KR102278825B1 - Super water-repellent structure with high strength and high durability and fabricating method of the same - Google Patents

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Abstract

초발수 구조체가 제공된다. 상기 초발수 구조체는 기판, 상기 기판 상에 배치되고, 복수의 초발수 입자들이 응집된 오목부 및 볼록부를 포함하는 초발수 패턴, 및 상기 기판 및 상기 초발수 패턴 사이의 접착력을 향상시키는 고분자 수지를 포함하되, 상기 고분자 수지는, 상기 복수의 초발수 입자들 사이에 제공되는 빈 공간(empty space)을 채우는 것을 포함할 수 있다. A super water-repellent structure is provided. The super water-repellent structure is a substrate, a super water-repellent pattern disposed on the substrate, and a super water-repellent pattern including concave and convex portions in which a plurality of super water-repellent particles are aggregated, and a polymer resin to improve adhesion between the substrate and the super water-repellent pattern. However, the polymer resin may include filling an empty space provided between the plurality of super water-repellent particles.

Description

고강도 및 고내구성을 갖는 초발수 구조체, 및 그 제조 방법 {Super water-repellent structure with high strength and high durability and fabricating method of the same}Super water-repellent structure with high strength and high durability, and manufacturing method thereof {Super water-repellent structure with high strength and high durability and fabricating method of the same}

본 발명은 고강도 및 고내구성을 갖는 초발수 구조체, 및 그 제조 방법에 관련된 것으로서, 보다 구체적으로는 기계적 강도 및 내구성이 향상된 고강도 및 고내구성을 갖는 초발수 구조체, 및 그 제조 방법에 관한 것이다.The present invention relates to a super water-repellent structure having high strength and high durability, and a manufacturing method thereof, and more particularly, to a super water-repellent structure having high strength and high durability with improved mechanical strength and durability, and a manufacturing method thereof.

액체가 고체 표면과 만날 때 일어나는 현상을 젖음(Wettability)이라고 하는데 젖지 않고 물방울이 생기게 되는 성질을 소수성(Hydrophobicity)이라 한다. 초소수성은 표면에서 물방울이 표면에 맺히지 못하고 접촉하는 경우 즉각 미끄러져 표면을 이탈하는 거동을 보이며 접촉각이 150° 이상이다. 초소수성 표면은 금속 소재의 부식 방지, 항공기 동체 및 날개의 결빙 방지, 많은 비용이 투자되는 토목 및 건축물의 풍화 방지, 조선 공업에서 어패류 등의 생물 부착 방지, 자동차 외장 코팅, 열 교환 기계류의 착상 방지(Anti-frost), 고분자 가공 분야의 정밀 이형 기술 등 다양하게 응용되고 있으나 기계적 강도 및 마찰 내구성에 대한 문제점이 존재한다. The phenomenon that occurs when a liquid meets a solid surface is called wettability, and the property of forming water droplets without wetness is called hydrophobicity. Superhydrophobicity shows that water droplets from the surface do not form on the surface and when they come into contact with it, they immediately slide and leave the surface, and the contact angle is more than 150°. The superhydrophobic surface prevents corrosion of metal materials, prevents freezing of aircraft fuselage and wings, prevents weathering of expensive civil engineering and buildings, prevents adhesion of organisms such as fish and shellfish in the shipbuilding industry, automotive exterior coating, and prevents implantation of heat exchange machinery (Anti-frost) and precision release technology in the polymer processing field are applied in various ways, but there are problems in mechanical strength and friction durability.

이러한 초소수성 표면은 마이크로미터 또는 나노미터크기의 표면거칠기를 부여하여서 조절할 수 있는데, 크게 고체의 표면에 나노 구조를 성장시키거나 식각하는 두가지의 방법으로 조절한다. 나노 와이어나 막대 구조를 성장시켜 표면 거칠기를 부여하는 방법은 공정이 복잡하고 민감한 반응 조건이 필요하며, 높은 투자비용과 기계적 강도 및 마찰에 대한 내구성이 약한 문제를 가지고 있다. 표면을 식각 하는 방법으로는 산을 이용하여 표면을 에칭 하거나 포토리소그래피 공법을 사용하여 전기적으로 식각하는 방법이 있는데, 비 환경적인 공법으로 안전에 취약하고 역시 기계적 강도 및 마찰에 대한 내구성이 약한 문제가 있다. 이에 따라, 대상체에 효율적으로 초소수성을 부여할 뿐만 아니라, 기계적 강도 및 마찰에 대한 내구성이 향상될 수 있는 초발수 코팅 방법에 관한 다양한 연구가 이루어지고 있다.Such a superhydrophobic surface can be controlled by imparting a micrometer or nanometer-sized surface roughness, and it is largely controlled by two methods: growing or etching a nanostructure on the surface of a solid. The method of providing surface roughness by growing a nanowire or rod structure requires a complicated process and sensitive reaction conditions, and has problems with high investment cost, mechanical strength, and low durability against friction. As a method of etching the surface, there is a method of etching the surface using acid or electrically etching using a photolithography method. It is a non-environmental method that is vulnerable to safety and also has weak mechanical strength and durability against friction. have. Accordingly, various studies have been made on a superhydrophobic coating method that can effectively impart superhydrophobicity to an object, as well as improve mechanical strength and durability against friction.

본 발명이 해결하고자 하는 일 기술적 과제는, 기계적 강도가 향상된 고강도 및 고내구성을 갖는 초발수 구조체, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. One technical problem to be solved by the present invention is to provide a super water-repellent structure having improved mechanical strength and high strength and high durability, and a method for manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 다른 기술적 과제는, 내구성 및 내마모성이 향상된 고강도 및 고내구성을 갖는 초발수 구조체, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a super water-repellent structure having high strength and high durability with improved durability and abrasion resistance, and a method for manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 또 다른 기술적 과제는, 간단한 방법으로 초발수 특성을 제공할 수 있는 고강도 및 고내구성을 갖는 초발수 구조체, 및 그 제조 방법을 제공하는 데 있다. Another technical problem to be solved by the present invention is to provide a super water-repellent structure having high strength and high durability that can provide super water-repellent properties in a simple way, and a method for manufacturing the same.

본 발명이 해결하고자 하는 기술적 과제는 상술된 것에 제한되지 않는다. The technical problem to be solved by the present invention is not limited to the above.

상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 초발수 코팅 방법을 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a super water-repellent coating method.

일 실시 예에 따르면, 상기 초발수 코팅 방법은 베이스 나노입자, 자기조립단분자막 형성물질, 및 제1 용매를 혼합하여 소스 용액을 제조하는 단계, 상기 소스 용액을 건조시켜, 상기 소스 용액으로부터 상기 베이스 나노입자, 및 상기 베이스 나노입자를 둘러싸는 자기조립단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 포함하는 초발수 입자를 추출하는 단계, 상기 초발수 입자를 제2 용매와 혼합하여 초발수 코팅 용액을 제조하는 단계, 및 상기 초발수 코팅 용액을, 고분자 수지가 제공된 기판 상에 제공하여, 상기 기판 상에 초발수 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. According to one embodiment, the super water-repellent coating method comprises the steps of preparing a source solution by mixing base nanoparticles, a self-assembled monolayer forming material, and a first solvent, drying the source solution, and from the source solution to the base nano Extracting super water-repellent particles comprising the particles, and a self-assembled monolayer (SAM) surrounding the base nanoparticles, mixing the super water-repellent particles with a second solvent to prepare a super water-repellent coating solution Step, and providing the super water-repellent coating solution on a substrate provided with a polymer resin, it may include the step of forming a super water-repellent pattern on the substrate.

일 실시 예에 따르면, 상기 초발수 패턴 형성 단계는, 상기 고분자 수지가 제공된 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하여, 상기 초발수 입자를 상기 고분자 수지 내에 침투시키는 단계, 상기 고분자 수지 내에 침투된 상기 초발수 입자들을 적층시키는 단계, 적층된 상기 초발수 입자들의 형상을 따라 상기 고분자 수지의 형상이 변형된 예비 초발수 패턴 형성 단계, 및 상기 예비 초발수 패턴을 경화시키는 단계를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the forming of the super water-repellent pattern includes providing the super water-repellent coating solution on the substrate provided with the polymer resin, and permeating the super water-repellent particles into the polymer resin, penetrating into the polymer resin It may include the step of stacking the super water-repellent particles, the formation of a preliminary super water-repellent pattern in which the shape of the polymer resin is deformed according to the shape of the stacked super water-repellent particles, and curing the preliminary super water-repellent pattern. .

일 실시 예에 따르면, 상기 예비 초발수 패턴은, 상기 복수의 초발수 입자들 사이에 형성되는 빈 공간(empty space)를 포함하고, 상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 고분자 수지는 상기 빈 공간으로 침투되어, 상기 빈 공간의 적어도 일부를 채우는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the preliminary super water-repellent pattern includes an empty space formed between the plurality of super water-repellent particles, and in the step of forming the preliminary super water-repellent pattern, the polymer resin is It may include penetrating into the empty space to fill at least a part of the empty space.

일 실시 예에 따르면, 상기 빈 공간을 채우는 상기 고분자 수지는, 상기 복수의 초발수 입자들 사이의 결합력을 ㅎAccording to one embodiment, the polymer resin filling the empty space, the bonding force between the plurality of super water-repellent particles ha

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 수지는, 폴리 우레탄(Poly Urethane)을 포함할 수 있다. According to one embodiment, the polymer resin may include polyurethane (Poly Urethane).

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 나노입자는, SiO2, TiO2, ZnO, CaCO3, Al2O3, 또는 ZrO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the base nanoparticles may include at least one of SiO 2 , TiO 2 , ZnO, CaCO 3 , Al 2 O 3 , or ZrO 2 .

일 실시 예에 따르면, 상기 자기조립단분자막 형성물질은, silane계 물질, fatty acid계 물질, 또는 thiol계 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the self-assembled monolayer forming material may include at least one of a silane-based material, a fatty acid-based material, or a thiol-based material.

일 실시 예에 따르면, 상기 소스 용액 제조단계에서, 상기 베이스 나노입자의 -OH기와 상기 자기조립단분자막 형성물질의 작용기가 반응하여, 상기 베이스 나노입자를 둘러싸는 상기 자기조립단분자막이 형성되는 것을 포함할 수 있다. According to an embodiment, in the source solution preparation step, the -OH group of the base nanoparticles reacts with the functional group of the self-assembled monolayer forming material to form the self-assembled monolayer surrounding the base nanoparticles. can

상기 기술적 과제들을 해결하기 위하여, 본 발명은 초발수 구조체를 제공한다. In order to solve the above technical problems, the present invention provides a super water-repellent structure.

일 실시 예에 따르면, 상기 초발수 구조체는 기판, 및 상기 기판상에 배치된 초발수 패턴을 포함하되, 상기 초발수 패턴은, 복수의 초발수 입자, 및 상기 복수의 초발수 입자 사이의 빈 공간(empty space)의 적어도 일부를 채우는 고분자 수지를 포함할 수 있다. According to an embodiment, the super water-repellent structure includes a substrate, and a super water-repellent pattern disposed on the substrate, wherein the super water-repellent pattern is, a plurality of super water-repellent particles, and an empty space between the plurality of super water-repellent particles (empty space) may include a polymer resin filling at least a portion.

일 실시 예에 따르면, 상기 초발수 입자는, 베이스 나노입자, 및 상기 베이스 나노입자를 둘러싸는 자기조립단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 포함할 수 있다. According to an embodiment, the super water-repellent particle may include a base nanoparticle and a self-assembled monolayer (SAM) surrounding the base nanoparticle.

일 실시 예에 따르면, 상기 베이스 나노입자는 친수성을 나타내고, 상기 초발수 입자는 소수성을 나타낼 수 있다.According to an embodiment, the base nanoparticles may exhibit hydrophilicity, and the super water-repellent particles may exhibit hydrophobicity.

본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 베이스 나노입자, 자기조립단분자막 형성물질, 및 제1 용매를 혼합하여 소스 용액을 제조하는 단계, 상기 소스 용액을 건조시켜, 상기 소스 용액으로부터 베이스 나노입자, 및 상기 베이스 나노입자를 둘러싸는 자기조립단분자막을 포함하는 초발수 입자를 추출하는 단계, 상기 초발수 입자를 제2 용매와 혼합하여 상기 초발수 코팅 용액을 제조하는 단계, 및 상기 초발수 코팅 용액을, 고분자 수지가 제공된 상기 기판 상에 제공하여, 상기 기판 상에 초발수 패턴을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. The super water-repellent coating method according to an embodiment of the present invention comprises the steps of preparing a source solution by mixing the base nanoparticles, the self-assembled monomolecular film forming material, and the first solvent, and drying the source solution, from the source solution to the base nano Extracting the super water-repellent particles comprising the particles, and a self-assembled monomolecular film surrounding the base nanoparticles, mixing the super water-repellent particles with a second solvent to prepare the super water-repellent coating solution, and the super water-repellent coating The solution may be provided on the substrate provided with the polymer resin to form a super water-repellent pattern on the substrate.

또한, 상기 초발수 패턴 형성 단계는, 상기 고분자 수지가 제공된 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하여, 상기 복수의 초발수 입자들이 응집되어 형성되는 오목부 및 볼록부를 포함하는 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계, 및 상기 예비 초발수 패턴을 경화시키는 단계를 포함하되, 상기 고분자 수지는 상기 복수의 초발수 입자들 사이에 형성되는 상기 빈 공간으로 침투되어, 상기 빈 공간의 적어도 일부를 채울 수 있다. 이에 따라, 기판 상에 고분자 수지를 코팅한 후, 초발수 코팅 용액을 한번 더 코팅하는 간단한 공정으로, 향상된 내구성, 향상된 내마모성, 및 향상된 초발수 특성을 갖는 초발수 코팅 방법이 제공될 수 있다.In addition, the super water-repellent pattern forming step, by providing the super water-repellent coating solution on the substrate provided with the polymer resin, a preliminary super water-repellent pattern comprising a concave portion and a convex portion formed by aggregation of the plurality of super water-repellent particles forming a, and curing the preliminary super-repellent pattern, wherein the polymer resin penetrates into the empty space formed between the plurality of super-repellent particles to fill at least a portion of the empty space have. Accordingly, after coating the polymer resin on the substrate, a super water-repellent coating method having improved durability, improved abrasion resistance, and improved super water-repellent properties can be provided by a simple process of coating the super water-repellent coating solution once more.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법을 설명하는 순서도이다.
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법에 사용되는 초발수 입자를 나타내는 도면이다.
도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법 중 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계를 나타내는 도면이다.
도 5는 도 4의 A를 확대한 도면이다.
도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법 중 초발수 패턴의 형성 단계를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체의 단면을 광학 촬영한 사진이다.
도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체가 포함하는 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율에 따른 표면 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다.
도 12 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체가 포함하는 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율에 따른 내마모성을 나타내는 사진이다.
도 16 내지 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체의 내마모성 테스트에 따른 거칠기 변화를 나타내는 사진 및 그래프이다.
도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체가 포함하는 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율에 따른 접촉각을 나타내는 그래프이다.
1 is a flowchart illustrating a super water-repellent coating method according to an embodiment of the present invention.
Figure 2 is a view showing the super water-repellent particles used in the super water-repellent coating method according to an embodiment of the present invention.
3 and 4 are views showing the step of forming a preliminary super water-repellent pattern of the super water-repellent coating method according to an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is an enlarged view of A of FIG. 4 .
6 is a view showing a step of forming a super water-repellent pattern in the super water-repellent coating method according to an embodiment of the present invention.
7 is an optical photograph of a cross-section of a super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.
8 to 11 are photographs and graphs showing the surface properties according to the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin included in the super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.
12 to 15 are photographs showing abrasion resistance according to the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin included in the super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.
16 to 19 are photographs and graphs illustrating changes in roughness according to an abrasion resistance test of a super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.
20 is a graph showing the contact angle according to the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin included in the super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.

이하, 첨부된 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명할 것이다. 그러나 본 발명의 기술적 사상은 여기서 설명되는 실시 예에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화 될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings. However, the technical spirit of the present invention is not limited to the embodiments described herein and may be embodied in other forms. Rather, the embodiments introduced herein are provided so that the disclosed content may be thorough and complete, and the spirit of the present invention may be sufficiently conveyed to those skilled in the art.

본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. In this specification, when a component is referred to as being on another component, it means that it may be directly formed on the other component or a third component may be interposed therebetween. In addition, in the drawings, thicknesses of films and regions are exaggerated for effective description of technical content.

또한, 본 명세서의 다양한 실시 예 들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 따라서, 어느 한 실시 예에 제 1 구성요소로 언급된 것이 다른 실시 예에서는 제 2 구성요소로 언급될 수도 있다. In addition, in various embodiments of the present specification, terms such as first, second, third, etc. are used to describe various components, but these components should not be limited by these terms. Accordingly, what is referred to as a first component in one embodiment may be referred to as a second component in another embodiment.

여기에 설명되고 예시되는 각 실시 예는 그것의 상보적인 실시 예도 포함한다. 또한, 본 명세서에서 '및/또는'은 전후에 나열한 구성요소들 중 적어도 하나를 포함하는 의미로 사용되었다.Each embodiment described and illustrated herein also includes a complementary embodiment thereof. In addition, in the present specification, 'and/or' is used to mean including at least one of the elements listed before and after.

명세서에서 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함한다. 또한, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 구성요소 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 배제하는 것으로 이해되어서는 안 된다. In the specification, the singular expression includes the plural expression unless the context clearly dictates otherwise. In addition, terms such as "comprise" or "have" are intended to designate that a feature, number, step, element, or a combination thereof described in the specification is present, and one or more other features, numbers, steps, configuration It should not be construed as excluding the possibility of the presence or addition of elements or combinations thereof.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략할 것이다.In addition, in the following description of the present invention, if it is determined that a detailed description of a related well-known function or configuration may unnecessarily obscure the gist of the present invention, the detailed description thereof will be omitted.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법을 설명하는 순서도이고, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법에 사용되는 초발수 입자를 나타내는 도면이다. 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체는, 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법을 통하여 형성된 구조체를 의미한다. 다만, 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체의 제조방법이 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법으로 제한되는 것은 아니다. 1 is a flowchart illustrating a super water-repellent coating method according to an embodiment of the present invention, and FIG. 2 is a view showing super water-repellent particles used in a super water-repellent coating method according to an embodiment of the present invention. The super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention means a structure formed through the super water-repellent coating method according to the embodiment. However, the manufacturing method of the super water-repellent structure according to the embodiment is not limited to the super water-repellent coating method according to the embodiment.

도 1을 참조하면, 베이스 나노입자(12), 자기조립단분자막 형성물질, 및 제1 용매가 혼합되어 소스 용액이 제조될 수 있다(S100). 상기 베이스 나노입자(12) 및 상기 자기조립단분자막 형성물질이 혼합되는 경우, 상기 베이스 나노입자(12)의 -OH기와 상기 자기조립단분자막 형성물질의 작용기가 반응할 수 있다. 이에 따라, 상기 베이스 나노입자(12)를 둘러싸는 자기조립단분자막(self-assembled monolayer, SAM, 14)이 형성될 수 있다. 결과적으로, 상기 베이스 나노입자(12) 및 상기 자기조립단분자막(14) 형성물질이 반응하여 초발수 입자(10)가 형성될 수 있다. 즉, 상기 초발수 입자(10)는 상기 베이스 나노입자(12), 및 상기 베이스 나노입자(12)를 둘러싸는 상기 자기조립단분자막(14)을 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 베이스 나노입자(12)는 친수성을 갖고, 상기 초발수 입자(10)는 소수성을 가질 수 있다. 즉, 친수성을 갖는 상기 베이스 나노입자(12)의 표면을 개질시켜, 소수성으로 변경시킬 수 있다. Referring to FIG. 1 , a source solution may be prepared by mixing the base nanoparticles 12 , the self-assembled monolayer forming material, and the first solvent ( S100 ). When the base nanoparticles 12 and the self-assembled monomolecular film-forming material are mixed, the -OH group of the base nanoparticle 12 may react with the functional group of the self-assembled monomolecular film forming material. Accordingly, a self-assembled monolayer (SAM) 14 surrounding the base nanoparticles 12 may be formed. As a result, the base nanoparticles 12 and the material forming the self-assembled monolayer 14 may react to form the super water-repellent particles 10 . That is, the superhydrophobic particles 10 may include the base nanoparticles 12 and the self-assembled monolayer 14 surrounding the base nanoparticles 12 . In this case, the base nanoparticles 12 may have hydrophilicity, and the super water-repellent particles 10 may have hydrophobicity. That is, by modifying the surface of the base nanoparticles 12 having hydrophilicity, it can be changed to hydrophobicity.

예를 들어, 상기 베이스 나노입자(12)는 SiO2, TiO2, ZnO, CaCO3, Al2O3, ZrO2 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 또한, 상기 베이스 나노입자(12)는 5~100nm의 크기, 바람직하게는 5~25nm의 크기를 가질 수 있다. For example, the base nanoparticles 12 may include at least one of SiO 2 , TiO 2 , ZnO, CaCO 3 , Al 2 O 3 , and ZrO 2 . In addition, the base nanoparticles 12 may have a size of 5 to 100 nm, preferably 5 to 25 nm.

일 실시 예에 따르면, 상기 자기조립단분자막 형성물질은 silane계 물질, fatty acid계 물질, 및 thiol계 물질 중 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 보다 구체적으로, 상기 자기조립단분자막 형성물질은 트리메톡시오크라데실란(Trimethoxy(ocradecyl)silane), 옥타데실트리클로로실란(octadecyltrichlorosilane, OTS), 퍼플루오로데실트리클로로실란(perfluorodecyltrichlorosilane), 퍼플루오로데실트리에톡시실란(perfluorodecyltriethoxysilane), 퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(perfluorooctyltriethoxysilane) 등 F기가 13개 이상인 트리클로로실란(trichlorosilane)이나 트리에톡시실란(triethoxysilane), 탄소가 12개 이상인 지방산 계열로서 도데카노산(dodecanoic acid), 테트라데칸산(tetradecanoic acid), 헥사데칸산(hexadecanoic acid), 스테아르산(stearicacid), 옥타데칸산(octadecanoic acid)으로 이루어진 군에서 적어도 하나가 선택되는 것을 예시할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.According to an embodiment, the self-assembled monolayer forming material may include at least one of a silane-based material, a fatty acid-based material, and a thiol-based material. More specifically, the self-assembled monolayer forming material is trimethoxy(ocradecyl)silane, octadecyltrichlorosilane (OTS), perfluorodecyltrichlorosilane, perfluorodecyltrichlorosilane, perfluoro Trichlorosilane or triethoxysilane with 13 or more F groups, such as perfluorodecyltriethoxysilane and perfluorooctyltriethoxysilane, is a fatty acid family with 12 or more carbons. Cano acid (dodecanoic acid), tetradecanoic acid (tetradecanoic acid), hexadecanoic acid (hexadecanoic acid), stearic acid (stearicacid), it may be exemplified that at least one is selected from the group consisting of octadecanoic acid (octadecanoic acid) , but is not limited thereto.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 용매는 상기 베이스 나노입자(12)를 둘러싸는 상기 자기조립단분자막(14)이 용이하게 형성되도록 비극성 용매가 사용될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 용매는 톨루엔(toluene), 헥산(hexane), 펜탄(pentane), 에틸 알코올(ethyl alcohol) 등일 수 있다. 이와 달리, 상기 제1 용매로서 극성 용매가 사용되는 경우, 자기조립단분자막 형성 물질, 예를 들어 퍼플루오로옥틸트리에톡시실란(perfluorooctyltriethoxysilane)끼리의 고분자 중합이 일어나기 때문에 상기 자기조립단분자막(14)이 용이하게 형성되지 않을 수 있다. According to an embodiment, the first solvent may be a non-polar solvent so that the self-assembled monolayer 14 surrounding the base nanoparticles 12 is easily formed. For example, the first solvent may be toluene, hexane, pentane, ethyl alcohol, or the like. On the other hand, when a polar solvent is used as the first solvent, the self-assembled monolayer 14 is formed because polymer polymerization between the self-assembled monomolecular film-forming materials, for example, perfluorooctyltriethoxysilane, occurs. It may not be easily formed.

상기 소스 용액이 건조되어, 상기 소스 용액으로부터 상기 초발수 입자(10)가 추출될 수 있다(S200). 이 경우, 상기 초발수 입자(10)는 상기 자기조립단분자막(14)이 형성된 상기 베이스 나노입자(12)가 클러스터 형태로 형성된 것일 수 있다. 예를 들어, 상술된 바와 같이, 상기 베이스 나노입자(12)가 5~25nm의 평균 크기를 가지는 데 반해, 다수의 베이스 나노입자(12)가 응집된 상기 초발수 입자(10)는 1~20μm의 평균 입경을 가질 수 있다. 즉, 상기 베이스 나노입자(12)를 응집시켜 마이크로 단위의 상기 초발수 입자(10)로 성장시키게 되면 개별 베이스 나노입자(12)에 비해 표면 거칠기가 현저히 증가하기 때문에 초발수 특성을 크게 개선할 수 있다. The source solution may be dried, and the super water-repellent particles 10 may be extracted from the source solution (S200). In this case, the super water-repellent particles 10 may be formed in the form of clusters of the base nanoparticles 12 on which the self-assembled monolayer 14 is formed. For example, as described above, while the base nanoparticles 12 have an average size of 5 to 25 nm, the super water-repellent particles 10 in which a plurality of base nanoparticles 12 are aggregated are 1 to 20 μm. may have an average particle diameter of That is, when the base nanoparticles 12 are aggregated and grown into the super water-repellent particles 10 in micro units, the surface roughness is significantly increased compared to the individual base nanoparticles 12, so that the super water-repellent properties can be greatly improved. have.

보다 구체적으로, 상기 초발수 입자(10)를 추출하는 단계(S200)는, 상기 소스 용액 제조 단계(S100)를 거친 표면 처리 용액을 원심 분리 또는 침전 분리 방식을 통해 상기 제1 용매 일부와, 상기 베이스 나노입자(12)와 결합하지 않은 미반응 자기조립단분자막 형성물질을 제거하는 단계(S210), 및 상기 S210 단계를 거친 상기 소스 용액을 건조하는 단계(S220)를 포함할 수 있다. More specifically, in the step (S200) of extracting the super water-repellent particles (10), a portion of the first solvent and a portion of the first solvent through a centrifugal separation or precipitation separation method of the surface treatment solution that has undergone the source solution preparation step (S100), the It may include removing the unreacted self-assembled monolayer forming material that is not bound to the base nanoparticles 12 (S210), and drying the source solution after the step S210 (S220).

상기 S210 단계에서는 과량으로 함유된 상기 제1 용매의 일부를 1차적으로 제거하고, 후술되는 초발수 코팅 용액에서 불순물로 작용하는 미반응 자기조립단분자막 형성물질을 제거하는 역할을 할 수 있다. In step S210, a portion of the first solvent contained in excess may be primarily removed, and may serve to remove the unreacted self-assembled monomolecular film forming material acting as an impurity in the super water-repellent coating solution to be described later.

상기 S220 단계는 잔량의 상기 제1 용매를 제거하고 상기 베이스 나노입자(12)들 간의 응집을 유도하는 역할을 하는 것으로서, 상온(예를 들어, 15~25℃)에서 이루어지는 것이 바람직한데, S220 단계가 고온에서 건조가 이루어지게 되면 상기 초발수 입자(10) 크기의 균일성을 확보하기 어렵고, 초발수 성능 저하의 원인이 될 수 있다. The step S220 serves to remove the residual amount of the first solvent and induce aggregation between the base nanoparticles 12, and is preferably made at room temperature (eg, 15 to 25° C.), S220 step When the drying is made at a high temperature, it is difficult to ensure the uniformity of the size of the super water-repellent particles 10, and it may cause deterioration of the super water-repellent performance.

상기 초발수 입자(10)는 제2 용매와 혼합되어 초발수 코팅 용액이 제조될 수 있다(S300). 일 실시 예에 따르면, 상기 제2 용매는 휘발성이 높은 친환경 극성 용매일 수 있다. 예를 들어, 상기 제2 용매는 에틸 알코올(ethyl alcohol)일 수 있다. The super water-repellent particles 10 may be mixed with a second solvent to prepare a super water-repellent coating solution (S300). According to an embodiment, the second solvent may be an eco-friendly polar solvent with high volatility. For example, the second solvent may be ethyl alcohol.

상기 초발수 코팅 용액을 고분자 수지가 제공된 기판 상에 제공하여, 상기 기판(100) 상에 초발수 패턴을 형성할 수 있다(S400). 보다 구체적으로, 상기 초발수 패턴 형성 단계(S400)는 상기 고분자 수지(110)가 제공된 상기 기판(100) 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하여, 상기 초발수 입자(10)를 상기 고분자 수지(110) 내에 침투시키는 단계(S410), 상기 고분자 수지(110) 내에 침투된 상기 초발수 입자(10)들을 적층시키는 단계(S420), 적층된 상기 초발수 입자(10)들의 형상을 따라 상기 고분자 수지(110)의 형상이 변형된 예비 초발수 패턴(200) 형성 단계(S430), 및 상기 예비 초발수 패턴(200)을 경화시키는 단계(S440)를 포함할 수 있다. 이하, 각 단계에 대해 보다 구체적으로 설명된다. The super water-repellent coating solution may be provided on the substrate provided with the polymer resin to form a super water-repellent pattern on the substrate 100 (S400). More specifically, the super water-repellent pattern forming step (S400) provides the super water-repellent coating solution on the substrate 100 provided with the polymer resin 110, and the super water-repellent particles 10 are formed with the polymer resin ( The step (S410) of penetrating into the 110), the step of stacking the super water-repellent particles 10 permeated in the polymer resin 110 (S420), the polymer resin along the shape of the super-repellent particles 10 stacked Forming the preliminary super water-repellent pattern 200 of which the shape of ( 110 ) is deformed ( S430 ), and curing the preliminary super water-repellent pattern 200 ( S440 ) may be included. Hereinafter, each step will be described in more detail.

도 3 및 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법 중 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계를 나타내는 도면이고, 도 5는 도 4의 A를 확대한 도면이고, 도 6은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법 중 초발수 패턴의 형성 단계를 나타내는 도면이다. 3 and 4 are views showing the steps of forming a preliminary super water-repellent pattern in the super water-repellent coating method according to an embodiment of the present invention, FIG. 5 is an enlarged view of FIG. 4 A, and FIG. 6 is a view of the present invention It is a view showing the formation step of the super water-repellent pattern of the super water-repellent coating method according to an embodiment.

도 3 내지 도 5를 참조하면, 고분자 수지(110)가 제공된 기판(100)이 준비될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 수지(110)는 액상 상태일 수 있다. 또한, 상기 고분자 수지(110)는 스핀 코팅 방법으로 상기 기판(100) 상에 제공될 수 있다. 이에 따라, 액상의 고분자 수지(100)가 코팅된 기판(100)이 준비될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 수지(110)는 유기성, 무극성 용매가 사용될 수 있다. 반면, 상기 고분자 수지(110)는 수계 바인더가 사용되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 고분자 수지(110)는 폴리 우레탄(poly urethane)을 포함할 수 있다. 3 to 5 , the substrate 100 provided with the polymer resin 110 may be prepared. According to an embodiment, the polymer resin 110 may be in a liquid state. In addition, the polymer resin 110 may be provided on the substrate 100 by a spin coating method. Accordingly, the substrate 100 coated with the liquid polymer resin 100 may be prepared. According to an embodiment, the polymer resin 110 may be an organic, non-polar solvent. On the other hand, the polymer resin 110 may not use an aqueous binder. For example, the polymer resin 110 may include polyurethane (poly urethane).

상기 S410 단계에서, 상기 고분자 수지(110) 상에 상기 초발수 코팅 용액이 제공되는 경우, 상기 초발수 코팅 용액이 포함하는 상기 초발수 입자(10)가 상기 고분자 수지(110) 내로 침투될 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 수지(110) 상에 상기 초발수 코팅 용액을 분사하는 방법으로 제공될 수 있다. 이 경우, 상기 고분자 수지(110)의 두께에 따라, 상기 초발수 코팅 용액의 분사량 및 분사 세기가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 고분자 수지(110)의 두께가 두꺼워질수록, 상기 초발수 코팅 용액의 분사량이 많아지고, 분사 세기가 세질 수 있다.In the step S410, when the super water-repellent coating solution is provided on the polymer resin 110, the super water-repellent particles 10 included in the super water repellent coating solution may permeate into the polymer resin 110. . According to an embodiment, it may be provided by a method of spraying the super water-repellent coating solution on the polymer resin 110 . In this case, according to the thickness of the polymer resin 110, the injection amount and the injection intensity of the super water-repellent coating solution may be controlled. Specifically, as the thickness of the polymer resin 110 increases, the amount of spraying of the super water-repellent coating solution increases, and the spraying intensity may be increased.

상기 S420 단계에서, 상기 고분자 수지(110) 상에 상기 초발수 코팅 용액이 지속적으로 제공되는 경우, 상기 초발수 입자(10)가 적층될 수 있다. 이후, 상기 S430 단계에서, 적층된 상기 초발수 입자(10)들의 형상을 따라 상기 고분자 수지(110)의 형상이 변형된 예비 초발수 패턴(200)이 형성될 수 있다. 예를 들어, 상기 S420 단계에서 상기 초발수 입자(10)들이 응집된 크기는 1~20μm일 수 있다. 또한, 상기 S430 단계에서 형성된 상기 예비 초발수 패턴(200)의 두께는 1~10μm일 수 있다.In the step S420, when the super water-repellent coating solution is continuously provided on the polymer resin 110, the super water-repellent particles 10 may be laminated. Thereafter, in the step S430, the preliminary super water-repellent pattern 200 in which the shape of the polymer resin 110 is deformed according to the shape of the super-water-repellent particles 10 stacked may be formed. For example, the size of the super water-repellent particles 10 agglomerated in step S420 may be 1 to 20 μm. In addition, the thickness of the preliminary super water-repellent pattern 200 formed in step S430 may be 1 to 10 μm.

일 실시 예에 따르면, 상기 예비 초발수 패턴(200)은 상기 복수의 초발수 입자(10)들 사이에 형성되는 빈 공간(empty space, EP)을 포함할 수 있다. 또한, 상기 예비 초발수 패턴(200) 형성 단계에서, 상기 고분자 수지(110)는 상기 빈 공간(EP)으로 침투될 수 있다. 이에 따라, 상기 고분자 수지(110)는 상기 빈 공간(EP)의 적어도 일부를 채우고, 상기 고분자 수지(110)의 형상은 적층된 상기 초발수 입자(10)들의 형상을 따라 변형될 수 있다. According to an embodiment, the preliminary super water-repellent pattern 200 may include an empty space (EP) formed between the plurality of super water-repellent particles 10 . In addition, in the step of forming the preliminary super water-repellent pattern 200 , the polymer resin 110 may permeate into the empty space EP. Accordingly, the polymer resin 110 may fill at least a portion of the empty space EP, and the shape of the polymer resin 110 may be deformed according to the shape of the superhydrophobic particles 10 stacked.

구체적으로, 상술된 바와 같이 액상 상태인 상기 고분자 수지(110) 상에 소수성을 갖는 상기 초발수 입자(10)가 제공되는 경우, 상기 고분자 수지(110)와 상기 초발수 입자(10) 사이에는 모세관 현상(capillarity)이 발생되어, 상기 고분자 수지(110)가 상기 초발수 입자(10) 표면을 덮어갈 수 있다. 상기 초발수 입자(10)의 표면을 덮어가는 상기 고분자 수지(110)는, 상기 빈 공간(EP)으로 침투되어, 상기 빈 공간(EP)을 채울 수 있다. 이는, 상기 고분자 수지(110)가 상기 초발수 입자(10) 표면과의 표면 에너지를 낮추기 위해 발생되는 것 일 수 있다.Specifically, when the super water-repellent particles 10 having hydrophobicity are provided on the polymer resin 110 in a liquid state as described above, between the polymer resin 110 and the super water-repellent particles 10 is a capillary tube. Capillarity may occur, and the polymer resin 110 may cover the surface of the super water-repellent particle 10 . The polymer resin 110 covering the surface of the super water-repellent particle 10 may penetrate into the empty space EP and fill the empty space EP. This may be generated in order to lower the surface energy of the polymer resin 110 with the surface of the super water-repellent particle 10 .

즉, 상기 고분자 수지(110) 상에 상기 초발수 코팅 용액이 지속적으로 제공되는 경우, 복수의 상기 초발수 입자(10)들이 적층되어 특정 형상의 구조체를 형성하고, 상기 고분자 수지(110)는 복수의 상기 초발수 입자(10)들이 적층되어 형성된 구조체의 형상을 따라 형상이 변형될 뿐만 아니라, 구조체 내에 형성된 빈 공간(EP)으로 침투될 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 초발수 패턴(200)은 복수의 상기 초발수 입자(10), 및 상기 초발수 입자(10) 사이의 빈 공간의 적어도 일부를 채우는 상기 고분자 수지(110)를 포함할 수 있다. That is, when the super water-repellent coating solution is continuously provided on the polymer resin 110 , a plurality of the super water-repellent particles 10 are stacked to form a structure having a specific shape, and the polymer resin 110 is a plurality of The super water-repellent particles 10 of the are not only deformed according to the shape of the structure formed by stacking, but also can penetrate into the empty space EP formed in the structure. Accordingly, the preliminary super water-repellent pattern 200 may include the plurality of super water-repellent particles 10 and the polymer resin 110 filling at least a portion of the empty space between the super water-repellent particles 10 . .

일 실시 예에 따르면, 상기 예비 초발수 패턴(200)은 오목부(200a) 및 볼록부(200b)를 포함할 수 있다. 즉, 상기 초발수 입자(10)들이 적층되는 과정에서, 상대적으로 많은 양의 상기 초발수 입자(10)들이 상기 기판(100)으로부터 돌출되도록 적층되는 영역은 볼록부(200b)로 형성되고, 복수의 볼록부(200b)들 사이의 영역은 오목부(200a)로 형성될 수 있다. 다시 말해, 상기 기판(100) 상에 상기 초발수 입자(10) 및 상기 고분자 수지(110)를 포함하고, 거칠기를 갖는 구조체가 형성될 수 있다. According to an embodiment, the preliminary super water-repellent pattern 200 may include a concave portion 200a and a convex portion 200b. That is, in the process in which the super water-repellent particles 10 are stacked, a region in which a relatively large amount of the super water-repellent particles 10 are stacked to protrude from the substrate 100 is formed as a convex portion 200b, and a plurality of A region between the convex portions 200b of the convex portion 200b may be formed as a concave portion 200a. In other words, a structure including the super water-repellent particles 10 and the polymer resin 110 and having a roughness may be formed on the substrate 100 .

일 실시 예에 따르면, 상기 고분자 수지(110)는 상기 기판(100) 및 상기 초발수 입자(10) 사이의 접착력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 상기 복수의 초발수 입자(10)들은 상기 기판(100)상에 용이하게 접착되어, 상기 예비 초발수 패턴(200)의 형성 효율이 향상될 수 있다. 이와 달리, 상기 고분자 수지(110)가 제공되지 않은 상태에서, 상기 기판(100) 상에 상기 초발수 코팅 용액이 제공되는 경우, 상기 초발수 입자(10)가 상기 기판(100) 상에 접착되지 못해, 상기 예비 초발수 패턴(200)의 형성 효율이 저하되는 문제점이 발생될 수 있다. According to an embodiment, the polymer resin 110 may improve adhesion between the substrate 100 and the super water-repellent particle 10 . Accordingly, the plurality of super water-repellent particles 10 are easily adhered to the substrate 100 , so that the formation efficiency of the preliminary super water-repellent pattern 200 can be improved. In contrast, when the super water-repellent coating solution is provided on the substrate 100 in a state in which the polymer resin 110 is not provided, the super water-repellent particles 10 are not adhered to the substrate 100 . This may cause a problem in that the formation efficiency of the preliminary super water-repellent pattern 200 is lowered.

상기 S440 단계에서는, 상기 예비 초발수 패턴(200)이 경화되어, 상기 초발수 패턴(300)이 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 예비 초발수 패턴(200)이 경화되는 경우, 상기 초발수 입자(10)들 사이에 채워진 상기 고분자 수지(10)들이 경화되어, 상기 초발수 패턴(300)이 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체가 제조될 수 있다. 즉, 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는, 상기 기판(100), 및 상기 기판(100) 상에 배치된 상기 초발수 패턴(300)을 포함하되, 상기 초발수 패턴(300)은 상기 복수의 초발수 입자(10), 및 상기 복수의 초발수 입자(10) 사이의 빈 공간(EP)의 적어도 일부를 채우는 상기 고분자 수지(110)를 포함할 수 있다. 이 경우, 상기 빈 공간(EP)을 채우는 상기 고분자 수지(110)는 상기 복수의 초발수 입자(10)들 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 이에 따라, 기계적 강도가 향상된 초발수 구조체가 형성될 수 있다. 또한, 상기 초발수 구조체는 기계적 강도가 향상됨에 따라, 내구성 및 내마모성이 향상될 수 있다. In the step S440 , the preliminary super water-repellent pattern 200 may be cured to form the super water-repellent pattern 300 . Specifically, when the preliminary super water-repellent pattern 200 is cured, the polymer resin 10 filled between the super water-repellent particles 10 may be cured to form the super water-repellent pattern 300 . Accordingly, the super water-repellent structure according to the embodiment can be manufactured. That is, the super water-repellent structure according to the embodiment includes the substrate 100 and the super water-repellent pattern 300 disposed on the substrate 100, wherein the super water-repellent pattern 300 includes the plurality of The super water-repellent particle 10 and the polymer resin 110 filling at least a portion of the empty space EP between the plurality of super water-repellent particles 10 may be included. In this case, the polymer resin 110 filling the empty space EP may improve the bonding force between the plurality of super water-repellent particles 10 . Accordingly, a super water-repellent structure having improved mechanical strength can be formed. In addition, as the mechanical strength of the super water-repellent structure is improved, durability and abrasion resistance may be improved.

일 실시 예에 따르면, 상기 초발수 구조체 내의 상기 초발수 입자(10) 및 상기 고분자 수지(110)의 비율을 제어하여, 상기 초발수 구조체의 표면 거칠기 수치가 제어될 수 있다. 구체적으로, 상기 초발수 구조체 내의 상기 초발수 입자(10)의 질량을 상기 고분자 수지(110)의 질량으로 나눈 값이 0.7~1.1을 갖도록, 상기 초발수 입자(10) 및 상기 고분자 수지(110)의 비율을 제어하는 경우, 상기 초발수 구조체의 표면 거칠기 수치는 Ra 기준 5.0μm 이상, Rsk 기준 1.0 이하일 수 있다. 이 경우, 상기 초발수 구조체는, 향상된 내구성, 향상된 내마모성, 및 향상된 초발수 특성을 가질 수 있다.According to an embodiment, by controlling the ratio of the super water-repellent particles 10 and the polymer resin 110 in the super water-repellent structure, the surface roughness value of the super water-repellent structure can be controlled. Specifically, so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles 10 in the super water-repellent structure by the mass of the polymer resin 110 has 0.7 to 1.1, the super water-repellent particles 10 and the polymer resin 110 When controlling the ratio of, the surface roughness of the super water-repellent structure may be 5.0 μm or more based on Ra and 1.0 or less based on Rsk. In this case, the super water-repellent structure may have improved durability, improved abrasion resistance, and improved super water-repellent properties.

이와 달리, 상기 초발수 구조체 내의 상기 초발수 입자(10)의 질량을 상기 고분자 수지(110)의 질량으로 나눈 값이 0.7 미만인 경우, 상기 초발수 구조체의 표면 거칠기가 충분히 확보되지 못해, 초발수 특성이 나타나지 않을 수 있다. 반면, 상기 초발수 구조체 내의 상기 초발수 입자(10)의 질량을 상기 고분자 수지(110)의 질량으로 나눈 값이 1.1 초과인 경우, 상기 고분자 수지(110)가 상기 빈 공간(EP) 내로 용이하게 침투되지 못해, 상기 복수의 초발수 입자(10)들 사이의 결합력이 저하될 수 있다. 이에 따라, 상기 초발수 구조체의 내구성이 저하되어 결과적으로 초발수 특성이 저하되는 문제가 발생될 수 있다. On the other hand, when the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles 10 in the super water-repellent structure by the mass of the polymer resin 110 is less than 0.7, the surface roughness of the super water-repellent structure cannot be sufficiently secured, super water-repellent properties may not appear. On the other hand, when the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles 10 in the super water-repellent structure by the mass of the polymer resin 110 is more than 1.1, the polymer resin 110 easily enters the empty space EP. Failure to penetrate, the bonding force between the plurality of super water-repellent particles (10) may be reduced. Accordingly, the durability of the super water-repellent structure is lowered, and consequently, a problem that the super water-repellent property is lowered may occur.

본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 상기 베이스 나노입자(12), 상기 자기조립단분자막 형성물질, 및 상기 제1 용매를 혼합하여 상기 소스 용액을 제조하는 단계, 상기 소스 용액을 건조시켜, 상기 소스 용액으로부터 상기 베이스 나노입자(12), 및 상기 베이스 나노입자(12)를 둘러싸는 상기 자기조립단분자막(14)을 포함하는 상기 초발수 입자(10)를 추출하는 단계, 상기 초발수 입자를 상기 제2 용매와 혼합하여 상기 초발수 코팅 용액을 제조하는 단계, 및 상기 초발수 코팅 용액을, 상기 고분자 수지(110)가 제공된 상기 기판(100) 상에 제공하여, 상기 기판(100) 상에 상기 초발수 패턴(300)을 형성하는 단계를 포함할 수 있다. Super water-repellent coating method according to an embodiment of the present invention, preparing the source solution by mixing the base nanoparticles 12, the self-assembled monolayer forming material, and the first solvent, drying the source solution , extracting the super water-repellent particles 10 including the base nanoparticles 12, and the self-assembled monolayer 14 surrounding the base nanoparticles 12 from the source solution, the super water-repellent particles Mixing with the second solvent to prepare the super water-repellent coating solution, and providing the super water-repellent coating solution on the substrate 100 provided with the polymer resin 110, on the substrate 100 It may include forming the super water-repellent pattern 300 on the.

또한, 상기 초발수 패턴 형성 단계는, 상기 고분자 수지(110)가 제공된 상기 기판(100) 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하여, 상기 복수의 초발수 입자(10)들이 응집되어 형성되는 오목부 및 볼록부를 포함하는 상기 예비 초발수 패턴(200)을 형성하는 단계, 및 상기 예비 초발수 패턴(200)을 경화시키는 단계를 포함하되, 상기 고분자 수지(110)는 상기 복수의 초발수 입자(10)들 사이에 형성되는 상기 빈 공간(EP)으로 침투되어, 상기 빈 공간(EP)의 적어도 일부를 채울 수 있다. 이에 따라, 기판 상에 고분자 수지를 코팅한 후, 초발수 코팅 용액을 한번 더 코팅하는 간단한 공정으로, 향상된 내구성, 향상된 내마모성, 및 향상된 초발수 특성을 갖는 초발수 코팅 방법이 제공될 수 있다. In addition, the super water-repellent pattern forming step provides the super water-repellent coating solution on the substrate 100 on which the polymer resin 110 is provided, and the plurality of super water-repellent particles 10 are agglomerated to form a concave portion. and forming the preliminary super water-repellent pattern 200 including a convex portion, and curing the preliminary super water-repellent pattern 200, wherein the polymer resin 110 is the plurality of super water-repellent particles 10 ) may penetrate into the empty space EP formed between them, and may fill at least a part of the empty space EP. Accordingly, after coating the polymer resin on the substrate, a super water-repellent coating method having improved durability, improved abrasion resistance, and improved super water-repellent properties can be provided by a simple process of coating the super water-repellent coating solution once more.

이상, 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법 및 초발수 구조체가 설명되었다. 이하, 상기 예비 초발수 패턴이 포함하는 오목부 및 볼록부를 형성하는 다양한 방법들이, 본 발명의 제1 내지 제5 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법을 통하여 설명된다. Above, the super water-repellent coating method and the super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention have been described. Hereinafter, various methods of forming the concave portion and the convex portion included in the preliminary super water-repellent pattern will be described through the super water-repellent coating method according to the first to fifth modified examples of the present invention.

본 발명의 제1 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제1 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법과 비교하여 상기 초발수 코팅 용액이 포함하는 물질이 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제1 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법 중 상기 초발수 코팅 용액은, 상기 초발수 입자, 제3 용매, 및 제4 용매를 포함할 수 있다. The super water-repellent coating method according to the first modified example of the present invention may be the same as the super water-repellent coating method according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 . However, in the super water-repellent coating method according to the first modified example, the material included in the super water-repellent coating solution may be different from that of the super water-repellent coating method according to the embodiment. Specifically, the super water-repellent coating solution of the super water-repellent coating method according to the first modification may include the super water-repellent particles, the third solvent, and the fourth solvent.

일 실시 예에 따르면, 상기 제3 용매 및 제4 용매는 증기 장력이 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 용매는 상기 제4 용매와 비교하여 증기 장력이 작을 수 있다. 또한, 상기 제3 용매 및 상기 제4 용매는 서로 혼합되지 않을 수 있다. 예를 들어, 상기 제3 용매은, a-terpineol, cyclohexanol, 또는 1-dodecanol 중에서 적어도 어느 하나를 포함할 수 있다. 상기 제4 용매는, 증류수일 수 있다.According to an embodiment, the third solvent and the fourth solvent may have different vapor tensions. For example, the third solvent may have a lower vapor tension than that of the fourth solvent. Also, the third solvent and the fourth solvent may not be mixed with each other. For example, the third solvent may include at least one of a-terpineol, cyclohexanol, and 1-dodecanol. The fourth solvent may be distilled water.

이에 따라, 상기 초발수 코팅 용액이 상기 기판 상에 제공되어 상기 예비 초발수 패턴이 형성되는 경우, 상기 초발수 코팅 용액 중 상기 제4 용매의 비율이 높은 영역은 오목부로 형성되고, 상기 제3 용매의 비율이 높은 영역은 볼록부로 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 초발수 코팅 용액이 상기 기판 상에 제공되는 경우, 상기 제3 용매 및 상기 제4 용매가 서로 혼합되지 않음에 따라, 상기 기판 상에 제공된 상기 소스 용액은 상기 제3 용매의 비율이 높은 영역과 상기 제4 용매의 비율이 높은 영역으로 구분될 수 있다. 이 경우, 상기 제4 용매는 상기 제3 용매와 비교하여 증기 장력이 높음에 따라, 상기 제4 용매가 상기 제3 용매보다 먼저 증발될 수 있다. 이에 따라, 상기 기판 상에 제공된 상기 초발수 코팅 용액 중, 상기 제4 용매의 비율이 높은 영역은 오목부로 형성되고, 상기 제3 용매의 비율이 높은 영역은 볼록부로 형성될 수 있다.Accordingly, when the super water-repellent coating solution is provided on the substrate to form the preliminary super water-repellent pattern, a region having a high ratio of the fourth solvent in the super water-repellent coating solution is formed as a recess, and the third solvent A region having a high ratio of may be formed as a convex portion. Specifically, when the super water-repellent coating solution is provided on the substrate, as the third solvent and the fourth solvent are not mixed with each other, the source solution provided on the substrate has a ratio of the third solvent A high region may be divided into a region having a high ratio of the fourth solvent. In this case, as the vapor tension of the fourth solvent is higher than that of the third solvent, the fourth solvent may be evaporated before the third solvent. Accordingly, in the super water-repellent coating solution provided on the substrate, a region having a high proportion of the fourth solvent may be formed as a concave portion, and a region having a high proportion of the third solvent may be formed as a convex portion.

즉, 상기 제1 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은 상기 초발수 코팅 용액을 제조하는 단계에서, 증기 장력이 서로 다른 제3 용매 및 제4 용매를 포함하는 상기 초발수 코팅 용액을 준비함에 따라, 오목부 및 볼록부를 포함하는 상기 예비 초발수 패턴이 용이하게 형성될 수 있다. That is, in the super water-repellent coating method according to the first modification, in the step of preparing the super water-repellent coating solution, as preparing the super water-repellent coating solution comprising a third solvent and a fourth solvent having different vapor tensions, The preliminary super water-repellent pattern including a concave portion and a convex portion may be easily formed.

본 발명의 제2 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제2 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계가, 상기 기판 상에 제1 속도로 상기 초발수 코팅 용액을 제공하는 단계, 및 상기 기판 상에 제2 속도로 상기 초발수 코팅 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 속도는 상기 제2 속도보다 느릴 수 있다. 즉, 상기 제2 변형 예에 따른 초발수 구조체가 포함하는 예비 초발수 패턴은, 상기 기판 상에 상대적으로 느린 속도로 상기 초발수 코팅 용액을 분사한 후, 상대적으로 빠른 속도로 상기 초발수 코팅 용액을 한번 더 분사하여 형성될 수 있다. 이에 따라, 상기 초발수 패턴의 오목부 및 볼록부가 용이하게 형성될 수 있다.The super water-repellent coating method according to the second modified example of the present invention may be the same as the super water-repellent coating method according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 . However, in the super water-repellent coating method according to the second modification, the step of forming the preliminary super water-repellent pattern includes providing the super water-repellent coating solution at a first rate on the substrate, and on the substrate It may include providing the super water-repellent coating solution at two rates. For example, the first speed may be slower than the second speed. That is, the preliminary super water-repellent pattern included in the super water-repellent structure according to the second modification is, after spraying the super water-repellent coating solution at a relatively slow speed on the substrate, the super water-repellent coating solution at a relatively high speed It can be formed by spraying once more. Accordingly, the concave portion and the convex portion of the super water-repellent pattern can be easily formed.

구체적으로, 상기 기판 상에 상기 제1 속도로 상기 초발수 코팅 용액이 제공되는 경우, 상부면이 평평(flat)한 베이스 막이 형성되고, 상기 제2 속도로 상기 초발수 코팅 용액이 제공되는 경우, 오목부 및 볼록부를 포함하는 상기 예비 초발수 패턴이 형성될 수 있다. Specifically, when the super water-repellent coating solution is provided on the substrate at the first rate, a base film with a flat upper surface is formed, and when the super water-repellent coating solution is provided at the second rate, The preliminary super water-repellent pattern including a concave portion and a convex portion may be formed.

즉, 상기 제2 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은 상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계에서, 속도를 달리하여 상기 초발수 코팅 용액을 두 번 분사함에 따라, 오목부 및 볼록부를 포함하는 상기 초발수 패턴이 용이하게 형성될 수 있다. That is, in the super water-repellent coating method according to the second modification, in the step of forming the preliminary super water-repellent pattern, by spraying the super water-repellent coating solution twice at different speeds, the super water-repellent coating solution including concave and convex parts A water-repellent pattern can be easily formed.

본 발명의 제3 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제3 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액이 제공되는 동안, 상기 기판이 열처리될 수 있다. 이에 따라, 상기 초발수 패턴의 오목부 및 볼록부가 용이하게 형성될 수 있다. The super water-repellent coating method according to the third modified example of the present invention may be the same as the super water-repellent coating method according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 . However, in the super water-repellent coating method according to the third modified example, in the step of forming the preliminary super water-repellent pattern, while the super water-repellent coating solution is provided on the substrate, the substrate may be heat-treated. Accordingly, the concave portion and the convex portion of the super water-repellent pattern can be easily formed.

구체적으로, 상기 초발수 코팅 용액이 제공되는 동안 상기 기판이 열처리되는 경우, 상기 초발수 코팅 용액이 포함하는 용매가 증발되는 속도가 증가될 수 있다. 다만, 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법에서 설명된 바와 같이, 상기 용매 내에 상기 초발수 입자가 비균일적으로 분산되어 있음에 따라, 빠른 증발 속도로 인하여 오목부 및 볼록부가 형성될 수 있다. Specifically, when the substrate is heat-treated while the super-water-repellent coating solution is provided, the rate at which the solvent included in the super water-repellent coating solution is evaporated may be increased. However, as described in the super water-repellent coating method according to the embodiment, as the super water-repellent particles are non-uniformly dispersed in the solvent, concave portions and convex portions may be formed due to a fast evaporation rate.

즉, 상기 제3 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은 상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 초발수 코팅 용액이 제공되는 동안 상기 기판을 열처리함에 따라, 오목부 및 볼록부를 포함하는 상기 예비 초발수 패턴이 용이하게 형성될 수 있다. That is, in the super water-repellent coating method according to the third modification, in the step of forming the preliminary super water-repellent pattern, as the substrate is heat-treated while the super water-repellent coating solution is provided, the preliminary including concave and convex parts A super water-repellent pattern can be easily formed.

본 발명의 제4 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제4 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계가 상대적으로 낮은 제1 온도에서 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하는 단계, 및 상대적으로 높은 제2 온도에서 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 초발수 패턴의 오목부 및 볼록부가 용이하게 형성될 수 있다.The super water-repellent coating method according to the fourth modification of the present invention may be the same as the super water-repellent coating method according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 . However, in the super water-repellent coating method according to the fourth modification, the step of forming the preliminary super water-repellent pattern is a step of providing the super water-repellent coating solution on the substrate at a relatively low first temperature, and a relatively high It may include providing the super water-repellent coating solution on the substrate at a second temperature. Accordingly, the concave portion and the convex portion of the preliminary super water-repellent pattern may be easily formed.

구체적으로, 제1 온도로 냉각된 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하는 경우, 용매의 증발 속도가 저하됨에 따라 상부면이 평평(flat)한 베이스 막이 형성될 수 있다. 이 상태에서 상대적으로 높은 제2 온도에서 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하는 경우, 용매의 증발 속도가 증가함에 따라, 상기 베이스 막 상에 오목부 및 볼록부가 형성될 수 있다.Specifically, when the super water-repellent coating solution is provided on the substrate cooled to the first temperature, a base film having a flat upper surface may be formed as the evaporation rate of the solvent is lowered. In this state, when the super water-repellent coating solution is provided on the substrate at a relatively high second temperature, as the evaporation rate of the solvent increases, concave portions and convex portions may be formed on the base film.

즉, 상기 제4 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은 상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계에서, 상대적으로 낮은 온도에서 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공한 후, 상대적으로 높은 온도에서 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액을 다시 제공함에 따라, 오목부 및 볼록부를 포함하는 상기 예비 초발수 패턴이 용이하게 형성될 수 있다. That is, in the super water-repellent coating method according to the fourth modification, in the step of forming the preliminary super water-repellent pattern, the super water-repellent coating solution is provided on the substrate at a relatively low temperature, and then at a relatively high temperature. By providing the super water-repellent coating solution again on the substrate, the preliminary super water-repellent pattern including concave parts and convex parts can be easily formed.

본 발명의 제5 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제5 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법과 비교하여 상기 초발수 코팅 용액이 포함하는 물질이 서로 다를 수 있다. 구체적으로, 상기 제5 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법 중 상기 초발수 코팅 용액은, 제1 초발수 입자, 제2 초발수 입자, 제3 초발수 입자, 및 용매를 포함할 수 있다. The super water-repellent coating method according to the fifth modification of the present invention may be the same as the super water-repellent coating method according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 . However, in the super water-repellent coating method according to the fifth modification, the material included in the super water-repellent coating solution may be different from that of the super water-repellent coating method according to the embodiment. Specifically, the super water-repellent coating solution of the super water-repellent coating method according to the fifth modification may include a first super water-repellent particle, a second super water-repellent particle, a third super water-repellent particle, and a solvent.

일 실시 예에 따르면, 상기 제1 초발수 입자 내지 상기 제3 초발수 입자는 서로 다른 극성으로 대전될 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 초발수 입자는 (+)로 대전되고, 상기 제2 초발수 입자는 (-)로 대전될 수 있다. 반면, 상기 제3 초발수 입자는 중성일 수 있다. 이에 따라, 상기 초발수 코팅 용액이 상기 기판 상에 제공되어 상기 예비 초발수 패턴이 형성되는 경우, 상기 제1 및 제2 초발수 입자가 서로 결합되어 오목부 및 볼록부가 용이하게 형성될 수 있다. 구체적으로, 상기 초발수 코팅 용액 내에서 상기 제1 및 제2 초발수 입자가 서로 결합됨에 따라, 상기 초발수 코팅 용액 내에는 서로 다른 크기를 갖는 초발수 입자의 응집체들이 불규칙적으로 분산될 수 있다. 이에 따라, 상기 초발수 코팅 용액의 용매가 증발되는 과정에서 오목부 및 볼록부가 형성될 수 있다.According to an embodiment, the first to the third super-repellent particles may be charged with different polarities. For example, the first super water-repellent particle may be charged with (+), and the second super water-repellent particle may be charged with (-). On the other hand, the third super water-repellent particle may be neutral. Accordingly, when the super water-repellent coating solution is provided on the substrate to form the preliminary super water repellent pattern, the first and second super water repellent particles are combined with each other to easily form concave and convex portions. Specifically, as the first and second super water-repellent particles are combined with each other in the super water repellent coating solution, aggregates of super water repellent particles having different sizes may be irregularly dispersed in the super water repellent coating solution. Accordingly, concave portions and convex portions may be formed in the process of evaporating the solvent of the super water-repellent coating solution.

즉, 상기 제5 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은 상기 초발수 코팅 용액을 준비하는 단계에서, 서로 다른 극성으로 대전된 상기 제1 내지 제3 초발수 입자를 포함하는 상기 소스 용액을 준비함에 따라, 오목부 및 볼록부를 포함하는 상기 초발수 패턴이 용이하게 형성될 수 있다. That is, in the super water-repellent coating method according to the fifth modification, in the step of preparing the super water-repellent coating solution, the source solution comprising the first to third super water-repellent particles charged with different polarities is prepared. , the super water-repellent pattern including a concave portion and a convex portion can be easily formed.

이하, 초발수 패턴이 서로 다른 크기의 초발수 입자로 형성되는 본 발명의 제6 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법이 설명된다. Hereinafter, a super water-repellent coating method according to a sixth modification of the present invention in which the super water repellent pattern is formed of super water repellent particles of different sizes will be described.

본 발명의 제6 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제6 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 기판 상에 제공되는 상기 초발수 코팅 용액이, 제1 초발수 코팅 용액 및 제2 초발수 코팅 용액을 포함할 수 있다. 일 실시 예에 따르면, 상기 제1 초발수 코팅 용액은 제1 초발수 입자 및 용매를 포함하고, 상기 제2 초발수 코팅 용액은 제2 초발수 입자 및 용매를 포함할 수 있다. 상기 제1 및 제2 초발수 입자는 입자의 크기가 서로 다를 수 있다. 예를 들어, 상기 제1 초발수 입자는 상기 제2 초발수 입자보다 크기가 클 수 있다. The super water-repellent coating method according to the sixth modification of the present invention may be the same as the super water-repellent coating method according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 . However, in the super water repellent coating method according to the sixth modification, in the step of forming the preliminary super water repellent pattern, the super water repellent coating solution provided on the substrate is a first super water repellent coating solution and a second super water repellent coating solution A coating solution may be included. According to an embodiment, the first super water-repellent coating solution may include a first super water-repellent particle and a solvent, and the second super water-repellent coating solution may include a second super water repellent particle and a solvent. The first and second super water-repellent particles may have different particle sizes. For example, the first super-repellent particles may have a larger size than the second super-repellent particles.

또한, 상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계는, 상기 제1 초발수 코팅 용액을 제공하는 단계, 및 상기 제1 초발수 코팅 용액이 제공된 이후 상기 제2 초발수 코팅 용액을 제공하는 단계를 포함할 수 있다. 즉, 상기 제6 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 입자의 크기가 상대적으로 큰 상기 제1 초발수 코팅 용액이 제공된 이후, 입자의 크기가 상대적으로 작은 상기 제2 초발수 코팅 용액이 제공되어, 상기 예비 초발수 패턴이 형성될 수 있다. In addition, the step of forming the preliminary super water-repellent pattern, providing the first super water-repellent coating solution, and providing the second super water-repellent coating solution after the first super water-repellent coating solution is provided can That is, in the super water-repellent coating method according to the sixth modification, after the first super water-repellent coating solution having a relatively large particle size is provided, the second super water-repellent coating solution having a relatively small particle size is provided. , the preliminary super water-repellent pattern may be formed.

이 경우, 상기 예비 초발수 패턴의 하부는, 입자의 크기가 상대적으로 큰 상기 제1 초발수 입자로 구성되고, 상기 예비 초발수 패턴의 상부는, 입자의 크기가 상대적으로 작은 상기 제2 초발수 입자로 구성될 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 초발수 패턴의 하부에 형성되는 빈 공간의 크기는, 상기 예비 초발수 패턴의 상부에 형성되는 빈 공간의 크기보다 클 수 있다. In this case, the lower portion of the preliminary super water-repellent pattern is composed of the first super-repellent particles having a relatively large particle size, and the upper portion of the preliminary super-water-repellent pattern is the second super water-repellent particle size is relatively small. It may be composed of particles. Accordingly, the size of the empty space formed under the preliminary super water-repellent pattern may be larger than the size of the empty space formed above the preliminary super water-repellent pattern.

빈 공간의 크기가 상대적으로 크게 형성되는 상기 예비 초발수 패턴의 하부에서는, 상대적으로 많은 양의 상기 고분자 수지가 침투하게 되어 상기 제1 초발수 입자들 사이의 결합력을 향상시킬 수 있다. 반면, 빈 공간의 크기가 상대적으로 작게 형성되는 상기 예비 초발수 패턴의 상부에서는, 아래 <수학식 1>에서 확인되는 바와 같이, 모세관의 반지름이 작아짐에 따라, 상기 고분자 수지의 침투가 보다 용이하게 이루어질 수 있다. In the lower portion of the preliminary super water-repellent pattern in which the size of the empty space is formed to be relatively large, a relatively large amount of the polymer resin permeates to improve the bonding force between the first super water-repellent particles. On the other hand, in the upper part of the preliminary super water-repellent pattern in which the size of the empty space is formed to be relatively small, as the radius of the capillary tube becomes smaller, as shown in Equation 1 below, the penetration of the polymer resin is easier can be done

<수학식 1><Equation 1>

Figure 112018122039224-pat00001
Figure 112018122039224-pat00001

(h: 메니스커스의 높이, R: 모세관의 반지름, γ: 물의 비중량, T: 표면 장력, θ: 관벽으로부터의 기울기)(h: height of meniscus, R: radius of capillary tube, γ: specific weight of water, T: surface tension, θ: slope from tube wall)

결과적으로, 상기 제6 변형 예에 따른 예비 초발수 패턴은 서로 다른 크기의 입자들로 구성되고, 서로 다른 크기의 빈 공간을 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 예비 초발수 패턴을 경화시켜 형성되는 상기 초발수 패턴은 하부에서는 상대적으로 많은 양의 고분자 수지로 인하여 초발수 입자들 사이의 결합력이 향상되고, 상부에서는 모세관 현상의 향상으로 고분자 수지의 침투가 용이해짐에 따라, 전체적인 내구성이 향상될 수 있다. As a result, the preliminary super water-repellent pattern according to the sixth modification may be composed of particles of different sizes and may include empty spaces of different sizes. Accordingly, in the super water-repellent pattern formed by curing the preliminary super-repellent pattern, the bonding force between the super-repellent particles is improved due to a relatively large amount of polymer resin in the lower part, and the capillary phenomenon is improved in the upper part of the polymer resin. As penetration becomes easier, overall durability can be improved.

이하, 초발수 입자가 고분자 수지 내로 침투되는 효율이 향상된 본 발명의 제7 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법이 설명된다. Hereinafter, the super water-repellent coating method according to the seventh modification of the present invention with improved efficiency of penetrating the super water-repellent particles into the polymer resin will be described.

본 발명의 제7 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 도 1 내지 도 6을 참조하여 설명된 상기 실시 예에 따른 초발수 코팅 방법과 같을 수 있다. 다만, 상기 제7 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법은, 상기 고분자 수지(110)가 제공된 상기 기판(100) 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하여, 상기 초발수 입자(10)를 상기 고분자 수지(110) 내에 침투시키는 단계(S410) 이후 상기 고분자 수지(110) 내에 침투된 상기 초발수 입자(10)들을 적층시키는 단계(S420) 이전, 상기 초발수 입자(10)가 제공된 상기 고분자 수지(110)를 열처리하는 단계를 더 포함할 수 있다. 이에 따라, 상기 초발수 입자(10)들이 상기 고분자 수지(110) 내로 용이하게 침투될 수 있다. The super water-repellent coating method according to the seventh modification of the present invention may be the same as the super water-repellent coating method according to the embodiment described with reference to FIGS. 1 to 6 . However, in the super water-repellent coating method according to the seventh modification, the super water-repellent coating solution is provided on the substrate 100 on which the polymer resin 110 is provided, and the super water-repellent particles 10 are coated with the polymer resin The polymer resin 110 provided with the super water-repellent particles 10 before the step (S420) of stacking the super water-repellent particles 10 permeated in the polymer resin 110 after the step (S410) of infiltrating (110) ) may further comprise a step of heat-treating. Accordingly, the super water-repellent particles 10 may easily penetrate into the polymer resin 110 .

이상, 본 발명의 실시 예 및 변형 예에 따른 초발수 코팅 방법 및 초발수 구조체가 설명되었다. 이하, 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체의 구체적인 실험 예 및 특성 평가 결과가 설명된다. Above, the super water-repellent coating method and super water-repellent structure according to the embodiments and modifications of the present invention have been described. Hereinafter, specific experimental examples and characteristic evaluation results of the super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention will be described.

실시 예에 따른 according to the embodiment 초발수super water repellent 구조체 제조 structure manufacturing

1~15 nm 크기의 SiO2 나노입자, Trimethoxy(ocradecyl)silane, 및 Ethyl alcohol anhydrous(99.5%)를 혼합 후 건조하여, SiO2 나노입자에 자기조립단분자막(SAM)이 형성된 초발수 입자를 추출하였다. 추출된 초발수 입자를 Ethyl alcohol에 넣고 교반시켜 초발수 코팅 용액을 제조하였다. SiO 2 nanoparticles with a size of 1 to 15 nm, Trimethoxy(ocradecyl)silane, and Ethyl alcohol anhydrous (99.5%) were mixed and dried to extract super water-repellent particles in which a self-assembled monolayer (SAM) was formed on SiO 2 nanoparticles. . The extracted super water-repellent particles were put in ethyl alcohol and stirred to prepare a super water-repellent coating solution.

폴리 우레탄(PU)을 기판 상에 스핀 코팅한 후, 폴리 우레탄 상에 15 cm의 거리에서 0.3 mpa의 분사압력으로 상기 초발수 코팅 용액을 분사하여, 예비 초발수 패턴을 형성한 이후, 예비 초발수 패턴을 경화시켜 초발수 패턴을 형성하였다. 이에 따라, 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체가 제조되었다. After spin-coating polyurethane (PU) on a substrate, spraying the super water-repellent coating solution at a spray pressure of 0.3 mpa at a distance of 15 cm on the polyurethane to form a preliminary super water-repellent pattern, then preliminary super water repellency The pattern was cured to form a super water-repellent pattern. Accordingly, the super water-repellent structure according to the above embodiment was manufactured.

도 7은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체의 단면을 광학 촬영한 사진이다. 7 is an optical photograph of a cross-section of a super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.

도 7을 참조하면, 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체의 모식도 및 초발수 구조체 단면을 SEM(Scanning Electron Microscope) 촬영하여 나타내었다. 도 7에서 확인할 수 있듯이, 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는 초발수 패턴이 형성되는 과정에서 초발수 입자(10)들 사이로 고분자 수지(110)가 침투되는 것을 확인할 수 있었다. Referring to FIG. 7 , a schematic diagram of the super water-repellent structure and a cross-section of the super water-repellent structure according to the embodiment were shown by taking a scanning electron microscope (SEM) photographing. As can be seen in FIG. 7 , in the super water-repellent structure according to the embodiment, it was confirmed that the polymer resin 110 penetrated between the super water-repellent particles 10 in the process of forming the super water-repellent pattern.

도 8 내지 도 11은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체가 포함하는 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율에 따른 표면 특성을 나타내는 사진 및 그래프이다. 8 to 11 are photographs and graphs showing the surface characteristics according to the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin included in the super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.

도 8의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.03이 되도록, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체의 표면 SEM 사진을 배율을 달리하여 도 8의 (a) 및 (b)에 도시하였고, 초발수 구조체의 표면 특성을 도 8의 (c)에 나타내었다. Referring to (a) to (c) of Figure 8, the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 0.03. The surface SEM photograph of the structure is shown in FIGS. 8 (a) and (b) at different magnifications, and the surface characteristics of the super water-repellent structure are shown in FIG. 8 (c).

도 8의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 상기 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.03이 되도록, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체의 표면의 거친 구조가 거의 형성되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 8의 (c)에서 확인할 수 있듯이, 도 8의 (a) 및 (b)에서 확인된 초발수 구조체는 Ra(μm): 0.116, Rsk: 0.64, CA(contact angel, degree): 74.7로 표면 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) and (b) of Figure 8, the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 0.03. It was confirmed that the rough structure of the surface of the super water-repellent structure was hardly formed. In addition, as can be seen in FIG. 8(c), the super water-repellent structure confirmed in FIGS. 8(a) and (b) is R a (μm): 0.116, R sk : 0.64, CA (contact angel, degree) : It was confirmed that the surface characteristics appeared as 74.7.

도 9의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.15가 되도록, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체의 표면 SEM 사진을 배율을 달리하여 도 9의 (a) 및 (b)에 도시하였고, 초발수 구조체의 표면 특성을 도 9의 (c)에 나타내었다. 9 (a) to (c), the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 0.15 The surface SEM photograph of the structure is shown in FIGS. 9 (a) and (b) at different magnifications, and the surface characteristics of the super water-repellent structure are shown in FIG. 9 (c).

도 9의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 상기 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.15가 되도록, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체 역시 표면의 거친 구조가 거의 형성되지 않은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 9의 (c)에서 확인할 수 있듯이, 도 9의 (a) 및 (b)에서 확인된 초발수 구조체는 Ra(μm): 3.921, Rsk: 2.8, CA(contact angel, degree): 90.8로 표면 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) and (b) of Figure 9, the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 0.15. It was also confirmed that the rough structure of the surface of the super water-repellent structure was hardly formed. In addition, as can be seen in FIG. 9(c), the super water-repellent structure confirmed in FIGS. 9(a) and (b) is R a (μm): 3.921, R sk : 2.8, CA (contact angel, degree) : It was confirmed that the surface characteristics appeared as 90.8.

도 10의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.3이 되도록, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체의 표면 SEM 사진을 배율을 달리하여 도 10의 (a) 및 (b)에 도시하였고, 초발수 구조체의 표면 특성을 도 10의 (c)에 나타내었다. Referring to FIG. 10 (a) to (c), the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super-repellent particles by the mass of the polymer resin is 0.3. The surface SEM photograph of the structure was shown in FIGS. 10 (a) and (b) at different magnifications, and the surface characteristics of the super water-repellent structure were shown in FIG. 10 (c).

도 10의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 상기 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.3이 되도록, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는 표면의 거친 구조가 형성되었지만, 거칠기가 낮은 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 10의 (c)에서 확인할 수 있듯이, 도 10의 (a) 및 (b)에서 확인된 초발수 구조체는 Ra(μm): 13.165, Rsk: 0.59, CA(contact angel, degree): 148.2로 표면 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in (a) and (b) of Figure 10, the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 0.3. Although the surface rough structure was formed in the super water-repellent structure, it was confirmed that the roughness was low. In addition, as can be seen in FIG. 10 (c), the super water-repellent structure confirmed in FIGS. 10 (a) and (b) is R a (μm): 13.165, R sk : 0.59, CA (contact angel, degree) : 148.2, it was confirmed that the surface characteristics appeared.

도 11의 (a) 내지 (c)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.9가 되도록, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체의 표면 SEM 사진을 배율을 달리하여 도 11의 (a) 및 (b)에 도시하였고, 초발수 구조체의 표면 특성을 도 11의 (c)에 나타내었다. 11 (a) to (c), the ratio of the super water-repellent particle and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particle by the mass of the polymer resin is 0.9. The surface SEM photograph of the structure is shown in FIGS. 11 (a) and (b) at different magnifications, and the surface characteristics of the super water-repellent structure are shown in FIG. 11 (c).

도 11의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 상기 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.9가 되도록, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는 표면에 높은 거칠기 특성을 갖도록 형성된 것을 확인할 수 있었다. 또한, 도 11의 (c)에서 확인할 수 있듯이, 도 11의 (a) 및 (b)에서 확인된 초발수 구조체는 Ra(μm): 15.517, Rsk: -0.17, CA(contact angel, degree): 158로 표면 특성이 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 11 (a) and (b), the ratio of the super water-repellent particle and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particle by the mass of the polymer resin is 0.9. It was confirmed that the super water-repellent structure was formed to have high roughness characteristics on the surface. In addition, as can be seen in FIG. 11(c), the super water-repellent structure confirmed in FIGS. 11(a) and (b) is R a (μm): 15.517, R sk : -0.17, CA (contact angel, degree) ): It was confirmed that the surface characteristics appeared as 158.

도 12 내지 도 15는 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체가 포함하는 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율에 따른 내마모성을 나타내는 사진이다. 12 to 15 are photographs showing abrasion resistance according to the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin included in the super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.

도 12의 (a) 및 (b)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0이 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체에, 하중 60g, 25RPM, 왕복 30회의 조건으로 Abrasion Rubbing Test를 진행한 후, 내마모성을 확인하기 위해 촬영하였다. 도 12의 (a)는 Test 진행 전을 도시하고, 도 12의 (b)는 Test 진행 후를 도시한다. Referring to (a) and (b) of Figure 12, the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin becomes 0 After the abrasion rubbing test was performed under the conditions of load 60g, 25RPM, and 30 round trips, it was photographed to confirm the abrasion resistance. Fig. 12(a) shows before the test, and Fig. 12(b) shows after the test.

도 12의 (a) 및 (b)에서 확인 할 수 있듯이, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0이 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는, 표면에 거칠기가 형성되지 않아, 초발수 특성이 나타나지 않는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) and (b) of Figure 12, the super water-repellent particle and the ratio of the polymer resin are controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particle by the mass of the polymer resin becomes 0. As for the water-repellent structure, it was confirmed that roughness was not formed on the surface, and the super water-repellent property did not appear.

도 13의 (a) 및 (b)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.9가 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체에, 하중 60g, 25RPM, 왕복 30회의 조건으로 Abrasion Rubbing Test를 진행한 후, 내마모성을 확인하기 위해 촬영하였다. 도 13의 (a)는 Test 진행 전을 도시하고, 도 13의 (b)는 Test 진행 후를 도시한다.13 (a) and (b), the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 0.9 After the abrasion rubbing test was performed under the conditions of load 60g, 25RPM, and 30 round trips, it was photographed to confirm the abrasion resistance. Fig. 13 (a) shows before the test, and Fig. 13 (b) shows after the test.

도 14의 (a) 및 (b)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 1.1이 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체에, 하중 60g, 25RPM, 왕복 30회의 조건으로 Abrasion Rubbing Test를 진행한 후, 내마모성을 확인하기 위해 촬영하였다. 도 14의 (a)는 Test 진행 전을 도시하고, 도 14의 (b)는 Test 진행 후를 도시한다.Referring to (a) and (b) of Figure 14, the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 1.1 After the abrasion rubbing test was performed under the conditions of load 60g, 25RPM, and 30 round trips, it was photographed to confirm the abrasion resistance. Fig. 14(a) shows before the test, and Fig. 14(b) shows after the test.

도 13 및 도 14에서 확인할 수 있듯이, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.9 및 1.1이 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는, 표면의 거칠기가 용이하게 형성되어 우수한 초발수 특성을 나타낼 뿐만 아니라, 우수한 내마모성을 나타내는 것을 확인할 수 있었다. As can be seen in FIGS. 13 and 14 , the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the values obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin are 0.9 and 1.1, It was confirmed that the roughness of the surface was easily formed to exhibit excellent super water-repellent properties as well as excellent abrasion resistance.

도 15의 (a) 및 (b)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 2.1이 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체에, 하중 60g, 25RPM, 왕복 30회의 조건으로 Abrasion Rubbing Test를 진행한 후, 내마모성을 확인하기 위해 촬영하였다. 도 15의 (a)는 Test 진행 전을 도시하고, 도 15의 (b)는 Test 진행 후를 도시한다.Referring to (a) and (b) of Figure 15, the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 2.1 After the abrasion rubbing test was performed under the conditions of load 60g, 25RPM, and 30 round trips, it was photographed to confirm the abrasion resistance. Fig. 15 (a) shows before the test, and Fig. 15 (b) shows after the test.

도 15의 (a) 및 (b)에서 확인할 수 있듯이, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 2.1이 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는, 고분자 수지가 초발수 입자 내로 충분히 침투되지 못해, 내마모성이 현저히 저하된 것을 확인할 수 있었다. As can be seen from (a) and (b) of Figure 15, the super water repellent according to the embodiment in which the ratio of the super water repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water repellent particles by the mass of the polymer resin is 2.1. In the structure, it was confirmed that the polymer resin did not sufficiently penetrate into the super water-repellent particles, and the abrasion resistance was significantly reduced.

도 16 내지 도 19는 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체의 내마모성 테스트에 따른 거칠기 변화를 나타내는 사진 및 그래프이다. 16 to 19 are photographs and graphs illustrating a change in roughness according to a wear resistance test of a super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.

도 16의 (a) 및 (b)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.9가 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체에, 하중 60g, 25RPM, 왕복 30회의 조건으로 Abrasion Rubbing Test를 진행한 후, 내마모성을 확인하기 위해 초발수 구조체의 표면을 SEM 촬영하였다. 도 16의 (a)는 Test 진행 전을 도시하고, 도 16의 (b)는 Test 진행 후를 도시한다. 도 17을 참조하면, 도 16의 (a)에 대한 표면 거칠기 값 및 도 16의 (b)에 대한 표면 거칠기 값을 그래프로 나타내었다. 16 (a) and (b), the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 0.9 After the abrasion rubbing test was performed under the conditions of load 60g, 25RPM, and reciprocating 30 times, the surface of the super water-repellent structure was photographed by SEM to confirm abrasion resistance. Fig. 16 (a) shows before the test, and Fig. 16 (b) shows after the test. Referring to FIG. 17 , the surface roughness value of FIG. 16(a) and the surface roughness value of FIG. 16(b) are graphed.

도 16 및 도 17을 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 0.9가 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는, Abrasion Rubbing Test가 진행되기 전(Pre-rubbing test) 표면 특성이 Ra(μm): 15.517, Rsk: -0.17로 나타나고, Abrasion Rubbing Test가 진행된 후(After-rubbing test) 표면 특성이 Ra(μm): 5.842, Rsk: -0.32로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 16 and 17, the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particle and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particle by the mass of the polymer resin is 0.9, the Abrasion Rubbing Test Before (Pre-rubbing test), the surface properties showed as R a (μm): 15.517, R sk : -0.17, and after the abrasion rubbing test (After-rubbing test), the surface properties were R a (μm): 5.842, R sk : It was confirmed that it appeared as -0.32.

도 18의 (a) 및 (b)를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 2.1이 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체에, 하중 60g, 25RPM, 왕복 30회의 조건으로 Abrasion Rubbing Test를 진행한 후, 내마모성을 확인하기 위해 초발수 구조체의 표면을 SEM 촬영하였다. 도 18의 (a)는 Test 진행 전을 도시하고, 도 18의 (b)는 Test 진행 후를 도시한다. 도 19를 참조하면, 도 18의 (a)에 대한 표면 거칠기 값 및 도 18의 (b)에 대한 표면 거칠기 값을 그래프로 나타내었다. Referring to (a) and (b) of Figure 18, the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles by the mass of the polymer resin is 2.1 After the abrasion rubbing test was performed under the conditions of load 60g, 25RPM, and reciprocating 30 times, the surface of the super water-repellent structure was photographed by SEM to confirm abrasion resistance. Figure 18 (a) shows before the test, and Figure 18 (b) shows after the test. Referring to FIG. 19 , the surface roughness value of FIG. 18 (a) and the surface roughness value of FIG. 18 (b) are graphed.

도 18 및 도 19를 참조하면, 초발수 입자의 질량을 고분자 수지의 질량으로 나눈 값이 2.1이 되도록 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는, Abrasion Rubbing Test가 진행되기 전(Pre-rubbing test) 표면 특성이 Ra(μm): 10.724, Rsk: 0.23으로 나타나고, Abrasion Rubbing Test가 진행된 후(After-rubbing test) 표면 특성이 Ra(μm): 3.175, Rsk: -2.74로 나타나는 것을 확인할 수 있었다. 18 and 19, the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particle and the polymer resin is controlled so that the value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particle by the mass of the polymer resin is 2.1, the Abrasion Rubbing Test Before (Pre-rubbing test), the surface properties were R a (μm): 10.724, R sk : 0.23, and after the abrasion rubbing test (After-rubbing test), the surface properties were R a (μm): 3.175 , R sk : It was confirmed that it appeared as -2.74.

도 20은 본 발명의 실시 예에 따른 초발수 구조체가 포함하는 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율에 따른 접촉각을 나타내는 그래프이다. 20 is a graph showing the contact angle according to the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin included in the super water-repellent structure according to an embodiment of the present invention.

도 20을 참조하면, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체에 하중 60g, 25RPM, 왕복 30회의 조건으로 Abrasion Rubbing Test를 진행하고, 진행 전(Pre-rubbing)과 진행 후(After rubbing)에 대해 각각 수분 접촉각(Contact Angle, degree)을 나타내었다. Referring to FIG. 20 , the abrasion rubbing test was performed under the conditions of 60 g, 25 RPM, and 30 round trips in the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of super water-repellent particles and polymer resin was controlled, and before proceeding (Pre-rubbing) Water contact angle (degree) was shown for each and after rubbing.

도 20에서 확인할 수 있듯이, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 0.7~1.1로 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는 높은 접촉각을 나타내어, 우수한 초발수 특성을 갖는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 초발수 입자 및 고분자 수지의 비율이 0.7~1.1로 제어된 상기 실시 예에 따른 초발수 구조체는 Abrasion Rubbing Test 진행 전과 진행 후의 접촉각 차이가 적게 나타나는 것으로 보아, 내마모성 역시 우수한 것을 확인할 수 이었다. As can be seen in FIG. 20 , the super water-repellent structure according to the embodiment in which the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin was controlled to 0.7 to 1.1 exhibited a high contact angle, thereby confirming that it had excellent super water-repellent properties. In addition, the super water-repellent structure according to the embodiment, in which the ratio of the super water-repellent particles and the polymer resin was controlled to 0.7 to 1.1, showed that the contact angle difference before and after the abrasion rubbing test was small, so it was confirmed that the abrasion resistance was also excellent.

이상, 본 발명을 바람직한 실시 예를 사용하여 상세히 설명하였으나, 본 발명의 범위는 특정 실시 예에 한정되는 것은 아니며, 첨부된 특허청구범위에 의하여 해석되어야 할 것이다. 또한, 이 기술분야에서 통상의 지식을 습득한 자라면, 본 발명의 범위에서 벗어나지 않으면서도 많은 수정과 변형이 가능함을 이해하여야 할 것이다.As mentioned above, although the present invention has been described in detail using preferred embodiments, the scope of the present invention is not limited to specific embodiments and should be construed according to the appended claims. In addition, those skilled in the art will understand that many modifications and variations are possible without departing from the scope of the present invention.

10: 초발수 입자
12: 베이스 나노입자
14: 자기조립단분자막
100: 기판
110: 고분자 수지
200: 예비 초발수 패턴
300: 초발수 패턴
10: super water-repellent particles
12: base nanoparticles
14: self-assembled monolayer
100: substrate
110: polymer resin
200: preliminary super water-repellent pattern
300: super water-repellent pattern

Claims (11)

SiO2, TiO2, ZnO, CaCO3, Al2O3, 또는 ZrO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 베이스 나노입자, silane계 물질, fatty acid계 물질, 또는 thiol계 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 자기조립단분자막 형성물질, 및 제1 용매를 혼합하여 소스 용액을 제조하는 단계;
상기 소스 용액을 건조시켜, 상기 소스 용액으로부터 상기 베이스 나노입자, 및 상기 베이스 나노입자를 둘러싸는 자기조립단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 포함하는 초발수 입자를 추출하는 단계;
상기 초발수 입자를 제2 용매와 혼합하여 초발수 코팅 용액을 제조하는 단계; 및
상기 초발수 코팅 용액을, 고분자 수지가 제공된 기판 상에 제공하여, 상기 기판 상에 초발수 패턴을 포함하는 초발수 구조체를 형성하는 단계를 포함하되,
상기 초발수 구조체 내에서, 상기 초발수 구조체 입자의 질량을 상기 고분자 수지의 질량으로 나눈 값은 0.7 이상 1.1 이하인 것을 포함하는 초발수 코팅 방법.
SiO2, TiO2, ZnO, CaCO3, Al2O3, and a self-assembled monolayer film-forming material comprising at least one of a base nanoparticle, a silane-based material, a fatty acid-based material, or a thiol-based material comprising at least any one of, and preparing a source solution by mixing a first solvent;
Drying the source solution, extracting super water-repellent particles comprising the base nanoparticles, and a self-assembled monolayer (SAM) surrounding the base nanoparticles from the source solution;
preparing a super water-repellent coating solution by mixing the super water-repellent particles with a second solvent; and
Providing the super water-repellent coating solution on a substrate provided with a polymer resin, comprising the step of forming a super water-repellent structure comprising a super water-repellent pattern on the substrate,
In the super water-repellent structure, a value obtained by dividing the mass of the super water-repellent structure particles by the mass of the polymer resin is 0.7 or more and 1.1 or less.
제1 항에 있어서,
상기 초발수 패턴 형성 단계는,
상기 고분자 수지가 제공된 상기 기판 상에 상기 초발수 코팅 용액을 제공하여, 상기 초발수 입자를 상기 고분자 수지 내에 침투시키는 단계;
상기 고분자 수지 내에 침투된 상기 초발수 입자들을 적층시키는 단계;
적층된 상기 초발수 입자들의 형상을 따라 상기 고분자 수지의 형상이 변형된 예비 초발수 패턴 형성 단계; 및
상기 예비 초발수 패턴을 경화시키는 단계를 포함하는 초발수 코팅 방법.
According to claim 1,
The super water-repellent pattern forming step,
providing the super water-repellent coating solution on the substrate provided with the polymer resin, and permeating the super water-repellent particles into the polymer resin;
stacking the super water-repellent particles permeated into the polymer resin;
Forming a preliminary super water-repellent pattern in which the shape of the polymer resin is deformed according to the shape of the laminated super water-repellent particles; and
Super water-repellent coating method comprising the step of curing the preliminary super water-repellent pattern.
제2 항에 있어서,
상기 예비 초발수 패턴은, 상기 복수의 초발수 입자들 사이에 형성되는 빈 공간(empty space)를 포함하고,
상기 예비 초발수 패턴을 형성하는 단계에서, 상기 고분자 수지는 상기 빈 공간으로 침투되어, 상기 빈 공간의 적어도 일부를 채우는 것을 포함하는 초발수 코팅 방법.
3. The method of claim 2,
The preliminary super-repellent pattern includes an empty space formed between the plurality of super-repellent particles,
In the step of forming the preliminary super water-repellent pattern, the polymer resin penetrates into the empty space, and the super water-repellent coating method comprising filling at least a portion of the empty space.
제3 항에 있어서,
상기 빈 공간을 채우는 상기 고분자 수지는, 상기 복수의 초발수 입자들 사이의 결합력을 향상시키는 것을 포함하는 초발수 코팅 방법.
4. The method of claim 3,
The polymer resin filling the empty space, super water-repellent coating method comprising improving the bonding force between the plurality of super water-repellent particles.
제1 항에 있어서,
상기 고분자 수지는, 폴리 우레탄(Poly Urethane)을 포함하는 초발수 코팅 방법.
According to claim 1,
The polymer resin is a super water-repellent coating method comprising polyurethane (Poly Urethane).
삭제delete 삭제delete 제1 항에 있어서,
상기 소스 용액 제조단계에서,
상기 베이스 나노입자의 -OH기와 상기 자기조립단분자막 형성물질의 작용기가 반응하여, 상기 베이스 나노입자를 둘러싸는 상기 자기조립단분자막이 형성되는 것을 포함하는 초발수 코팅 방법.
According to claim 1,
In the source solution preparation step,
Super water-repellent coating method comprising the -OH group of the base nanoparticles reacting with the functional group of the self-assembled monomolecular film-forming material to form the self-assembled monomolecular film surrounding the base nanoparticles.
기판; 및
상기 기판상에 배치된 초발수 패턴을 포함하되,
상기 초발수 패턴은,
복수의 초발수 입자, 및 상기 복수의 초발수 입자 사이의 빈 공간(empty space)의 적어도 일부를 채우는 고분자 수지를 포함하되,
상기 기판 상에 배치된 상기 초발수 입자의 질량을 상기 고분자 수지의 질량으로 나눈 값은 0.7 이상 1.1 이하인 것을 포함하고,
상기 초발수 입자는, SiO2, TiO2, ZnO, CaCO3, Al2O3, 또는 ZrO2 중 적어도 어느 하나를 포함하는 베이스 나노입자, 및 silane계 물질, fatty acid계 물질, 또는 thiol계 물질 중 적어도 어느 하나를 포함하는 상기 베이스 나노입자를 둘러싸는 자기조립단분자막(self-assembled monolayer, SAM)을 포함하는 초발수 구조체.
Board; and
Including a super water-repellent pattern disposed on the substrate,
The super water-repellent pattern,
A plurality of super water-repellent particles, and a polymer resin filling at least a portion of an empty space between the plurality of super water-repellent particles,
The value obtained by dividing the mass of the super water-repellent particles disposed on the substrate by the mass of the polymer resin includes those of 0.7 or more and 1.1 or less,
The super water-repellent particles, SiO2, TiO2, ZnO, CaCO3, Al2O3, or a base nanoparticle comprising at least one of ZrO2, and a silane-based material, a fatty acid-based material, or at least one of a thiol-based material comprising A super water-repellent structure comprising a self-assembled monolayer (SAM) surrounding the base nanoparticles.
삭제delete 제9 항에 있어서,
상기 베이스 나노입자는 친수성을 나타내고, 상기 초발수 입자는 소수성을 나타내는 초발수 구조체.
10. The method of claim 9,
The base nanoparticles represent hydrophilicity, and the super water-repellent particles exhibit hydrophobicity.
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