KR20200026658A - Composition for super-hydrophobic coating, method for manufacturing thereof, super-hydrophobic coating layer formed using the same and method for manufacturing super-hydrophobic coating layer using the same - Google Patents

Composition for super-hydrophobic coating, method for manufacturing thereof, super-hydrophobic coating layer formed using the same and method for manufacturing super-hydrophobic coating layer using the same Download PDF

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Abstract

The present invention relates to a composition for super water-repellent coating and, more specifically, to a composition for super water-repellent coating, which has excellent adhesion to an adhered surface as it is chemically bonded to the adhered surface, is capable of forming a thin and uniform coating layer while having super water-repellent properties, and has excellent in water resistance and electrical conductivity, to a manufacturing method thereof, and to a method of forming a super water-repellent coating layer therethrough.

Description

초발수 코팅용 조성물, 이의 제조방법, 이를 통해 형성된 초발수 코팅층 및 이의 형성방법{Composition for super-hydrophobic coating, method for manufacturing thereof, super-hydrophobic coating layer formed using the same and method for manufacturing super-hydrophobic coating layer using the same}Composition for super-hydrophobic coating, method for manufacturing conjugate, super-hydrophobic coating layer formed using the same and method for manufacturing super-hydrophobic coating layer using the same}

본 발명은 초발수 코팅용 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 피착면과 화학적으로 결합함에 따라서 피착면과의 접착력이 우수하고, 초발수성을 가지는 동시에, 얇고 균일한 코팅층 형성이 가능하며 내수성 및 전기전도도가 우수한 초발수 코팅용 조성물, 이의 제조방법, 이를 통해 형성된 초발수 코팅층 및 이의 형성방법에 관한 것이다.The present invention relates to a composition for super water-repellent coating, and more particularly, it has excellent adhesion to the adhered surface by chemically bonding to the adhered surface, has a super water-repellent property, and enables the formation of a thin and uniform coating layer. It relates to a super water-repellent coating composition having excellent conductivity, a method for preparing the same, a super water-repellent coating layer formed through the same and a method for forming the same.

고체 표면에 물방울이 접촉하였을 때, 물방울의 접촉각이 70~150° 의 범위는 소수성으로 정의되며, 150° 이상인 경우에는 초소수성으로 정의되고 있다. 특히, 접촉각이 160° 이상의 고체 표면에서는 물방울은 그표면에서 굴러, 물과의 접촉 흔적을 남기지 않게 된다. 초소성 및 초발수성 표면을 가지게 되면 적은 양의 물로 표면을 쉽게 씻어낼 수 있는 자기정화(self-cleaning)의 기능을 보이게 된다. 또한 초발수성 표면은 미끄럼 각이 10°이 보다 작아 약간의 경사에도 쉽게 물이 굴러 떨어지게 만들 수 있다. 또한 표면이 수중에 잠기게 되면 코팅 표면이 기포를 머금게 되고 이는 표면에서의 drag reduction 현상을 유발하여 물의 흐름 특성을 개선할 수 있게 해줄 수 있다.When water droplets contact a solid surface, the contact angle of water droplets is defined as hydrophobicity in the range of 70 to 150 °, and superhydrophobicity when it is 150 ° or more. In particular, on a solid surface with a contact angle of 160 ° or more, the water droplets roll on the surface, leaving no trace of contact with the water. Having superplastic and super water-repellent surfaces demonstrates the ability of self-cleaning to easily flush surfaces with a small amount of water. Super water-repellent surfaces also have a slip angle of less than 10 °, which can cause water to roll off easily with slight inclination. In addition, when the surface is submerged in water, the coating surface may contain bubbles, which may cause drag reduction on the surface, thereby improving water flow characteristics.

자연상태의 연잎의 표면이 초발수성 표면을 가지고 있고, 이는 마이크로와 나노 구조의 패턴과 낮은 표면에너지를 통해서 초발수성 표면을 형성할 수 있다. 이런 초발수성 표면은 전자부품, 건축자재, 화장품, 기능성 섬유 등 다양한 분야에 걸처 광범위하게 이용되고 있다. The surface of the lotus leaf in its natural state has a super water-repellent surface, which can form a super water-repellent surface through the pattern of micro and nano structure and low surface energy. Such super water-repellent surfaces are widely used in various fields such as electronic components, building materials, cosmetics, and functional fibers.

초발수 표면을 구현하기 방식에는 자기조립법에 의한 나노 입자 흡착법, 고분자의 상분리나 마이셀 응용법 혹은 졸-겔 방식등의 나노입자를 코팅하는 방법이 주로 사용되고 있고, 이는 시간과 비용이 많이 들고, 구현방식이 어려워서 산업 전반에서 쉽게 사용하지 못하고 있다. 또한 생성된 코팅층의 내구성 및 내수성이 안정적으로 작동하기 어려워 여러 가능성에도 불구하고 적극적인 사용이 어려운 실정이다.In order to realize the super water-repellent surface, nanoparticle adsorption by self-assembly, polymer phase separation, micelle application or sol-gel coating method of nanoparticles is mainly used, which is time-consuming and expensive. This difficulty makes it difficult to use throughout the industry. In addition, the durability and water resistance of the resulting coating layer is difficult to operate stably, despite the possibility of active use is difficult.

한편, 탄소나노입자는 물질 내부의 강한 상호작용으로 인한 강한 반데르발스 힘으로 복합물질 내에서 탄소 나노입자끼리의 엉김이 발생하고 이로 인해 기판 상에 균일하게 배열하기 어렵다는 문제점을 해결하가 위하여, 산 에칭이나 플라즈마 처리 혹은 기상 증착으로 입자 표면에 특수 관능기를 생성하여 용액내에서의 분산을 원할하게 이루어지도록 한다. 이를 실행하기 위해서는 기판의 크기가 제한될 수 있고, 특수장비를 사용하게 된다. Meanwhile, in order to solve the problem that carbon nanoparticles are entangled with carbon nanoparticles in a composite material due to strong van der Waals forces due to strong interactions inside the material, it is difficult to uniformly arrange them on a substrate. Acid etching, plasma treatment, or vapor deposition produce special functional groups on the surface of the particles to facilitate dispersion in solution. To do this, the size of the substrate can be limited, and special equipment is used.

가격이 저렴하면서 산업에서 쉽게 접근할 수 있는 방식은 ultra sonication과 적절한 분산제를 적용하여서 용액 내에서 안정적인 분산이 이루어지도록 하는 방식을 사용할 수 있다. 다양한 방식으로 분산시켜 제작된 전도성 및 초발수 코팅용액을 이용하여 기판에 코팅이 이루어지게 되는데 이 코팅의 근본적인 문제점은 코팅층의 외부의 충격에 매우 취약하다는 점이다.Inexpensive and easily accessible in the industry can be achieved by applying ultra sonication and a suitable dispersant to ensure stable dispersion in solution. The coating is made on the substrate using a conductive and super water-repellent coating solution prepared by dispersing in various ways. The fundamental problem of this coating is that it is very vulnerable to the external impact of the coating layer.

종래의 기술들은 초발수 표면을 구현하기 위해서 산업에서 직관적으로 사용하기 어렵거나 복잡한 방식을 이용하여 코팅층을 형성하게 된다. 이 코팅층을 형성하기 위하여 고가의 장비나 물리적 특성을 살리기 위해서 고가의 재료를 사용하는 경우가 많았다. 고가의 장비와 재료는 초발수 표면을 구현할 수 있으나 산업적으로 사용하기에 큰 걸림돌로 작용하게 되었다. 최근에는 다양한 방식을 이용하여 전도성 초발수 코팅층 형성에 성공하였으나 코팅막의 내구성에 여전히 한계를 가지고 있다.Conventional techniques form coating layers in a manner that is difficult or complex to use intuitively in the industry to implement superhydrophobic surfaces. In order to form this coating layer, expensive materials or expensive materials are often used to make use of expensive equipment and physical properties. Expensive equipment and materials can produce super water-repellent surfaces, but they pose a major obstacle to industrial use. Recently, the formation of a conductive super water-repellent coating layer using various methods has been successful, but there is still a limit to the durability of the coating film.

이에 따라, 피착면과 화학적으로 결합함에 따라서 피착면과의 접착력이 우수하고, 초발수성을 가지는 동시에, 얇고 균일한 코팅층 형성이 가능하며 내수성 및 전기전도도가 우수한 초발수 코팅용 조성물의 개발이 시급한 실정이다.Accordingly, it is urgent to develop a super water-repellent coating composition having excellent adhesion to the adhered surface, having super water repellency, forming a thin and uniform coating layer, and having excellent water resistance and electrical conductivity, by chemically bonding to the adhered surface. to be.

KR 10-2005-0095459 A(공개일: 2005.09.29)KR 10-2005-0095459 A (published: September 29, 2005)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로, 피착면과 화학적으로 결합함에 따라서 피착면과의 접착력이 우수하고, 초발수성을 가지는 동시에, 얇고 균일한 코팅층 형성이 가능하며 내수성 및 전기전도도가 우수한 초발수 코팅용 조성물, 이의 제조방법, 이를 통해 형성된 초발수 코팅층 및 이의 형성방법을 제공하는데 목적이 있다.The present invention has been made to solve the above-described problems, and as the chemically bonded to the adhered surface, the adhesion to the adhered surface is excellent, super water repellency, thin and uniform coating layer can be formed and water resistance and electrical conductivity It is an object to provide an excellent super water-repellent coating composition, a method for preparing the same, a super water-repellent coating layer formed through it and a method for forming the same.

상술한 과제를 해결하기 위해 본 발명은, 주제수지 및 금속계 커플링제를 포함하는 바인더; 전도성 필러; 및 코팅안정화제;를 포함하는 초발수 코팅용 조성물을 제공한다.The present invention to solve the above problems, a binder comprising a main resin and a metal-based coupling agent; Conductive fillers; It provides a composition for super water-repellent coating comprising a; and a coating stabilizer.

본 발명의 일 실시예에 의하면, 상기 금속계 커플링제는 지르코늄(Zr)계 커플링제, 알루미늄(Al)계 커플링제, 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제 및 티타늄(Ti)계 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.According to an embodiment of the present invention, the metal coupling agent is a zirconium (Zr) coupling agent, an aluminum (Al) coupling agent, a zirco aluminate (Al / Zr) coupling agent and a titanium (Ti) coupling It may include one or more selected from the group consisting of zero.

또한, 상기 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함할 수 있다.In addition, the zirco aluminate (Al / Zr) -based coupling agent may include a compound represented by the following formula (1).

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00001
Figure pat00001

상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C6의 분쇄형 알킬기, C1 ~ C5의 직쇄형 알케닐기, C3 ~ C6의 분쇄형 알케닐기, 아미노기, 클로로기(-Cl), 카복시기(-COOH), 에폭시기, 메타아크릴로옥시기, C1 ~ C5의 직쇄형 알콕시기, C3 ~ C6의 분쇄형 알콕시기, 또는 C1 ~ C3의 알콕시알콕시기이다.In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a straight alkyl group of C1 ~ C5, C3 ~ C6 crushed alkyl group, C1 ~ C5 straight alkenyl group, C3 ~ C6 Crushed alkenyl group, amino group , A chloro group (-Cl), a carboxy group (-COOH), an epoxy group, a methacrylooxy group, a C1-C5 straight alkoxy group, a C3-C6 crushed alkoxy group, or a C1-C3 alkoxyalkoxy group. .

또한, 상기 바인더는, 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 금속계 커플링제를 0.2 ~ 2.5 중량부로 포함할 수 있다.In addition, the binder may include 0.2 to 2.5 parts by weight of the metal-based coupling agent based on 100 parts by weight of the main resin.

또한, 상기 주제수지 100 중량부에 대하여, 탄소나노튜브, 은(Ag)나노와이어, 그래핀, 카본 블랙, 은(Ag) 파티클 및 카본파이버로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 전도성 필러를 3 ~ 50 중량부로 포함할 수 있고, SiO2, ZrO2, Al2O3, TiO2 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 코팅안정화제를 3 ~ 35 중량부로 포함할 수 있다.In addition, the conductive filler containing at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, silver (Ag) nanowires, graphene, carbon black, silver (Ag) particles and carbon fiber with respect to 100 parts by weight of the main resin It may include 3 to 50 parts by weight, and SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 And it may include 3 to 35 parts by weight of a coating stabilizer comprising at least one selected from the group consisting of carbon black.

또한, 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 용매를 4,000 ~ 21,000 중량부 더 포함할 수 있고, 분산제를 0.05 ~ 0.8 중량부 더 포함할 수 있다.The solvent may further include 4,000 to 21,000 parts by weight of the solvent based on 100 parts by weight of the main resin, and may further include 0.05 to 0.8 parts by weight of the dispersant.

또한, 하기 측정방법으로 라만 스펙트럼 측정 시, 파수(wavenumber) 800 ~ 900 cm-1 및 파수(wavenumber) 1675 ~ 1775 cm-1에서 피크가 존재할 수 있다.In addition, when the Raman spectrum is measured by the following measurement method, peaks may exist at wavenumbers 800 to 900 cm −1 and wavenumbers 1675 to 1775 cm −1 .

[측정방법][How to measure]

전처리한 피착면에 초발수 코팅용 조성물을 코팅하고, 열처리하여 초발수 코팅층을 형성한 후 라만 스펙트럼을 측정하였다.The super water-repellent coating composition was coated on the pretreated treated surface, and heat-treated to form a super-water repellent coating layer, and then the Raman spectrum was measured.

한편, 본 발명은 주제수지 및 금속계 커플링제를 포함하는 바인더; 전도성 필러; 및 코팅안정화제;를 포함하여 형성된 초발수 코팅층을 제공한다.On the other hand, the present invention is a binder containing a main resin and a metal coupling agent; Conductive fillers; And a coating stabilizer; provides a super water-repellent coating layer formed.

한편, 본 발명은 전도성 필러를 포함하는 제1용액을 제조하는 단계; 제1용액에 코팅안정화제를 혼합하여 제2용액을 제조하는 단계; 및 상기 제2용액에 금속계 커플링제 및 주제수지를 포함하는 바인더를 혼합하여 제3용액을 제조하는 단계;를 포함하는 초발수 코팅용 조성물 제조방법을 제공한다.On the other hand, the present invention comprises the steps of preparing a first solution containing a conductive filler; Preparing a second solution by mixing a coating stabilizer with the first solution; It provides a method for producing a composition for super water-repellent coating comprising a; and a third solution to prepare a third solution by mixing a binder containing a metal coupling agent and a main resin in the second solution.

한편, 본 발명은 피착면을 전처리하는 단계; 전처리한 피착면에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 초발수 코팅용 조성물을 코팅시키는 단계; 및 피착면에 코팅시킨 초발수 코팅용 조성물을 열처리하는 단계;를 포함하는 초발수 코팅층 형성방법을 제공한다.On the other hand, the present invention comprises the steps of pre-treating the adherend surface; Coating a super water-repellent coating composition according to any one of claims 1 to 7 on the pretreated treated surface; It provides a super water-repellent coating layer forming method comprising; and heat-treating the composition for super water-repellent coating coated on the adhered surface.

본 발명의 초발수 코팅용 조성물, 이의 제조방법, 이를 통해 형성된 초발수 코팅층 및 이의 형성방법은 피착면과 화학적으로 결합함에 따라서 피착면과의 접착력이 우수하고, 초발수성을 가지는 동시에, 얇고 균일한 코팅층 형성이 가능하며 내수성 및 전기전도도가 우수한 효과가 있다.The super water-repellent coating composition of the present invention, a method for preparing the same, a super water-repellent coating layer formed through it, and a method for forming the same are excellent in adhesive strength with the adhered surface by chemically bonding to the adhered surface, and at the same time thin and uniform. It is possible to form a coating layer has excellent effects of water resistance and electrical conductivity.

이에 따라, 연료전지의 분리판에 적용되어 연료전지의 성능 저하를 방지하거나, 전자파 차폐, 제빙, 방빙 및 저항 발열체 등 다양한 분야에 응용될 수 있다.Accordingly, it can be applied to the separator plate of the fuel cell to prevent performance degradation of the fuel cell, or can be applied to various fields such as electromagnetic shielding, ice making, ice protection, and resistance heating element.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 초발수 코팅용 조성물에 구비되는 금속계 필러와 피착면 간의 화합적 결합을 나타내는 모식도,
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 초발수 코팅층을 형성하는 방법을 나타내는 모식도,
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 초발수 코팅용 조성물에 구비되는 금속계 필러의 함량에 따른 접착력을 나타내는 도면,
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 초발수 코팅층과 피착면 간의 화학적 결합을 나타내는 라만 스펙트로스코프(spectroscope),
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 초발수 코팅층의 SEM 이미지,
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 초발수 코팅용 조성물의 코팅안정화제 포함여부에 따른 초발수 코팅층의 접촉각과 미끄럼 각 측정 그래프,
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 초발수 코팅층의 두께에 따른 전자파 차폐 성능 그래프,
도 8은 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리 단계 수행 후 접촉각의 변화를 나타내는 사진,
도 9는 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리 단계 수행 시 관능기 생성을 나타낸 모식도, 그리고,
도 10은 본 발명의 일 실시예에 따른 전처리 단계 수행 시와 초발수 코팅용 조성물에 금속계 커플링제 포함 시 접착력 향상 정도를 나타내는 그래프이다.
1 is a schematic diagram showing a chemical bond between the metal filler and the adhered surface provided in the superhydrophobic coating composition according to an embodiment of the present invention,
Figure 2 is a schematic diagram showing a method of forming a super water-repellent coating layer according to an embodiment of the present invention,
3 is a view showing the adhesive force according to the content of the metal-based fillers provided in the superhydrophobic coating composition according to an embodiment of the present invention,
Figure 4 is a Raman spectroscope (spectroscope) showing the chemical bond between the super water-repellent coating layer and the adhered surface according to an embodiment of the present invention,
5 is a SEM image of the super water-repellent coating layer according to an embodiment of the present invention,
Figure 6 is a graph of the contact angle and the sliding angle of the super water-repellent coating layer according to whether the coating stabilizer included in the composition for super water-repellent coating according to an embodiment of the present invention
7 is an electromagnetic shielding performance graph according to the thickness of the super water-repellent coating layer according to an embodiment of the present invention,
8 is a photograph showing a change in contact angle after performing a pretreatment step according to an embodiment of the present invention;
9 is a schematic diagram showing functional group generation when performing a pretreatment step according to an embodiment of the present invention;
10 is a graph showing the degree of adhesion improvement when performing the pretreatment step and the inclusion of the metal-based coupling agent in the composition for the super water-repellent coating according to an embodiment of the present invention.

이하 본 발명의 실시예에 대하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며 여기에서 설명하는 실시예에 한정되지 않는다.Hereinafter, exemplary embodiments of the present invention will be described in detail so that those skilled in the art may easily implement the present invention. As those skilled in the art would realize, the described embodiments may be modified in various different ways, all without departing from the spirit or scope of the present invention.

본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물은, 주제수지 및 금속계 커플링제를 포함하는 바인더; 전도성 필러; 및 코팅안정화제;를 포함하여 구현된다.The superhydrophobic coating composition according to the present invention includes a binder containing a main resin and a metal coupling agent; Conductive fillers; And a coating stabilizer.

먼저, 주제수지 및 금속계 커플링제를 포함하는 바인더에 대해 설명한다.First, the binder containing a main resin and a metallic coupling agent is demonstrated.

상기 주제수지는 상기 바인더에 포함되어 초발수 코팅층을 지지하는 기능을 수행한다.The main resin is included in the binder to perform a function of supporting the super water-repellent coating layer.

상기 주제수지는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 수지라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리이미드(PI), 폴리프로필렌(PP), 폴리메틸메타크릴레이트(PMMA), 폴리우레탄(PU), 폴리에틸렌(PE), 폴리플루오린화비닐리덴(PVDF), 폴리테트라플루오르에틸렌(PTFE), 폴리에테르설폰(PES) 및 폴리클로로트리플루오로에틸렌(PCTFE)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 폴리디메틸실록산(PDMS), 폴리이미드(PI) 및 폴리프로필렌(PP)으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 더욱 바람직하게는 폴리디메틸실록산(PDMS)을 포함할 수 있다. 이때, 일예로 주제수지로써 폴리디메틸실록산(PDMS)을 사용하는 경우, 상기 주제수지는 단량체 및 경화제를 포함하여 구성될 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.The main resin may be used without limitation as long as it is a resin commonly used in the art, preferably polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI), polypropylene (PP), polymethyl methacrylate (PMMA) , Polyurethane (PU), polyethylene (PE), polyvinylidene fluoride (PVDF), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethersulfone (PES) and polychlorotrifluoroethylene (PCTFE) It may include one or more, more preferably may include one or more selected from the group consisting of polydimethylsiloxane (PDMS), polyimide (PI) and polypropylene (PP), more preferably poly Dimethylsiloxane (PDMS). In this case, when the polydimethylsiloxane (PDMS) is used as the main resin as an example, the main resin may include a monomer and a curing agent, but is not limited thereto.

또한, 상기 금속계 커플링제는 피착면에 초발수 코팅용 조성물을 코팅하여 초발수 코팅층 형성 시 피착면과의 화합적 결합을 통해 접착력을 현격히 향상시키고, 수중에서의 내수성을 향상시키는 기능을 수행한다.In addition, the metal-based coupling agent by coating the composition for the super water-repellent coating on the surface to be adhered to form a super water-repellent coating layer to significantly improve the adhesive strength through the combination with the adhered surface, and performs a function to improve the water resistance in water.

구체적으로, 금속계 커플링제를 사용할 경우 접착력이 개선되는 이유는 금속계 커플링제가 도 1과 같이 피착면과 초발수 코팅용 조성물로 형성된 초발수 코팅층을 화학적으로 결합시켜주는 다리 역할을 수행하기 때문이다. 초발수 코팅용 조성물 코팅 후 초발수 코팅층 형성 시 도 1과 같은 화합 결합이 일어난다.Specifically, the reason why the adhesive strength is improved when the metal coupling agent is used is because the metal coupling agent serves as a bridge that chemically bonds the superficial water repellent coating layer formed of the composition for the superficial water repellent coating and the surface as shown in FIG. 1. When forming a super water-repellent coating layer after coating the composition for super water-repellent coating, a compound bond as shown in FIG. 1 occurs.

상기 금속계 커플링제는 통상적으로 사용할 수 있는 금속계 커플링제라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 지르코늄(Zr)계 커플링제, 알루미늄(Al)계 커플링제, 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제 및 티타늄(Ti)계 커플링제, 규소(Si)계 커플링제 및 아연(Zn)계 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있으며, 보다 바람직하게는 지르코늄(Zr)계 커플링제, 알루미늄(Al)계 커플링제, 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제 및 티타늄(Ti)계 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용할 수 있고, 더욱 바람직하게는 지르코늄(Zr)계 커플링제, 알루미늄(Al)계 커플링제 및 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 사용하는 것이 피착면과 초발수 코팅층 간의 접착력 향상에 더욱 유리할 수 있다.The metal coupling agent may be used without limitation as long as it is a metal coupling agent that can be used conventionally, and preferably a zirconium (Zr) coupling agent, an aluminum (Al) coupling agent, a zirco aluminate (Al / Zr) coupling At least one selected from the group consisting of a ring agent and a titanium (Ti) coupling agent, a silicon (Si) coupling agent, and a zinc (Zn) coupling agent, and more preferably a zirconium (Zr) coupling agent, At least one selected from the group consisting of an aluminum (Al) -based coupling agent, a zirco aluminate (Al / Zr) -based coupling agent, and a titanium (Ti) -based coupling agent may be used, and more preferably zirconium (Zr) -based Using at least one member selected from the group consisting of a coupling agent, an aluminum (Al) -based coupling agent, and a zirco aluminate (Al / Zr) -based coupling agent may be more advantageous for improving adhesion between the adherend and the superhydrophobic coating layer. .

상기 금속계 커플링제로 사용될 수 있는 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제 및 지르코늄(Zr)계 커플링제의 일예로써, 각각 하기 화학식 1 또는 화학식 2와 같은 커플링제를 사용할 수 있으며, 이 경우 피착면과 초발수 코팅층 간의 접착력 향상에 더욱 유리할 수 있다.As an example of a zirco aluminate (Al / Zr) coupling agent and a zirconium (Zr) coupling agent that can be used as the metal-based coupling agent, a coupling agent such as the following formula (1) or (2) may be used, in this case, It may be more advantageous to improve the adhesion between the adhered surface and the super water-repellent coating layer.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00002
Figure pat00002

이때, 상기 화학식 1에서 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C6의 분쇄형 알킬기, C1 ~ C5의 직쇄형 알케닐기, C3 ~ C6의 분쇄형 알케닐기, 아미노기, 클로로기(-Cl), 카복시기(-COOH), 에폭시기, 메타아크릴로옥시기, C1 ~ C5의 직쇄형 알콕시기, C3 ~ C6의 분쇄형 알콕시기, 또는 C1 ~ C3의 알콕시알콕시기일 수 있다. 그리고, 보다 바람직하게는 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C5의 직쇄형 알케닐기, C3 ~ C6의 분쇄형 알케닐기, 아미노기, 클로로기(-Cl), 카복시기(-COOH), 에폭시기, 메타아크릴로옥시기, 메톡시기, 또는 메톡시에톡시기일 수 있다.In this case, in Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a C1 ~ C5 linear alkyl group, C3 ~ C6 crushed alkyl group, C1 ~ C5 linear alkenyl group, C3 ~ C6 crushed alkenyl group, Amino group, chloro group (-Cl), carboxy group (-COOH), epoxy group, methacrylooxy group, C1-C5 linear alkoxy group, C3-C6 crushed alkoxy group, or C1-C3 alkoxyalkoxy group Can be. Further, more preferably, R 1 and R 2 are each independently C 1 ~ C 5 linear alkenyl group, C 3 ~ C 6 Crushed alkenyl group, amino group, chloro group (-Cl), carboxy group (-COOH), It may be an epoxy group, a methacrylooxy group, a methoxy group, or a methoxyethoxy group.

이때, 상기 알콕시알콕시기에 구비되는 각각의 알콕시기는 서로 동일 또는 상이할 수 있으며, 일예로 상기 알콕시알콕시기는 메톡시메톡시기 또는 메톡시에톡시기일 수 있다.In this case, each alkoxy group provided in the alkoxyalkoxy group may be the same or different from each other, for example, the alkoxyalkoxy group may be a methoxymethoxy group or a methoxyethoxy group.

또한, 유기 재료와의 결합력을 향상시키기 위하여 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C5의 직쇄형 알케닐기, C3 ~ C6의 분쇄형 알케닐기, 아미노기, 클로로기(-Cl), 카복시기(-COOH), 에폭시기, 또는 메타아크릴로옥시기 일 수 있고, 무기 재료와의 결합력을 향상시키기 위하여 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 클로로기(-Cl), C1 ~ C5의 직쇄형 알콕시기, C3 ~ C6의 분쇄형 알콕시기, 카복시기(-COOH), 또는 C1 ~ C3의 알콕시알콕시기일 수 있다.In addition, in order to improve the bonding force with the organic material, R 1 and R 2 are each independently C 1 ~ C 5 linear alkenyl group, C 3 ~ C 6 Crushed alkenyl group, amino group, chloro group (-Cl), carboxy group (-COOH), an epoxy group, or a methacrylooxy group, in order to improve the bonding strength with the inorganic material, R 1 and R 2 are each independently a chloro group (-Cl), C1 ~ C5 linear alkoxy Group, C3 to C6 crushed alkoxy group, carboxy group (-COOH), or C1 to C3 alkoxyalkoxy group.

[화학식 2][Formula 2]

Figure pat00003
Figure pat00003

한편, 상기 바인더는 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 금속계 커플링제를 0.2 ~ 2.5 중량부, 바람직하게는 0.3 ~ 2 중량부로 포함할 수 있다. 만일 상기 바인더에 포함되는 상기 금속계 커플링제의 함량이 상기 범위를 벗어나면 피착면과의 접착력이 좋지 않은 문제가 발생할 수 있다.On the other hand, the binder may include 0.2 to 2.5 parts by weight, preferably 0.3 to 2 parts by weight of the metal-based coupling agent with respect to 100 parts by weight of the main resin. If the content of the metal-based coupling agent included in the binder is out of the range may cause a problem that the adhesion to the adhered surface is not good.

다음, 상기 전도성 필러에 대하여 설명한다.Next, the conductive filler will be described.

상기 전도성 필러는 피착면에 초발수 코팅용 조성물을 코팅하여 초발수 코팅층 형성 시 전기전도도를 향상시키는 기능을 수행한다.The conductive filler performs a function of improving the electrical conductivity when forming a super water-repellent coating layer by coating the super water-repellent coating composition on the adhered surface.

상기 전도성 필러는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 전도성 필러라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 탄소나노튜브, 은(Ag)나노와이어, 케첸(ketjen)카본블랙, 그래핀, 은(Ag) 파티클 및 카본파이버로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으며, 보다 바람직하게는 탄소나노튜브 및 은(Ag)나노와이어로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The conductive filler may be used without limitation as long as it is a conductive filler commonly used in the art, preferably carbon nanotubes, silver (Ag) nanowires, ketjen carbon black, graphene, silver (Ag) particles And it may include one or more selected from the group consisting of carbon fibers, more preferably may include one or more selected from the group consisting of carbon nanotubes and silver (Ag) nanowires.

이때, 상기 탄소나노튜브는 단일벽 혹은 다중벽 탄소나노튜브를 사용할 수 있고, 상기 전도성 필러는 종횡비가 40 ~ 5500, 바람직하게는 50 ~ 5000인 탄소나노튜브 또는 은나노와이어일 수 있으나, 이에 제한되는 것은 아니다.In this case, the carbon nanotubes may use single-walled or multi-walled carbon nanotubes, and the conductive filler may be carbon nanotubes or silver nanowires having an aspect ratio of 40 to 5500, preferably 50 to 5000, but is not limited thereto. It is not.

한편, 본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물은 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 전도성 필러를 3 ~ 50 중량부로, 바람직하게는 5 ~ 45 중량부로 포함할 수 있다. 만일 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 전도성 필러가 3 중량부 미만이면 전기전도도가 좋지 않을 수 있고, 전도성 필러가 50 중량부를 초과하면 피착면과의 결합을 방해할 수 있음에 따라 목적하는 수준으로 피착면과의 접착력을 발현할 수 없다.On the other hand, the superhydrophobic coating composition according to the present invention may include 3 to 50 parts by weight, preferably 5 to 45 parts by weight of the conductive filler with respect to 100 parts by weight of the main resin. If the conductive filler is less than 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the main resin, the electrical conductivity may not be good, and if the conductive filler is more than 50 parts by weight, it may interfere with bonding to the adhered surface. The adhesive force with the adherend cannot be expressed.

다음, 상기 코팅안정화제에 대하여 설명한다.Next, the coating stabilizer will be described.

상기 코팅안정화제는 표면 형성에 도움을 주고, 안정된 미세 구조를 나타냄에 따라 초발수성을 발현하는 기능을 수행한다.The coating stabilizer helps to form the surface and performs a function of expressing super water repellency as showing a stable microstructure.

상기 코팅안정화제는 당업계에서 통상적으로 코팅안정화제에 사용할 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 SiO2, ZrO2, Al2O3, TiO2 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The coating stabilizer can be used without limitation as long as it is a material that can be commonly used in the coating stabilizer in the art, preferably SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 And it may include one or more selected from the group consisting of carbon black.

또한, 상기 코팅안정화제는 평균입경이 7 ~ 30㎚인 제1입자 및 평균입경이 50 ~ 200㎚인 제2입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 바람직하게는 평균입경이 8 ~ 25㎚인 제1입자 및 평균입경이 55 ~ 190㎚인 제2입자로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.In addition, the coating stabilizer may include at least one selected from the group consisting of first particles having an average particle diameter of 7 to 30 nm and second particles having an average particle diameter of 50 to 200 nm, and preferably having an average particle diameter of It may include one or more selected from the group consisting of first particles of 8 to 25nm and second particles of 55 to 190nm in average diameter, but is not limited thereto.

한편, 본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물은 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 코팅안정화제를 3 ~ 35 중량부로, 바람직하게는 5 ~ 30 중량부로 포함할 수 있다. 만일 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 코팅안정화제가 3 중량부 미만이면 안정된 전도성 초발수 구조를 형성하기 어려울 수 있꼬, 35 중량부를 초과하면 피착면과의 접착력이 저하될 수 있다.On the other hand, the composition for superhydrophobic coating according to the present invention may include 3 to 35 parts by weight of the coating stabilizer, preferably 5 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the main resin. If the coating stabilizer is less than 3 parts by weight based on 100 parts by weight of the main resin, it may be difficult to form a stable conductive super water-repellent structure. If the content exceeds 35 parts by weight, the adhesion to the surface to be deposited may be reduced.

한편, 본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물은 분산제 및 용매를 더 포함할 수 있다.Meanwhile, the superhydrophobic coating composition according to the present invention may further include a dispersant and a solvent.

상기 분산제는 조성물 내에 분산되어 있는 입자들이 반데르 발스 인력으로 뭉치는 것을 방지하고, 주제수지와 유기적으로 결합할 수 있도록 하는 기능을 수행한다.The dispersant serves to prevent the particles dispersed in the composition from agglomerating with van der Waals attraction and to organically bond with the main resin.

상기 분산제는 당업계에서 통상적으로 분산제에 사용할 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 Triton X-100, 폴리옥시에틸렌 소르비탄 모노올레에이트(polyoxyethylene sorbitan mono-oleate) 및 황산도데실나트륨으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.The dispersant may be used without limitation as long as it is a substance that can be used in the dispersant in the art, preferably Triton X-100, polyoxyethylene sorbitan mono-oleate and sodium dodecyl sulfate. It may include one or more selected from the group consisting of.

한편, 본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물은 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 분산제를 0.05 ~ 0.8 중량부로, 바람직하게는 0.1 ~ 0.5 중량부로 더 포함할 수 있다. 만일 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 분산제가 0.05 중량부 미만이면 목적하는 수준으로 분산성을 향상시킬 수 없고, 0.8 중량부를 초과하면 오히려 분산제 간의 서로 뭉침 현상이 발생해 분산성이 저하될 수 있다. On the other hand, the super water-repellent coating composition according to the present invention may further comprise 0.05 to 0.8 parts by weight, preferably 0.1 to 0.5 parts by weight based on 100 parts by weight of the main resin. If the dispersant is less than 0.05 parts by weight based on 100 parts by weight of the main resin, dispersibility may not be improved to a desired level. If the dispersant exceeds 0.8 parts by weight, agglomeration between the dispersants may occur, and thus dispersibility may be reduced. .

또한, 상기 용매는 당업계에서 통상적으로 용매에 사용할 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 물, 벤젠, 톨루엔, 자일렌, 아세톤, 헥산, 헵탄, 클로로벤젠, 메탄올, 에탄올, n-프로판올, 이소프로판올, 부탄올, 펜탄올, 헥사놀, 헵타놀, 옥타놀, N-메틸-2-피롤리돈, N,N-디메틸아세트아미드, N,N-디에틸아세트아미드, N,N-디메틸포름아미드, N,N-디에틸포름아미드, N-메틸카프로락탐, 헥사메틸포스폴아미드, 테트라메틸렌설폰, 디메틸설폭시드, o-크레졸, m-크레졸, p-크레졸, 페놀, p-클로르페놀, 2-클로르-4-하이드록시톨루엔, 디글림, 트리글림, 테트라글림, 디옥산, γ-부티로락톤, 디옥솔란, 시클로헥사논, 시클로펜타논, 디클로로메탄, 클로로포름, 1,2-디클로로에탄, 1,1,2-트리클로로에탄, 디브로모메탄, 트리브로모메탄, 1,2-디브로모에탄, 1,1,2-트리브로모에탄 및 메틸에틸케톤(mek)로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있고, 보다 바람직하게는 에탄올, 메틸에틸케톤(mek), 클로로포름(chloroform), 이소프로판올 및 톨루엔로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함할 수 있다.In addition, the solvent may be used without limitation so long as it is a substance that can be used in the solvent in the art, preferably water, benzene, toluene, xylene, acetone, hexane, heptane, chlorobenzene, methanol, ethanol, n- Propanol, isopropanol, butanol, pentanol, hexanol, heptanol, octanol, N-methyl-2-pyrrolidone, N, N-dimethylacetamide, N, N-diethylacetamide, N, N-dimethyl Formamide, N, N-diethylformamide, N-methylcaprolactam, hexamethylphospholamide, tetramethylenesulfone, dimethylsulfoxide, o-cresol, m-cresol, p-cresol, phenol, p-chlorphenol , 2-chloro-4-hydroxytoluene, diglyme, triglyme, tetraglyme, dioxane, γ-butyrolactone, dioxolane, cyclohexanone, cyclopentanone, dichloromethane, chloroform, 1,2-dichloro Ethane, 1,1,2-trichloroethane, dibromomethane, tribromomethane, 1,2-dibromoethane, 1, It may comprise one or more selected from the group consisting of 1,2-tribromoethane and methyl ethyl ketone (mek), more preferably ethanol, methyl ethyl ketone (mek), chloroform, isopropanol and toluene It may include one or more selected from the group consisting of.

그리고, 본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물은 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 용매를 4,000 ~ 21,000 중량부, 바람직하게는 5,000 ~ 20,000 중량부 더 포함할 수 있다. 만일 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 용매가 4,000 중량부 미만이면 균일한 코팅층 형성이 용이하지 않을 수 있고, 용매가 20,000 중량부를 초과하면 용매가 잔존할 수 있음에 따라 목적하는 수준의 접착력을 발현하지 못할 수 있다.In addition, the superhydrophobic coating composition according to the present invention may further include 4,000 to 21,000 parts by weight, preferably 5,000 to 20,000 parts by weight, based on 100 parts by weight of the main resin. If the solvent is less than 4,000 parts by weight based on 100 parts by weight of the main resin, it may not be easy to form a uniform coating layer. If the solvent is more than 20,000 parts by weight, the solvent may remain, thereby expressing a desired level of adhesive force. You may not be able to.

한편, 본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물은 상술한 구성 외에, 경화제, 경화촉매, 물성증진제 등의 첨가제를 더 포함할 수 있고, 이들은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 물질이라면 제한 없이 사용할 수 있음에 따라, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.On the other hand, the composition for superhydrophobic coating according to the present invention may further include additives such as a curing agent, a curing catalyst, and a physical property enhancer, in addition to the above-described configuration, and these may be used without limitation as long as the material can be commonly used in the art. Accordingly, the present invention is not particularly limited thereto.

한편, 본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물은 하기 측정방법으로 라만 스펙트럼 측정 시, 파수(wavenumber) 800 ~ 900 cm-1 및 파수(wavenumber) 1675 ~ 1775 cm-1에서, 바람직하게는 파수(wavenumber) 825 ~ 875 cm-1 및 파수(wavenumber) 1700 ~ 1750 cm-1에서 피크가 존재할 수 있다.On the other hand, the composition for superhydrophobic coating according to the present invention, when measuring the Raman spectrum by the following measurement method, wavenumber (wavenumber) 800 ~ 900 cm -1 and wavenumber (wavenumber) 1675 ~ 1775 cm -1 , preferably wavenumber (wavenumber) ) Peaks may be present at 825-875 cm −1 and wavenumber 1700-1750 cm −1 .

[측정방법][How to measure]

전처리한 피착면에 초발수 코팅용 조성물을 코팅하고, 열처리하여 초발수 코팅층을 형성한 후 라만 스펙트럼을 측정하였다.The super water-repellent coating composition was coated on the pretreated treated surface, and heat-treated to form a super-water repellent coating layer, and then the Raman spectrum was measured.

구체적으로 도 4는 주제수지 100 중량부에 대하여 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제를 0.5 중량부 포함하는 조성물로 코팅층을 형성한 샘플(청색선)과 커플링제를 포함하지 않는 조성물로 코팅층을 형성한 샘플(적색선)의 라만 스펙트럼 결과로, 파수 851 cm-1에 해당하는 지역에서 C-O-C 벤드(bend)를 확인 할 수 있으며, 그리고 파수 1720 cm-1에 해당하는 지역에서 C=C 벤드(bend)가 생성된 것을 확인할 수 있다.Specifically, Figure 4 is a composition containing 0.5 parts by weight of a zirco aluminate (Al / Zr) -based coupling agent with respect to 100 parts by weight of the main resin as a composition (blue line) and a composition containing no coupling agent As a result of Raman spectra of the sample forming the coating layer (red line), the COC bend can be identified in the region corresponding to the wavenumber of 851 cm -1 , and the C = C bend in the region corresponding to the frequency of 1720 cm -1 . You can see that (bend) is created.

이를 통해 금속계 커플링제와 피착면과의 에스터(ester) 결합을 통해 화학적 결합이 생성되고 도 1과 같이 기판과 커플링제가 연결되었다는 것을 알 수 있다.Through this, it can be seen that a chemical bond is formed through an ester bond between the metal-based coupling agent and the adhered surface, and the substrate and the coupling agent are connected as shown in FIG. 1.

본 발명에 따른 초발수 코팅층은 주제수지 및 금속계 커플링제를 포함하는 바인더; 전도성 필러; 및 코팅안정화제;를 포함하여 구현된다.Super water-repellent coating layer according to the present invention is a binder comprising a main resin and a metal-based coupling agent; Conductive fillers; And a coating stabilizer.

한편, 상기 초발수 코팅층은 전자파 차폐 코팅에 적용할 수 있으며, 이 경우 상기 초발수 코팅층은 두께가 30㎛ 이상, 바람직하게는 35㎛ 이상, 보다 바람직하게는 40㎛ 이상일 수 있다. 만일 상기 초발수 코팅층의 두께가 30㎛ 미만이면 전자파 차폐 성능이 저하될 수 있다.On the other hand, the super water-repellent coating layer may be applied to the electromagnetic shielding coating, in this case, the super water-repellent coating layer may have a thickness of 30㎛ or more, preferably 35㎛ or more, more preferably 40㎛ or more. If the thickness of the super water-repellent coating layer is less than 30㎛ electromagnetic shielding performance may be lowered.

또한, 상기 초발수 코팅층은 4 포인트-프로브(4 point-probe) 기법을 통해 전기전도도 측정 시, 전기 전도도가 450 ~ 750 S/m일 수 있고, 바람직하게는 500~700 S/m일 수 있다.In addition, the super water-repellent coating layer may be 450 ~ 750 S / m, preferably 500 ~ 700 S / m, the electrical conductivity when measuring the electrical conductivity through a four point probe (4 point-probe) technique .

본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물은 전도성 필러를 포함하는 제1용액을 제조하는 단계; 제1용액에 코팅안정화제를 혼합하여 제2용액을 제조하는 단계; 및 상기 제2용액에 금속계 커플링제 및 주제수지를 포함하는 바인더를 혼합하여 제3용액을 제조하는 단계;를 포함하여 제조한다.Superhydrophobic coating composition according to the present invention comprises the steps of preparing a first solution comprising a conductive filler; Preparing a second solution by mixing a coating stabilizer with the first solution; And preparing a third solution by mixing the second solution with a binder including a metal coupling agent and a main resin.

상기 제1용액을 제조하는 단계는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 방법을 통해 전도성 필러를 포함하는 제1용액을 제조할 수 있으며, 바람직하게는 초음파처리(Ultrasonication) 장비를 통해 전도성 필러를 분산시켜서 제조할 수 있다.In the preparing of the first solution, a first solution including a conductive filler may be prepared by a method commonly used in the art, and preferably, by dispersing the conductive filler through ultrasonication equipment. It can manufacture.

한편, 상기 제2용액을 제조하는 단계를 수행하기 전, 제1용액에 분산제를 혼합하는 단계;를 더 포함할 수 있다. 분산제에 대한 설명은 상술한 초발수 코팅용 조성물의 분산제에 대한 설명과 동일함에 따라 생략하도록 한다.On the other hand, before performing the step of preparing the second solution, the step of mixing a dispersant in the first solution; may further comprise a. The description of the dispersant is omitted as it is the same as the description of the dispersant of the superhydrophobic coating composition.

또한, 상기 제3용액을 제조하는 단계는 제2용액에 금속계 커플링제 및 주제수지를 포함하는 바인더를 혼합하여 제3용액을 제조하는데, 제2용액에 금속계 커플링제 및 주제수지를 투입하기 전에 우선적으로 주제수지에 금속계 커플링제를 혼합하여 바인더를 제조함에 따라 분산성을 더욱 향상시킬 수 있다.In the preparing of the third solution, a third solution may be prepared by mixing a second solution with a binder including a metal coupling agent and a main resin, prior to adding the metal coupling agent and the main resin into the second solution. As a binder is prepared by mixing a metal coupling agent with the main resin, dispersibility may be further improved.

본 발명에 따른 초발수 코팅층은, 피착면을 전처리하는 단계; 전처리한 피착면에 상술한 본 발명에 따른 초발수 코팅용 조성물을 코팅시키는 단계; 및 피착면에 코팅시킨 초발수 코팅용 조성물을 열처리하는 단계;를 포함하는 초발수 코팅층 형성방법을 통해 형성할 수 있다.Super water-repellent coating layer according to the present invention, the step of pre-treating the adhered surface; Coating the superhydrophobic coating composition according to the present invention on the pretreated surface; And heat-treating the superhydrophobic coating composition coated on the adherend surface.

한편, 전처리 단계와 초발수 코팅층 형성 단계를 수행함에 따라, 도 10에 도시된 바와 같이 현저한 접착력 상승 효과를 발현할 수 있다.On the other hand, as the pretreatment step and the super water-repellent coating layer forming step is performed, as shown in Figure 10 it can exhibit a significant adhesive force synergistic effect.

먼저, 상기 피착면은 전처리하는 단계에 대하여 설명한다.First, the step of pretreating the adherend surface will be described.

상기 전처리는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 전처리 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 웨트(wet) 또는 드라이(dry) 에칭(etching)을 사용할 수 있다.The pretreatment may be used without limitation as long as the pretreatment method commonly used in the art, and preferably wet or dry etching may be used.

상기 웨트 에칭(Wet etching)은 파라냐 및 아세톤 등과 같은 세정용액을 통해 전처리 함으로써 피착면에 코팅층 형성이 원활하게 이루어지게 하기 위하여 기판 위의 오염물질을 제거하게 된다.The wet etching removes contaminants on the substrate in order to smoothly form a coating layer on the adhered surface by pretreatment through a cleaning solution such as paragna and acetone.

드라이 에칭(Dry etching)의 경우 플라즈마 장비를 통해 수행하며, 피착면에 코팅층이 균일하게 형성되도록 도 9에 도시된 바와 같이 기판 표면에 관능기를 생성하거나 친수 처리를 수행할 수 있다. 상기 관능기는 일예로 -OH, -COOH 및 -NH2 등일 수 있다.Dry etching may be performed through plasma equipment, and functional groups may be generated on the surface of the substrate or hydrophilic treatment may be performed as shown in FIG. 9 so that the coating layer is uniformly formed on the surface to be deposited. The functional group may be, for example, -OH, -COOH and -NH 2 and the like.

두가지 전처리 과정을 혼합하거나 단독으로 사용하여도 무방하지만 혼합하여 사용하는 것이 본 발명이 목적하는 효과를 발현하는데 더욱 유리할 수 있다. 상술한 전처리 과정을 수행할 경우 도 8에 도시된 바와 같은 접촉각 변화를 나타낼 수 있다.Although the two pretreatment processes may be mixed or used alone, it may be more advantageous to express the desired effect of the present invention. When performing the above-described pretreatment process it can exhibit a change in the contact angle as shown in FIG.

다음, 초발수 코팅용 조성물을 코팅시키는 단계에 대하여 설명한다.Next, the step of coating the composition for super water-repellent coating will be described.

상기 코팅은 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 코팅 방법이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 같이 스프레이, 딥, 스핀 등의 코팅 방법 중 하나의 방법을 통해 수행할 수 있다.The coating may be used without limitation as long as it is a coating method commonly used in the art, and may be preferably performed through one of coating methods such as spray, dip, and spin.

구체적으로, 도 2에 도시된 바와 같이 스프레이, 딥, 스핀 등의 코팅 방법 중에 하나의 방법에 의해 코팅막을 기판 위에 형성 시킬 수 있다.Specifically, as shown in FIG. 2, the coating film may be formed on the substrate by one of coating methods such as spray, dip, and spin.

다음, 코팅시킨 초발수 코팅용 조성물을 열처리하는 단계에 대하여 설명한다.Next, the step of heat-treating the coated super water-repellent coating composition will be described.

상기 열처리는 당업계에서 통상적으로 사용할 수 있는 열처리 조건이라면 제한 없이 사용할 수 있고, 바람직하게는 초발수 코팅용 조성물에 구비되는 용매를 제거할 수 있는 조건이라면 제한되지 않음에 따라, 본 발명에서는 이를 특별히 한정하지 않는다.The heat treatment can be used without limitation as long as the heat treatment conditions that can be commonly used in the art, preferably is not limited so long as it is a condition that can remove the solvent provided in the super water-repellent coating composition, in the present invention it It is not limited.

종래에 무기 입자의 표면을 기능성 코팅막으로 코팅하기 위해서는 액상 코팅법을 사용하여 왔다. 이러한 액상 코팅법은 얇고 균일한 코팅막을 형성하기 어렵다는 단점이 있다. 그러나 본 발명은 종래 기술과 달리 피착면에 관능기를 증착하거나 표면을 친수처리하여서 코팅층이 마이크로 단위로 균일하게 코팅될 수 있게 환경을 조성하였고, 바인더의 주제수지에 금속계 커플링제(coupling agent)를 적용하여 기존의 피착면과 접착하게 되는 주제수지의 결합력을 증대시켜 내구성을 향상시켰을 뿐만 아니라 금속계 커플링제(coupling agent)를 사용함에 따라 수중에서의 내수성을 증대시켜 주는 효과 또한 발현할 수 있다. 또한, 금속계 커플링제(coupling agent)를 조성물 내에 분산시킴에 따라 별도의 추가 공정 없이 한번의 코팅으로 코팅층을 형성할 수 있다.Conventionally, the liquid coating method has been used to coat the surface of the inorganic particles with a functional coating film. This liquid coating method has a disadvantage in that it is difficult to form a thin and uniform coating film. However, the present invention, unlike the prior art, by forming a functional group on the surface to be deposited or hydrophilic surface treatment to create an environment in which the coating layer can be uniformly coated in micro units, applying a metal-based coupling agent (coupling agent) to the main resin of the binder By increasing the bonding strength of the main resin to be adhered to the existing adhered surface to improve the durability as well as the effect of increasing the water resistance in the water by using a metal-based coupling agent (coupling agent). In addition, by dispersing a metal coupling agent (coupling agent) in the composition it is possible to form a coating layer in one coating without a separate additional process.

하기의 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 구체적으로 설명하기로 하지만, 하기 실시예가 본 발명의 범위를 제한하는 것은 아니며, 이는 본 발명의 이해를 돕기 위한 것으로 해석되어야 할 것이다.Although the present invention will be described in more detail with reference to the following examples, the following examples are not intended to limit the scope of the present invention, which will be construed as to aid the understanding of the present invention.

<< 준비예Preparation : 기판 전처리 단계>Substrate Pretreatment Step

먼저, 피라냐 용액에 기판을 담아서 80℃에서 1시간 동안 교반하여 웨트 에칭(wet etching)을 수행하였다. 그리고, 기판의 표면에 유기 관능기를 형성하기 위하여 UV 플라즈마 장비를 사용하여 대기 분위기 하에서 기판을 10분 동안 노출시켜서 친수처리를 수행하였다.First, the substrate was placed in a piranha solution and stirred at 80 ° C. for 1 hour to perform wet etching. In addition, in order to form organic functional groups on the surface of the substrate, a hydrophilic treatment was performed by exposing the substrate for 10 minutes under an atmospheric atmosphere using a UV plasma apparatus.

<< 실시예Example 1> 1>

먼저, 주제수지로 소수성의 고분자 수지인 PDMS수지 및, 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제로 하기 화학식 1을 만족하는 화합물을 0.5 중량부 혼합하고 300rpm으로 30분 동안 교반하여 바인더를 제조하였다.First, 0.5 parts by weight of a PDMS resin, which is a hydrophobic polymer resin as the main resin, and a compound satisfying the following Formula 1 with a zirco aluminate (Al / Zr) -based coupling agent based on 100 parts by weight of the main resin, were mixed at 300 rpm. The binder was prepared by stirring for 30 minutes.

그리고, 제1용액을 제조하기 위해 상기 주제수지 100 중량부에 대하여, 용매로 클로로포름 15,000 중량부 및 전도성 필러로 다중벽 탄소나노튜브 25 중량부를 혼합한 후 초음파처리(Ultra sonication) 장비를 이용하여 20분 동안 분산시켜서 제1용액을 제조하였다. 그리고 상기 제1용액에, 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 분산제로 Triton X-100를 0.3 중량부 투입하고 초음파처리(Ultra sonication) 장비를 이용하여 20분 동안 분산시킨 후, 분산제를 투입한 제1용액에 상기 주제수지 100 중량부에 대하여 코팅안정화제로 평균입경이 20㎚인 구형의 실리카(SiO2) 파티클을 20 중량부 혼합하여 초음파처리(Ultra sonication) 장비를 이용하여 20분 동안 분산시켜서 제2용액을 제조하였다.In order to prepare the first solution, 15,000 parts by weight of chloroform and 25 parts by weight of multi-walled carbon nanotubes were mixed with a conductive filler based on 100 parts by weight of the main resin, and then, by using an ultrasonic sonication (Ultra sonication) equipment. The first solution was prepared by dispersing for minutes. Then, 0.3 parts by weight of Triton X-100 was added to the first solution as a dispersant based on 100 parts by weight of the main resin and dispersed for 20 minutes by using an ultrasonic sonication equipment. 20 parts by weight of spherical silica (SiO 2 ) particles having an average particle diameter of 20 nm were mixed with the coating stabilizer based on 100 parts by weight of the main resin in a solution and dispersed for 20 minutes using an ultra sonication equipment. The solution was prepared.

이후 제2용액에 상기 제조한 바인더를 혼합한 후 초음파처리(Ultra sonication) 장비를 이용하여 1시간 동안 분산시켜서 제3용액을 제조하고, 초음파처리(Ultra sonication) 장비를 이용하여 10분 동안 분산시켜서 초발수 코팅용 조성물을 제조하였다.Then, after mixing the binder prepared in the second solution by dispersing for 1 hour using a sonication (Ultra sonication) equipment to prepare a third solution, by dispersing for 10 minutes using an ultrasonic sonication (Ultra sonication) equipment A super water-repellent coating composition was prepared.

그리고, 준비예에 따라 전처리된 기판의 표면에, 노즐 직경 2.5㎜ 및 분사압 7 bar의 조건으로 스프레이(spray) 방식을 통해 상기 제조한 초발수 코팅용 조성물을 기판 위에 대면적 코팅하였다.Then, the surface of the substrate pre-treated according to the preparation example, a large-area coating composition for the super water-repellent coating was prepared on the substrate by a spray (spray) at a nozzle diameter of 2.5 mm and a spray pressure of 7 bar.

코팅된 기판은 120℃ 오븐에서 2 시간 노출시켜 바인더를 경화시키고 용매를 제거하여 최종 평균두께 40㎛인 초발수 코팅층을 형성하였다. 제조된 코팅막의 SEM 이미지는 도 5와 같았으며, 도 5a 및 도 5b는 코팅막 상부의 SEM 이미지, 도 5c는 코팅막 내부의 SEM 이미지 및 도 5d는 코팅막 단면의 SEM 이미지 이다.The coated substrate was exposed in a 120 ° C. oven for 2 hours to cure the binder and remove the solvent to form a super water-repellent coating layer having a final average thickness of 40 μm. SEM image of the prepared coating film was as shown in Figure 5, Figure 5a and 5b is a SEM image of the upper coating film, Figure 5c is a SEM image of the coating film inside and Figure 5d is a SEM image of the coating film cross section.

[화학식 1][Formula 1]

Figure pat00004
Figure pat00004

이때, 상기 화학식 1에서 R1 및 R2는 카복시기(-COOH)이다.At this time, in Formula 1 R 1 and R 2 is a carboxy group (-COOH).

<< 실시예Example 2 ~ 6> 2 to 6>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 주제수지 100 중량부에 대하여 금속계 커플링제의 함량을 0.5 중량부에서, 각각 0.3, 1.0, 1.5, 2.0 및 5.0 중량부로 변경하여 초발수 코팅층을 형성하였다.Manufactured in the same manner as in Example 1, the content of the metal coupling agent with respect to 100 parts by weight of the main resin was changed from 0.5 parts by weight to 0.3, 1.0, 1.5, 2.0 and 5.0 parts by weight, respectively, to form a super water-repellent coating layer.

<< 비교예Comparative example 1> 1>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 주제수지 100 중량부에 대하여 금속계 커플링제의 함량을 0.5 중량부에서, 0 중량부로 변경하여 초발수 코팅층을 형성하였다.Manufactured in the same manner as in Example 1, the superhydrophobic coating layer was formed by changing the content of the metal coupling agent from 0.5 parts by weight to 0 parts by weight based on 100 parts by weight of the main resin.

<< 실험예Experimental Example 1: 접착력 평가> 1: Adhesion Evaluation>

실시예 1 ~ 6 및 비교예 1에 따라 제조한 초발수 코팅용 조성물을 통해 형성한 초발수 코팅층에 대하여 ASTM 1002 D에 의거하여 접착력 평가를 수행하였다. 이를 커플링제 함량 별 5개의 샘플을 제작하여 그 결과값의 평균값을 이용하여 그래프로 작성하였다.Adhesive evaluation was performed according to ASTM 1002 D for the superhydrophobic coating layer formed through the superhydrophobic coating composition prepared according to Examples 1 to 6 and Comparative Example 1. Five samples for each coupling agent content were prepared and graphed using the average value of the results.

그 결과, 도 3에서 볼 수 있듯이 접착력에 최적화된 금속계 커플링제의 함량은 0.5 중량부(실시예 1)이며, 이는 금속계 커플링제(coupling agent)를 사용하지 않은 비교예 1의 접착력에 비해 4배 이상 증가한 것을 알 수 있다.As a result, as shown in FIG. 3, the content of the metal coupling agent optimized for adhesion is 0.5 parts by weight (Example 1), which is 4 times higher than that of Comparative Example 1 without using a metal coupling agent (coupling agent). It can be seen that the increase.

또한, 실시예 1 ~ 5는 실시예 6(금속계 커플링제 5 중량부 포함)에 비하여 접착력이 우수한 것을 확인할 수 있다.In addition, Examples 1 to 5 can be confirmed that the adhesive strength is superior to Example 6 (including 5 parts by weight of the metal-based coupling agent).

<< 비교예Comparative example 2> 2>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 코팅안정화제를 사용하지 않고 조성물을 제조하여 초발수 코팅층을 형성하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, to prepare a composition without using a coating stabilizer to form a super water-repellent coating layer.

<< 실험예Experimental Example 2:  2: 접촉각Contact angle 및 미끄럼 각 평가> And slip angle evaluation>

실시예 1 및 비교예 2에 따라 제조한 초발수 코팅용 조성물을 통해 형성한 초발수 코팅층에 대하여, 접촉각 및 미끄럼 각을 평가 하였다.For the superhydrophobic coating layer formed through the superhydrophobic coating composition prepared according to Example 1 and Comparative Example 2, the contact angle and the sliding angle were evaluated.

그 결과, 도 6에 도시된 바와 같이 코팅안정화제를 사용하지 않은 코팅 표면은 접촉각이 150° 이하로 형성되어 초발수 표면을 형성하지 못하였고, 코팅안정화제로 SiO2 파티클을 사용한 코팅면은 150° 이상의 접촉각과 5° 이하의 미끄럼 각을 형성하였다. 따라서, 안정된 전도성 초발수 구조를 형성하기 위해 코팅안정화제인 SiO2는 필수적이다.As a result, as shown in FIG. 6, the coating surface without using the coating stabilizer was formed to have a contact angle of 150 ° or less to form a super water-repellent surface, and the coating surface using SiO 2 particles as the coating stabilizer was 150 °. The contact angle mentioned above and the sliding angle of 5 degrees or less were formed. Thus, SiO 2, a coating stabilizer, is essential to form a stable conductive superhydrophobic structure.

<< 실시예Example 7> 7>

실시예 1과 동일하게 실시하여 제조하되, 최종 초발수 코팅층의 두께가 20㎛가 되도록 초발수 코팅층을 형성하였다.Prepared in the same manner as in Example 1, to form a super water-repellent coating layer so that the thickness of the final super water-repellent coating layer is 20㎛.

<< 실험예Experimental Example 3: 전자파 차폐율 측정> 3: Measurement of electromagnetic shielding rate>

실시예 1 및 실시예 7에 따라 제조한 초발수 코팅용 조성물을 통해 형성한 초발수 코팅층에 대하여, 0.5 ~ 3 GHz의 주파수 영역에서 전차파 차폐율을 평가 하였다.For the superhydrophobic coating layer formed through the superhydrophobic coating composition prepared according to Examples 1 and 7, the electric wave shielding rate was evaluated in the frequency range of 0.5 to 3 GHz.

그 결과, 도 7에 도시된 바와 같이 실시예 1에 따라 초발수 코팅층을 형성한 경우 25dB라는 높은 전자파 차폐율을 가짐을 확인할 수 있다.As a result, it can be seen that when the super water-repellent coating layer according to Example 1 is formed as shown in FIG.

이상에서 본 발명의 일 실시 예에 대하여 설명하였으나, 본 발명의 사상은 본 명세서에 제시되는 실시 예에 제한되지 아니하며, 본 발명의 사상을 이해하는 당업자는 동일한 사상의 범위 내에서, 구성요소의 부가, 변경, 삭제, 추가 등에 의해서 다른 실시 예를 용이하게 제안할 수 있을 것이나, 이 또한 본 발명의 사상범위 내에 든다고 할 것이다.Although one embodiment of the present invention has been described above, the spirit of the present invention is not limited to the embodiments set forth herein, and those skilled in the art who understand the spirit of the present invention may add components within the scope of the same idea. Other embodiments may be easily proposed by changing, deleting, adding, etc., but this will also fall within the spirit of the present invention.

Claims (10)

주제수지 및 금속계 커플링제를 포함하는 바인더; 전도성 필러; 및 코팅안정화제;를 포함하는 초발수 코팅용 조성물. A binder comprising a main resin and a metal coupling agent; Conductive fillers; And a coating stabilizer; superhydrophobic coating composition comprising a. 제1항에 있어서,
상기 금속계 커플링제는 지르코늄(Zr)계 커플링제, 알루미늄(Al)계 커플링제, 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제 및 티타늄(Ti)계 커플링제로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 초발수 코팅용 조성물.
The method of claim 1,
The metal coupling agent may be one or more selected from the group consisting of a zirconium (Zr) coupling agent, an aluminum (Al) coupling agent, a zirco aluminate (Al / Zr) coupling agent and a titanium (Ti) coupling agent. Super water-repellent coating composition comprising.
제2항에 있어서,
상기 지르코알루미네이트(Al/Zr)계 커플링제는 하기 화학식 1로 표시되는 화합물을 포함하는 초발수 코팅용 조성물:
[화학식 1]
Figure pat00005

상기 화학식 1에서, 상기 R1 및 R2는 각각 독립적으로 C1 ~ C5의 직쇄형 알킬기, C3 ~ C6의 분쇄형 알킬기, C1 ~ C5의 직쇄형 알케닐기, C3 ~ C6의 분쇄형 알케닐기, 아미노기, 클로로기(-Cl), 카복시기(-COOH), 에폭시기, 메타아크릴로옥시기, C1 ~ C5의 직쇄형 알콕시기, C3 ~ C6의 분쇄형 알콕시기, 또는 C1 ~ C3의 알콕시알콕시기이다.
The method of claim 2,
The zirco aluminate (Al / Zr) -based coupling agent for a super water-repellent coating composition comprising a compound represented by the following formula (1):
[Formula 1]
Figure pat00005

In Formula 1, R 1 and R 2 are each independently a straight chain alkyl group of C1 ~ C5, C3 ~ C6 crushed alkyl group, C1 ~ C5 straight alkenyl group, C3 ~ C6 crushed alkenyl group, amino group , A chloro group (-Cl), a carboxy group (-COOH), an epoxy group, a methacrylooxy group, a C1-C5 straight alkoxy group, a C3-C6 crushed alkoxy group, or a C1-C3 alkoxyalkoxy group. .
제1항에 있어서, 상기 바인더는,
상기 주제수지 100 중량부에 대하여 상기 금속계 커플링제를 0.2 ~ 2.5 중량부로 포함하는 초발수 코팅용 조성물.
The method of claim 1, wherein the binder,
The super water-repellent coating composition comprising 0.2 to 2.5 parts by weight of the metal-based coupling agent with respect to 100 parts by weight of the main resin.
제1항에 있어서, 상기 주제수지 100 중량부에 대하여,
탄소나노튜브, 은(Ag)나노와이어, 그래핀, 카본 블랙, 은(Ag) 파티클 및 카본파이버로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 전도성 필러를 3 ~ 50 중량부로 포함하고,
SiO2, ZrO2, Al2O3, TiO2 및 카본블랙으로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상을 포함하는 코팅안정화제를 3 ~ 35 중량부로 포함하는 초발수 코팅용 조성물.
According to claim 1, with respect to 100 parts by weight of the main resin,
3 to 50 parts by weight of a conductive filler including at least one selected from the group consisting of carbon nanotubes, silver (Ag) nanowires, graphene, carbon black, silver (Ag) particles, and carbon fibers,
SiO 2 , ZrO 2 , Al 2 O 3 , TiO 2 And 3 to 35 parts by weight of a coating stabilizer comprising at least one selected from the group consisting of carbon black.
제1항에 있어서,
상기 주제수지 100 중량부에 대하여 용매를 4,000 ~ 21,000 중량부 더 포함하고, 분산제를 0.05 ~ 0.8 중량부 더 포함하는 초발수 코팅용 조성물.
The method of claim 1,
The composition for a super water-repellent coating further comprises 4,000 to 21,000 parts by weight of a solvent based on 100 parts by weight of the main resin, and 0.05 to 0.8 parts by weight of a dispersant.
제1항에 있어서,
하기 측정방법으로 라만 스펙트럼 측정 시, 파수(wavenumber) 800 ~ 900 cm-1 및 파수(wavenumber) 1675 ~ 1775 cm-1에서 피크가 존재하는 초발수 코팅용 조성물:
[측정방법]
전처리한 피착면에 초발수 코팅용 조성물을 코팅하고, 열처리하여 초발수 코팅층을 형성한 후 라만 스펙트럼을 측정하였다.
The method of claim 1,
When measuring Raman spectra by the following measurement method, a composition for a super water-repellent coating having a peak at wavenumber 800 ~ 900 cm -1 and wavenumber 1675 ~ 1775 cm -1 :
[How to measure]
The super water-repellent coating composition was coated on the pretreated treated surface, and heat-treated to form a super-water repellent coating layer, and then the Raman spectrum was measured.
주제수지 및 금속계 커플링제를 포함하는 바인더; 전도성 필러; 및 코팅안정화제;를 포함하여 형성된 초발수 코팅층.A binder comprising a main resin and a metal coupling agent; Conductive fillers; And a coating stabilizer; superhydrophobic coating layer formed. 전도성 필러를 포함하는 제1용액을 제조하는 단계; 제1용액에 코팅안정화제를 혼합하여 제2용액을 제조하는 단계; 및 상기 제2용액에 금속계 커플링제 및 주제수지를 포함하는 바인더를 혼합하여 제3용액을 제조하는 단계;를 포함하는 초발수 코팅용 조성물 제조방법.Preparing a first solution including a conductive filler; Preparing a second solution by mixing a coating stabilizer with the first solution; And preparing a third solution by mixing a binder including a metal coupling agent and a main resin into the second solution. 피착면을 전처리하는 단계; 전처리한 피착면에 제1항 내지 제7항 중 어느 한 항에 따른 초발수 코팅용 조성물을 코팅시키는 단계; 및 피착면에 코팅시킨 초발수 코팅용 조성물을 열처리하는 단계;를 포함하는 초발수 코팅층 형성방법.Pretreating the adherend surface; Coating the super water-repellent coating composition according to any one of claims 1 to 7 on the pretreated treated surface; And heat-treating the superhydrophobic coating composition coated on the surface to be adhered.
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