KR20160084952A - Super hydrophobic mirror having excellent durability and the method of manufacturing the same - Google Patents

Abstract

Translated fromKorean

본 발명은 내구성이 우수한 초발수 거울 및 이의 제조방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 유리(100)의 상단부에 형성된 나노 구조물(310)을 포함하는 나노 구조물층(300); 상기 나노 구조물층(300)의 상단부에 형성된 소수성 코팅층(400); 및 상기 유리(100)의 하단부에 형성된 금속 코팅층(500); 등을 포함함으로써, 낮은 비용으로 가시광선 투과도의 손실 없이 거울의 광학 특성을 유지할 수 있고, 나노 구조물의 너비 및 높이 등의 조절과 같은 표면 처리 기술을 통해 유리 표면의 젖음성(wettablility)를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 마찰과 같은 외부 충격에 대한 내구성을 향상시킬 수 있는 초발수 거울 및 이의 제조방법에 관한 것이다.The present invention relates to a super-water-repellent mirror having excellent durability and a method for manufacturing the super-water-repellent mirror, and more particularly, to a nanostructure layer 300 including a nanostructure 310 formed at an upper end of the glass 100; A hydrophobic coating layer 400 formed on the top of the nanostructure layer 300; And a metal coating layer (500) formed on the lower end of the glass (100); The optical properties of the mirror can be maintained at a low cost without loss of visible light transmittance and the wettablility of the glass surface can be controlled through surface treatment techniques such as controlling the width and height of the nanostructure And moreover, to a super water-repellent mirror capable of improving durability against an external impact such as friction, and a manufacturing method thereof.

Description

Translated fromKorean

내구성이 우수한 초발수 거울 및 이의 제조방법{SUPER HYDROPHOBIC MIRROR HAVING EXCELLENT DURABILITY AND THE METHOD OF MANUFACTURING THE SAME}TECHNICAL FIELD [0001] The present invention relates to a super-water-repellent mirror having excellent durability and a method for manufacturing the super-

본 발명은 내구성이 우수한 초발수 거울 및 이의 제조방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 거울의 광학 특성을 유지하면서 가혹한 환경에서도 견딜 수 있는 내구성이 우수한 초발수 거울 및 이의 제조방법에 관한 것이다.
The present invention relates to a super water-repellent mirror having excellent durability and a method for manufacturing the super-water-repellent mirror, and more particularly to an super-water-repellent mirror excellent in durability that can withstand the harsh environment while maintaining the optical characteristics of the mirror.

발수성이란 물에 젖기 어려운 성질을 뜻한다. 초발수 표면 기술은 표면의 젖음(wetting) 현상을 조절하기 위한 표면개질(surface modification) 기술의 한 분야로서 고체의 표면을 물리적 또는 화학적으로 표면개질하여 고체의 표면에 액체가 접촉할 때 접촉각이 150° 이상이 되도록 하는 기술을 말한다.Water repellency is a property that is hard to get wet with water. The super-water-repellent surface technology is a field of surface modification technology for controlling the wetting phenomenon of a surface. The surface of a solid is physically or chemically surface-modified to have a contact angle of 150 °.

일반적으로 재료의 표면 젖음성은 물과의 접촉각으로 인해 친수, 초친수, 발수, 초발수와 같이 4종류로 구분된다. 현재까지, 친수 및 발수 코팅에 관한 연구는 활발히 진행되었으나, 접촉각 10° 이하의 초친수와 접촉각 150° 이상의 초발수는 단순 표면 코팅만으로는 구현하기 어려운 기술적 한계를 가지고 있었다.Generally, the surface wettability of the material is classified into four types such as hydrophilic, super hydrophilic, water-repellent, and super-water-repellent due to the contact angle with water. So far, studies on hydrophilic and water repellent coatings have been actively carried out. However, superfine water having a contact angle of 10 ° or less and super water repellency having a contact angle of 150 ° or more have technological limitations that are difficult to realize with a simple surface coating alone.

하지만, 원자나 분자 정도의 작은 크기에서 물질을 합성, 조립 그리고 제어하는 나노 기술이 발전함에 따라 표면에 미세한 스케일의 구조물을 규칙적으로 배열하는 것이 가능해졌으며, 벤첼(Wenzel)과 케이시(Cassie) 모델에서 규명된 이론과 같이 표면에 미세한 거칠기를 부여함으로써 초친수, 초발수 표면을 구현하는 기술이 활발히 연구되고 있다.However, as nanotechnology, which synthesizes, assembles, and controls materials at small sizes such as atomic or molecular, has developed, it has become possible to regularly arrange microscopic scale structures on the surface. In the Wenzel and Cassie models As described above, techniques for realizing a super-hydrophilic and super-water-repellent surface by applying fine roughness to the surface have been actively studied.

특정 종류의 생물학적인 잎 표면들은 멀티 스케일을 갖는 나노/마이크로 복합 구조물의 존재로 인해 초발수성 표면 성질을 보여주며, 이는 연꽃잎 효과 (lotus effect)로 잘 알려져 있다. 연꽃잎의 초발수 표면 과학은 독일의 바르트로트(Barthlott) 교수진에 의해 1997년 최초로 규명되었으며, 연꽃잎의 표면은 마이크로 미터 수준의 세포(Cell)와 그 위에 랜덤하게 분포된 0.3 ~ 1.1㎛ 크기의 발수성 왁스 소재로 구성되어 있다.Certain types of biological leaf surfaces exhibit superhydrophobic surface properties due to the presence of multi-scale nano / micro composite structures, which is well known as the lotus effect. The superfluid surface science of soft petals was first described by Barthlott of Germany in 1997. The surface of the soft petals is micrometer-level cells and a randomly distributed size of 0.3-1.1 μm It is made of water repellent wax material.

상기 연꽃잎 표면의 물방울들은 발수성을 가지는 미세한 구조물 사이로 침투하지 못하며, 물방울과 표면 사이에는 미세한 에어 포켓 (air pocket)이 존재하게 된다. 따라서 표면의 물방울들은 표면을 따라 자동적으로 구르게 되고, 결과적으로 연꽃잎 표면의 미세한 먼지와 입자들을 제거해준다.The water droplets on the surface of the soft petal can not penetrate through the fine structures having water repellency, and there is a fine air pocket between the water droplets and the surface. Thus, the water droplets on the surface are automatically rolled along the surface, resulting in the removal of fine dust and particles from the surface of the soft petals.

이러한 초발수 표면의 제작은 미세 공정 시 요구되는 높은 성형성 때문에, 유기 고분자를 이용하여 제작되었고, 제작된 초친수/초발수 유기 고분자 필름을 사용하고자 하는 기판에 부착하는 방식으로 이용되기도 하였다.Because of the high moldability required in the microfabrication process, the fabrication of such a super water-repellent surface is made using an organic polymer, and the prepared super-hydrophilic / super-water-repellent organic polymer film is also used as a method of adhering to a substrate to be used.

이러한 초친수/초발수 기능성 표면은 자가 세정 능력으로 인해 건축용 재료, 태양전지용 보호 유리, 디스플레이, 자동차 유리 등에 활용이 용이하지만, 유기 고분자 기반의 초발수 필름은 고내구성을 요구하는 자동차 및 건축물, 인테리어 글래스 재료 등에 적용이 불가능하였다.This super-hydrophilic / super water-repellent functional surface is easy to use for building materials, protective glass for solar cell, display, automobile glass and the like due to its self-cleaning ability. However, the super water-repellent film based on organic polymer is excellent in automobile, It was impossible to apply it to a glass material or the like.

또 다른 초발수 표면을 얻는 기술로는 반도체 장비를 활용하는 리소그래피(lithography) 방식들과 전기방사법(electro-deposition), 그리고 미립자 시스템(colloidal system) 등이 있다.Other techniques for obtaining a super-water-repellent surface include lithography, electro-deposition, and colloidal systems that utilize semiconductor equipment.

상기 리소그래피 방식은 표면에 미세한 스케일의 구조물을 규칙적으로 제작하는 것이 가능하지만, 고가의 반도체 장비들과 장시간이 요구되는 공정 절차를 거치게 된다. 이보다 공정적 측면에서 장점을 가지는 전기방사법과 미립자 활용 시스템은 초발수 특성을 위해 요구되는 미세 복합 구조물의 제작이 용이하지 않았다.In the lithography system, it is possible to regularly manufacture fine scale structures on the surface, but it requires expensive semiconductor equipment and a process procedure requiring a long time. The electrospinning system and the particle utilization system, which have advantages in terms of processability, were not easy to fabricate the micro complex structures required for the super water repellency.

특히, 거울의 시인성 개선을 위한 종래 코팅 기술들은 증착 방식을 통해 무기물을 다층 증착하는 방식과 친수성 하이드로젤을 용액 코팅하여 표면을 친수화하는 기술이 있으나, 이는 유리의 표면을 투과하는 빛의 파장과 광량에 변화를 주어 최종적으로 거울의 광학 특성에 영향을 미치며, 거울의 기능을 떨어뜨리게 된다. 또한 소재의 안정성이 부족하여 고내구성을 요구하는 자동차 및 건축물 미러 등에 적용이 불가능한 문제가 있었다. In particular, conventional coating techniques for improving the visibility of mirrors include a multilayer deposition method of inorganic materials through a deposition method and a technique of hydrophilizing the surface by solution coating a hydrophilic hydrogel. This is because the wavelength of light transmitted through the surface of the glass The amount of light is changed to finally affect the optical characteristics of the mirror, and the function of the mirror is deteriorated. In addition, there is a problem in that it is impossible to apply to a vehicle or a building mirror requiring high durability due to lack of material stability.

이에, 본 발명자는 저렴한 제조비용으로 거울의 광학 특성을 유지하면서 가혹한 환경에서도 견딜 수 있는 내구성이 우수한 초발수 거울 및 이의 제조방법을 개발하고자 하였다.
Accordingly, the present inventors have developed a super water-repellent mirror having excellent durability that can withstand the harsh environment while maintaining the optical characteristics of the mirror at low manufacturing cost, and a method for manufacturing the super-water-repellent mirror.

등록특허공보 제10-1280710호 (2013.06.25. 등록)Patent Registration No. 10-1280710 (registered on June 25, 2013)

본 발명은 상술한 문제점을 해결하기 위하여 창안된 것으로, 본 발명의 목적은 나노 구조물층, 소수성 코팅층 및 금속 코팅층 등을 포함함으로써, 저렴함 비용으로 거울의 광학 특성을 유지하면서 가혹한 환경에서도 견딜 수 있는 내구성이 우수한 초발수 거울 및 이의 제조방법을 제공하고자 함에 있다.
Disclosure of Invention Technical Problem [8] Accordingly, the present invention has been made keeping in mind the above problems occurring in the prior art, and it is an object of the present invention to provide a nanostructure layer, a hydrophobic coating layer and a metal coating layer, And an object of the present invention is to provide an excellent super water-repellent mirror and a manufacturing method thereof.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 초발수 거울은 유리의 상단부에 형성된 나노 구조물을 포함하는 나노 구조물층; 상기 나노 구조물층의 상단부에 형성된 소수성 코팅층; 및 상기 유리의 하단부에 형성된 금속 코팅층; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, there is provided a super-water-repellent mirror comprising: a nanostructure layer including a nanostructure formed on an upper end of a glass; A hydrophobic coating layer formed on an upper end of the nanostructure layer; And a metal coating layer formed on the lower end of the glass; And the like.

여기서, 상기 나노 구조물 사이의 간격은 약 10 ~ 500nm인 것이 바람직하고, 상기 나노 구조물의 너비는 약 10 ~ 500nm인 것이 바람직하다.The distance between the nanostructures is preferably about 10 to 500 nm, and the width of the nanostructure is preferably about 10 to 500 nm.

또한, 상기 나노 구조물의 높이는 약 50 ~ 1000nm인 것이 바람직하고, 상기 소수성 코팅층의 두께는 약 10 ~ 500nm인 것이 바람직하다.In addition, the height of the nanostructure is preferably about 50 to 1000 nm, and the thickness of the hydrophobic coating layer is preferably about 10 to 500 nm.

한편, 본 발명에 따른 초발수 거울의 제조방법은 유리의 상단부에 나노 입자를 소정의 간격으로 부착하여 마스크층을 형성하는 제1단계; 나노 구조물을 포함하는 나노 구조물층을 형성하기 위하여 상기 마스크층 내에 나노 입자가 부착되지 않은 유리 노출부를 선택적으로 식각(etching)하는 제2단계; 형성된 나노 구조물층의 상단부에서 마스크층을 제거하는 제3단계; 상기 나노 구조물층의 상단부에 소수성 소재를 포함하는 소수성 코팅층을 형성하는 제4단계; 및 상기 유리의 하단부에 빛의 반사를 위한 금속 코팅층을 형성하는 제5단계; 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.According to another aspect of the present invention, there is provided a method of manufacturing a super-water-repellent mirror, comprising: forming a mask layer by attaching nanoparticles to a top of a glass at predetermined intervals; A second step of selectively etching a glass exposed portion in which the nanoparticles are not adhered in the mask layer to form a nanostructure layer including the nanostructure; A third step of removing the mask layer from the upper end of the formed nanostructure layer; A fourth step of forming a hydrophobic coating layer including a hydrophobic material on the upper end of the nanostructure layer; And a fifth step of forming a metal coating layer on the lower end of the glass for reflection of light; And the like.

또한, 상기 나노 구조물 사이의 간격은 약 10 ~ 500nm이 되도록 하는 것이 바람직하고, 상기 나노 구조물의 너비는 약 10 ~ 500nm이 되도록 하는 것이 바람직하다.The distance between the nanostructures is preferably about 10 to 500 nm, and the width of the nanostructure is preferably about 10 to 500 nm.

또한, 상기 나노 구조물의 높이는 약 50 ~ 1000nm이 되도록 하는 것이 바람직하고, 상기 소수성 코팅층의 두께는 약 10 ~ 500nm이 되도록 하는 것이 바람직하다.
In addition, it is preferable that the height of the nanostructure is about 50 to 1000 nm, and the thickness of the hydrophobic coating layer is about 10 to 500 nm.

상술한 바와 같이, 상기와 같은 구성을 가지는 본 발명은 가시광선 투과도의 손실 없이 거울의 광학 특성을 유지할 수 있고, 낮은 비용의 마스킹 및 식각 공정 등을 통해 나노 구조물 등을 형성할 수 있어 제조비용 등을 절감할 수 있다.As described above, the present invention having the above-described structure can maintain the optical characteristics of a mirror without loss of visible light transmittance and can form nanostructures and the like through a low cost masking and etching process, Can be saved.

또한, 나노 구조물이 형성된 유리 표면은 낮은 접촉각을 가지는 초친수 표면을 형성할 수 있고, 상기 나노 구조물 위에 소수성 소재가 코팅된 표면은 높은 접촉각을 가지는 초발수 표면을 형성할 수 있는 효과가 있다.In addition, the glass surface on which the nanostructure is formed can form a super hydrophilic surface having a low contact angle, and a surface coated with the hydrophobic material on the nanostructure can form a super water-repellent surface having a high contact angle.

또한, 나노 구조물의 너비 및 높이 등의 조절과 같은 표면 처리 기술을 통해 유리 표면의 젖음성(wettablility)를 조절할 수 있을 뿐만 아니라 마찰과 같은 외부 충격에 대한 내구성을 향상시킬 수 있는 효과가 있다.
In addition, the wettability of the glass surface can be controlled through the surface treatment technique such as the adjustment of the width and height of the nanostructure, and the durability against external impact such as friction can be improved.

도 1은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 초발수 거울의 단면도이다.
도 2는 나노 구조물의 확대 단면도이다.
도 3은 나노 구조물의 원자힘현미경(Atomic Force Microscopy, AFM) 사진이다.
도 4는 유리의 상단부에 나노 구조물층만 있을 경우, 상기 나노 구조물의 물에 대한 접촉각을 보여주는 사진이다.
도 5는 나노 구조물층의 상단부에 소수성 코팅층이 있을 경우, 상기 소수성 코팅층의 물에 대한 접촉각을 보여주는 사진이다.
도 6은 본 발명에 따른 초발수 거울의 제조방법을 보여주는 공정도이다.
도 7은 본 발명에 따라 제조된 내구성이 우수한 초발수 거울의 표면 특성을 보여주는 사진이다.
도 8은 내마모 시험 이후 비교예의 표면을 보여주는 사진이다.
도 9는 내마모 시험 이후 비교예 표면의 물에 대한 접촉각을 보여주는 사진이다.
도 10은 내마모 시험 이후 실시예의 표면을 보여주는 사진이다.
도 11은 내마모 시험 이후 실시예 표면의 물에 대한 접촉각을 보여주는 사진이다.1 is a cross-sectional view of a super water-repellent mirror having excellent durability according to the present invention.
2 is an enlarged cross-sectional view of the nanostructure.
3 is an atomic force microscopy (AFM) photograph of a nanostructure.
4 is a photograph showing the contact angle of the nanostructure with respect to water when only the nanostructure layer is present on the upper end of the glass.
FIG. 5 is a photograph showing the contact angle of the hydrophobic coating layer with respect to water when the hydrophobic coating layer is present on the top of the nanostructure layer.
6 is a process diagram showing a method of manufacturing an ultra-water-repellent mirror according to the present invention.
FIG. 7 is a photograph showing the surface characteristics of the super-water-repellent mirror manufactured according to the present invention having excellent durability.
8 is a photograph showing the surface of the comparative example after the abrasion resistance test.
9 is a photograph showing the contact angle of water on the surface of the comparative example after the abrasion resistance test.
10 is a photograph showing the surface of the example after the abrasion resistance test.
11 is a photograph showing the contact angle of water on the surface of the example after the abrasion resistance test.

본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
The terms and words used in the present specification and claims should not be construed as limited to ordinary or dictionary terms and the inventor may appropriately define the concept of the term in order to best describe its invention It should be construed as meaning and concept consistent with the technical idea of the present invention.

이하, 도면 등을 참고하여 본 발명을 상세히 설명한다. 본 발명은 내구성이 우수한 초발수 거울 및 이의 제조방법에 관한 것이며, 일 관점에서 본 발명은 내구성이 우수한 초발수 거울에 관한 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to the drawings and the like. The present invention relates to a super water-repellent mirror having excellent durability and a method of manufacturing the same, and in particular, the present invention relates to a super water-repellent mirror having excellent durability.

도 1은 본 발명에 따른 내구성이 우수한 초발수 거울의 단면도이다. 상기 도 1에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내구성이 우수한 초발수 거울은 유리(100)의 상단부에 형성된 나노 구조물(310)을 포함하는 나노 구조물층(300); 상기 나노 구조물층(300)의 상단부에 형성된 소수성 코팅층(400); 및 상기 유리(100)의 하단부에 형성된 금속 코팅층(500); 등을 포함하는 것을 특징으로 한다.1 is a cross-sectional view of a super water-repellent mirror having excellent durability according to the present invention. As shown in FIG. 1, a super-water-repellent mirror having excellent durability according to the present invention includes ananostructure layer 300 including ananostructure 310 formed on an upper portion of aglass 100; Ahydrophobic coating layer 400 formed on the top of thenanostructure layer 300; And a metal coating layer (500) formed on the lower end of the glass (100); And the like.

보다 구체적으로, 도 2는 나노 구조물(310)의 확대 단면도이며, 도 3은 나노 구조물(310)의 원자힘현미경(Atomic Force Microscopy, AFM) 사진이다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 상기 나노 구조물(310)은 나노 돌기로서, 상기 나노 구조물(310) 사이의 간격(a)은 약 10 ~ 500nm인 것이 바람직하며, 약 30 ~ 80nm인 것이 보다 바람직하다. 여기서 상기 나노 구조물(310) 사이의 간격(a)이 약 10nm 미만일 경우, 소수성 물질이 구조물 사이로 침투하지 못하여 초발수 특성이 저하될 수 있으며, 상기 나노 구조물(310) 사이의 간격(a)이 약 500nm 초과일 경우, 외부 마찰에 대한 유리의 내구성 특성 등이 저하될 수 있는 문제가 있다.More specifically, FIG. 2 is an enlarged cross-sectional view of thenanostructure 310, and FIG. 3 is an atomic force microscopy (AFM) photograph of thenanostructure 310. As shown in the figure, thenanostructure 310 is a nano protrusion. The distance a between thenanostructures 310 is preferably about 10 to 500 nm, and more preferably about 30 to 80 nm . If the spacing a between thenanostructures 310 is less than about 10 nm, the hydrophobic material can not penetrate into the structures and the super water-repellent characteristics may deteriorate. When the distance a between thenanostructures 310 is about When the thickness exceeds 500 nm, there is a problem that the durability characteristics of the glass against external friction may deteriorate.

또한, 상기 나노 구조물(310)의 너비(b)는 약 10 ~ 500nm인 것이 바람직하다. 여기서 상기 나노 구조물(310)의 너비(b)가 약 10nm 미만일 경우, 내구성 및 초발수 특성 등이 저하될 수 있고, 상기 나노 구조물(310)의 너비(b)가 약 500nm 초과일 경우, 지나치게 큰 나노 구조물(310)로 인하여 가시광선의 투과도 등에 영향을 줄 수 있는 문제가 있다.The width (b) of thenanostructure 310 is preferably about 10 to 500 nm. If the width (b) of thenanostructure 310 is less than about 10 nm, durability and super water-repellency may be deteriorated. If the width (b) of thenanostructure 310 is more than about 500 nm, There is a problem that thenanostructure 310 may affect the transmittance of the visible light.

또한, 상기 나노 구조물(310)의 높이(c)는 약 50 ~ 1000nm인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 나노 구조물(310)의 높이(c)가 약 50nm 미만일 경우, 유리의 초발수 특성 등이 저하될 수 있으며, 상기 나노 구조물(310)의 높이(c)가 약 1000nm 초과일 경우, 가시광선의 파장보다 크기 때문에 가시광선의 투과도 등에 영향을 줄 수 있는 문제가 있다.In addition, the height (c) of thenanostructure 310 is preferably about 50 to 1000 nm. If the height c of thenanostructure 310 is less than about 50 nm, the superfluidity of the glass may be deteriorated. If the height c of thenanostructure 310 is more than about 1000 nm, There is a problem that the transmittance of the visible light can be influenced.

또한, 상기 소수성 코팅층(400)은 소수성 소재를 포함하는 것이 바람직하고, 상기 소수성 소재는 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용될 수 있다. 또한, 상기 소수성 코팅층(400)의 두께(d)는 약 10 ~ 500nm인 것이 바람직하다. 여기서, 상기 소수성 코팅층(400)의 두께(d)가 약 10nm 미만일 경우, 충분한 내구성 확보가 어려울 수 있으며, 상기 소수성 코팅층(400)의 두께(d)가 약 500nm 초과일 경우, 가시광선의 투과도 등에 영향을 미칠 수 있는 문제가 있다.In addition, thehydrophobic coating layer 400 preferably includes a hydrophobic material, and any hydrophobic material known in the art may be used. The thickness d of thehydrophobic coating layer 400 is preferably about 10 to 500 nm. When the thickness d of thehydrophobic coating layer 400 is less than about 10 nm, it may be difficult to ensure sufficient durability. When the thickness d of thehydrophobic coating layer 400 is more than about 500 nm, There is a problem that can cause.

한편, 본 발명에 따른 내구성이 우수한 초발수 거울의 구성에서 상기 소수성 코팅층(400)이 없으면, 초발수 특성 대신 초친수 특성을 갖는 거울이 될 수 있으며, 여기서, 금속 코팅층(500)이 추가로 없으면, 거울대신 초친수 특성을 갖는 유리가 될 수 있다. 마찬가지로, 상기 내구성이 우수한 초발수 거울의 구성에서 금속 코팅층(500)만 없으면, 초발수 특성을 갖는 유리가 될 수 있다.On the other hand, in the structure of the super-water-repellent mirror having excellent durability according to the present invention, if thehydrophobic coating layer 400 is absent, the super-water-repellent property can be replaced with a mirror having super-hydrophilic properties. , A glass having a superhydrophilic property instead of a mirror. Similarly, if themetal coating layer 500 is not provided in the structure of the super-water-repellent mirror having excellent durability, it can be a glass having super water-repellent properties.

즉, 유리(100)의 상단부에 형성된 나노 구조물층(300)은 초친수 특성을 갖지만, 상기 나노 구조물층(300)의 상단부에 형성된 소수성 코팅층(400)에 의해 초발수 특성을 갖는다. 또한, 상기 유리(100)의 하단부에 형성된 금속 코팅층(500)에 의해 유리가 거울의 특성을 갖게 되는 것이다.That is, thenanostructure layer 300 formed on the upper end of theglass 100 has a super-hydrophilic property, but has a super water-repellent property by thehydrophobic coating layer 400 formed on the upper end of thenanostructure layer 300. In addition, the glass is characterized by a mirror by themetal coating layer 500 formed at the lower end of theglass 100.

한편, 도 4는 유리(100)의 상단부에 나노 구조물층(300)만 있을 경우, 상기 나노 구조물(310)의 물에 대한 접촉각(α)을 보여주는 사진이고, 도 5는 나노 구조물층(300)의 상단부에 소수성 코팅층(400)이 있을 경우, 상기 소수성 코팅층(400)의 물에 대한 접촉각(β)을 보여주는 사진이다.4 is a photograph showing the contact angle α of thenanostructure 310 with respect to water when thenanostructure layer 300 is present only on the upper end of theglass 100. FIG. Is a photograph showing the contact angle (?) Of the hydrophobic coating layer (400) with respect to water when the hydrophobic coating layer (400) is present on the upper end of the hydrophobic coating layer (400).

상기 도 4에 도시된 바와 같이, 초친수 특성을 갖는 상기 나노 구조물층(300)의 물에 대한 접촉각(α)은 약 0 ~ 20°인 것이 바람직하고, 도 5에 도시된 바와 같이, 초발수 특성을 갖는 상기 나노 구조물층(300)의 상단부에 위치한 소수성 코팅층(400)의 물에 대한 접촉각(β)은 약 100 ~ 160°인 것이 바람직하다. 또한, 나노 구조물(310)이 형성된 유리(100)의 가시광선 투과율은 약 85 ~ 99%인 것이 바람직하다.As shown in FIG. 4, the contact angle alpha of thenanostructure layer 300 having superhydrophilic characteristics with respect to water is preferably about 0 to 20 degrees, and as shown in FIG. 5, It is preferable that thehydrophobic coating layer 400 located at the upper end of thenanostructure layer 300 has a contact angle β with respect to water of about 100 to 160 °. In addition, the visible light transmittance of theglass 100 on which thenanostructures 310 are formed is preferably about 85 to 99%.

이와 같은 구성과 특성 등을 갖는 본 발명에 따른 내구성이 우수한 초발수 거울은 자동차, 건축, 인테리어 및 광고 분야 등에 사용되는 것이 바람직하고, 특히, 자동차의 사이드미러 및 룸미러 등에 사용되는 것이 보다 바람직하다.
The super-water-repellent mirror according to the present invention having such a configuration and characteristics as described above is preferably used in automobiles, architectural, interior and advertising fields, and more preferably used in a side mirror and a room mirror of an automobile .

이하, 또 다른 관점에서 본 발명은 내구성이 우수한 초발수 거울의 제조방법에 관한 것이다.Hereinafter, from another aspect, the present invention relates to a method of manufacturing a super water-repellent mirror having excellent durability.

도 6은 본 발명에 따른 초발수 거울의 제조방법을 보여주는 공정도이다. 상기 도 6에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 내구성이 우수한 초발수 거울의 제조방법은 유리(100)의 상단부에 나노 입자(210)를 소정의 간격으로 부착하여 마스크층(200)을 형성하는 제1단계(10); 나노 구조물(310)을 포함하는 나노 구조물층(300)을 형성하기 위하여 상기 마스크층(200) 내에 나노 입자(210)가 부착되지 않은 유리 노출부(110)를 선택적으로 식각(etching)하는 제2단계(20); 형성된 나노 구조물층(300)의 상단부에서 마스크층(200)을 제거하는 제3단계(30); 상기 나노 구조물층(300)의 상단부에 소수성 소재를 포함하는 소수성 코팅층(400)을 형성하는 제4단계(40); 및 상기 유리(100)의 하단부에 빛의 반사를 위한 금속 코팅층(500)을 형성하는 제5단계(50); 등을 포함하는 것을 특징으로 한다. 이와 같은 방법으로 제조된 초발수 거울 표면의 물에 대한 접촉각(β)은 약 100 ~ 160°인 것이 바람직하다.6 is a process diagram showing a method of manufacturing an ultra-water-repellent mirror according to the present invention. 6, a method of manufacturing a super-water-repellent mirror having excellent durability according to the present invention includes forming amask layer 200 by attachingnanoparticles 210 at a predetermined interval to the upper end of the glass 100 A first step (10); A second step of selectively etching the glass exposedportion 110 to which thenanoparticles 210 are not attached is formed in themask layer 200 to form thenanostructure layer 300 including thenanostructures 310.Step 20; A third step (30) of removing the mask layer (200) from the upper end of the formed nanostructure layer (300); A fourth step (40) of forming a hydrophobic coating layer (400) including a hydrophobic material on the upper end of the nanostructure layer (300); And a fifth step (50) of forming a metal coating layer (500) for reflecting light on the lower end of the glass (100); And the like. The contact angle? Of water on the surface of the super-water-repellent mirror manufactured by such a method is preferably about 100 to 160 °.

앞서 언급한 이유와 같이, 거울의 가시광선의 투과도와 초발수 특성과 내구성 등을 고려하여, 상기 나노 구조물(300) 사이의 간격(a)은 약 10 ~ 500nm가 되도록 하는 것이 바람직하고, 상기 나노 구조물(300)의 너비(b)는 약 10 ~ 500nm가 되도록 하는 것이 바람직하고, 상기 나노 구조물(300)의 높이(c)는 약 50 ~ 1000nm가 되도록 하는 것이 바람직하다.The distance a between thenanostructures 300 is preferably about 10 to 500 nm in consideration of the transparency of the visible light of the mirror and the super water repellency and durability as described above, The width b of thenanostructure 300 is preferably about 10 to 500 nm and the height c of thenanostructure 300 is about 50 to 1000 nm.

여기서, 상기 나노 구조물(310) 사이의 간격(a)과, 상기 나노 구조물(310)의 너비(b)와 높이(c)에 따라 유리의 친수성 또는 발수성 등의 특성이 조절될 수 있다. 보다 상세하게, 상기 나노 구조물(310) 사이의 간격(a)은 제1단계(10)에서 유리(100)의 상단부에 나노 입자(210)가 부착되는 간격(e)에 따라 결정되며, 상기 나노 구조물(310)의 너비(b)와 높이(c)는 제1단계(10)에서 유리(100)의 상단부에 부착되는 나노 입자(210)의 크기와 제2단계(20)에서 식각의 정도에 따라 결정된다.The properties of the glass such as hydrophilicity or water repellency can be controlled according to the distance a between thenanostructures 310 and the width b and height c of thenanostructure 310. More specifically, the distance a between thenanostructures 310 is determined according to an interval e at which thenanoparticles 210 adhere to the upper end of theglass 100 in thefirst step 10, The width b and the height c of thestructure 310 are determined by the size of thenanoparticles 210 attached to the upper end of theglass 100 in thefirst step 10 and the degree of the etching in thesecond step 20 .

한편, 상기 제조방법에서 소수성 코팅층(400)을 형성하는 제4단계(40)를 제거할 수 있으며, 이렇게 제1단계(10) 내지 제3단계(30) 및 제5단계(50)만으로 제조된 거울은 초발수 특성 대신 초친수 특성을 갖는다. 이 경우, 물에 대한 접촉각(α)은 약 0 ~ 20°인 것이 바람직하다.Thefourth step 40 of forming thehydrophobic coating layer 400 may be omitted in the above manufacturing method and thus thehydrophobic coating layer 400 may be formed only in the first tothird steps 30, The mirror has a super-hydrophilic property instead of the super water-repellent property. In this case, the contact angle? With respect to water is preferably about 0 to 20 degrees.

또한, 상기 소수성 코팅층(400)의 두께(d)는 약 10 ~ 500nm가 되도록 하는 것이 바람직하며, 상기 소수성 코팅층(400)의 형성 방법은 당업계에 공지된 어떠한 것도 이용할 수 있으나, 전자빔(electron-beam)을 이용한 건식 코팅방법, 용액을 이용한 스프레이 코팅방법, 플로우 코팅방법 또는 스핀 코팅방법 등을 이용하는 것이 바람직하다.
Thehydrophobic coating layer 400 may have a thickness d of about 10 to 500 nm. Thehydrophobic coating layer 400 may be formed by any method known in the art, beam coating method, a spray coating method using a solution, a flow coating method, or a spin coating method.

[실시예]
[Example]

이하, 실시예를 통하여 본 발명을 더욱 상세히 설명하고자 한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 예시하기 위한 것으로서, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되는 것으로 해석되지 않는 것은 당 업계에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples. It is to be understood by those skilled in the art that these embodiments are merely illustrative of the present invention and that the scope of the present invention is not construed as being limited by these embodiments.

도 7은 본 발명에 따라 제조된 내구성이 우수한 초발수 거울의 표면 특성을 보여주는 사진이다. 상기 도면에 도시된 바와 같이, 100°이상의 물에 대한 접촉각을 가진 상기 거울 표면에 물을 흘려주면 물방울이 맺히지 않고 흘러 제거되는 것을 확인할 수 있었다. 또한, 거울의 초발수 표면 처리가 거울 표면의 광학 특성에 영향을 미치지 않았음을 확인할 수 있었다.FIG. 7 is a photograph showing the surface characteristics of the super-water-repellent mirror manufactured according to the present invention having excellent durability. As shown in the figure, it was confirmed that when water is supplied to the surface of the mirror having a contact angle with respect to water of 100 ° or more, water droplets do not flow and are removed. Also, it was confirmed that the super water - repellent surface treatment of the mirror did not affect the optical characteristics of the mirror surface.

그리고 본 발명에 따른 내구성이 우수한 초발수 거울의 제조방법에 따라 제조된 50nm의 나노 구조물 사이의 간격을 갖는 실시예와, 550nm의 나노 구조물 사이의 간격을 갖는 비교예를 제조 후 10N의 하중으로 표면의 내마모성 시험을 실시하였다.An example having a gap between nanostructures of 50 nm prepared according to the method of manufacturing a super-water-repellent mirror having excellent durability according to the present invention, and a comparative example having a gap between nanostructures of 550 nm, Were subjected to abrasion resistance test.

이러한 내마모성 시험 결과 도 8에 도시된 바와 같이, 비교예의 표면은 뭉개져 나노 구조물을 찾기가 어려웠으며, 도 9에 도시된 바와 같이, 물에 대한 접촉각(γ)이 약 60°로서 상당히 감소된 것을 볼 수 있었다.As a result of the abrasion resistance test, as shown in FIG. 8, the surface of the comparative example was crushed and it was difficult to find the nanostructure. As shown in FIG. 9, the contact angle γ with respect to water was considerably reduced to about 60 ° I could.

반면, 도 10에 도시된 바와 같이, 내마모성 시험 결과 실시예의 표면은 일부 뭉개진 흔적이 발견되었지만, 도 11에 도시된 바와 같이, 물에 대한 접촉각(δ)은 127°로서, 준초발수 접촉각인 120°보다 높은 것을 알 수 있었다.On the other hand, as shown in FIG. 10, as shown in FIG. 11, the contact angle (?) With respect to water was 127 °, and the contact angle of the pre-water repellency was 120 ° .

따라서, 본 발명에 따른 내구성이 우수한 초발수 거울은 광학적 특성이 유지되는 동시에, 내마모성 및 초발수 특성이 우수하다는 것을 확인할 수 있었다.
Therefore, it was confirmed that the super-water-repellent mirror having excellent durability according to the present invention maintains the optical characteristics and is excellent in abrasion resistance and super water-repellent property.

이상 본 발명의 구체적 실시형태와 관련하여 본 발명을 설명하였으나 이는 예시에 불과하며 본 발명은 이에 제한되지 않는다. 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 범위를 벗어나지 않고 설명된 실시형태를 변경 또는 변형할 수 있으며, 본 발명의 기술사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변형이 가능하다.
Although the present invention has been described in connection with the specific embodiments of the present invention, it is to be understood that the present invention is not limited thereto. It will be understood by those skilled in the art that various changes in form and details may be made therein without departing from the spirit and scope of the invention as defined by the appended claims and their equivalents. Various modifications and variations are possible.

10 : 제1단계α : 접촉각
20 : 제2단계β : 접촉각
30 : 제3단계γ : 접촉각
40 : 제4단계δ : 접촉각
50 : 제5단계a : 나노 구조물 사이의 간격
100 : 유리b : 나노 구조물의 너비
110 : 유리 노출부c : 나노 구조물의 높이
200 : 마스크층d : 소수성 코팅층의 두께
210 : 나노 입자e : 나노 입자가 부착되는 간격
300 : 나노 구조물층
310 : 나노 구조물
400 : 소수성 코팅층
500 : 금속 코팅층10: first step alpha: contact angle
20:Step 2?: Contact angle
30: Third Step γ: Contact angle
40: fourth step?: Contact angle
50: Step 5 a: spacing between nanostructures
100: glass b: width of nano structure
110: glass exposed part c: height of nano structure
200: mask layer d: thickness of hydrophobic coating layer
210: nanoparticle e: interval in which nanoparticles are attached
300: nanostructure layer
310: nanostructure
400: hydrophobic coating layer
500: metal coating layer

Claims (10)

Translated fromKorean

유리(100)의 상단부에 형성된 나노 구조물(310)을 포함하는 나노 구조물층(300);
상기 나노 구조물층(300)의 상단부에 형성된 소수성 코팅층(400); 및
상기 유리(100)의 하단부에 형성된 금속 코팅층(500);을
포함하는 것을 특징으로 하는 초발수 거울.
A nanostructure layer 300 including a nanostructure 310 formed on an upper end of the glass 100;
A hydrophobic coating layer 400 formed on the top of the nanostructure layer 300; And
A metal coating layer 500 formed on the lower end of the glass 100;
Characterized in that it comprises a super-water-repellent mirror.
제1항에 있어서,
상기 나노 구조물(310) 사이의 간격(a)은 10 ~ 500nm인 것을 특징으로 하는 초발수 거울.
The method according to claim 1,
Wherein an interval (a) between the nanostructures (310) is 10 to 500 nm.
제1항에 있어서,
상기 나노 구조물(310)의 너비(b)는 10 ~ 500nm인 것을 특징으로 하는 초발수 거울.
The method according to claim 1,
Wherein the width (b) of the nanostructure (310) is 10 to 500 nm.
제1항에 있어서,
상기 나노 구조물(310)의 높이(c)는 50 ~ 1000nm인 것을 특징으로 하는 초발수 거울.
The method according to claim 1,
Wherein the height (c) of the nanostructure (310) is 50 to 1000 nm.
제1항에 있어서,
상기 소수성 코팅층(400)의 두께(d)는 10 ~ 500nm인 것을 특징으로 하는 초발수 거울.
The method according to claim 1,
Wherein the hydrophobic coating layer (400) has a thickness (d) of 10 to 500 nm.
유리(100)의 상단부에 나노 입자(210)를 소정의 간격으로 부착하여 마스크층(200)을 형성하는 제1단계;
나노 구조물(310)을 포함하는 나노 구조물층(300)을 형성하기 위하여 상기 마스크층(200) 내에 나노 입자(210)가 부착되지 않은 유리 노출부(110)를 선택적으로 식각(etching)하는 제2단계;
형성된 나노 구조물층(300)의 상단부에서 마스크층(200)을 제거하는 제3단계;
상기 나노 구조물층(300)의 상단부에 소수성 소재를 포함하는 소수성 코팅층(400)을 형성하는 제4단계; 및
상기 유리(100)의 하단부에 빛의 반사를 위한 금속 코팅층(500)을 형성하는 제5단계;를
포함하는 것을 특징으로 하는 초발수 거울의 제조방법.
A first step of forming a mask layer 200 by attaching nanoparticles 210 to an upper end of the glass 100 at predetermined intervals;
A second step of selectively etching the glass exposed portion 110 to which the nanoparticles 210 are not adhered is formed in the mask layer 200 to form the nanostructure layer 300 including the nanostructures 310. step;
A third step of removing the mask layer 200 from the upper end of the formed nanostructure layer 300;
A fourth step of forming a hydrophobic coating layer 400 including a hydrophobic material on the upper end of the nano structure layer 300; And
A fifth step of forming a metal coating layer 500 for reflecting light on the lower end of the glass 100;
The method of manufacturing an ultra-water-repellent mirror according to claim 1,
제6항에 있어서,
상기 나노 구조물(310) 사이의 간격(a)은 10 ~ 500nm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 초발수 거울의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein a distance (a) between the nanostructures (310) is 10 to 500 nm.
제6항에 있어서,
상기 나노 구조물(310)의 너비(b)는 10 ~ 500nm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 초발수 거울의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the width (b) of the nanostructure (310) is 10 to 500 nm.
제6항에 있어서,
상기 나노 구조물(310)의 높이(c)는 50 ~ 1000nm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 초발수 거울의 제조방법.
The method according to claim 6,
Wherein the height (c) of the nanostructure (310) is 50 to 1000 nm.
제6항에 있어서,
상기 소수성 코팅층(400)의 두께(d)는 10 ~ 500nm이 되도록 하는 것을 특징으로 하는 초발수 거울의 제조방법.The method according to claim 6,
Wherein the hydrophobic coating layer (400) has a thickness (d) of 10 to 500 nm.

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