to prevent cathodic delamination', Electrochimica Acta, Vol. 52, p. 7513, 2007

상세보기
Y.-P. Huang, T.-K. Chen, L.-C. Row, and F. L. Chen, 'Effect of surface treatment and wetting behavior on fiber surface and resulted yarn property', Coll. Surf. A: Physicochemical and Engineering Aspects, Vol. 307, p. 108, 2007

상세보기
Y. Maemura, T. Yamaguchi, S.-C. Yang, and H. Fujiyama, 'a-Si:H film deposition using same phase modulated scanning plasma method', Thin solid films, Vol. 374, p. 274, 2000

상세보기
김형권, 이붕주, 김종택, 김영봉, 이덕출, '진공증착중합법에 의해 제작된 폴리아미드 박막의 플라즈마 처리에 의한 표면의 변화', 전기전자재료학회논문지, 11권, 5호, p. 340, 1998

원문보기 상세보기
임경범, 이백수, 이덕출, '플라즈마 처리에 따른 에폭시 복합재료의 표면특성', 전기전자재료학회논문지, 14권, 10호, p. 821, 2001

원문보기 상세보기

저자의 다른 논문 :

표제어: PCR

동의어: Packet Collision Rate

용어 설명 출처 목록 (6)

용어 설명: PCR은 세균 특이성이 있는 primer를 이용하여 적은 수의 세균이 있을지라도 쉽게 검출할 수 있는 유용한 방법이며, 이를 이용하여 구강 내 치면세균막이나 타액에서 직접 세균을 검출할 수 있게 되었다[8].

내보내기 구분	파일저장 인쇄 메일전송
구성항목	기본정보 상세정보 관리번호, 논문명, 저널/프로시딩명, 저자 , 발행년, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, 발행기관 관리번호, 논문명, 대등논문명, 저자 , 저널/프로시딩명, 발행기관, 발행년, 발행언어, 권, 호, 시작페이지, 끝페이지, ISBN, ISSN, 주제분야, 키워드, 초록(한글), 초록(영문), 저자(소속기관)
저장형식	Text(ASCII format) Excel format RefWorks Direct Export RIS format (for Reference Manager, ProCite, EndNote), Scholar's Aids, Mendeley
메일정보	받는사람 (필수) @ 보내는사람 (선택) @ 제목 내용 KISTI 검색결과 이메일 서비스
안내	총 건의 자료가 검색되었습니다. 다운받으실 자료의 인덱스를 입력하세요. (1-10,000) 검색결과의 순서대로 최대 10,000건 까지 다운로드가 가능합니다. 데이타가 많을 경우 속도가 느려질 수 있습니다.(최대 2~3분 소요) 다운로드 파일은 UTF-8 형태로 저장됩니다. 파일의 내용이 제대로 보이지 않을실 때는 웹브라우저 상단의 보기 -> 인코딩 -> 자동선택 여부를 확인하십시오. ~ Text(ASCII format) Excel format

연합인증