KR100372630B1 - 와이퍼블레이드및그의제조방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 와이퍼 블레이드 및 그의 제조방법, 특히 방수 처리를 한 유리 등의 표면을 닦아 내는 성능이 우수한 와이퍼 블레이드 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 고무 탄성체로 이루어진 블레이드 본체, 상기 본체 표면에 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지, 및 반응성기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 표면 피복층을 갖는 와이퍼 블레이드이고, 표면 피복층이 블레이드 본체의 양측면에만 형성되어 있으며, 이에 의해 유연성이나 복원성이 높고 내구성에 뛰어나며, 유리 표면에 대해서 기계음 진동이 없고, 닦아내는 성능이 뛰어나며, 또한 그 성능을 장기간 유지할 수 있는 것을 특징으로 한다.

Description

와이퍼 블레이드 및 그의 제조방법{WIPER BLADE AND METHOD FOR PRODUCTION THEREOF}
본 발명은 와이퍼 블레이드 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 발수처리한 유리 등의 표면을 닦아내는 성능이 뛰어난 와이퍼 블레이드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
자동차, 전철 등에 사용되는 차량용 와이퍼는 통상 와이퍼 블레이드 부분이 유리 표면에 미끄럼 접촉함으로써, 운전석의 시계를 확보하고 있다. 이 때문에, 와이퍼 블레이드는 유연성이나 복원성이 높은 것, 내수성이나 내후성, 내마모성 등의 내구성에 뛰어난 것, 가볍게 움직이는 저더가 없이(judder-suppressing) 닦아 내는 성능이 뛰어난 것이 요구되고 있다.
종래, 이와 같은 요구 특성을 만족시키기 위해, 할로겐화 처리로 표면을 경화시켜 표면의 미끄럼성이나 내마모성을 부여한 고무 재료가 와이퍼 블레이드재로서 널리 사용되고 있었다. 또한, 표면의 미끄럼성이나 내마모성 등의 특성을 개선하기 위해, 이황화 몰리브덴이나 흑연이 혼합된 바인더를 표면에 도포한 와이퍼 블레이드(일본 특개소55-113545호 공보), 폴리불화비닐리덴이나 폴리염화비닐, 폴리우레탄 등의 피막을 입힌 와이퍼 블레이드(일본 특개평5-97015호 공보) 등이 알려져 있다.
또한, 실리콘 고무 및 고체 윤활제를 함유하는 고무, 플라스틱의 저마찰, 고내마모용 수지 피복재도 알려져 있다(일본 특개평8-48800호 공보).
그러나, 단순히 할로겐화 처리를 실시한 와이퍼 블레이드는 충분한 미끄럼성이 얻어지지 않고, 특히 왁스 등이 부착된 유리면에서는 와이퍼 블레이드의 미끄럼성이 나빠지고 저더를 일으키며, 닦아내는 성능이 나빠진다. 할로겐화 처리의 정도를 높이면 와이퍼 블레이드의 표면에 균열이 생기기 쉬워져 닦이지 않는 부분이 남는 문제가 있다.
또한, 바인더를 표면에 도포한 와이퍼 블레이드(일본 특개소55-113545호 공보)에 있어서는 저더를 억제하고 닦아 내는 성능이 뛰어난 것은 초기뿐이고, 장기간 사용하면 표면에 도포한 바인더가 벗겨져서, 저더를 일으키고, 닦아 내는 성능이 나빠지는 문제가 있다.
또한, 피막을 입힌 와이퍼 블레이드(일본 특개평5-97015호 공보나 일본 특개평8-48800호 공보)는 청정한 유리면에 대해서는 효과를 나타내지만, 왁스나 먼지, 모래 등이 부착된 유리면이나, 빗방울을 겉돌게 하도록 발수처리를 실시한 유리면에 대해서는 저더를 일으키고, 닦아내는 성능이 나빠지는 문제가 있다.
이와 같이, 종래의 와이퍼 블레이드는 내구성이나 닦아내는 성능이 떨어지고 특히 발수처리를 한 유리 표면에 대한 닦아내는 성능이 나빠지는 문제가 있다.
본 발명은 이와 같은 문제에 대처하기 위해 이루어진 것으로, 유연성이나 복원성이 높고 내수성이나 내후성, 내마모성 등의 내구성에 뛰어나며, 어떤 유리표면에 대해서도 저더를 억제하고 닦아내는 성능이 뛰어남과 동시에, 그 성능을 장기간 유지할 수 있는 와이퍼 블레이드 및 그의 제조방법을 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명은 와이퍼 블레이드 및 그의 제조방법에 관한 것으로서, 특히 발수처리를 한 유리 등의 표면을 닦아 내는 성능이 우수한 와이퍼 블레이드 및 그의 제조방법에 관한 것이다.
도 1은 와이퍼 블레이드의 단면도,
도 2A, 2B는 와이퍼 블레이드 제조방법의 일례를 도시한 도면,
도 3은 마찰계수와 마모량을 측정하기 위한 개요도,및
도 4는 실시예 7에 의해 얻어지는 와이퍼 블레이드의 단면도이다.
본 발명에 관한 와이퍼 블레이드는 고무 탄성체로 이루어진 블레이드 본체와, 상기 본체 표면에 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지와, 상기 불소계 수지의 반응성기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 표면 피복층을 갖는 와이퍼 블레이드이고, 표면 피복층은 블레이드 본체의 양측면에만 형성되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
또한, 표면 피복층이 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지 100중량부에 대해서 고체 윤활재 10∼110 중량부를 배합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 다른 와이퍼 블레이드는 고무 탄성체로 이루어진 블레이드 본체와, 상기 본체 표면에 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지와, 상기 불소계 수지의 반응성기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 표면 피복층을 갖는 와이퍼블레이드이고, 표면 피복층은 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지 100 중량부에 대해서 고체 윤활재 10∼110 중량부를 배합하여 이루어진 것을 특징으로 한다.
상술한 와이퍼 블레이드는 불소계 수지의 반응성기가 수산기이고, 경화제가 이소시아네이트 화합물 및 멜라민 수지류 중 적어도 하나인 것을 특징으로 한다.
또한, 표면 피복층이 사불화 에틸렌 수지를 포함하고, 및/또는 유기 규소계 탄성체를 함유하여 이루어진 것을 특징으로 한다. 또한, 고체 윤활재가 흑연인 것을 특징으로 한다.
또한, 표면 피복층이 적어도 1층의 발수처리를 실시한 투광체 표면과 미끄럼 접촉하는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 관한 와이퍼 블레이드의 제조방법은 와이퍼 블레이드의 폭 방향으로 복수개 연속하여 블레이드 본체를 형성하는 공정, 상기 블레이드 본체의 표면에 표면 피복층을 형성하는 공정, 및 상기 표면 피복층이 형성된 블레이드 본체를 와이퍼 블레이드의 길이 방향으로 평행하게 절단하는 공정에 의해, 블레이드 본체의 양측면에만 표면피복층을 갖는 와이퍼 블레이드를 제조하는 것을 특징으로 한다. 여기에서 소정의 두께를 갖는 와이퍼 블레이드의 긴 변 부분을 길이 방향으로, 짧은 변 부분을 폭 방향으로 한다.
상기 방법에 의해, 가장자리 정밀도를 높이고 블레이드 본체의 양측면에만 표면피복층을 형성할 수 있다.
본 발명에 관한 와이퍼 블레이드의 양측면이라는 것은 와이퍼 작동시에 적어도 유리 표면과 미끄럼 접촉하는 면을 말하고, 상기 양측면에만 표면 피복층을 갖는다는 것은 표면 피복층이 유리 표면과 미끄럼 접촉하는 양측면에 형성되고 와이퍼 블레이드 선단면에는 표면 피복층이 없는 것을 말한다.
와이퍼 블레이드를 이와 같은 구조로 함과 동시에, 표면 피복층을 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지와, 상기 수산기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 층으로 함으로써, 표면 피복층이 고무 탄성체로 이루어진 블레이드 본체의 표면과 단단하게 밀착하여 블레이드의 내구성을 현저하게 개선한다. 또한, 불소계 수지 100중량부에 대해서 고체 윤활재 10∼110 중량부를 함유하는 표면 피복층으로 함으로써 적어도 1층의 발수처리를 실시한 투광체 표면, 예를 들어 유리 표면에 대해서 뛰어난 닦아 내는 성능이나 내구성을 얻을 수 있다. 또한, 사불화 에틸렌 수지나 유기 규소계 탄성체를 함유함으로써 표면 피복층의 내마모성이나 미끄럼성이 더욱 향상된다.
또한, 특히 고체 윤활재를 불소계 수지 100중량부에 대해서 10∼110중량부를 함유하는 표면 피복층으로 함으로써, 와이퍼 블레이드 선단면에 표면 피복층을 설치한 경우에도, 발수처리를 한 유리 표면 등에 대해서 뛰어난 닦아 내는 성능이나 내구성을 얻을 수 있다.
또한, 고체 윤활재가 흑연이면 상술한 특성이 보다 향상된다.
본 발명에 관한 와이퍼 블레이드 본체를 형성하는 고무 탄성체는 와이퍼 블레이드 작동시에, 고무 탄성을 보이는 물체이면 특별히 한정되지 않고 사용할 수 있다. 구체적으로는 천연 고무(NR), 이소프렌고무(IR), 스티렌부타디엔고무(SBR), 부타디엔고무(BR), 클로로프렌고무(CR), 아크릴로니트릴부타디엔고무(NBR), 에틸렌프로필렌계 고무 등을 들 수 있다. 특히 발수처리를 한 유리면에 대해서 저더를 억제하고, 양호한 닦아내는 성능을 나타내는 고무 탄성체로서는 천연 고무(NR) 및 스티렌부타디엔고무(SBR)가 바람직하다.
상기 고무 탄성체는 JIS K 6301에 준하여 측정된 고무 경도가 50∼80°인 것이 와이퍼 블레이드의 유연성이나 복원성을 유지하는 데에 바람직하다. 또한, 내후성을 향상시키기 위해서, 오존 흡수제, 노화방지제, 왁스 등의 윤활제 등이 배합되어 있어도 좋다.
또한, 표면 피복층과의 밀착성을 향상시킬 목적으로, 고무 탄성체의 표면을 예를 들어, 할로겐화 처리, 저온 플라즈마 처리, 코로나 방전처리, 자외선 조사 처리 등의 표면 처리 수단에 의해 처리하는 것이 바람직하다. 본 발명에 관한 표면 피복층과의 밀착성 향상에 관해서는 특히 할로겐화 처리가 바람직하고, 처리방법으로서는 염소화 처리, 브롬화 처리, 요소화 처리, 불소화 처리 등을 들 수 있다.
본 발명의 표면 피복층을 구성하는 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지는 불소계 수지의 곁사슬 또는 분자 사슬 말단에 반응성기를 갖는 것으로, 반응성기로서는 수산기(-OH), 이소시아네이트기(-NCO), 카르복실기(-COOH), -NHR기(여기에서 R은 수소, 알킬기, 또는 알콕시기), 머캅토기(-SH), 에폭시기, 아세톡시기(-COOCH3), 설폰산기(-SO3H) 등을 들 수 있다. 본 발명에 있어서는, 특히 수산기(-OH)를 분자내에 갖는 불소계 수지가 바람직하고, 구체적으로는 플루오로올레핀 단위와 비닐에테르 단위로 이루어진 공중합체이며, 비닐에테르 단위에 수산기를 갖는 불소계 수지가 적합하다.
또한, -CXF2X-O-(여기에서, x는 1∼4인 정수)를 주요 구조단위로 하는 평균분자량이 약 1000∼10000 정도인 중합체의 곁사슬 또는 분자사슬 말단에 상술한 반응성기를 갖는 불소계 수지를 사용할 수도 있다.
분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지와 반응하는 경화제로서는, 불소계 수지의 반응성기와 반응하는 관능기를 갖는 경화제이면 사용할 수 있다. 특히, 반응성기가 수산기인 경우에는 이소시아네이트기(-NCO)나 -NHR기를 갖는 경화제가 바람직하다. 이것은 단독으로 혼합물로서도 사용할 수 있다.
이소시아네이트기(-NCO)를 갖는 경화제로서는 지방족기나 지환족기, 방향족기에 이소시아네이트기가 2개 이상 결합되어 있는 폴리이소시아네이트류를 들 수 있다. 구체적으로는 헥사메틸렌디이소시아네이트, 페닐렌디이소시아네이트, 톨릴렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 나프탈렌디이소시아네이트 등이있다. 이것은 단량체이어도 2량체, 3량체이어도 사용할 수 있다. 또한, 활성화된 이소시아네이트기를 페놀계 화합물이나 카프롤락탐 등으로 블록된 블록 이소시아네이트류, 또는 폴리올과 폴리이소시아네이트의 반응생성물이고 말단에 이소시아네이트기를 갖는 폴리이소시아네이트류 등도 사용할 수 있다.
수산기(-OH)를 갖는 불소계 수지와 이소시아네이트기(-NCO)를 갖는 경화제의 배합비율은 수산기(-OH)와 이소시아네이트기(-NCO)의 당량비로 1:0.5∼1.1의 범위가 바람직하고, 특히 표면 피복층에 유연성을 부여하며, 와이퍼 블레이드의 닦아내는 성능을 향상시키기 위해서는 1:0.6∼1의 범위가 바람직하다.
또한, -NHR기를 갖는 경화제로서는 멜라민 수지를 들 수 있다. 구체적으로는 부틸화 메틸올 멜라민이나 헥사메톡시메틸화 멜라민이 적합하다.
수산기(-OH)를 갖는 불소계 수지와 -NHR기를 갖는 경화제의 배합비율은 중량비로 6∼9:1∼4의 범위가 와이퍼 블레이드의 닦아내는 성능을 향상시키므로 바람직하다.
본 발명에 관한 사불화 에틸렌 수지(이하, PTFE라고 약칭함)는 테트라플루오로 에틸렌의 중합체를 말한다. PTFE는 괴상중합, 용액중합, 현탁중합, 흡입중합, 유화중합 등의 어떤 중합 방법에 의해 얻어진 것도 사용할 수 있다.
또한, 이 방법으로 얻어진 버진 PTFE를 한번 성형하고 열소성한 후, 분쇄하여 분말화한 소위 재생 PTFE나 버진 PTFE를 감마선 조사 등의 방법으로 처리하여 분말화한 소위 PTFE 윤활분이나 버진PTFE를 분쇄하여 미분말화한 PTFE분말 등을 바람직하게 사용할 수 있다.
PTFE의 평균 입자 직경은 30㎛이하인 것이 바람직하고, 특히 표면 피복층의 층두께나 표면의 거칠기를 균일하게 하기 위해서는 15㎛ 이하인 것이 바람직하다. 단, 최소 입자직경은, PTFE분말이 응집을 일으키지 않는 입자 직경 이상인 것이 바람직하다.
이와 같은 PTFE분말의 배합량으로서는 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지 100중량부에 대해서, 70∼150중량부인 것이 바람직하다. 70중량부 미만이면 표면 피복층의 윤활성이 떨어지고, 150중량부를 초과하면 고무 탄성체와의 밀착성이 저하되기 때문이다.
본 발명에 관한 유기 규소계 탄성체는 유기실록산 결합을 분자 주사슬에 갖는 실리콘이고, 고무 탄성을 도시한 것을 말한다. 구체적으로는, 메틸실리콘고무, 비닐메틸실리콘고무, 페닐메틸실리콘고무, 불화실리콘고무가 바람직하고, 이에 가황제 등을 가하여 150∼180℃에서 가황하여 분쇄한 것, 또는 그 가황후에 또한 190∼220℃에서 2차 가황하여 분쇄한 것이 바람직하다.
유기 규소계 탄성체의 평균입자직경은 1∼10㎛가 바람직하고, 그 배합량은 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지 100중량부에 대해서 10∼50중량부인 것이 바람직하고, 특히 30∼50중량부가 바람직하다. 평균입자직경이 10㎛를 넘거나, 배합량이 50중량부를 넘으면 표면 피복층의 강도가 약해지고 내마모성이 나빠진다. 또한, 평균입자직경이 1㎛미만이면 표면 피복층으로의 분산성이 나빠지고 미끄럼성이나 내마모성이 저하된다. 또한, 배합량이 10중량부 미만이면 미끄럼성이나 내마모성이 개선되지 않는다.
본 발명에 관한 고체 윤활재는 표면 피복층에 배합함으로써 미끄럼성이나 내마모성을 향상시킬 수 있는 고체분말이면 사용할 수 있다. 구체적으로는 그래파이트(흑연), 이황화몰리브덴(MoS2), 탄소, 질화 붕소, 불화 흑연, 이황화 텅스텐 등을 들 수 있다. 이것은 단독으로도 혼합물로도 사용할 수 있다.
상기 고체 윤활재 중에서 특히 그래파이트(흑연) 및 이황화 몰리브덴이 바람직하다. 그래파이트(흑연)는 인조 그래파이트, 천연 그래파이트 중 어느 것이어도 좋다. 고체 윤활재의 평균 입자 직경은 0.5∼12㎛가 바람직하다. 평균입자직경이 12㎛를 넘으면 내마모성이 저하되고, 평균입자직경이 0.5㎛ 미만에서는 표면 피복층으로의 분산성이 나빠진다.
고체 윤활재의 배합량은 미끄럼성이나 내마모성의 개선, 또한 와이퍼 블레이드의 저더를 억제하고, 닦아내는 성능을 개선하는 점에서 큰 영향을 미친다.
고체 윤활재는 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지 100중량부에 대해서 10∼110 중량부를 배합한다. 또한, 고체 윤활재로서 흑연을 사용하는 경우에 있어서는 25∼65중량부를 배합하는 것이, 저더를 억제하고, 닦아 내는 성능을 개선하는 점에서 특히 바람직하다. 배합량이 110중량부를 넘으면 내마모성이 나빠진다. 또한, 10중량부 미만이면 미끄럼성이나 내마모성이 개선되지 않고, 또한 저더가 일어나기 쉬워진다. 특히, 발수성 처리를 실시한 투광체 표면, 예를 들어 유리 표면에 대해서 저더가 일어나기 쉬워진다. 또한, 저더와 표면 피복층 상태와의 관련을 조사한 바, 후술하는 와이퍼 블레이드 시험에서 우수한 특성을 나타낸 본 발명에 관한 표면 피복층은 와이퍼 블레이드의 길이 방향으로 가로줄이 보였다.
본 발명에 관한 투광체는 광을 투과하는 투명한 물질을 말한다. 투명한 물질로서는 판유리, 강화유리, 맞춤판 유리 등의 유리류나 투명 알루미나 등의 투명 세라믹스류, 아크릴 수지 등의 투명 플라스틱류를 들 수 있다.
또한, 발수처리를 실시하는 것은 예를 들어 실리콘계나 불소계의 발수제로 처리하는 것을 말한다. 실리콘계의 발수제는 예를 들어 유리면에 도포하는 타입이나 윈도우워셔액 타입이 있고, 전자의 예로서는 「수퍼레인X」, 「수퍼레인X plus」(이상 錦之堂社에서 시판되고 있는 상품명), 「소프트99갈라코」,「누리누리 갈라코」(이상, 소프트99사에서 시판되고 있는 상품명) 등이 있고, 후자의 예로서는 「수퍼워셔제트」(아우그사에서 시판되고 있는 상품명), 「갈라코워셔액」(소프트99사에서 시판되고 있는 상품명) 등이 있다.
불소계의 발수제의 예로서는 「초갈라코」(소프트99에서 시판되고 있는 상품명), 「닛산 발수 시스템」(닛산 지도샤에서 시판되고 있는 상품명) 등의 유리면에 도포한 타입을 예시할 수 있다.
상기 발수 처리층은 1층인 경우에도 와이퍼 블레이드의 저더를 일으키기 쉬워진다.
본 발명에 관한 표면 피복층은 상술한 본 발명의 효과를 손상시키지 않는 범위에서 각종 배합제를 배합할 수 있다.
그와 같은 배합제의 예로서는 마이카, 탈크, 카올린, 탄산칼슘, 황산칼슘 등의 무기 충진제류, 폴리아미드 수지, 폴리이미드 수지, 폴리아미드이미드 수지, 폴리에테르이미드수지, 폴리페닐렌설파이드수지, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌 등의 폴리올레핀 수지, 폴리아세탈 수지, 방향족 폴리에스테르 수지, 방향족 폴리에테르케톤 수지, 방향족 폴리에테르에테르케톤 수지, 폴리우레탄 수지 등의 수지류, 불소고무, 우레탄 고무, 폴리에틸렌계 고무, 폴리부타디엔고무, 열가소성 에라스토머 등의 고무류, 티탄산 칼륨 섬유, 유리섬유, 탄소섬유, 붕산 알루미늄위스커, 규회석, 아라미드 섬유 등의 섬유류 등을 들 수 있다.
표면 피복층을 형성하기 위한 피막형성액은 분자내에 반응성기를 갖는 불소계 수지, 경화제, 또한 사불화 에틸렌 수지나 유기 규소계 탄성체, 고체 윤활재와의 혼합물을 유기 용매 등에 용해 또는 분산시켜 얻어진다.
여기에서, 혼합물의 혼합방법은 불소계 수지에 미리 PTFE, 유기 규소계 탄성체, 각종의 배합제를 혼합하여 두고, 그것과 경화제를 혼합하는 방법, PTFE, 유기 규소계 탄성체, 각종의 배합제를 미리 믹서로 혼합하고 그 혼합물과 불소계 수지를 혼합한 후 경화제를 혼합하는 방법, 불소계 수지를 포함하여 모든 배합제를 한번에 혼합하는 방법 등, 여러가지 방법을 취할 수 있다.
본 발명에 관한 와이퍼 블레이드에 대해서 도 1을 참조하여 설명한다. 도 1은 와이퍼 블레이드의 단면도를 도시한다.
도 1에서, 와이퍼 블레이드(1)는 유리면과 미끄럼 접촉하는 미끄럼 접촉부(2)와, 와이퍼의 고정부에 고정되는 고정부(3)로 구성되고, 블레이드 본체의 양측면이 되는 미끄럼 접촉부(2)의 표면에 표면 피복층(4)이 형성되어 있다. 또한, 와이퍼 블레이드 선단면(5)에는 표면피복층(4)이 형성되어 있지 않다. 이와 같은형상으로 함으로써, 본 발명에 관한 와이퍼 블레이드(1)는 발수처리를 한 유리표면에서도, 저더를 일으키지 않고 우수한 닦아내는 성능을 나타내고, 이 우수한 성질은 불소계 수지 100중량부에 대해서 고체 윤활재 10∼110중량부를 함유하여 이루어진 표면 피복층으로 하는 등에 의해 더욱 향상된다.
블레이드 본체의 표면에 형성되는 표면 피복층의 형성방법은 블레이드 본체의 표면에 평평하고 매끄럽고 균일하게 형성할 수 있는 방법이면 특별히 한정되지 않는다. 예를 들어, 스프레이법, 침지법, 브러시 도포법 등의 방법을 채용할 수 있다. 이 방법에서, 상술한 혼합물은 톨루엔, 솔벤트 나프타 등의 방향족류, 아세톤, 메틸에틸케톤 등의 케톤류, 초산메틸, 초산에틸, 초산 이소아밀, 초산 부틸 등의 에스테르류, 디에틸에테르, 디옥산 등의 에테르류 등의 유기용매에 용해 또는 분산시켜 얻어진다.
표면 피복층은 블레이드 본체의 표면에 도포한 후, 온도 30∼100℃에서 5분∼48시간 열처리를 하여 경화시킴으로써 얻어진다. 열처리 조건은 온도 70∼90℃에서 5∼15분이 생산성을 향상시키므로 바람직하다.
블레이드 본체의 양측면에 형성되는 표면 피복층의 형성방법에 대해서 도 2A 및 도 2B에 의해 설명한다. 도 2A 및 도 2B는 본 발명에 관한 와이퍼 블레이드의 제조방법의 일례를 도시한 도면이다. 분리되어 있지 않은 2개의 블레이드 본체(6)의 양측면에 표면 피복층(4)을 형성한다(도 2A). 다음에, 블레이드 선단면이 되는 곳(7)을 절단함으로써, 블레이드 선단면에 표면 피복층이 없는 와이퍼 블레이드(1)를 얻을 수 있다(도 2B). 이 방법은 와이퍼 블레이드의 가장자리 정밀도를 높일수 있으므로, 특히 바람직한 방법이다.
또한, 블레이드 선단면(5)에 표면 피복층이 형성되지 않는 방법이면, 예를 들어 블레이드 본체 전면에 피복층을 형성한 후, 블레이드 선단면을 절단하는 방법이어도 좋다.
표면 피복층의 층 두께는 2∼50㎛인 것이 바람직하고, 특히 3∼20㎛인 것이 보다 바람직하다. 층두께가 이 범위이면 고무 탄성체에 의해 이루어진 블레이드 본체의 추종성이나 내구성이 뛰어나다. 층두께가 얇아지면 내구성이 떨어지고 두꺼워지면 초기의 닦아내는 성능이 저하된다.
실시예, 비교예에 사용하는 재료를 이하에 나타낸다.
1)수산기(-OH)를 갖는 불소계 수지:플루오네이트K702(大日本잉크가가쿠 고교샤 제조, 상품명)
2)PTFE:KTL-8F(喜多村社 제조, 상품명)
3)유기 규소계 탄성체:EL5504(와카 케미컬즈이스트아지아샤 제조, 상품명)의 가황물을 분쇄한 분말체.
4)흑연:흑연CSSP(日本黑鉛工業社 제조, 상품명)
5)이황화 몰리브덴(MoS2):몰리코트마이크로 사이즈(다우코닝사 제조, 상품명)
6)이소시아네이트 화합물(경화제-1): 바노크 DN-99OS(大日本잉크化學工業社 제조, 상품명)
7)멜라민 수지(경화제-2):헥사메톡시메틸화멜라민(大日本잉크化學工業社 제조, 상품명)
8)폴리우레탄 수지:D6-439(大日本잉크化學工業社 제조, 상품명)
9)우레탄 변성 에폭시 수지:D-1362(ACR사 제조, 상품명)
10)디글리시딜에스테르: IPU-22G(岡村製油社 제조, 상품명)
11)폴리불화 비닐리덴-1: KF 폴리머, 타입H(吳羽化學工業社 제조, 상품명)
12)폴리불화 비닐리덴-2:파라프렌P27MRNAT(日本에라스트란社 제조, 상품명)
13)경화제-3:TXA525(富士化成工業社 제조, 상품명)
14)블레이드 본체: 천연고무, 스티렌부타디엔고무(SBR), 아크릴로니트릴부타디엔고무(NBR)에 가황제, 가황촉진제, 가황촉진조제, 노화방지제, 가공조제, 카본블랙 등의 보강재, 증량재 등이 배합되고, 고무 경도가 60°인 고무 탄성체를 사용했다.
(실시예 1∼실시예 6)
수산기를 갖는 불소계 수지 100중량부를 톨루엔 200중량부, 메틸에틸케톤 400중량부로 희석하여 그 용액중에 표 1에 도시한 배합비율로 원료를 혼합하고, 또한 표 1에 나타낸 배합비율로 경화제를 배합하여 표면 피복 형성액을 얻었다.
도 2에 도시한 형상의 블레이드 본체(6)의 양측면에 스프레이법으로, 상술한 표면 피복 형성액을 도포하고, 표 1에 도시한 조건으로 경화시켰다. 표면 피복층(4)이 형성된 후, 블레이드 선단면이 되는 장소(7)를 절단함으로써 와이퍼 블레이드(1)를 얻었다. 또한, 와이퍼 블레이드의 길이는 500㎜이고, 블레이드 본체의 재질은 염소화 처리를 실시한 천연 고무 또는 스티렌부타티엔고무(SBR)이며, 표면 피복층의 층 두께는 8∼15㎛였다.
또한, 특성 평가용 시험편으로서, 동일하게 염소화 처리를 실시한 150㎜(세로) × 150㎜(가로) × 2㎜(두께) 크기의 천연고무 또는 스티렌 부타디엔 고무(SBR) 시이트에 상술한 바와 동일한 방법으로 표면 피복층을 형성했다.
얻어진 와이퍼 블레이드 및 시험편을 이하에 도시한 방법으로 평가했다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
1) 디스크 가장자리 슬라이딩 시험
150㎜(세로)×150㎜(가로)×2㎜(두께)의 시이트를 10㎜(세로)×20㎜(가로)×2㎜(두께)의 크기로 절단하여, 도 3에 도시한 방법으로 슬라이딩 시험을 실시했다. 도 3은 유리면에 대한 시험편의 마찰계수와 마모량을 측정하기 위한 개요도를 나타낸다.
절단된 시험편(8)을 10㎜(세로)×10㎜(가로)의 크기의 치구(9)에 고정하고 유리면(10)에 대해서 30°의 기울기를 가지게 하며, 시험편(8)의 가장자리부와 유리면 그 자체, 및 발수 처리를 실시한 유리면 사이에서 회전수 60rpm, 하중 20g의 조건에서 테스트를 실시하고 마찰계수와 마모량을 측정했다. 또한, 발수처리는 시판의 실리콘계 발수제(수퍼 레인X)를 도포함으로써 실시했다.
2)와이퍼 블레이드 시험
도 1에 단면형상을 도시한 길이 500㎜의 와이퍼 블레이드를 사용하고, 유리 표면 그 자체와, 시판의 실리콘계 발수제(수퍼 레인X)를 도포한 유리 표면에 대해서 이하의 시험을 실시했다.
(A)닦아 내는 시험(유리 표면 그 자체만을 대상)
산수(散水)시의 닦아내고 남은 양을 눈으로 보아, 표 3에 도시한 평가 기준에 기초하여 평가한다.
(B)저더 시험
초기 성능…… 산수시의 저더 상태를 눈으로 보아 표 4에 나타내는 평가기준에 기초하여 평가한다.
경시성능……산수한 채 동작시키고, 표 4에 나타낸 평가 기준점이 3점을 끊을 때 까지의 시간을 측정한다. 또한, 경시성능은 발수 처리를 한 유리 표면만을 대상으로 한다.
(C)마모시험
산수와 지수(止水)를 일정 시간으로 반복하고 상기 조건하에서 규정 횟수 동작시킨 후의 가장자리부 마모량을 측정한다.
(D)부하시험
산수상태로부터 지수하여 유리가 건조될 때까지 동안에 작동하고 있는 와이퍼 시스템에 가해지는 부하의 최대량을 측정한다.
(E) 발수 처리막의 박리 시험
산수시킨 상태에서 작동시키고, 반전부분의 발수처리막이 박리하기 시작할 때 까지의 시간을 측정한다. 또한, 박리 시험은 발수처리를 실시한 유리 표면만을 대상으로 한다.
비교예 1
표면 피복층이 형성되어 있지 않은 실시예 1에 사용한 천연고무제 와이퍼 블레이드 및 특성 평가용 시험편을 사용하여 실시예 1과 동일하게 평가했다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 2 및 비교예 3
수산기를 갖는 불소계 수지 100중량부를 톨루엔 200중량부, 메틸에틸케톤 400중량부로 희석하고 그 용액중에 PTFE 및 유기 규소계 탄성체를 제거하여, 표 1에 나타낸 배합비율로 고체 윤활재 및 경화제를 배합하여 표면 피복 형성액을 얻었다. 상기 표면 피복 형성액을 사용하고, 실시예 1과 동일한 조건방법으로 8∼15㎛의 층두께의 표면 피복층을 갖는 와이퍼 블레이드 및 시험편을 얻었다.
얻어진 와이퍼 블레이드 및 시험편을 실시예 1과 동일하게 평가했다. 평가결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 4
폴리우레탄 수지 100중량부를 메틸에틸케톤 350 중량부로 희석하고, 상기 용액중에 표 1에 도시한 배합비율로 원료를 혼합하여, 또한 표 1에 나타낸 배합비율로 경화제를 배합하여 표면 피복 형성액을 얻었다. 상기 표면 피복 형성액을 사용하고 경화 조건을 표 1에 나타낸 조건으로 하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 방법으로 8∼15㎛의 층 두께의 표면 피복층을 갖는 와이퍼 블레이드 및 시험편을 얻었다.
얻어진 와이퍼 블레이드 및 시험편을 실시예 1과 동일하게 평가했다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 5
우레탄 변성 에폭시 수지와 디글리시딜에스테르를 중량비로 6:4의 비율로 혼합한 수지 100중량부를 메틸에틸케톤 500중량부로 희석하고, 그 용액중에 표 1에 나타낸 배합비율로 원료를 혼합하며, 또한 표 1에 나타낸 배합비율로 경화제를 배합하여 표면 피복 형성액을 얻었다. 상기 표면 피복 형성액을 사용하고 경화조건을 표 1에 나타낸 조건으로 하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 방법으로, 8∼15㎛의 층두께의 표면 피복층을 갖는 와이퍼 블레이드 및 시험편을 얻었다.
얻어진 와이퍼 블레이드 및 시험편을 실시예 1과 동일하게 평가했다. 평가결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 6
폴리불화 비닐리덴-1과 폴리불화 비닐리덴-2를 용량비로 83:17의 비율로 혼합물 120용량부를 디메틸포름아미드 180용량부로 희석하고, 그 용액중에 표 1에 나타낸 배합 비율로 원료를 배합하여 표면 피복 형성액을 얻었다. 상기 표면 피복 형성액을 사용하고, 경화조건을 표 1에 나타낸 조건으로 하는 것 이외에는 실시예1과 동일한 조건 방법으로 8∼15㎛의 층 두께의 표면 피복층을 갖는 와이퍼 블레이드 및 시험편을 얻었다.
얻어진 와이퍼 블레이드 및 시험편을 실시예 1과 동일하게 평가했다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
비교예 7
수산기를 갖는 불소계 수지 100중량부를 톨루엔 200중량부, 메틸에틸케톤 400중량부로 희석하고 그 용액중에 표 1에 나타낸 배합 비율로 원료를 혼합하며, 또한 표 1에 나타낸 배합비율로 경화제를 배합하여 표면 피복 형성액을 얻었다. 상기 표면 피복 형성액을 사용하여, 고무 탄성체로서 아크릴로니트릴 부타디엔고무(NBR)를 사용하고, 경화 조건을 표 1에 나타낸 조건으로 하는 것 이외에는 실시예 1과 동일한 조건 방법으로, 8∼15㎛의 층두께의 표면 피복층을 갖는 와이퍼 블레이드 및 시험편을 얻었다.
얻어진 와이퍼 블레이드 및 시험편을 실시예 1과 동일하게 평가했다. 평가 결과를 표 2에 나타낸다.
예배합 *1 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1*2 2 3 4 5 6 7
표면피복층재료수산기를 갖는 불소계 수지 100 100 100 100 100 100 - 100 100 - - - 100
PTFE 120 120 130 120 130 - - - - 130 130 - 140
유기 규소계 탄성체 38 38 - 38 40 40 - - - 20 20 - 10
흑연 38 38 50 38 - 30 - 50 - 3.5 3.5 15 3.5
이황화 몰리브덴 - - - 30 80 - - 50 - - - -
경화제-1 12 - 10 12 15 12 - 10 10 60 - - 12
경화제-2 - 25 - - - - - - - - - - -
폴리우레탄 수지 - - - - - - - - - 100 - - -
우레탄 변성 에폭시 수지 - - - - - - - - - - 60 - -
디글리시딜에스테르 - - - - - - - - - - 40 - -
폴리불화 비닐리덴-1 - - - - - - - - - - - 83 -
폴리불화 비닐리덴-2 - - - - - - - - - - - 17 -
경화제-3 - - - - - - - - - - 60 - -
블레이드 본체 재료천연고무(염소화 처리 유) ○ ○ ○ - ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ -
SBR(염소화 처리 유) - - - ○ - - - - - - - - NBR
경화조건경화온도, ℃ 80 70 80 80 80 80 - 80 80 80 80 100 80
경화시간, 분 15 300 15 15 15 15 - 15 15 30 30 30 30
주) *1)표면 피복층 배합의 단위는 중량부, 단 비교예 6은 용량부이다.
*2)비교예 1은 표면 피복층이 없다.
예항목 실시예 비교예
1 2 3 4 5 6 1 2 3 4 5 6 7
디스크 가장자리슬라이딩시험통상유리면
마찰계수 0.19 0.23 0.25 0.19 0.23 0.25 0.49 0.38 0.39 0.27 0.28 0.41 0.26
마모량(㎎) 1.2 1.3 1.7 1.5 1.8 1.9 6.2 4.7 4.5 2.2 2.2 3.7 2.4
발수처리 유리면
마찰계수 0.11 0.14 0.17 0.11 0.12 0.18 *1 0.37 0.35 0.25 0.25 0.39 0.23
마모량(㎎) 0.4 0.5 0.9 0.4 0.4 0.8 9.4*2 3.9 4.2 1.4 1.9 4.0 1.3
와이퍼 블레이드 시험통상 유리면
닦아내기 평가(점) 4.0 4.0 4.0 4.5 4.0 4.0 4.0 3.0 3.0 4.0 4.0 3.0 4.0
저더 평가(점) 4.0 4.0 4.0 4.5 4.0 4.0 4.0 3.0 3.0 4.0 3.0 3.0 4.0
마모량(㎎) 0.48 0.44 0.54 0.50 0.50 0.54 0.54 0.51 0.52 0.45 0.45 0.51 0.45
최대부하(㎏) 0.56 0.51 0.61 0.52 0.69 0.69 1.01 0.92 0.99 0.88 0.89 0.91 0.87
발수처리 유리면
저더 평가(점) 3.5 3.5 3.5 4.0 3.5 3.5 3.5 3.0 3.0 3.5 3.0 3.0 3.5
저더합격점유지시간(H) >8.0 >8.0 >8.0 >8.0 >8.0 >8.0 3.0 4.5 4.2 5.2 5.5 5.6 5.7
마모량(㎎) 0.48 0.52 1.24 0.60 0.77 1.14 3.18 2.74 2.94 1.96 2.11 2.10 1.90
최대부하(㎏) 0.56 0.50 0.62 0.51 0.60 0.63 0.65 0.65 0.67 0.64 0.65 0.64 0.64
발수처리막박리 개시시간(H) 2.0 2.2 2.0 2.4 2.0 2.0 1.0 0.8 0.7 1.1 1.1 1.2 1.1
주) *1) 15시간에서 측정불가가 된다.
*2) 15시간에서의 마모량.
평가기준점 닦아내기 평가기준내용
5 닦아내고 남은 것이 없음
4 라인형상의 닦이지 않고 남은 것이 산재함
3 중앙부 이외에 엷게 닦아내고 남은 것이 발생함
2 여러곳에 명료하게 닦이지 않고 남은 것이 발생함
1 전면에 닦이지 않고 남은 것이 발생함
평가기준점 저더 평가 기준 내용
5 눈에 보이는 진동이 없음
4 반전시에만 진동하고 사라짐
3 전면에 조금씩 진동이 보임
2 블레이드가 뛰고 닦이지 않은 줄이 남음
1 블레이드가 완전히 뛰고, 크게 도약함
표 2에 나타낸 바와 같이 실시예 1∼실시예 6은, 비교예 1∼비교예 7과 비교하여 디스크 가장자리 슬라이딩 시험 및 와이퍼 블레이드 시험에서 뛰어난 성능을 갖고 있다.
실시예 7
실시예 1에서 도 1에 도시한 형상의 와이퍼 블레이드(1)를 사용하여 미끄럼 접촉부(2) 및 블레이드 선단면(5)에 표면 피복층(4)을 형성하는 것 이외에는 동일한 조건 방법으로 와이퍼 블레이드를 얻었다. 실시예 7에 의해 얻어지는 와이퍼 블레이드의 단면도를 도 4에 도시한다. 얻어진 와이퍼 블레이드를 실시예 1과 동일한 조건 방법으로 평가한 바, 통상 유리면에 대한 최대 부하 특성이 0.69㎏이고, 발수처리 유리면에 대해서는 저더 합격점 유지 시간이 8시간 이상이고, 마모량이 1.02㎎, 발수처리막 박리개시시간이 2.0시간이었다.
이상 설명한 바와 같이, 실시예 1∼실시예 7은 통상 유리면에 대해서 뛰어난 최대 부하 특성을 나타내고, 발수 처리 유리면에 대해서는 저더 합격점 유지시간, 마모량 및 발수 처리막 박리 개시 시간 특성에서 비교예 1∼ 비교예 7에 비하여 뛰어났다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명에 관한 와이퍼 블레이드는 닦아 내는 성능,저더 성능, 내구성이 뛰어나다.
또한, 수산기 함유 불소계 수지와, 경화제로서 이소시아네이트 화합물 및 멜라민 수지류 중 적어도 하나를 사용하고, 또한 사불화 에틸렌 수지, 유기 규소계 탄성체를 함유하는 표면 피복층으로 함으로써 상술한 특성이 더욱 향상되고, 특히 발수처리를 한 투광체 표면에 대한 닦아 내기 성능, 저더 성능, 내구성이 뛰어난 와이퍼 블레이드를 얻을 수 있다.
본 발명에 관한 와이퍼 블레이드의 제조방법은 표면 피복층을 형성한 후 절단하므로, 블레이드 본체의 양측면에만 표면 피복층을 갖고 블레이드 선단면에 표면 피복층이 없으며, 가장자리 정밀도를 높인 와이퍼 블레이드를 용이하게 얻을 수 있다.

Claims (17)

  1. 고무탄성체로 이루어진 블레이드 본체, 및 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지, 및 상기 수산기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 블레이드 본체위의 표면 피복층으로 이루어지며,
    상기 표면 피복층은 상기 블레이드 본체의 양측면에만 형성되는 것을 특징으로 하는 저더-억제(judder-suppressing) 와이퍼 블레이드.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면 피복층은 상기 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지 100중량부 및 흑연, 이황화 몰리브덴, 탄소, 질화붕소 및 이황화 텅스텐으로 이루어진 그룹에서 선택되는 윤활재로 필수적으로 구성된 고체 윤활재 10∼110 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 경화제가 이소시아네이트 화합물 및 멜라민 수지로 구성된 그룹에서 선택되는 적어도 하나의 제제를 포함하는 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면 피복층이 폴리사불화 에틸렌 수지를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 표면 피복층이 유기 규소계 탄성체를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  6. 제 2 항에 있어서,
    상기 고체 윤활재가 흑연으로 필수적으로 구성된 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  7. 고무탄성체로 이루어진 블레이드 본체, 및 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지 및 상기 수산기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 블레이드 본체위의 표면피복층으로 이루어지며,
    상기 표면피복층은 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지 100중량부와 흑연, 이황화 몰리브덴, 탄소, 질화붕소 및 이황화텅스텐으로 구성된 군에서 선택된 윤활재로 필수적으로 구성된 고체 윤활재 10~110중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  8. 제 7 항에 있어서,
    상기 경화제는 이소시아네이트 화합물 및 멜라민 수지로 구성된 그룹에서 선택된 적어도 하나의 제제를 포함하는 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  9. 제 7 항에 있어서,
    상기 표면피복층이 폴리사불화 에틸렌수지를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  10. 제 7 항에 있어서,
    상기 표면피복층이 유기규소계 탄성체를 추가로 함유하는 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  11. 제 7 항에 있어서,
    상기 고체 윤활재가 흑연으로 필수적으로 구성된 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  12. 제 7 항에 있어서,
    상기 표면피복층이 적어도 1층의 발수처리를 한 투광체 표면과 미끄럼 접촉하는 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  13. 제 12 항에 있어서,
    상기 발수제는 규소-함유제인 것을 특징으로 하는 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  14. 고무탄성체로 이루어진 블레이드 본체, 및 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지 및 상기 수산기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 블레이드 본체위의 표면피복층으로 이루어지며,
    상기 표면피복층은 블레이드 본체의 양측면 위에만 형성되는 것을 특징으로 하는 발수처리된 유리표면용 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  15. 고무탄성체로 이루어진 블레이드 본체, 및 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지 및 상기 수산기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 블레이드 본체위의 표면피복층으로 이루어지며,
    상기 표면피복층은 블레이드 본체의 양측면 위에만 형성되는 것을 특징으로 하는 발수처리된 유리표면용 와이퍼 블레이드.
  16. 고무탄성체로 이루어진 블레이드 본체, 및 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지 및 상기 수산기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 블레이드 본체위의 표면피복층으로 이루어지며,
    상기 표면피복층은 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지 100중량부와 흑연, 이황화 몰리브덴, 탄소, 질화 붕소 및 이황화 텅스텐으로 구성된 군에서 선택된 윤활재로 필수적으로 구성된 고체 윤활재 10~110중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발수처리된 유리표면용 저더-억제 와이퍼 블레이드.
  17. 고무탄성체로 이루어진 블레이드 본체, 및 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지 및 상기 수산기와 반응성을 갖는 경화제로 이루어진 블레이드 본체위의 표면피복층으로 이루어지며,
    상기 표면피복층은 분자내에 수산기를 갖는 불소계 수지 100중량부와 흑연, 이황화 몰리브덴, 탄소, 질화 붕소 및 이황화 텅스텐으로 구성된 군에서 선택된 윤활재로 필수적으로 구성된 고체 윤활재 10~110중량부로 이루어지는 것을 특징으로 하는 발수처리된 유리표면용 와이퍼 블레이드.
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