KR20170050320A - 내구성 향상을 위한 코팅액 제조방법 및 이를 이용한 코팅방법 - Google Patents

내구성 향상을 위한 코팅액 제조방법 및 이를 이용한 코팅방법 Download PDF

Info

Publication number
KR20170050320A
KR20170050320A KR1020150151720A KR20150151720A KR20170050320A KR 20170050320 A KR20170050320 A KR 20170050320A KR 1020150151720 A KR1020150151720 A KR 1020150151720A KR 20150151720 A KR20150151720 A KR 20150151720A KR 20170050320 A KR20170050320 A KR 20170050320A
Authority
KR
South Korea
Prior art keywords
hydrophobic
coating film
hydrophobic coating
particle size
super
Prior art date
Application number
KR1020150151720A
Other languages
English (en)
Inventor
문원하
심다용
Original Assignee
주식회사 소프스톤
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by 주식회사 소프스톤 filed Critical 주식회사 소프스톤
Priority to KR1020150151720A priority Critical patent/KR20170050320A/ko
Publication of KR20170050320A publication Critical patent/KR20170050320A/ko

Links

Images

Classifications

    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/16—Antifouling paints; Underwater paints
    • C09D5/1681—Antifouling coatings characterised by surface structure, e.g. for roughness effect giving superhydrophobic coatings or Lotus effect
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D201/00—Coating compositions based on unspecified macromolecular compounds
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
    • C09—DYES; PAINTS; POLISHES; NATURAL RESINS; ADHESIVES; COMPOSITIONS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; APPLICATIONS OF MATERIALS NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
    • C09D—COATING COMPOSITIONS, e.g. PAINTS, VARNISHES OR LACQUERS; FILLING PASTES; CHEMICAL PAINT OR INK REMOVERS; INKS; CORRECTING FLUIDS; WOODSTAINS; PASTES OR SOLIDS FOR COLOURING OR PRINTING; USE OF MATERIALS THEREFOR
    • C09D5/00—Coating compositions, e.g. paints, varnishes or lacquers, characterised by their physical nature or the effects produced; Filling pastes
    • C09D5/24—Electrically-conducting paints
    • C09D7/125—
    • C09D7/1258—

Abstract

본 발명은 기재 위에 내구성이 있는 입도가 큰 소수성 물질을 코팅한 후 그 위에 입도가 작은 초소수성 코팅물질을 도포함으로써 표면 내구성을 향상시킬 수 있는 초소수성 코팅막 및 코팅 방법에 관한 것이다.
본 발명에 따른 코팅막은 기재의 상부에 형성되는 소수성 코팅막과, 상기 소수성 코팅막의 상부에 형성되는 초소수성 코팅막으로 이루어지고, 상기 소수성 코팅막을 형성하는 소수성 물질의 입도는 초소수성 코팅막을 형성하는 초소수성 물질의 입도 보다 크게 형성된다.
본 발명에 따른 코팅 방법은 기재의 상부에 형성되는 소수성 코팅막을 형성하는 단계와, 상기 소수성 코팅막의 상부에 형성되는 초소수성 코팅막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 소수성 코팅막을 형성하는 소수성 물질의 입도는 초소수성 코팅막을 형성하는 초소수성 물질의 입도 보다 크게 형성된다.

Description

내구성 향상을 위한 초소수성 코팅막 및 그 방법{hydrophobic and superhydrophobic coating layer and method of the same}
본 발명은 내구성 향상을 위한 초소수성 코팅막 및 코팅 방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기재 위에 내구성이 있는 입도가 큰 소수성 물질을 코팅한 후 그 위에 입도가 작은 초소수성 코팅물질을 도포함으로써 내구성을 향상시킬 수 있는 초소수성 코팅막 및 코팅 방법에 대한 것이다.
초소수성은 자연의 연잎 구조의 특성을 모방하여 고체 표면을 물리적 또는 화학적으로 개질함으로써 표면에 액체가 접촉할 때 접촉각을 크게하여 고체의 표면에 액체가 젖지 않도록 하는 특성을 나타낸다.
나노기술의 발달과 더불어 평평한 고체 표면 위에 초소수성을 발현하는 물질이 지속적으로 개발되어 왔다. 초소수성을 발현하기 위한 물리적 방법으로는 플라즈마나 화학적 방법으로 식각(etching)을 하여 기공(pore)이나 나노 구조물을 만들거나, Top-down 또는 Bottom-up 방식으로 인쇄 또는 증착하여 기둥이나 피라미드 형태의 나노구조를 형성하여 초소수성을 구현할 수 있다.
이러한 방법은 식각 후에 입자 잔류물들을 제거해야 하는 번거로움이 있어 공정이 복잡해지거나 고가의 장비를 사용함으로 공정비용이 증가하는 요인이 되기도 한다. 또한 대면적 적용이 어렵다는 문제점이 있다.
또한, 화학적 방법으로는 유기 고분자를 바탕으로 하는 초소수성 물질을 이용하여 저가의 비용으로 초소수성을 구현할 수 있다. 구체적으로는 SiO2 와 같은 물질의 입자를 화학적인 방법이나 졸-겔(sol-gel)법을 이용하여 초소수성 물질을 합성 한 후 고체 표면 위에 분사, 고착시켜 입자형상 자체로 나노구조를 구현하는 방법이 있다.
이러한 방법은 초소수성 특성 구현은 가능하나 현재 내마모성을 포함한 내구성이 취약하여 실용화하기에 문제가 있다.
대한민국 등록특허공보 제10-0798746호 대한민국 등록특허공보 제10-0665618호 대한민국 등록특허공보 제10-0297952호
본 발명은 상기한 요구사항을 해결하기 위하여 안출한 것으로서, 향상된 내구성 및 내마모성 특성을 갖는 초소수성 코팅막 및 그 코팅 방법을 제공하려는 데 그 목적이 있다.
본 발명의 해결하고자 하는 과제는 언급한 과제로 제한되지 않는다. 언급하지 않은 다른 기술적 과제들은 이하의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명은 향상된 내구성 및 내마모성 특성을 갖는 초소수성 코팅막에 관한 것으로서, 상기 코팅막은 기재의 상부에 형성되는 소수성 코팅막과, 상기 소수성 코팅막의 상부에 형성되는 초소수성 코팅막으로 이루어지고, 상기 소수성 코팅막을 형성하는 소수성 물질의 입도는 초소수성 코팅막을 형성하는 초소수성 물질의 입도 보다 크다.
또한, 상기 소수성 물질의 입도는 50nm이상 300nm이하이고, 상기 초소수성 물질의 입도는 50nm이하이다.
또한, 상기 소수성 코팅막의 접촉각은 70도 이상이고, 상기 초소수성 코팅막의 접촉각은 140도 이상이다.
또한, 상기 소수성 코팅막은 내구성이 있는 전도성 또는 대전방지성을 갖는 물질로 형성할 수 있다.
본 발명은 향상된 내구성 및 내마모성 특성을 갖는 초소수성 코팅 방법에 관한 것으로서, 기재의 상부에 형성되는 소수성 코팅막을 형성하는 단계와, 상기 소수성 코팅막의 상부에 형성되는 초소수성 코팅막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지고, 상기 소수성 코팅막을 형성하는 소수성 물질의 입도는 초소수성 코팅막을 형성하는 초소수성 물질의 입도 보다 크다.
또한, 상기 소수성 및 초소수성 물질은 실록산 화합물, 실란 화합물, 실라잔 화합물, 및 불소 화합물에서 선택되며, 상기 실록산 화합물은 폴리디메틸실록산, 폴리비닐실록산, 폴리페닐메틸실록산, 헥사메틸디실록산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상이고, 상기 실란 화합물은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
상기 실라잔 화합물은 헥사메틸디실라잔, 폴리실라잔과 같은 규소-질소 결합이 있는 물질이며,
상기 불소화합물은 퍼플루오로알킬기 또는 퍼플루오로알케닐기 등과 같은 퍼플루오르화 탄소 결합을 갖는 불소 화합물 등이 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한, 상기 소수성 및 초소수성 물질은 표면 개질 처리된 무기 산화물 물질로 이루어질 수 있는데 구체적으로는 Si, Ti, Zn, Al, Mn 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
또한, 상기 소수성 및 초소수성 물질은 바인더에 혼합되어 코팅되며, 상기 바인더 물질은 아크릴, 우레탄, 에폭시, 아미드, 이미드, 에스터, 카복실, 수산기, 실란계, 티타네이트, 실리케이트 등 각종 기능기를 1개 이상 또는 1종 이상 혼합될 수 있다.
또한, 상기 소수성 코팅막 및 초소수성 물질은 졸-겔 합성 방법으로 형성한다.
또한, 상기 소수성 코팅막과 초소수성 코팅막은 스프레이 코팅, 딥핑, 스핀코팅, 바 코팅의 습식 방법으로 형성하거나 플라즈마 등을 사용한 건식 방법으로 형성하며, 코팅막의 내구성과 기재와의 접착성을 위하여 열 또는 광 경화 공정 또는 건조 등과 같은 열처리 공정을 더욱 수행할 수 있다.
본 발명에 따르면, 기재 위에 내구성이 있는 입도가 큰 소수성 물질을 코팅한 후 그 위에 입도가 작은 초소수성 코팅물질을 도포함으로써 상부 초소수성 코팅층이 마모되더라도 소수성 물질들 사이에 존재하는 초소수성 물질들로 인해 전체적으로 초소수성 특성을 유지할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기재의 상부에 소수성 코팅막과 초소수성 코팅막을 형성한 것을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 코팅막에서 초소수성 코팅막의 일부가 마모된 것을 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 코팅막의 소수 및 초소수 특성을 보여주는 도면이다.
이하, 첨부한 도면을 참조하여, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명한다. 도면에서 도시된 소수성 또는 초소수성 물질의 크기는 설명의 편의를 위해 과장되거나 축소되어 도시될 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 기재의 상부에 소수성 코팅막과 초소수성 코팅막을 형성한 것을 나타낸 것이고, 도 2는 도 1의 코팅막에서 초소수성 코팅막의 일부가 마모된 것을 나타낸 것이다.
본 발명에 따른 내구성 향상을 위한 초소수성 코팅방법은 우선, 기재(substrate, 100)) 위에 입도가 큰 소수성 물질을 코팅하여 소수성 코팅막(200)을 형성하는 단계와, 소수성 코팅막의 상부에 초소수성 물질을 코팅하는 초수성 코팅막(300)을 형성하는 단계를 포함한다.
기재 위에 소수성 코팅막(200)을 형성하는 단계에서, 상기 기재(100)는 유리, 플라스틱 계열, 금속, 세라믹 등으로 이루어질 수 있으며, 소수성 코팅 전에 기재의 표면에 유기물 및 기타 오염물을 제거하기 위한 세정이나 에칭 공정이 진행될 수 있다. 상기 세정 공정이나 에칭 공정은 UV나 플라즈마를 사용한 건식 방법이나 초음파나 스프레이 등을 이용한 습식 방법 등 통상적으로 사용되는 방법으로 수행될 수 있다.
상기 내구성을 갖는 소수성 물질의 입도 크기(직경)는 50nm이상 300nm이하 일 수 있다. 구체적으로는 70nm이상 150nm 이하인 것이 바람직하다. 또한 광투과율을 고려할 경우 빛의 산란을 억제할 수 있는 100nm 이하가 바람직하다.
상기 소수성 물질은 표면에 놓여진 물과의 접촉각이 70도 이상을 나타내며 구체적으로는 90도 이상 170도 이하인 것이 바람직하다.
상기 소수성 물질은 다양한 수용성 또는 유기용제 형태의 유기, 무기, 유-무기 복합 바인더와 함께 사용될 수 있다.
소수성 물질은 수용성 또는 용제타입의 바인더를 포함하며, 아크릴, 우레탄, 에폭시, 아미드, 이미드, 에스터, 카복실, 수산기, 실란계, 티타네이트, 실리케이트 등 각종 기능기를 1개 이상 포함하고 있는 바인더를 단독 또는 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다. 상기 예시한 바인더들은 사용할 용매의 물성에 따라 선택하여 첨가되며 이 경우 첨가량은 요구되는 소수성 기능에 따라 상이할 수 있다.
상기 기재(100)의 상부에 소수성 물질을 코팅하는 방법은 스프레이 코팅, 딥핑, 스핀코팅, 바 코팅 등의 습식 방법과 플라즈마 등을 사용한 건식 방법일 수 있다.
소수성 물질을 코팅한 후 코팅막의 내구성과 기재와의 접착성을 위하여 열 또는 광 경화 공정 또는 건조 등과 같은 열처리 공정을 더욱 수행할 수 있다.
한편, 소수성 특성을 구현하기 위하여 기재 위에 상기 소수성 물질을 코팅하는 것이 바람직하나 기재 위에 입도가 크고 내구성이 있는 다른 특성을 발현하는 물질을 코팅하는 것도 가능하다. 예를 들면, 기재 위에 전도성 물질이나 대전방지 등과 같은 특성을 나타내는 물질을 상기 소수성 물질 대신 코팅할 수 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
상기 전도성 물질로는 구리, 알루미늄, 은, 금, 니켈, 비스무스, 팔라듐, 또는 이들의 합금으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있지만 이에 한정되는 것은 아니다.
특히 전기전도도를 가지며 투명한 물질로 금속산화물, 전도성 나노물질 또는 전도성 고분자를 포함할 수 있다.
상기 금속산화물은 ITO(indium tin oxide), IZO(indium zinc oxide), IGZO(indium gallium zinc oxide), AZO(Al-doped ZnO), GZO (Ga-doped ZnO), SnO2 및 ZnO으로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 전도성 나노물질로는 나노와이어 등의 나노금속계 소재, 탄소나노튜브 등의 나노카본계 소재, 탄소나노튜브와 금속 산화물의 하이브리드(hybrid) 소재, 또는 그래핀과 금속산화물의 하이브리드 소재로 이루어진 군에서 선택되는 1종 이상을 포함할 수 있다.
상기 전도성 고분자는 폴리티오펜, 폴리티오펜 유도체, 폴리 3,4-에틸렌디옥시티오펜 (Poly3,4-ethylenedioxythiophene(PEDOT))를 포함할 수 있다.
특히, PEDOT는 가시광선 투과율이 높으면서 고분자 도판트로서 폴리스티렌술포네이트를 사용하기 때문에 코팅 등에 사용하여도 다른 물질에 비하여 안정성이 뛰어나며 코팅을 위해 다른 물질과 혼합하여도 그 특성이 우수하다.
상기 전도성 고분자는 고분자 매트릭스 내에 나노와이어 등의 나노금속계 소재, 탄소나노튜브 등의 나노카본계 소재, 탄소나노튜브와 금속 산화물의 하이브리드(hybrid) 소재, 또는 그래핀과 금속산화물의 하이브리드 소재 등의 전도성 물질을 포함한 것일 수 있다.
다만, 상기 전도성 물질은 이에 한정되는 것은 아니며, 전기 전도성이 우수한 물질이면 제한 없이 가능하다.
대전방지 기능을 부여하는 물질로는 폴리아닐린, 폴리피롤, 폴리파라페닐렌비닐렌, 폴리아진, 폴리-p-페닐렌설파이드, 폴리퓨란, 폴리아세틸렌, 폴리티오펜, 폴리아닐린 유도체, 폴리피롤 유도체, 폴리파라페닐렌비닐렌 유도체, 폴리아진 유도체, 폴리-p-페닐렌설파이드 유도체, 폴리퓨란 유도체, 폴리아세틸렌 유도체, 폴리티오펜 유도체, 폴리 3,4-에틸렌디옥시티오펜(Poly3,4-ethylenedioxythiophene(PEDOT)), 탄소나노튜브(carbon nanotube), 그래핀(graphene), 및 이들의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 1 종 이상을 포함할 수 있다.
특히, PEDOT는 가시광선 투과율이 높으면서 고분자 도판트로서 폴리스티렌술포네이트를 사용하기 때문에 코팅 등에 사용하여도 다른 물질에 비하여 안정성이 뛰어나며 코팅을 위해 다른 물질과 혼합하여도 그 특성이 우수하다.
소수성 코팅막을 형성하는 소수성 물질로는 일반적으로 표면장력이 낮은 물질을 사용할 수 있다. 이를 위해 가장 많이 사용되는 것은 실리콘 원소를 포함하는 화합물 및 불소원소를 포함하는 화합물일 수 있다. 또한 극성이 작은 하이드로 카본 계열의 왁스류가 사용될 수 있다.
구체적으로는 소수성 물질로는 실록산 화합물, 실란 화합물, 실라잔 화합물, 및 불소 화합물이 사용되는데, 상기 실록산 화합물은 폴리디메틸실록산, 폴리비닐실록산, 폴리페닐메틸실록산, 헥사메틸디실록산 등으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상이고, 상기 실란 화합물은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상을 사용할 수 있으며, 상기 실라잔 화합물은 헥사메틸디실라잔, 폴리실라잔과 같은 규소-질소 결합이 있는 물질이며, 상기 불소화합물은 퍼플루오로알킬기 또는 퍼플루오로알케닐기 등과 같은 퍼플루오르화 탄소 결합을 갖는 불소 화?d물 등이 있으나 이에 한정하는 것은 아니다.
또한 소수성을 발현할 수 있도록 표면을 개질한 무기 산화물도 포함될 수 있는데 구체적으로는 Si, Ti, Zn, Al, Mn 및 그 조합으로 이루어진 군으로부터 선택되는 것이 바람직하다.
상기 소수성을 갖는 물질은 분자의 일면에 이온성 작용기 등을 포함하는 구조가 일반적이며, 이러한 화합물이 소수성 효과를 내는 것은 코팅 후 표면으로 이동하여 공기면과 접촉하여 극성이 작은 부분이 최외각에 분포하게 되어 물을 밀어 내거나 또는 오염물질을 밀어내는 특성을 나타내게 한다. 예를들어, 상기 실록산 화합물은 하이드로 카본 등으로 이루어진 작용기를 가지고 있는데, 이러한 작용기는 코팅 후 표면으로 배향하여 물방울 단위를 밀어내는 역할을 한다.
이어서, 다음 단계로 소수성 코팅막(200) 상부에 초소수성 코팅막(300)을 형성한다.
초소수성 물질의 코팅은 상기 개재의 하부에 형성된 소수성 코팅막과의 결합과 소수성 물질들 사이에 초소수성 물질이 존재하여 내구성이 향상되도록 코팅하는 것이 중요하다.
상기 초소수성 물질을 코팅하는 방법은 스프레이 코팅, 딥핑, 스핀코팅, 바 코팅 등의 습식 방법과 플라즈마 등을 사용한 건식 방법으로 수행할 수 있다.
초소수성 물질을 코팅한 후 코팅막의 내구성과 기재와의 접착성을 위하여 열 또는 광 경화 공정 또는 건조 등과 같은 열처리 공정을 더욱 수행할 수 있다.
상기 초소수성 물질이 하부 소수성 코팅 물질들 사이에 존재할 수 있는 입도 크기(직경)는 50nm이하 일 수 있으나 구체적으로는 5nm이상 30nm 이하인 것이 바람직하다.
상기 초소수성 물질은 표면에 놓여진 물과의 접촉각이 140도 이상을 나타내며 구체적으로는 150도 이상 170도 이하인 것이 바람직하다.
본 발명에 따르면, 상기 소수성 물질에 비하여 입도가 휠씬 작은 초소수성 물질을 코팅함으로써 코팅막의 불균일한 표면 결함 발생 혹은 표면에너지 결함을 보완할 수 있고, 나아가 광 경화시 발생하는 크랙방지에도 효과적으로 대응할 수 있다.
상기 초소수성 물질은 앞서 설명한 소수성 물질과 함께 다양한 수용성 또는 유기용제 형태의 유기, 무기, 유-무기 복합 바인더가 사용될 수 있다. 초소수성 물질은 수용성 또는 용제타입의 바인더를 포함하여 사용된다.
상기 바인더 물질은 아크릴, 우레탄, 에폭시, 아미드, 이미드, 에스터, 카복실, 수산기, 실란계, 티타네이트, 실리케이트 등 각종 기능기를 1개 이상 포함하고, 이들을 단독 또는 1종 이상 혼합하여 사용할 수 있다.
이와 같은 바인더들은 사용할 용매의 물성에 따라 선택하여 첨가되며 이 경우 첨가량은 요구되는 초소수성 기능에 따라 상이할 수 있다.
한편, 도 2에서 나타낸 바와 같이, 마모로 인해 내구성이 약한 초소수성 코팅막의 일부가 벗겨지더라도 내구성이 있는 소수성 물질들 사이에 초소수성 물질이 남아 있어 특성을 유지할 수 있다.
이하 본 발명의 실시예를 상세히 설명하나 이들이 본 발명을 한정하는 것은 아니다.
〈비교예 1〉
졸-겔 합성법을 이용하여 나노 실리카(SiO2) 입자를 제조한다. 120nm 입자의 제조를 위해 250ml 사구 둥근 플라스크에 에탄올 150ml, 암모니움하이드록사이드 9ml를 넣고 60℃에서 30분간 교반한다. 교반된 용액에 테트라에틸올소실리케이트 9ml 추가하고, 90분간 교반하여 구형 나노 실리카 입자를 제조한다. 실리카 입자를 에탄올로 2~3회 세척하고, 50℃에서 건조 후 특별한 정제 없이 사용한다.
상기 구형 나노 실리카 입자의 소수성 표면의 형성을 위해 표면 고정 바인더로써 실리콘 수지를 다음과 같이 제조한다.
250ml 사구 둥근 플라스크에 테트라에틸올소실리케이트 45ml, 메틸트리메톡시실란 29ml, 트리메톡시시릴프로필메타크릴레이트 12ml, 에탄올 45ml 와 물 13.6ml 의 pH2(HCL)가 되는 혼합액을 넣고 60℃에서 90분간 교반한다. 이후 pH를 측정하여 pH가 2.2에서 2.4가 되도록 염산을 사용하여 적정후 30분간 교반한다.
상기 구형 나노 실리카 입자 2g과 고분자 바인더 수지 합성물 5~10ml를 에탄올 100ml에 넣고 10분간 초음파 분산 후 30분간 교반하여 용액을 준비한다.
준비된 용액을 세정 된 슬라이드 글라스에 0.3mm 스프레이 건을 사용하여 0.2MPa 압력으로 10cm 거리에서 2~4회 스프레이 후 60℃에서 10분간 건조하여 샘플을 얻는다.
〈비교예 2〉
비교예 1에서 설명되어진 졸-겔 합성법을 사용하여 8nm 입도를 갖는 나노 실리카 입자를 제조한다.
상기 제조된 나노실리카 입자 2g을 헥산과 클로로트리메틸실란을 100ml로 하는 혼합물에 천천히 넣고 초음파 장비를 사용하여 분산시킨다. 분산 후 55℃에서 2시간 동안 교반 하고 물로 2~3차례 세척 후 50℃에서 건조하여 초소수성 입자를 얻는다.
상기 초소수성 입자 2g을 pH2~3의 에탄올과 물의 혼합 조성물 100ml에 넣고 초음파 장비를 사용하여 10분간 분산시키고 30분간 교반하여 용액을 준비한다.
준비된 용액을 세정 된 슬라이드 글라스에 0.3mm 스프레이 건을 사용하여 0.2MPa 압력으로 10cm 거리에서 2~4회 스프레이 후 60℃에서 10분간 건조하여 샘플을 얻는다.
〈실시예 1〉
먼저 비교예 2에서 제조된 초소수성 입자 1g을 100ml 에탄올에 넣고 초음파 장비를 사용하여 10분간 분산시키고 30분간 교반하여 용액 A를 준비한다.
비교예 1에서 설명되어진 동일한 용액을 슬라이드 글라스 기재 위에 동일하게 코팅하고, 이후 완전 건조되지 않은 기재 표면에 용액 A를 같은 방법으로 스프레이 코팅하여 80℃에서 2시간 동안 건조하여 샘플을 얻는다.
〈실시예 2〉
비교예 2에서 클로로트리메틸실란을 대신 퍼플루오로옥틸트리클로로실란 0.75g을 추가하여 초소수성 입자를 제조한다.
상기 초소수성 입자 1g을 100ml 에탄올에 넣고 초음파 장비를 사용하여 10분간 분산시키고 30분간 교반하여 용액 A를 준비한다.
비교예 1에서 설명되어진 동일한 용액을 슬라이드 글라스 기재 위에 동일하게 코팅하고, 이후 완전 건조되지 않은 기재 표면에 용액 A을 같은 방법으로 스프레이 코팅하여 80℃에서 2시간 동안 건조하여 샘플을 얻는다.
〈평가예〉
마모테스트 전/후 코팅소재의 접촉각, 밀착성 및 방오기능을 각각 평가하였다.
접촉각 측정 방법으로는 표면에 액적을 놓은 후 액적의 모양을 이용하는 Sessile Drop 방법을 이용하였으며, 접촉각 측정기기로는 KRUSS사 DSA100을 이용하였다. 코팅막에 일정한 양의 물과 CH2I2 을 4번씩 떨어뜨려서 평균을 계산하였다.
기재와의 밀착성 테스트는 기재 깊이까지 피막을 절단하여 1mm2 면적의 눈수를 100개 만들어 셀로테이프를 붙이고 박리시험을 진행하였다. 이때 박리되는 눈수에 따라 매우불량(70이상), 불량(30초과이며 70미만), 보통(30이하), 양호(박리없음)의 4가지로 판정하였다.
방오테스트는 대기중에 5일 방치 후 기재 표면상 오염정도에 따라 매우불량, 불량, 보통, 양호의 4가지로 육안 판정하였다.
마모테스트는 RCA 마모시험기를 사용하였으며 마모제로는 양면범포 #10(JIS L 3102)를 사용하여 왕복 100회를 실시하였다
이와 같은 비교예, 실시예, 및 평가예를 표 1에 나타내었다. 그리고 도 3은 본 발명의 실시예에 따른 코팅막의 소수 및 초소수 특성을 보여주는 도면이다. 표 1과 도 3을 살펴보면, 본 발명에 따른 코팅막은 우수한 방오 및 마모 특성을 보여준다.
평가항목 비교예1 비교예2 실시예1 실시예2
접촉각(°) Water 87 151 147 150
CH2I2 57 83 83 114
밀착성 양호 매우불량 양호 양호
방오성 보통 양호 양호 양호
마모테스트 후
접촉각(°)
 Water 84 57 140 110
CH2I2 55 42 78 101
밀착성 양호 매우불량 양호 양호
방오성 보통 매우불량 보통 양호
이상, 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세하게 설명하였으나, 본 발명은 상기 실시예에 한정되지 않고, 본 발명의 기술적 사상의 범위내에서 통상의 지식을 가진 자에 의하여 여러 가지 변형이 가능하다.
100 : 기재
200 : 소수성 코팅막
300 : 초소수성 코팅막

Claims (10)

  1. 향상된 내구성을 갖는 초소수성 코팅막으로서,
    상기 코팅막은
    기재의 상부에 형성되는 소수성 코팅막과,
    상기 소수성 코팅막의 상부에 형성되는 초소수성 코팅막으로 이루어지고,
    상기 소수성 코팅막을 형성하는 소수성 물질의 입도는 초소수성 코팅막을 형성하는 초소수성 물질의 입도 보다 큰 것을 특징으로 하는 코팅막.
  2. 청구항 1에 있어서,
    상기 소수성 물질의 입도는 50nm이상 300nm이하이고, 상기 초소수성 물질의 입도는 50nm이하인 것을 특징으로 하는 코팅막.
  3. 청구항 1에 있어서,
    상기 소수성 코팅막의 접촉각은 70도 이상이고, 상기 초소수성 코팅막의 접촉각은 140도 이상인 것을 특징으로 하는 코팅막.
  4. 청구항 1에 있어서,
    상기 소수성 코팅막은 전도성 또는 대전방지성을 갖는 물질로 형성되는 것을 특징으로 하는 코팅막.
  5. 향상된 내구성을 갖는 초소수성 물질의 코팅방법이며,
    기재의 상부에 형성되는 소수성 코팅막을 형성하는 단계와,
    상기 소수성 코팅막의 상부에 형성되는 초소수성 코팅막을 형성하는 단계를 포함하여 이루어지고,
    상기 소수성 코팅막을 형성하는 소수성 물질의 입도는 초소수성 코팅막을 형성하는 초소수성 물질의 입도 보다 큰 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 소수성 물질의 입도는 50nm이상 300nm이하이고, 상기 초소수성 물질의 입도는 50nm이하인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  7. 청구항 5에 있어서,
    상기 소수성 및 초소수성 물질은 실록산 화합물, 실란 화합물, 실라잔 화합물, 및 불소 화합물에서 선택되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 실록산 화합물은 폴리디메틸실록산, 폴리비닐실록산, 폴리페닐메틸실록산, 헥사메틸디실록산으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상이고,
    상기 실란 화합물은 테트라메톡시실란, 테트라에톡시실란, 트리메톡시실란, 트리에톡시실란, 메틸트리메톡시실란, 메틸트리에톡시실란, 에틸트리메톡시실란, 에틸트리에톡시실란, 페닐트리메톡시실란, 페닐트리에톡시실란, 비닐트리메톡시실란, 비닐트리에톡시실란, 디메틸디메톡시실란, 디메틸에톡시실란, 디페닐디메톡시실란, 디페닐디에톡시실란으로 구성되는 군으로부터 선택되는 1종 이상이며,
    상기 실라잔 화합물은 헥사메틸디실라잔, 폴리실라잔과 같은 규소-질소 결합이 있는 물질이며,
    상기 불소화합물은 퍼플루오로알킬기 또는 퍼플루오로알케닐기 등과 같은 퍼플루오르화 탄소 결합을 갖는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  9. 청구항 5에 있어서,
    상기 소수성 및 초소수성 물질은 표면 개질처리된 무기 산화물인 것을 특징으로 하는 코팅 방법.
  10. 청구항 5에 있어서,
    상기 소수성 및 초소수성 물질은 바인더에 혼합되어 코팅되며, 상기 바인더 물질은 아크릴, 우레탄, 에폭시, 아미드, 이미드, 에스터, 카복실, 수산기, 실란계, 티타네이트, 실리케이트 등 기능기를 1개 이상이거나 이들 물질 중 1종 이상 혼합되는 것을 특징으로 하는 코팅 방법.


KR1020150151720A 2015-10-30 2015-10-30 내구성 향상을 위한 코팅액 제조방법 및 이를 이용한 코팅방법 KR20170050320A (ko)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150151720A KR20170050320A (ko) 2015-10-30 2015-10-30 내구성 향상을 위한 코팅액 제조방법 및 이를 이용한 코팅방법

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
KR1020150151720A KR20170050320A (ko) 2015-10-30 2015-10-30 내구성 향상을 위한 코팅액 제조방법 및 이를 이용한 코팅방법

Publications (1)

Publication Number Publication Date
KR20170050320A true KR20170050320A (ko) 2017-05-11

Family

ID=58741275

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
KR1020150151720A KR20170050320A (ko) 2015-10-30 2015-10-30 내구성 향상을 위한 코팅액 제조방법 및 이를 이용한 코팅방법

Country Status (1)

Country Link
KR (1) KR20170050320A (ko)

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108384302A (zh) * 2018-03-02 2018-08-10 合肥酷飞新材料科技有限公司 一种复合防污膜及其制备使用方法
KR20200029084A (ko) * 2018-09-07 2020-03-18 한국세라믹기술원 초발수 코팅 방법
WO2021241843A1 (ko) * 2020-05-27 2021-12-02 포항공과대학교 산학협력단 친환경 소수성 또는 극소수성 코팅 방법
KR20220154336A (ko) * 2021-05-13 2022-11-22 경상국립대학교산학협력단 초발수성 코팅의 제조 방법

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN108384302A (zh) * 2018-03-02 2018-08-10 合肥酷飞新材料科技有限公司 一种复合防污膜及其制备使用方法
KR20200029084A (ko) * 2018-09-07 2020-03-18 한국세라믹기술원 초발수 코팅 방법
WO2021241843A1 (ko) * 2020-05-27 2021-12-02 포항공과대학교 산학협력단 친환경 소수성 또는 극소수성 코팅 방법
KR20220154336A (ko) * 2021-05-13 2022-11-22 경상국립대학교산학협력단 초발수성 코팅의 제조 방법

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4689467B2 (ja) 機能性皮膜被覆物品、その製造方法及び機能性皮膜形成用塗工材料
JP6557248B2 (ja) 疎水性物品
KR20170050320A (ko) 내구성 향상을 위한 코팅액 제조방법 및 이를 이용한 코팅방법
US20170362257A1 (en) Multifunctional superhydrophobic particles for chemical adhesion and blooming
KR20010052510A (ko) 발수막 피복물품의 제조방법, 발수막 피복물품 및 발수막피복용 액상조성물
KR20040052516A (ko) 피막 피복 물품, 및 이것을 이용한 기능성 피막 피복 물품
WO2010127034A1 (en) Ant-reflective and anti-soiling coatings with self-cleaning properties
JP4654443B2 (ja) 太陽エネルギー利用装置の製造方法
KR20180051236A (ko) 전자기기 및 전자부품의 방수 및 방진 처리를 위한 초발수 코팅용액의 제조방법
KR101737757B1 (ko) 투습방지를 위한 기능성 하이브리드 코팅막의 형성방법 및 이를 이용한 유기 전자소자의 제조방법
Kim et al. Multi-purpose overcoating layers based on PVA/silane hybrid composites for highly transparent, flexible, and durable AgNW/PEDOT: PSS films
Ribeiro et al. Superhydrophobic nanocomposite coatings based on different polysiloxane matrices designed for electrical insulators
JP2017001327A (ja) 撥水部材
CN111032337A (zh) 拒水构件和拒水构件的制造方法
Jeong et al. Highly transparent, organic-inorganic hybrid UV-curable coating materials with amphiphobic characteristics
TWI784014B (zh) 組成物以及將其硬化而成的膜
JP2008282751A (ja) 着氷着雪防止碍子及び電線、アンテナとその製造方法およびそれを用いた送電鉄塔
Torun et al. Fully transparent and superhydrophobic electrodes enabled by soft interfaces
JP5326086B2 (ja) 太陽エネルギー利用装置及びその製造方法
Zhou et al. Multilevel nanoparticles coatings with excellent liquid repellency
KR101297368B1 (ko) 불소 개질 폴리메틸하이드로실록산, 이를 적용한 하이브리드, 방오성 하이브리드 코팅 막 및 그 제조방법
JP2005350502A (ja) 超撥水性被膜被覆物品、その製造方法及び超撥水性被膜形成用塗工材料
JP6491910B2 (ja) 透明導電性シート及びその製造方法
CN105705535A (zh) 用于具有改进的耐久性的疏水性涂层的共聚物
CN111511805B (zh) 改性硅氧烷树脂、改性硅氧烷树脂交联体以及所述树脂交联体的制造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A201 Request for examination
A302 Request for accelerated examination
E902 Notification of reason for refusal
AMND Amendment
E90F Notification of reason for final refusal
E601 Decision to refuse application
AMND Amendment