KR20150017283A - Surface Structure Layer having Antifouling Property - Google Patents

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Abstract

Disclosed in the present invention is a surface structure layer having the antifouling properties which includes a surface layer formed on the upper part of a substrate, wherein the surface layer contains a silane-based compound including a fluorocarbon (CF) group or a hydrocarbon (CH) group, or a surface structure layer having the antifouling properties which includes a surface layer formed on the upper part of the substrate, wherein the surface layer contains a phosphate-based compound including a fluorocarbon (CF) group or a hydrocarbon (CH) group.

Description

방오성을 갖는 표면 구조층{Surface Structure Layer having Antifouling Property}[0002] Surface structure layer having antifouling properties [

본 발명은 방오성을 갖는 표면 구조층에 관한 것이다.The present invention relates to a surface structure layer having antifouling properties.

일반적으로 모든 기재의 표면은 각각 고유의 표면 에너지 및 마찰력을 갖고 있다. 표면 에너지와 마찰력이 높을수록 기재상에서 이물질을 분리하기는 쉽지 않다. 또한, 상기 기재는 표면 에너지와 마찰력이 낮을수록 기재상에서 이물질을 분리하기가 용이하여 방오 및 방수의 기능이 향상된다.In general, the surfaces of all substrates each have their own surface energy and friction. The higher the surface energy and the friction force, the more difficult it is to separate the foreign matter from the substrate. In addition, the lower the surface energy and the frictional force of the base material, the more easily the foreign matter can be separated on the base material, and the function of the antifouling and waterproofing is improved.

방오성은 그 표면에 먼지, 이물질, 유기물 등의 이물질이 부착되기 어렵고, 또 일단 부착되더라도 이물질의 제거가 용이한 기능을 부여한 표면 특성을 의미한다. 또한, 방수성은 그 표면에 오일, 혈액, 소변, 빗물 등의 다양한 액체가 부착 및 흡수되기 어려운 표면 특성을 의미한다.Antifouling property means a surface property in which foreign matter such as dust, foreign matter, and organic matter is hardly adhered to the surface thereof, and a function of easily removing foreign matter even once it is attached. Further, the waterproof property means a surface property on the surface of which various liquids such as oil, blood, urine, rainwater and the like are hardly attached and absorbed.

상기 방오성 및 방수성을 기재의 표면에 부여하기 위한 방법으로는 주로 표면처리제를 코팅 또는 분사하는 방법에 의해 기재상에 표면층을 피복하는 방법이 이용되어 왔다. 그러나 이러한 방법은 일정 시간이 지나면 기재와 피복된 표면층과의 결합력이 약해져 방오성 및 방수성을 유지하기 어려워지고 기재의 수명을 단축시키는 문제점이 있다.As a method for imparting the antifouling property and waterproof property to the surface of a substrate, a method of coating a surface layer on a substrate by coating or spraying a surface treating agent has been mainly used. However, this method has a problem that the bonding strength between the substrate and the coated surface layer becomes weak after a certain period of time, which makes it difficult to maintain the antifouling property and the waterproof property, and shortens the service life of the substrate.

본 발명의 목적은 기재상에 형성되는 실란계 화합물 또는 인산계 화합물을 포함하는 표면층에 의하여 방오성 또는 방수성이 증가되는 방오성을 갖는 표면 구조층을 제공하는데 있다.An object of the present invention is to provide a surface structure layer having an antifouling property or an antifouling property by a surface layer comprising a silane-based compound or a phosphate-based compound formed on a substrate.

상기와 같은 과제를 해결하기 위한 본 발명의 방오성을 갖는 표면 구조층은 기재의 상부에 형성되는 표면층을 포함하며, 상기 표면층은 CF(탄화불소)기 또는 CH(탄화수소)기를 포함하는 실란계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 한다. In order to solve the above-mentioned problems, the surface structure layer having antifouling property of the present invention includes a surface layer formed on the upper side of the substrate, and the surface layer includes a silane compound containing CF (fluorocarbon) group or CH (hydrocarbon) .

또한, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 상기 기재의 상면과 상기 표면층의 사이에 형성되며, 표면에 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)가 형성되는 계면층을 더 포함하며, 상기 표면층은 실란기가 상기 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)와 자기결합되어 형성될 수 있다.The surface structure layer having antifouling properties further comprises an interface layer formed between the upper surface of the substrate and the surface layer and having a hydroxyl group (-OH) or a carboxyl group (-COOH) formed on the surface thereof, Group may be formed by magnetic coupling with the hydroxyl group (-OH) or the carboxyl group (-COOH).

또한, 상기 표면층은 하기의 구조식(1)으로 표시되는 실란계 화합물을 포함하여 형성될 수 있다.Further, the surface layer may be formed by including a silane-based compound represented by the following structural formula (1).

구조식(1)The structural formula (1)

Figure pat00001
또는
Figure pat00002
Figure pat00001
or
Figure pat00002

(여기서, n은 4 ~ 25이다.)
(Where n is 4 to 25).

또한, 상기 계면층은 그래핀, 그래핀옥사이드, 금속 산화물 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 이때, 상기 금속 산화물은 TixOx, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 산화물일 수 있다. 상기 계면층은 디핑 코팅, 스핀 코팅 혹은 스프레이 코팅에 의하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 계면층은 플라즈마 처리 또는 UVO 처리를 통하여 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 기재는 니켈, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 모넬, 인코넬, 텅스텐, 은 티타늄, 몰리브덴, 듀플렉스, 구리 및 철에서 선택되는 어느 하나의 금속 물질 또는 나무, 유리, 플라스틱, 실리콘, 고무, 탄성체, 발포제, 종이, 세라믹, 콘크리트 및 석고보드에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있으며, 상기 금속 물질은 어닐링 처리되어 형성될 수 있다.Further, the interface layer may be formed of graphene, graphen oxide, a metal oxide, or a mixture thereof. The metal oxide may be at least one selected from the group consisting of Ti x O x , Fe x O y , Al x O y , Si x O y , Sn x O y , Zn x O y , In x O y , and Ce x O y And Zr x O y . The interface layer may be formed by dipping coating, spin coating, or spray coating. In addition, the interface layer may be formed with a hydroxyl group (-OH) or a carboxyl group (-COOH) through plasma treatment or UVO treatment. The base material may be any one selected from the group consisting of nickel, aluminum, stainless steel, monel, inconel, tungsten, silver titanium, molybdenum, duplex, And may be formed of any one selected from metal materials or wood, glass, plastic, silicon, rubber, elastomer, foaming agent, paper, ceramic, concrete and gypsum board or a mixture thereof. have.

또한, 본 발명의 방오성을 갖는 표면 구조층은 기재의 상부에 형성되는 표면층을 포함하고, 상기 표면층은 CF(탄화불소)기 또는 CH(탄화수소)기를 포함하는 인산계 화합물을 포함하여 형성될 수 있다. 또한, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 상기 기재의 상면과 상기 표면층의 사이에 형성되며, 표면에 금속기(-M)가 형성되는 계면층을 더 포함하며, 상기 표면층은 상기 인산계 화합물의 인산기가 상기 금속기와 자기결합되어 형성될 수 있다.In addition, the surface structure layer having antifouling property of the present invention includes a surface layer formed on the upper side of the substrate, and the surface layer may include a phosphate compound containing a CF (fluorocarbon) group or a CH (hydrocarbon) group . Further, the antifouling surface structure layer may further include an interface layer formed between the upper surface of the substrate and the surface layer and having a surface on which a metal (-M) is formed, wherein the surface layer is formed of a phosphorus- And may be formed by being magnetically coupled with the metal.

상기 표면층이 하기의 구조식(2)으로 나타내어지는 인산계 화합물로 이루어질 수 있다. The surface layer may be made of a phosphate compound represented by the following structural formula (2).

구조식(2)Structural formula (2)

Figure pat00003
또는
Figure pat00004
Figure pat00003
or
Figure pat00004

(여기서, n은 4 ~ 25이다.)(Where n is 4 to 25).

또한, 상기 계면층은 금속 산화물로 형성될 수 있다. 또한, 상기 금속 산화물은 TixOx, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 산화물일 수 있다. 또한, 상기 계면층은 플라즈마 처리에 의하여 상기 금속기가 형성될 수 있다.Also, the interface layer may be formed of a metal oxide. The metal oxide may be at least one selected from the group consisting of Ti x O x , Fe x O y , Al x O y , Si x O y , Sn x O y , Zn x O y , In x O y , and Ce x O y And Zr x O y . In addition, the metal layer may be formed on the interface layer by a plasma treatment.

또한, 상기 기재는 니켈, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 모넬, 인코넬, 텅스텐, 은 티타늄, 몰리브덴, 듀플렉스, 구리 및 철에서 선택되는 어느 하나의 금속 물질 또는 나무, 유리, 플라스틱, 실리콘, 고무, 탄성체, 발포제, 종이, 세라믹, 콘크리트 및 석고보드에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있으며, 상기 금속 물질은 어닐링 처리되어 형성될 수 있다.The substrate may be made of any one metal material selected from the group consisting of nickel, aluminum, stainless steel, monel, inconel, tungsten, silver titanium, molybdenum, duplex, copper and iron or a metal material such as wood, glass, plastic, silicone, rubber, , Paper, ceramics, concrete, and gypsum board, or a mixture thereof, and the metal material may be formed by annealing.

또한, 상기 표면층은 HDF-S, OD-PA, HDF-PA 또는 HDF-S로 형성될 수 있다.Also, the surface layer may be formed of HDF-S, OD-PA, HDF-PA or HDF-S.

본 발명의 방오성을 갖는 표면 구조층은 기재상에 형성되는 실란계 화합물 또는 인산계 화합물을 포함하는 표면층에 의하여 방오성 또는 방수성이 향상되는 효과가 있다. The surface structure layer having antifouling property of the present invention has an effect of improving the antifouling property or the waterproof property by the surface layer comprising the silane compound or the phosphate compound formed on the substrate.

본 발명의 방오성을 갖는 표면 구조층은 자기결합(self-assembly) 증착에 의해 보다 안정되고 옴니포빅(omniphobic)한 윤활 표면(slippery surface)을 갖는 계면층과 표면층이 형성되어 기재의 방오성 또는 방수성을 증가시키는 효과가 있다.The antifouling surface structure layer of the present invention is formed by self-assembly deposition to form an interfacial layer and a surface layer having a more stable and omniphobic slippery surface to improve the antifouling property or waterproof property of the substrate .

또한, 본 발명의 방오성을 갖는 표면 구조층은 기재 표면에 부착된 액상 이물질(물, 오일, 소변, 빗물, 유기물)이 표면층에 대해 작은 접촉각을 갖도록 하여 물이 기재 표면에서 빨리 제거되도록 하여 방수성을 증가시키는 효과가 있다.In addition, the surface structure layer having antifouling property of the present invention has a small contact angle with respect to the surface layer so that the liquid foreign matter (water, oil, urine, rainwater, organic matter) adhering to the surface of the substrate has a small contact angle, .

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층의 단면도이다.
도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층의 단면도이다.
도 3a 내지 도 3b는 계면층이 그래핀인 경우에 있어서, 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타내는 사진이다.
도 3c는 계면층이 그래핀인 경우에 있어서, 본 발명의 비교예에 따른 방오성을 갖지 않는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타내는 사진이다.
도 4a 내지 도 4b는 계면층이 TiO2인 경우에 있어서, 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타내는 사진이다.
도 4c는 계면층이 그래핀인 경우에 있어서, 본 발명의 비교예에 따른 방오성을 갖지 않는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타내는 사진이다.
도 5a 내지 도 5b는 계면층이 그래핀 및 TiO2인 경우에 있어서, 본 발명의 일 실시예 및 다른 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타내는 사진이다.
도 5c는 계면층이 그래핀인 경우에 있어서, 본 발명의 비교예에 따른 방오성을 갖지 않는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타내는 사진이다.
도 6a 내지 도 6b는 계면층이 TiO2인 경우에 있어서, 본 발명의 일 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에서의 물과 우레아의 접촉 상태를 나타내는 사진이다. 1 is a cross-sectional view of an antifouling surface structure layer according to an embodiment of the present invention.
2 is a cross-sectional view of a surface structure layer having antifouling properties according to another embodiment of the present invention.
3A and 3B are photographs showing contact states of water droplets on the surface structure layer having antifouling properties according to one embodiment and another embodiment of the present invention when the interface layer is graphene.
3C is a photograph showing the contact state of water droplets with respect to the surface structure layer having no antifouling property according to the comparative example of the present invention when the interface layer is graphene.
4A to 4B are photographs showing the contact state of water droplets on the surface structure layer having antifouling properties according to one embodiment and another embodiment of the present invention in the case where the interface layer is TiO 2 .
4C is a photograph showing the contact state of water droplets on the surface structure layer having no antifouling property according to the comparative example of the present invention in the case where the interface layer is graphene.
5A to 5B are photographs showing contact states of water droplets on the surface structure layer having antifouling properties according to one embodiment and another embodiment of the present invention when the interface layer is graphene and TiO 2 .
5C is a photograph showing the contact state of water droplets with respect to the surface structure layer having no antifouling property according to the comparative example of the present invention when the interface layer is graphene.
6A to 6B are photographs showing the contact state of water and urea in the surface structure layer having antifouling properties according to an embodiment of the present invention when the interface layer is TiO 2 .

이하에서 실시예와 첨부된 도면을 통하여 본 발명의 방오성을 갖는 표면 구조층에 대하여 보다 구체적으로 설명한다. Hereinafter, the surface structure layer having antifouling property of the present invention will be described in more detail with reference to Examples and the accompanying drawings.

먼저, 본 발명의 일 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에 대하여 설명한다. First, a surface structure layer having an antifouling property according to an embodiment of the present invention will be described.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층의 단면도를 나타낸다. BRIEF DESCRIPTION OF THE DRAWINGS Figure 1 shows a cross-sectional view of a surface structure layer having antifouling properties according to an embodiment of the present invention.

상기 방오성을 갖는 표면 구조층(100)은, 도 1을 참조하면, 기재(110)와 계면층(120) 및 표면층(130)을 포함하여 형성된다. 여기서 표면 구조층(100)은 기재(110)와, 기재(110)의 상부에 형성되는 계면층(120) 및 표면층(130)을 포함하는 구조층을 의미한다. 또한, 상기 표면 구조층(100)은 계면층(120) 및 표면층(130)이 형성되는 다양한 제품의 표면 구조층을 의미할 수 있다. 또한, 상기 표면 구조층(100)은 기재를 포함하는 제품이 요구하는 특성에 따라 방오성 또는 방수성을 갖게 된다. 여기서, 상기 표면 구조층(130)의 방오성은 표면에 접촉되는 물의 접촉각을 감소시켜 물이 표면으로부터 흘러내리도록 하여 표면에 물기가 남아 있지 않도록 함으로써 표면에 오염 물질이 물과 함께 신속하게 제거되도록 하는 특성을 의미한다. 따라서, 상기 방오성은 표면 구조층(100)의 표면에 접촉되는 물의 접촉각을 감소시켜 물이 표면으로부터 신속하게 흘러내리도록 하는 방수성을 포함할 수 있다.
The antifouling surface structure layer 100 is formed to include a substrate 110, an interface layer 120, and a surface layer 130, referring to FIG. Here, the surface structure layer 100 refers to a structure layer including a substrate 110, an interface layer 120 formed on the substrate 110, and a surface layer 130. The surface structure layer 100 may mean a surface structure layer of various products in which the interface layer 120 and the surface layer 130 are formed. Also, the surface structure layer 100 may have antifouling or waterproofing properties depending on the properties required by the product including the substrate. The antifouling property of the surface structure layer 130 reduces the contact angle of the water contacting the surface so that the water flows down from the surface so that no water remains on the surface, ≪ / RTI > Therefore, the antifouling property may include waterproof property to reduce the contact angle of water that is in contact with the surface of the surface structure layer 100 so that the water quickly flows out from the surface.

상기 기재(110)는 나무, 유리, 플라스틱, 실리콘, 고무, 탄성체, 발포제, 종이, 세라믹, 콘크리트 또는 석고보드로 이루어질 수 있다. 또한, 상기 기재는 전자 부품이 실장된 회로 기판, 또는 전자 부품 자체일 수 있다. 또한, 상기 기재(110)는 니켈, 철, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 모넬, 인코넬, 텅스텐, 은, 티타늄, 몰리브덴, 듀플렉스 및 구리에서 선택되는 어느 하나의 금속 물질 또는 이들의 합금으로 형성될 수 있다. 상기 금속 물질은 기재로 사용되기 전에 사전에 또는 기재로 형성된 후에 어닐링 처리되어 형성될 수 있다. 상기 금속 물질의 어닐링 처리 조건은 각 금속 물질의 재질에 따라 행하여지는 어닐링 처리 조건에 따라 결정될 수 있다. 상기 금속 물질은 어닐링 처리되는 경우에, 기재(110)는 계면층(120) 또는 표면층(130)과의 결합력이 증가될 수 있다. 상기 기재(110)는 방오성 또는 방수성을 필요로 하는 제품을 의미한다. 따라서, 상기 기재(110)는 상기와 같은 재질로 형성되는 다양한 제품의 기재일 수 있다.
The substrate 110 may be made of wood, glass, plastic, silicone, rubber, elastomer, foaming agent, paper, ceramic, concrete or gypsum board. Further, the substrate may be a circuit board on which the electronic component is mounted, or the electronic component itself. The substrate 110 may be formed of any one of metal materials selected from the group consisting of nickel, iron, aluminum, stainless steel, monel, inconel, tungsten, silver, titanium, molybdenum, duplex and copper or an alloy thereof. The metal material may be formed beforehand or after being formed into a base material before being used as a substrate. The annealing treatment conditions of the metal material may be determined according to the annealing treatment conditions depending on the material of each metal material. When the metal material is annealed, the bonding strength of the substrate 110 to the interface layer 120 or the surface layer 130 may be increased. The substrate 110 means a product requiring antifouling or waterproofing properties. Accordingly, the substrate 110 may be a substrate of various products formed of the above-described materials.

상기 계면층(120)은 그래핀, 그래핀옥사이드 또는 금속 산화물로 형성된다. 또한, 상기 계면층(120)은 그래핀, 그래핀옥사이드 또는 금속 산화물의 혼합물로 형성될 수 있다. 상기 금속 산화물은 TixOx, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 산화물 또는 이들의 혼합물일 수 있다. 상기 계면층(120)은 상기와 같은 물질이 기재의 표면에 전체적으로 코팅되어 형성된다. 상기 계면층(120)은 바람직하게는 나노 두께를 갖는 나노 박막층으로 형성될 수 있다. 상기 계면층(120)은 상기와 같은 물질의 나노 입자가 포함된 코팅액이 디핑 코팅, 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅에 의하여 코팅되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 계면층(120)은 기재(110)의 상면에 박막, 나노요철 구조 또는 텍스쳐 구조로 형성될 수 있다. 상기 계면층(120)은 그래핀으로 형성되는 경우에 그래핀막을 별도의 기판에서 성장시킨 후에, 기재(110)의 표면에 이전(transfer)되어 형성된다. 또한, 상기 계면층(120)은 기재(110)의 표면에 금속 씨드(seed)의 박막이 형성된 후 그래핀이 성장되어 형성될 수 있다. 또한, 상기 계면층(120)은 산화물로 형성되는 경우에 스퍼터링, 원자막증착(Atomic Layer Deposition), 화학기상증착(Chemical Vapor Deposition), 전자빔증착(E-beam Deposition)에 의하여 형성될 수 있다. The interface layer 120 is formed of graphene, graphene oxide, or a metal oxide. In addition, the interface layer 120 may be formed of a mixture of graphene, graphene oxide, or a metal oxide. Wherein the metal oxide is selected from the group consisting of Ti x O x , Fe x O y , Al x O y , Si x O y , Sn x O y , Zn x O y , In x O y , Ce x O y And Zr x O y , or a mixture thereof. The interface layer 120 is formed by coating the surface of the base material with the above-mentioned material as a whole. The interface layer 120 may be formed of a nano-thin film layer having a nano-thickness. The interfacial layer 120 may be formed by coating a coating liquid containing nanoparticles of the above-described materials by dipping coating, spin coating, or spray coating. The interface layer 120 may be formed on the upper surface of the substrate 110 in a thin film, a nano-irregular structure, or a textured structure. When the interface layer 120 is formed of graphene, the graphene film is transferred to a surface of the substrate 110 after being grown on a separate substrate. The interfacial layer 120 may be formed by growing a thin film of a metal seed on the surface of the substrate 110 and then growing the graphene. The interface layer 120 may be formed by sputtering, atomic layer deposition, chemical vapor deposition, or E-beam deposition in the case where the interface layer 120 is formed of an oxide.

상기 계면층(120)은 표면에 다수의 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)가 형성될 수 있다. 상기 계면층(120)은 O2 플라즈마와 같은 플라즈마를 이용한 플라즈마 처리, UVO 처리와 같은 표면 처리에 의하여 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)가 형성될 수 있다. 또한, 상기 계면층(120)은 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)를 포함하는 화학 물질을 계면층(120)의 상면에 분사 또는 도포하는 화학적 처리 방법에 의하여 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)가 형성될 수 있다. 예를 들면, 상기 계면층(120)이 실리카 나노박막층으로 형성되는 경우에, 실리콘 산화물의 표면에 도포되는 헥사클로로실록산 (hexachlorosiloxane)에 의하여 표면에 다수의 수산화기(-OH)가 형성될 수 있다. 한편, 상기 계면층(120)은 금속 또는 금속 산화물로 형성되는 경우에 표면에 금속기(-M) 또는 산소 이온기(-O)가 별도의 처리를 진행하지 않아도 자연적으로 존재할 수 있다.The interface layer 120 may have a large number of hydroxyl groups (-OH) or carboxyl groups (-COOH) on its surface. The interface layer 120 may be formed with a hydroxyl group (-OH) or a carboxyl group (-COOH) by a surface treatment such as a plasma treatment using a plasma such as an O 2 plasma or a UVO treatment. The interface layer 120 may be formed by a chemical treatment method of spraying or applying a chemical substance containing a hydroxyl group (-OH) or a carboxyl group (-COOH) onto the upper surface of the interface layer 120, (-COOH) may be formed. For example, when the interface layer 120 is formed of a silica nanofiber layer, a large number of hydroxyl groups (-OH) may be formed on the surface by hexachlorosiloxane applied to the surface of the silicon oxide. In the case where the interface layer 120 is formed of a metal or a metal oxide, the metal layer (-M) or the oxygen ion group (-O) may naturally exist on the surface without any additional treatment.

상기 계면층(120)은 기재(110)의 표면에 코팅되어, 기재(110)의 표면과 표면층(130)의 결합력을 증가시키며, 표면층(130)이 기재(110)로부터 분리 또는 박리되는 것을 감소시켜 표면층(130)의 수명을 연장시킨다. 또한, 상기 계면층(120)은 자체적으로 방오성 또는 방오성을 갖게 될 수 있다. 한편, 상기 표면층(130)과 기재(110)의 표면과의 결합력이 충분한 경우에 계면층(120)은 생략될 수 있다. 특히, 상기 기재(110)가 금속 물질로 형성되는 경우에 표면층(130)이 기재(110)의 표면과 결합력이 확보될 수 있으므로 계면층(120)이 생략될 수 있다. 또한, 상기 기재(110)가 금속 물질로 형성되고, 금속 물질이 표면층(130)의 코팅 전에 어닐링 처리되는 경우에, 기재(110)는 표면층(130)과의 결합력이 증가되므로 계면층(120)이 생략될 수 있다. 이때, 상기 기재(110)의 금속 물질은 재질에 따른 통상의 어닐링 처리 조건에 따라 어닐링될 수 있다.
The interface layer 120 is coated on the surface of the substrate 110 to increase the bonding force between the surface of the substrate 110 and the surface layer 130 and reduce the separation or peeling of the surface layer 130 from the substrate 110. [ Thereby prolonging the lifetime of the surface layer 130. In addition, the interface layer 120 may have antifouling or antifouling properties. On the other hand, when the binding force between the surface layer 130 and the surface of the substrate 110 is sufficient, the interface layer 120 may be omitted. In particular, in the case where the substrate 110 is formed of a metal material, the interface layer 120 may be omitted because the surface layer 130 can secure a bonding force with the surface of the substrate 110. When the base material 110 is formed of a metal material and the metal material is annealed before the surface layer 130 is coated, the adhesion strength of the base material 110 to the surface layer 130 is increased, Can be omitted. At this time, the metal material of the substrate 110 may be annealed according to a conventional annealing treatment condition depending on the material.

상기 표면층(130)은 기재(110)의 표면 또는 계면층(120)의 표면에 코팅되어 형성된다. 상기 표면층(130)은 CF(탄화불소)기 또는 CH(탄화수소)기를 포함하는 실란계 화합물을 포함하여 형성된다. 상기 표면층(130)은 전체가 실란계 화합물로 형성되거나, 일부가 실란계 화합물로 형성될 수 있다. 즉, 상기 표면층(130)은 기재의 특성, 또는 요구되는 방오성 또는 방수성의 정도에 따라 실란계 화합물과 다른 화합물과 혼합되어 형성될 수 있다. 상기 표면층(130)은 실란계 화합물이 무수톨루엔과 같은 용매에 용해되어 기재(110)의 표면 또는 계면층(120)의 상면에 코팅되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 실란계 화합물은 0.1 ∼ 10mM의 농도로 용매에 용해되며, 바람직하게는 1 ~ 3mM의 농도로 용매에 용해된다. 상기 실란계 화합물의 농도가 너무 낮으면 충분한 두께의 표면층(130)이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 실란계 화합물의 농도가 너무 높으면 표면층(130)의 두께가 불필요하게 두꺼워지거나 두께 조절이 어려울 수 있다. 상기 실란계 화합물은 하기 구조식(1)으로 표시되는 화합물로 형성될 수 있다. 상기 표면층(130)은 계면층(120)에 코팅되는 경우에 실란계 화합물의 실란기가 계면층(120)의 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)와 탈수 반응에 의하여 공유결합하는 자기조립(self-assembly) 증착 반응에 의해 자기결합 단분자막으로 형성된다. 또한, 상기 표면층(130)은 계면층(120)에 수산화기 또는 카르복시기가 존재하지 않더라도, 계면층(130)의 표면에 존재할 있는 금속기 또는 산소이온기와 결합되어 형성될 수 있다.The surface layer 130 is formed by coating on the surface of the substrate 110 or the surface of the interface layer 120. The surface layer 130 is formed of a silane-based compound containing a CF (fluorocarbon) group or a CH (hydrocarbon) group. The surface layer 130 may be formed entirely of a silane-based compound or a part of the surface layer 130 may be formed of a silane-based compound. That is, the surface layer 130 may be formed by mixing the silane-based compound with another compound depending on the properties of the base material, or the degree of antifouling or waterproofness required. The surface layer 130 may be formed by coating the surface of the substrate 110 or the upper surface of the interface layer 120 with the silane compound dissolved in a solvent such as anhydrous toluene. At this time, the silane compound is dissolved in a solvent at a concentration of 0.1 to 10 mM, preferably at a concentration of 1 to 3 mM. If the concentration of the silane compound is too low, the surface layer 130 having a sufficient thickness may not be formed. If the concentration of the silane compound is too high, the thickness of the surface layer 130 may be unnecessarily increased or the thickness thereof may be difficult to control. The silane-based compound may be formed of a compound represented by the following structural formula (1). The surface layer 130 is formed by self-assembling (curing) in which the silane group of the silane compound is covalently bonded to the hydroxyl group (-OH) or the carboxyl group (-COOH) of the interfacial layer 120 by dehydration reaction when the interfacial layer 120 is coated self-assembly deposition reaction to form a self-assembled monolayer. The surface layer 130 may be formed by bonding with a metal or oxygen ion group existing on the surface of the interface layer 130, even if no hydroxyl group or carboxyl group is present in the interface layer 120.

또한, 상기 표면층(130)은 삼염화 실란 자기결합 단분자막(trichlorosilane SAM) 또는 (heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl) trichlorosilane (HDF-S)일 수 있다. 한편, 상기 실란계 화합물의 실란기는 대기중에서 반응이 빠르게 진행되므로, 바람직하게는 반응 속도를 제어하기 위하여 질소분위기에서 진행될 수 있다. 상기 표면층(130)은 계면층(120)과 공유 결합으로 결합되므로, 결합력이 양호하게 된다.
The surface layer 130 may be a trichlorosilane SAM or heptadecafluoro-1,1,2,2-tetrahydrodecyl trichlorosilane (HDF-S). Meanwhile, since the silane group of the silane compound proceeds rapidly in the atmosphere, the silane group can proceed in a nitrogen atmosphere in order to control the reaction rate. Since the surface layer 130 is covalently bonded to the interface layer 120, the bonding force is improved.

구조식(1)The structural formula (1)

Figure pat00005
또는
Figure pat00006
Figure pat00005
or
Figure pat00006

(여기서, n은 4 ~ 25이다.)
(Where n is 4 to 25).

본 발명의 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층(100)은 방오성 또는 방수성이 있는 계면층(120)의 상부에 방오성 또는 방수성이 우수한 표면층(130)이 추가로 형성되어 방오성 또는 방수성이 향상될 수 있다.
The surface structure layer 100 having an antifouling property according to the embodiment of the present invention may have an antifouling or waterproofing surface layer 130 on the top of the interface layer 120 to further improve antifouling or waterproofing properties .

다음으로, 본 발명의 다른 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에 대하여 설명한다.Next, the surface structure layer having an antifouling property according to another embodiment of the present invention will be described.

도 2는 본 발명의 다른 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층의 단면도를 나타낸다.2 shows a cross-sectional view of a surface structure layer having antifouling properties according to another embodiment of the present invention.

상기 방오성을 갖는 표면 구조층(200)은, 도 2를 참조하면, 기재(110)와, 계면층(220) 및 표면층(230)을 포함하여 형성된다.2, the surface structure layer 200 having antifouling properties is formed to include a substrate 110, an interface layer 220, and a surface layer 230.

상기 계면층(220)은 기재(110)의 상부에 형성되며, 표면에 금속기(-M)가 형성된다. 상기 계면층(220)은 금속 산화물로 형성된다. 상기 계면층(220)은 TixOx, FexOy, AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 산화물 또는 이들의 혼합물로 형성될 수 있다. 상기 계면층(220)은 플라즈마 처리와 같은 표면처리를 통하여 표면에 금속기(-M)가 형성될 수 있다. 한편, 상기 계면층(120)은 금속 또는 금속 산화물로 형성되는 경우에 표면에 금속기(-M) 또는 산소 이온기(-O)가 별도의 처리를 진행하지 않아도 자연적으로 존재할 수 있다.The interface layer 220 is formed on the upper surface of the substrate 110, and a metal (-M) is formed on the surface. The interface layer 220 is formed of a metal oxide. The interface layer 220 is Ti x O x, Fe x O y, Al x O y, Si x O y, Sn x O y, Zn x O y, In x O y, Ce x O y And Zr x O y , or a mixture of any of these metal oxides. The interface layer 220 may be formed with a metal (-M) on its surface through a surface treatment such as a plasma treatment. In the case where the interface layer 120 is formed of a metal or a metal oxide, the metal layer (-M) or the oxygen ion group (-O) may naturally exist on the surface without any additional treatment.

상기 계면층(220)은 기재(110)의 표면에 코팅되어, 기재(110)의 표면과 표면층(230)의 결합력을 증가시키며, 표면층(230)이 기재(110)로부터 분리 또는 박리되는 것을 감소시켜 표면층(230)의 수명을 연장시킨다. 따라서, 상기 표면층(230)과 기재(110)의 표면과의 결합력이 충분한 경우에 계면층(220)은 생략될 수 있다. 특히, 상기 기재(110)가 금속으로 형성되는 경우에 표면층(230)이 기재(110)의 표면과 결합력이 확보될 수 있으므로 계면층(120)이 생략될 수 있다. 또한, 상기 기재(110)가 금속 물질로 형성되고, 금속 물질이 표면층(230)의 코팅 전에 어닐링 처리되는 경우에 표면층(230)과의 결합력이 증가되므로 계면층(220)이 생략될 수 있다. 이때, 상기 기재(110)의 금속 물질은 재질에 따른 통상의 어닐링 처리 조건에 따라 어닐링될 수 있다.
The interface layer 220 is coated on the surface of the substrate 110 to increase the bonding force between the surface of the substrate 110 and the surface layer 230 and reduce the separation or peeling of the surface layer 230 from the substrate 110. [ Thereby prolonging the lifetime of the surface layer 230. Therefore, the interface layer 220 may be omitted when the bonding force between the surface layer 230 and the surface of the substrate 110 is sufficient. In particular, in the case where the substrate 110 is formed of a metal, the interface layer 120 may be omitted because the surface layer 230 can secure a bonding force with the surface of the substrate 110. In addition, when the base material 110 is formed of a metal material and the metal material is annealed before coating the surface layer 230, the bonding strength with the surface layer 230 is increased, so that the interface layer 220 may be omitted. At this time, the metal material of the substrate 110 may be annealed according to a conventional annealing treatment condition depending on the material.

상기 표면층(230)은 CF(탄화불소) 또는 CH(탄화수소)를 포함하는 인산계 화합물을 포함하여 형성된다. 상기 표면층(230)은 전체가 인산계 화합물로 형성되거나, 일부가 인산계 화합물로 형성될 수 있다. 상기 표면층(230)은 인산계 화합물이 에탄올과 같은 알콜 용매에 용해되어 기재(110)의 표면 또는 계면층(220)의 상면에 코팅되어 형성될 수 있다. 이때, 상기 인산계 화합물은 0.1 ∼ 10mM의 농도로 용매에 용해되며, 바람직하게는 1 ~ 3mM의 농도로 용매에 용해된다. 상기 인산계 화합물의 농도가 너무 낮으면 충분한 두께의 표면층(130)이 형성되지 않을 수 있다. 또한, 상기 인산계 화합물의 농도가 너무 높으면 표면층(130)의 두께가 불필요하게 두꺼워지거나 두께 조절이 어려울 수 있다. 상기 인산계 화합물은 하기 구조식(2)으로 표시되는 인산계 화합물로 형성될 수 있다. 상기 표면층(230)은 계면층(220)에 코팅되는 경우에 인산계 화합물의 인산기가 계면층(120)의 금속기(-M)와 자기결합을 통하여 배위결합되는 자기결합 단분자막(self-assembled monolayer)이 형성된다. 또한, 상기 표면층(130)은 계면층(120)에 자연적으로 존재할 수 있는 금속기 또는 산소이온기와 결합되어 형성될 수 있다.The surface layer 230 is formed of a phosphoric acid-based compound containing CF (fluorocarbon) or CH (hydrocarbon). The surface layer 230 may be entirely formed of a phosphoric acid compound or a part of the surface layer 230 may be formed of a phosphoric acid compound. The surface layer 230 may be formed by coating the surface of the base material 110 or the upper surface of the interface layer 220 by dissolving the phosphate compound in an alcohol solvent such as ethanol. At this time, the phosphoric acid compound is dissolved in a solvent at a concentration of 0.1 to 10 mM, preferably at a concentration of 1 to 3 mM. If the concentration of the phosphate compound is too low, the surface layer 130 having a sufficient thickness may not be formed. If the concentration of the phosphate compound is too high, the thickness of the surface layer 130 may be unnecessarily increased or the thickness thereof may be difficult to control. The phosphate-based compound may be formed of a phosphate-based compound represented by the following structural formula (2). The surface layer 230 is a self-assembled monolayer in which a phosphoric acid group of a phosphate compound is co-ordinated with a metal group (-M) of the interface layer 120 when the interface layer 220 is coated, . The surface layer 130 may be formed of a metal or an oxygen ion group that may naturally exist in the interface layer 120.

또한, 상기 표면층(130)은 포스폰산 자기결합 단분자막(phosphonic acid SAMs)으로 형성될 수 있다. 상기 포스폰산 자기결합 단분자막은 Octadecylphosphonic acid (OD-PA) 또는 (1H,1H,2H,2H-heptadecafluorodec-1-yl) phosphonic acid (HDF-PA)일 수 있다. 상기 인산계 화합물의 인산기는 대기중에서 안정한 상태를 유지하므로 실란계 화합물과 달리 대기중에서 코팅 공정이 진행될 수 있다.
In addition, the surface layer 130 may be formed of phosphonic acid SAMs. The phosphonic acid self-assembled monolayer may be octadecylphosphonic acid (OD-PA) or (1H, 1H, 2H, 2H-heptadecafluorodec-1-yl) phosphonic acid (HDF-PA). Since the phosphoric acid group of the phosphate compound maintains a stable state in the atmosphere, the coating process can proceed in the air unlike the silane compound.

구조식(2)Structural formula (2)

Figure pat00007
또는
Figure pat00008
Figure pat00007
or
Figure pat00008

(여기서, n은 4 ~ 25이다.)
(Where n is 4 to 25).

본 발명의 실시예에 의해 형성된 방오성을 갖는 표면 구조층(100 및 200)은 유기물 및 무기물, 특히 복합성 액체(오일, 혈액, 소변, 빗물 등)와 같은 오염물이 부착되지 않거나 쉽게 제거되는 방오성 또는 방수성을 갖는 표면 구조층이다.The surface structure layers 100 and 200 having antifouling properties formed according to the embodiment of the present invention have antifouling or waterproof properties such that contaminants such as organic and inorganic substances, particularly complex liquids (oil, blood, urine, rainwater, etc.) . ≪ / RTI >

상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 태양전지의 표면, 건물의 유리창에 적용될 수 있으며, 태양전지의 표면 또는 건물의 유리창이 대기 먼지등과 같은 오염 물질로 오염되더라도 용이하게 오염 물질이 제거되도록 할 수 있다. The surface structure layer having antifouling properties can be applied to the surface of a solar cell or a glass window of a building. Even if the surface of a solar cell or a glass window of a building is contaminated with contaminants such as atmospheric dust, contaminants can be easily removed .

또한, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 자동차의 유리에 적용될 수 있으며, 비가 내리는 경우에 빗물이 빠르게 흘러내리도록 할 수 있다.In addition, the surface structure layer having antifouling properties can be applied to glass of an automobile, and rainwater can be caused to flow down rapidly in case of rain.

또한, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 비닐하우스의 비닐 표면에 적용될 수 있으며, 특히 겨울에 눈이 내리는 경우에 눈이 쌓이지 않고 바로 미끄러지도록 함으로써 비닐하우스의 붕괴 사고가 감소되도록 할 수 있다.In addition, the surface structure layer having antifouling properties can be applied to the vinyl surface of the vinyl house. In particular, when the snow falls in the winter, the snow can be slipped without being accumulated, so that the collapse of the vinyl house can be reduced.

또한, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 신장 투석용 호스 또는 소변 배출용 호스와 같은 의료용 호스의 내벽에 적용될 수 있으며, 의료용 호스 내벽에 혈액이나 소변이 잔류하는 것을 최소화하여 이차 감염의 가능성을 감소시킬 수 있다.In addition, the surface structure layer having antifouling properties can be applied to the inner wall of a medical hose such as a kidney dialysis hose or a hose for urine discharge, and minimizes the residual of blood or urine on the inner wall of the medical hose, thereby reducing the possibility of secondary infection .

또한, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 음식을 담는 그릇, 음식 보관을 위한 밀폐 용기와 같은 식품 용기의 표면에 적용될 수 있으며, 설거지 과정에서 표면에 묻은 음식물들이 용이하게 제거될 수 있도록 한다.In addition, the surface structure layer having antifouling properties can be applied to the surface of a food container such as a container for food and a closed container for food storage, so that the food on the surface can be easily removed during the washing process.

또한, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 스마트폰, 노트북, 컴퓨터와 같은 전자 제품에서 기판에 전자 부품이 실장된 상태에서 스프레이 방식 또는 디핑 방식에 의하여 도포되어 형성될 수 있으며, 전자 제품의 사용중에 물이 내부로 물이 침투하는 경우 또는 전자 제품이 물에 빠진 경우에 방수성에 의하여 전자 제품의 내부로 유입되는 물이 전자 부품과 접촉하거나 전자 부품의 내부로 유입되는 것을 차단할 수 있다. 이때, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 계면층으로 전기 절연성이 있는 금속 산화물이 코팅되며, 표면층은 실란계 또는 인산계 화합물로 형성될 수 있다.
In addition, the surface structure layer having antifouling properties may be applied by spraying or dipping in a state where electronic components are mounted on a substrate in an electronic product such as a smart phone, a notebook computer, and a computer, Water penetrating into the inside of the electronic product or water entering the electronic product due to its waterproof property can be prevented from coming into contact with or entering the inside of the electronic component. At this time, the surface structure layer having the antifouling property may be coated with a metal oxide having electric insulation as an interface layer, and the surface layer may be formed of a silane-based or phosphate-based compound.

<실시예><Examples>

이어서, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 본 발명의 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에 대하여 설명하고, 본 발명에 대한 이해에 제공한다.
Hereinafter, the present invention will be described by way of specific examples with reference to an antifouling surface structure layer according to an embodiment of the present invention, and it is provided for an understanding of the present invention.

(실시예 1a)(Example 1a)

기재(110)의 표면에 그래핀으로 계면층(120)을 형성하고, 계면층(120)의 표면에 실란계 화합물로 표면층(130)을 형성함으로써 방오성을 갖는 표면 구조층(100)을 제작하였다. 이때, 상기 표면층(130)은 3 mM농도의 실란계 화합물(CF3-(CF)n-SiCl3)을 무수톨루엔에 용해하여 코팅하였다. 상기 얻어진 방오성을 갖는 표면 구조층(100)에 대한 물방울의 접촉각을 평가하였다.
The surface structure layer 100 having antifouling properties was prepared by forming the interface layer 120 with graphene on the surface of the substrate 110 and forming the surface layer 130 with the silane compound on the surface of the interface layer 120 . At this time, the surface layer 130 was coated by dissolving a 3 mM silane compound (CF 3 - (CF 3 ) n - SiCl 3 ) in anhydrous toluene. The contact angle of the water droplet with respect to the obtained surface structure layer 100 having the antifouling property was evaluated.

(실시예1b)(Example 1b)

기재(110)의 표면에 TiO2로 계면층(120)을 형성한 점을 제외하고는 실시예 1a와 동일하게 하였다.
Except that the interface layer 120 was formed of TiO 2 on the surface of the substrate 110.

(실시예1c)(Example 1c)

기재(110)의 표면에 그래핀 및 TiO2로 계면층(120)을 형성한 점을 제외하고는 실시예 1a와 동일하게 하였다.
Except that the interface layer 120 was formed of graphene and TiO 2 on the surface of the base material 110.

(실시예2a)(Example 2a)

기재(110)의 표면에 그래핀으로 계면층(120)을 형성하고, 이어서 계면층(120)의 표면에 인산계 화합물로 표면층(230)을 형성함으로써 방오성을 갖는 표면 구조층(200)을 제작하였다. 이때, 상기 표면층(230)은 3mM 농도의 인산계 화합물(CF3-(CF)n-PO3)을 알코올에 용해시켜 사용하였다. 상기 얻어진 방오성을 갖는 표면 구조층(200)에 대한 물방울의 접촉각을 평가하였다.
The surface structure layer 200 having antifouling properties is manufactured by forming the interface layer 120 with graphene on the surface of the base material 110 and then forming the surface layer 230 with the phosphate compound on the surface of the interface layer 120 Respectively. At this time, the surface layer 230 was used by dissolving a phosphate compound (CF 3 - (CF) n -PO 3 ) having a concentration of 3 mM in alcohol. The contact angle of the water droplet with respect to the surface structure layer 200 having the antifouling property was evaluated.

(실시예2b)(Example 2b)

기재(110)의 표면에 TiO2로 계면층(120)을 형성한 점을 제외하고는 실시예2a와 동일하게 하였다.
Except that the interface layer 120 was formed of TiO 2 on the surface of the base material 110.

(실시예2c)(Example 2c)

기재(110)의 표면에 그래핀 및 TiO2로 계면층(120)을 형성한 점을 제외하고는 실시예2a와 동일하게 하였다.
Except that the interface layer 120 was formed of graphene and TiO 2 on the surface of the substrate 110.

(비교예 1a)(Comparative Example 1a)

실시예 1a 또는 실시예 2a에 있어서의 물방울의 접촉 상태와 비교하기 위해 기재(110)의 표면에 그래핀으로 계면층(120)만을 형성하고, 물방울의 접촉각을 평가하였다.
Only the interface layer 120 was formed of graphene on the surface of the base material 110 in order to compare the contact state of water droplets in Example 1a or Example 2a and the contact angle of the water droplet was evaluated.

(비교예1b)(Comparative Example 1b)

실시예1b 또는 실시예 2b에 있어서의 물방울의 접촉 상태와 비교하기 위해 기재(110)의 표면에 TiO2로 계면층(120)만을 형성하고, 물방울의 접촉각을 평가하였다.
Only the interface layer 120 was formed of TiO 2 on the surface of the base material 110 in order to compare the contact state of water droplets in Example 1b or Example 2b to evaluate the contact angle of water droplets.

(비교예1c)(Comparative Example 1c)

실시예1c 또는 실시예 2c에 있어서의 물방울의 접촉 상태와 비교하기 위해 기재(110) 상에 그래핀 및 TiO2로 계면층(120)만을 형성하고, 물방울의 접촉각을 평가하였다.
Only the interface layer 120 was formed of the graphene and TiO 2 on the base material 110 to compare the contact state of water droplets in Example 1c or Example 2c and the contact angle of the water droplet was evaluated.

다음은 구체적인 실시예에 따라 형성된 방오성을 갖는 표면 구조층에 대하여 실시한 물방울의 접촉각 평가 결과를 설명한다.The results of evaluating the contact angle of the water droplet with respect to the surface structure layer having antifouling properties formed according to the specific examples will be described below.

상기 방오성을 갖는 표면 구조층에 대한 방오성 및 방수성에 대한 평가는 방오성을 갖는 표면 구조층 및 방오성을 갖지 않는 표면 구조층에서의 액체(물 및 우레아)의 접촉각을 측정하여 비교함으로써 평가하였다. 일반적으로 물방울과 같은 액체는 표면에 접촉하게 되면 일정 각도의 접촉각을 나타내게 된다. 따라서, 상기 접촉각을 평가함으로써 표면 구조층의 방오성 및 방수성을 확인할 수 있다. 상기 접촉각은 접촉각계(Phoenix 300, SEO)를 사용하여 측정하였다.The antifouling property and waterproofing property of the surface structure layer having antifouling properties were evaluated by measuring and comparing contact angles of liquid (water and urea) in the antifouling surface structure layer and the antifouling non-antifouling surface structure layer. Generally, a liquid such as a water droplet has a contact angle of a certain angle when it comes into contact with a surface. Therefore, the antifouling property and waterproofness of the surface structure layer can be confirmed by evaluating the contact angle. The contact angle was measured using a contact angle meter (Phoenix 300, SEO).

도 3a 내지 도 3b는 계면층(120)이 그래핀인 경우에 있어서, 본 발명의 실시예 1a 및 실시예 2a에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타낸다. 또한, 도 3c는 계면층(120)이 그래핀인 경우에 있어서, 본 발명의 비교예 1a에 따른 방오성을 갖지 않는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타낸다. 3A and 3B show the contact state of water droplets on the surface structure layer having antifouling properties according to Examples 1a and 2a of the present invention when the interface layer 120 is graphene. 3C shows the contact state of water droplets on the surface structure layer having no antifouling property according to Comparative Example 1a of the present invention when the interface layer 120 is graphene.

도 3a 내지 도 3c를 참조하면, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 표면에 실란계 화합물 또는 인산계 화합물로 표면층이 형성되므로 물방울의 접촉각이 작게 나타나고 있으며, 실란계 화합물로 표면층이 형성되는 경우에 물방울의 접촉각이 상대적으로 더욱 작아지는 것으로 나타나고 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층은 방오성 및 방수성이 증가되는 것을 알 수 있다.
3A to 3C, the surface structure layer having antifouling properties has a surface layer formed of a silane compound or a phosphoric acid compound on the surface thereof, so that the contact angle of water droplets is small. When a surface layer is formed of a silane compound, The contact angle of the contact surface is relatively smaller. Therefore, it can be seen that the surface structure layer having antifouling property according to the embodiment of the present invention has increased antifouling property and waterproof property.

도 4a 내지 도 4b는 계면층(120)이 TiO2인 경우에 있어서, 본 발명의 실시예1b 및 실시예 2b에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타낸다. 또한, 도 4c는 계면층(120)이 TiO2인 경우에 있어서, 본 발명의 비교예 1b에 따른 방오성을 갖지 않는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타낸다.4A to 4B show the contact state of water droplets on the surface structure layer having antifouling properties according to Examples 1b and 2b of the present invention when the interface layer 120 is TiO 2 . 4C shows the state of water droplets contacting the surface structure layer having no antifouling property according to Comparative Example 1b of the present invention when the interface layer 120 is TiO 2 .

도 4a 내지 도 4c를 참조하면, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 계면층(120)의 표면에 실란계 화합물 또는 인산계 화합물로 표면층이 추가로 형성되므로 물방울의 접촉각이 작게 나타나고 있으며, 실란계 화합물로 표면층이 형성되는 경우에 물방울의 접촉각이 상대적으로 더욱 작아지는 것으로 나타나고 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층은 방오성 및 방수성이 증가되는 것을 알 수 있다.
4A to 4C, the surface structure layer having antifouling properties has a small contact angle of water droplets because a surface layer is additionally formed of a silane compound or a phosphoric acid compound on the surface of the interface layer 120, The contact angle of the water droplet is relatively smaller when the surface layer is formed. Therefore, it can be seen that the surface structure layer having antifouling property according to the embodiment of the present invention has increased antifouling property and waterproof property.

도 5a 내지 도 5b는 계면층(120)이 그래핀 및 TiO2인 경우에 있어서, 본 발명의 실시예 1c 및 실시예 2c에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타낸다. 또한, 도 5c는 계면층(120)이 그래핀인 경우에 있어서, 본 발명의 비교예 1c에 따른 방오성을 갖지 않는 표면 구조층에 대한 물방울의 접촉 상태를 나타낸다.5A and 5B show the contact state of water droplets on the surface structure layer having antifouling properties according to Examples 1c and 2c of the present invention when the interface layer 120 is graphene and TiO 2 . 5C shows the contact state of water droplets with respect to the surface structure layer having no antifouling property according to Comparative Example 1c of the present invention when the interface layer 120 is graphene.

도 5a 내지 도 5c를 참조하면, 상기 방오성을 갖는 표면 구조층은 계면층(120)의 표면에 실란계 화합물 또는 인산계 화합물로 표면층이 추가로 형성되므로 물방울의 접촉각이 작게 나타나고 있으며, 실란계 화합물로 표면층이 형성되는 경우에 물방울의 접촉각이 상대적으로 더욱 작아지는 것으로 나타나고 있다. 따라서, 본 발명의 실시예에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층은 방오성 및 방수성이 증가되는 것을 알 수 있다.5A to 5C, the surface structure layer having antifouling properties has a small contact angle of water droplets because a surface layer is additionally formed of a silane compound or a phosphoric acid compound on the surface of the interface layer 120, The contact angle of the water droplet is relatively smaller when the surface layer is formed. Therefore, it can be seen that the surface structure layer having antifouling property according to the embodiment of the present invention has increased antifouling property and waterproof property.

본 발명의 방오성을 갖는 표면 구조층은 TiO2로 계면층을 형성하고, 실란계 화합물 또는 인산계 화합물로 표면층을 형성하는 경우에 방오성의 증가에 보다 효과적인 것으로 나타났으며, 이 중에서도 특히 실란계 화합물로 표면층을 형성하는 경우에 더욱 효과적인 것으로 나타났다.
The surface structure layer having antifouling property of the present invention was found to be more effective in increasing the antifouling property when forming the interface layer with TiO 2 and forming the surface layer with the silane compound or the phosphate compound. In the case of forming the surface layer by the above-mentioned method.

도 6a 내지 도 6b는 계면층(120)이 TiO2인 경우에 있어서, 본 발명의 실시예 1a에 따른 방오성을 갖는 표면 구조층에서의 물과 우레아의 접촉각을 나타낸다. 6A to 6B show the contact angles of water and urea in the surface structure layer having antifouling properties according to Example 1a of the present invention in the case where the interface layer 120 is TiO 2 .

상기 방오성을 갖는 표면 구조층은, 도 6a 내지 도 6b를 참조하면, 물방울과 이루는 접촉각이 146.5도, 우레아 용액에 의한 접촉각은 140.6도로 물방울의 표면 흡착이 적고, 특히 우레아 용액에 있어서는 그 효과가 더 큰 것으로 나타났다. 6A to 6B, the surface structure layer having the antifouling property had a contact angle of 146.5 degrees with the water droplet, a contact angle of 140.6 degrees with the urea solution, less surface adsorption on the water droplet, Respectively.

100, 200: 표면 구조층
110: 기재
120, 220: 계면층
130, 230: 표면층100, 200: surface structure layer
110: substrate
120, 220: interface layer
130, and 230:

Claims (19)

기재의 상부에 형성되는 표면층을 포함하며,
상기 표면층은 CF(탄화불소)기 또는 CH(탄화수소)기를 포함하는 실란계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.And a surface layer formed on an upper portion of the substrate,
Wherein the surface layer comprises a silane-based compound containing a CF (fluorocarbon) group or a CH (hydrocarbon) group. 제 1 항에 있어서,
상기 기재의 상면과 상기 표면층의 사이에 형성되며, 표면에 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)가 형성되는 계면층을 더 포함하며,
상기 표면층은 상기 실란계 화합물의 실란기가 상기 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)와 자기결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.The method according to claim 1,
And an interface layer formed between the upper surface of the substrate and the surface layer and having a hydroxyl group (-OH) or a carboxyl group (-COOH) formed on the surface thereof,
Wherein the surface layer is formed by magnetic bonding of the silane group of the silane compound with the hydroxyl group (-OH) or the carboxyl group (-COOH). 제 2 항에 있어서,
상기 계면층은 그래핀, 그래핀옥사이드, 금속 산화물 또는 이들의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층. 3. The method of claim 2,
Wherein the interface layer is formed of graphene, graphene oxide, a metal oxide or a mixture thereof. 제 2 항에 있어서,
상기 계면층은 디핑 코팅, 스핀 코팅 혹은 스프레이 코팅에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.3. The method of claim 2,
Wherein the interfacial layer is formed by dipping coating, spin coating or spray coating. 제 1 항에 있어서,
상기 표면층은 하기의 구조식(1)으로 표시되는 실란계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.
구조식(1)
Figure pat00009
또는
Figure pat00010

(여기서, n은 4 ~ 25이다.)The method according to claim 1,
Wherein the surface layer comprises a silane compound represented by the following structural formula (1).
The structural formula (1)
Figure pat00009
or
Figure pat00010

(Where n is 4 to 25). 제 3 항에 있어서,
상기 금속 산화물은 TixOx, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 산화물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.The method of claim 3,
Wherein the metal oxide is selected from the group consisting of Ti x O x , Fe x O y , Al x O y , Si x O y , Sn x O y , Zn x O y , In x O y , Ce x O y And Zr x O y , or a mixture of any of these metal oxides. 제 2 항에 있어서,
상기 계면층은 플라즈마 처리 또는 UVO 처리를 통하여 수산화기(-OH) 또는 카르복시기(-COOH)가 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.3. The method of claim 2,
Wherein the interfacial layer is formed with a hydroxyl group (-OH) or a carboxyl group (-COOH) through plasma treatment or UVO treatment. 제 1 항에 있어서,
상기 기재는 니켈, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 모넬, 인코넬, 텅스텐, 은 티타늄, 몰리브덴, 듀플렉스, 구리 및 철에서 선택되는 어느 하나의 금속 물질 또는 나무, 유리, 플라스틱, 실리콘, 고무, 탄성체, 발포제, 종이, 세라믹, 콘크리트 및 석고보드에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.The method according to claim 1,
The substrate may be made of any one metal material selected from the group consisting of nickel, aluminum, stainless steel, monel, inconel, tungsten, silver titanium, molybdenum, duplex, copper and iron or a metal material such as wood, glass, plastic, silicone, rubber, , A ceramic, a concrete, and a gypsum board, or a mixture thereof. 제 8 항에 있어서,
상기 금속 물질은 어닐링 처리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.9. The method of claim 8,
Wherein the metal material is formed by an annealing treatment. 기재의 상부에 형성되는 표면층을 포함하고,
상기 표면층은 CF(탄화불소)기 또는 CH(탄화수소)기를 포함하는 인산계 화합물을 포함하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.And a surface layer formed on an upper portion of the substrate,
Wherein the surface layer is formed of a phosphate compound containing a CF (fluorocarbon) group or a CH (hydrocarbon) group. 제 10 항에 있어서,
상기 기재의 상면과 상기 표면층의 사이에 형성되며, 표면에 금속기(-M)가 형성되는 계면층을 더 포함하며,
상기 표면층은 상기 인산계 화합물의 인산기가 상기 금속기와 자기결합되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.11. The method of claim 10,
Further comprising an interface layer formed between the upper surface of the substrate and the surface layer and having a surface on which a metal (-M) is formed,
Wherein the surface layer is formed by a phosphate bond of the phosphate compound being magnetically coupled with the metal group. 제 10 항에 있어서,
상기 기재는 니켈, 알루미늄, 스테인레스 스틸, 모넬, 인코넬, 텅스텐, 은 티타늄, 몰리브덴, 듀플렉스, 구리 및 철에서 선택되는 어느 하나의 금속 물질 또는 나무, 유리, 플라스틱, 실리콘, 고무, 탄성체, 발포제, 종이, 세라믹, 콘크리트, 석고보드에서 선택되는 어느 하나 또는 이들의 혼합물로 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.11. The method of claim 10,
The substrate may be made of any one metal material selected from the group consisting of nickel, aluminum, stainless steel, monel, inconel, tungsten, silver titanium, molybdenum, duplex, copper and iron or a metal material such as wood, glass, plastic, silicone, rubber, , A ceramic, a concrete, a gypsum board, or a mixture thereof. 제 12 항에 있어서,
상기 금속 물질은 어닐링 처리되어 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.13. The method of claim 12,
Wherein the metal material is formed by an annealing treatment. 제 11 항에 있어서,
상기 계면층은 금속 산화물로 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층. 12. The method of claim 11,
Wherein the interface layer is formed of a metal oxide. 제 14 항에 있어서,
상기 금속 산화물은 TixOx, FexOy , AlxOy, SixOy, SnxOy, ZnxOy, InxOy, CexOy 및 ZrxOy로 이루어진 군에서 선택되는 어느 하나의 금속 산화물 또는 이들의 혼합물인 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.15. The method of claim 14,
Wherein the metal oxide is selected from the group consisting of Ti x O x , Fe x O y , Al x O y , Si x O y , Sn x O y , Zn x O y , In x O y , Ce x O y And Zr x O y , or a mixture of any of these metal oxides. 제 11 항에 있어서,
상기 계면층은 디핑 코팅, 스핀 코팅 또는 스프레이 코팅에 의하여 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.12. The method of claim 11,
Wherein the interfacial layer is formed by dipping coating, spin coating or spray coating. 제 11 항에 있어서,
상기 계면층은 플라즈마 처리에 의하여 상기 금속기가 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.12. The method of claim 11,
Wherein the interface layer is formed of a metal by plasma treatment. 제 10 항에 있어서,
상기 표면층은 하기의 구조식(2)으로 표시되는 인산계 화합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.
구조식(2)
Figure pat00011
혹은
Figure pat00012

(여기서, n은 4 ~ 25이다.)11. The method of claim 10,
Wherein the surface layer comprises a phosphate compound represented by the following structural formula (2).
Structural formula (2)
Figure pat00011
or
Figure pat00012

(Where n is 4 to 25). 제 1 항 또는 제 10 항에 있어서,
상기 표면층은 HDF-S, OD-PA, HDF-PA 또는 HDF-S 로 형성되는 것을 특징으로 하는 방오성을 갖는 표면 구조층.11. The method according to claim 1 or 10,
Wherein the surface layer is formed of HDF-S, OD-PA, HDF-PA or HDF-S.
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