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환경부하 저감,
비용 절감에 공헌할 수 있는 이온 교환 섬유 실용화
노무라 마이크로·사이언스 주식회사는 구라시키 섬유가공 주식회사, 독립 행정법인 일본 원자력 연구개발기구와의 공동 연구로 반도체, 평면 표시 장치(FPD) 제조 공정에 사용되는 약품, 슬러리로부터 모액 성분을 변화시키지 않고 선택적으로 금속을 제거할 수 있는 모듈의 실용화에 성공했다.
이 개발품은 효율이 뛰어난 그라프트 중합 후 제거하고 싶은 금속에 맞추어 최적의 관능기를 도입한 이온 교환 섬유를 제작해, 모듈로 충전한 제품이다. 이것은 노무라 마이크로 사이언스 주식회사 및 구라시키 섬유가공 주식회사, 원자력 기구 양자빔 응용 연구부문 환경 산업 응용 연구 개발 유닛, 환경 기능 고분자 재료 그룹에 의한 연구 성과이다.
개발된 제품은 모든 pH영역의 약품, 슬러리 뿐만 아니라 반도체용 접착제에 사용되는 수용성 고분자나 반도체용 유기 재료의 합성 프로세스에서 사용되는 용매, 레지스터 박리용 유기용제 등 다양한 공업 용액에 포함된 금속만을 제거할 수 있다.
반도체용 실리콘 기아-하를 처리하는 약액·slurry중에 니켈(Ni), 동(Cu)이 미량에서도 존재하면, 이러한 금속 이온이 실리콘 기아-하 내부에 자유롭게 확산한다. 이는 연마 공정으로 오목한 상태의 결함이 발생하는 원인이 되며 이로 인해 생산량이 줄어든다.이 때문에, 실리콘 기아-하에 접촉하는 약액·slurry의 금속 이온의 함유량을 ppbv레벨 이하로 내릴 필요가 있다.
예를 들면, 실리콘 기아-하의 세정에 이용하는 고농도 알칼리 수용액이 시판되고 있는 이온 교환 섬유vi)(이)나 이온교환 수지vii)에 통액 시켰을 때, 이온 교환 섬유에서는 다량의 용출성분이 검출되어 이온교환 수지에서는 탈수 수축에 의해 충전내에 공극이 생겨 숏패스가 발생해, 충분한 제거 성능을 얻을 수 없었다.
노무라 마이크로 사이언스 주식회사, 구라시키 섬유가공 주식회사, 원자력 기구는 고농도 알칼리 수용액으로부터 Ni, Cu 등의 금속을 제거할 수 있는 재료의 합성과 평가를 공동 연구로 진행해 폴리에틸렌 섬유를 융착해 용출성분이 적은 부직포를 개발, 방사선 그라프트 중합법에 의해 그림1과 같이 금속 흡착 기능을 도입, 미량금속 제거용 이온 교환 섬유를 합성했다.
합성 공정에서는 우선, 기재인 폴리에틸렌 부직포에 γ(감마)선을 조사해 반응 활성종인 래디칼을 형성한다. 다음에 시약을 첨가해 기재 중의 래디칼과 반응시켜 접목하는 것과 유사하게 분자의 가지를 형성한다. 그 후, 제거하는 금속에 따라 화학 처리에 의해 금속 흡착 기능을 도입해 이온 교환 섬유를 합성했다. 실리콘 웨이퍼를 처리하는 약품이나 슬러리 중 금속의 흡착 특성과 이온 교환 섬유의 내구성을 평가한 결과, 개발한 이온 교환 섬유는 기존의 이온 교환 섬유나 수지에 비해 금속 이온의 제거 속도로 수십배 이상, 내구성도 수십배 이상인 실용 수준의 기준을 만족시켰다.
개발품은 강산, 강알칼리, 내약품성이 높고, 용출성분이 매우 적은 특성을 가져 처리하려는 약품을 통과시키는 것만으로도 모든 pH영역(pH1~14)의 모액 중에서 선택적으로 금속을 제거할 수 있다. 지금까지 1회 사용으로 폐기하고 있던 여러가지 공업 용액은 본 개발품에 의해 재이용을 할 수 있게 된다. 반도체, FPD 공장에서 환경 부하 저감 및 비용 절감, 품질 안정화(수율 향상)에 공헌할 수 있는 것으로 기대하고 있다.
※출처: 녹색기술정보포털
관련링크 : http://www.jaea.go.jp/02/press2010/p10061001/index.html
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