KR100792886B1 - 내변색성이 향상된 칼라 웨더스트립 조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 내변색성이 향상된 칼라 웨더스트립 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 기존의 칼라 웨더스트립 조성물의 배합조건과는 달리 조성물 중 가공조제로서 산화처리된 화이트 오일(white oil)을 사용하고, 광촉매로서 이산화 티탄을 사용하되 통상의 아나타제 형이 아닌 루틸형 이산화 티탄을 선택 사용함으로써, 기존의 칼라 웨더스트립의 문제점으로 지적되던 변색의 문제를 해결한 내변색성이 향상된 칼라 웨더스트립 조성물에 관한 것이다.
칼라 웨더스트립, 배합조건, 내변색성

Description

내변색성이 향상된 칼라 웨더스트립 조성물{Improvement of Discoloration About Color Weather Strip for Automobile}
본 발명은 내변색성이 향상된 칼라 웨더스트립 조성물을 제공함으로써, 현장에서 상기 칼라 웨더스트립 조성물이 자동차에 적용되었을 때 발생하는 변색문제를 개선한 효과를 나타내는 발명에 관한 것이다.
일반적으로, 자동차의 차체시스템에 장착되는 칼라 웨더스트립(color weather strip)에 대한 장기 상품성(변색 및 오염)을 확보하기 위해 여러 가지 다양한 방법들로 개발이 진행되어 왔다.
현재, 칼라 웨더스트립은 기본 폴리머 (base polymer), 가공조제, 가소제, 충전제, 백색안료, 색소, 가황촉진제, 흡습제 등을 배합하여 압출성형하여 제조되고 있다.
그런데, 이렇게 배합된 칼라 웨더스트립이 차량에 장착되어 필드에서 주행된 후 원하는 주행거리 이전에 웨더스트립의 칼라부가 변색되어 소비자의 불만사항이 늘어나는 부작용이 있다. 따라서 기본적인 칼라 웨더스트립의 압출성형 공정은 유지하면서, 칼라고무 배합조건의 변경을 통해서 내변색성을 확보하는데 의미가 있다.
기존에는 칼라 웨더스트립의 칼라고무부 배합조건이 외부의 열원이나 광원 (light)에 취약한 특성을 보여왔는데, 칼라고무부 배합조건을 열(heat) 및 광원 (light source)에 의한 노화 (aging) 및 이행 (migration)되어 상품성 저하에 큰 요인으로 작용한다.
따라서, 본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 창출된 것으로서, 칼라 웨더스트립의 칼라고무 배합조건을 변경하여 열(heat) 및 광원(light source)에 의한 노화(aging) 및 이행(migration)이 되지 않도록 설계하고, 이런 배합을 통해 압출 성형된 제품을 내광성 평가를 실시한 결과 내변색성이 향상됨을 알게되어 본 발명을 완성하였다.
따라서, 본 발명은 변색 개선을 통해 자동차의 상품성을 확보할 수 있도록 내변색성이 향상된 칼라 웨더스트립 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 기재로서 EPDM 100 중량부에 대하여, 가공조제로서 산화방지처리된 화이트 오일 70 ∼ 80 중량부, 광촉매로서 루틸형 이산화티탄(TiO2) 45 ∼ 55 중 량부, 충전제 175 ∼ 185 중량부, 가황촉진제 3 ∼ 5 중량부, 가소제 25 ∼ 35 중량부 및 백색안료 10 ∼ 20 중량부를 포함하는 칼라 웨더스트립 조성물을 특징으로 한다.
이하 본 발명을 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 내변색성이 향상된 칼라 웨더스트립 조성물에 관한 것으로서, 기존의 칼라 웨더스트립 조성물의 배합조건과는 달리 조성물 중 가공오일로서 산화처리된 화이트 오일(white oil)을 사용하고, 광촉매로서 이산화 티탄을 사용하되 통상의 아나타제 형이 아닌 루틸형 이산화 티탄을 선택 사용함으로써, 기존의 칼라 웨더스트립의 문제점으로 지적되던 변색의 문제를 해결한 내변색성이 향상된 칼라 웨더스트립 조성물에 관한 것이다.
이하 본 발명의 칼라 웨더스트립 조성물을 성분별로 구체적으로 설명하면 다음과 같다.
먼저, 칼라 웨더스트립의 칼라 고무부 배합시 기본 폴리머는 EPDM (ethylene-propylene-diene rubber) 고무를 사용한다.
그리고, 조성물 중 가공조제인 가공오일(Process oil)은 아로마틱 (aromatic) 성분이 없고, 산화방지 처리된 화이트 오일(White oil)을 사용한다.
일반적으로 이전 칼라 웨더스트립의 칼라고무부 배합시 배합물의 배합조건을 확인해보면 기본 폴리머 (base polymer)는 EPDM 고무로 같은 고무를 사용하고 있으나 첨가되는 배합물들의 종류나 함량 조건의 다름이 실제 칼라 웨더스트립이 생산되어 차량에 장착되어 필드에 나갔을 때 변색이라는 문제가 발생되었다.
즉, 그 변색과정을 확인해 보면 통상적으로 사용되는 가공조제인 파라핀계 가공오일(process Oil)에 포함된 아로마틱 화합물(aromatic compound)이 칼라 웨더스트립의 표면으로 이행되고 변색 (황변)을 일으키는 것을 확인하였으며, 이에 본 발명에서는 아로마틱 (aromatic) 성분 (벤젠, 페놀, 톨루엔 등과 같이 이중 사슬 및 환구조 성분)이 없고, 산화방지 처리된 화이트 오일(White oil)을 가공조제로서 사용하는 것이다.
이러한 가공조제는 기재고무 100 중량부에 대하여 70 ∼ 80 중량부 사용하며, 사용량이 70 중량부 미만이면 작업성에 문제가 있어 압출 성형시 흐름성에 문제가 있고, 80 중량부를 초과하면 제품으로 성형되고 나서 내광성 평가 후 가공조제가 이행되어 백화 현상을 유발 할 수 있다.
또한, 본 발명에서는 광촉매로서 내후성과 은폐력과 백색 휘도가 뛰어난 루틸형(rutile type) 이산화 티탄(TiO2)을 사용한다. 이는 기존의 경우 광촉매로서 이산화 티탄을 아나타제형으로 사용함으로써 칼라 웨더스트립에 요구되는 내후성과 은폐력과 백색휘도 특성이 부적절하게 나타나던 문제점을 해결하기 위한 것이다.
즉, 광촉매로서 역할을 하는 이산화티탄늄(TiO2)을 일반적인 형태인 아나타제 타입에서 루틸 타입으로 변경한 사유는 내후성 및 은폐력과 백색휘도에 있어서는 루틸형이 탁월함을 확인함에 기인한 것이다. 이러한 루틸형은 기존의 경우 도료, 페인트, 안료용으로는 범용으로 많이 사용되었고, 아나타제형은 분해나 결정 구조에서 용이하기 때문에 광촉매로서 많이 사용되기는 하나, 아나타제형의 경우 내후성 황변 현상이 일어나는 문제점을 나타내므로, 본 발명에서는 Dupont社 루틸형 이산화 티탄을 사용한다.
이러한 루틸형 이산화 티탄은 기재 고무 100 중량부에 대하여 40 ∼ 60 중량부 사용하며, 바람직하기로는 45 ∼ 55 중량부를 사용하는 것이 좋다. 이때, 사용량이 45 중량부 미만이면 상대적으로 백색안료의 사용량이 많아질 수 있으므로 백색 휘도가 낮을 수 있고, 55 중량부를 초과하면 웨더스트립의 기계적 물성에 영향을 주기 때문에 사용하지 않는다.
상기 충전제로는 백색필러, 해포석(Sepiolite), 카본블랙 및 클레이(Clay) 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있으며, 사용량은 기재고부 100 중량부에 대하여 175 ∼ 185 중량부이다. 이하 제시되는 본 발명의 실시예에서는 충전제로서 호프만 미네랄社의 충전제 Z-86을 사용하여 웨더스트립의 기본적인 기계적 물성을 유지하도록 하였다. 이러한 약품 및 배합물을 잘 배합하여 제품이 이루어내야 할 내변색성을 향상시킨 칼라 웨더스트립을 생산할 수 있다.
상기 가황촉진제는 산화마그네슘(MgO), 산화아연(ZnO), 탄산칼슘(CaCO3) 및 스테아린산(Stearic acid) 등 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이러한 가황촉진제는 기재 고무 100 중량부에 대하여 3 ∼ 5 중량부 사용할 수 있으며, 가황촉진제의 사용량이 3 중량부 미만이면 완전가교가 일어나지 않으며, 5 중량부를 초과하면 오버 큐어(over cure)가 일어나서 미 반응물 이 제품 표면으로 이행되어 오염이 발생할 수 있다. 특히 가황촉진제의 불완전한 가교반응에 의한 가황촉진제의 이행 (migration) 또한 변색에 영향을 주게 되므로 주의하도록 한다.
가소제는 디옥틸프탈레이트(DOP), 디옥틸사바게이트(DOS), 파라핀 오일 및 나프탈렌 오일 등 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물을 사용할 수 있다. 이러한 가소제는 기재 고무 100 중량부에 대하여 25 ∼ 35 중량부 사용하며, 이때 가소제의 사용량이 25 중량부 미만이면 가공성에 문제가 있고, 35 중량부를 초과하면 제품의 흐름성이 빨라서 완전가교에 문제가 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 구체적으로 설명하겠는 바, 다음 실시예에 의하여 본 발명이 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 및 비교예 1 ∼ 2
다음 표 1의 조건으로 배합한 칼라 웨더스트립의 조성물로, 압출성형하여 가류조를 통과하는 방법으로 성형하여 칼라 웨더스트립을 제조하였다.
이렇게 조합된 배합조건으로 성형된 제품을 표 2의 조건으로 내광성 평가를 하여 표 3에 나타난 결과를 확인하였다.
구분 사용량(중량부)
비교예 1 실시예 1 비교예 2
원료고무 EPDM 100 100 100
충전제 Z86 190 180 160
가공조제 P6 파라핀계 70 - -
White Oil - 75 75
TiO2 아나타제계 20 - -
루틸계 - 50 40
가황촉진제 MgO 5 3 3
가소제 DOP 20
WB212 - 30 20
색소 카본블랙 4 10
Fe2O3 - 15 10
EPDM: 금호폴리켐 社 G761 White Oil : 미창석유㈜ (White Oil #2500) Carbon Black: Hoffmann Mineral 社 (Z86) TiO2 : Dupont 社 (Rutile Type) MgO : Kyowa 社 (MA150) WB 212 : Struktol 社 (WB 212) Fe2O3 (red, yellow) : Bayer 社
실험예 : 내광성 평가
내광성은 현대자동차 재료규격인 MS261-22에 따라 내광성 평가를 실시하였다.
즉, 시험방법은 먼저 시험편을 실차 조건과 동일한 제품을 평가 판넬에 부착하여 Xenon Arc방식의 내광성 평가 장비에 장착하고 블랙판넬의 온도를 89 ± 3℃ 및 습도는 50 ± 5 %RH로 맞추고, 조사 조도는 65 ∼ 100 W/m2 (300 ∼ 400nm)며 평가 샘플이 받는 총 조사량이 84MJ/m2, 126MJ/m2 가 되도록 평가하였다. 평가가 끝난 샘플을 육안으로 확인하여 변색 및 퇴색이 없음을 확인하였다. 내광성 평가 조건은 다음 표 2에 제시된 바와 같으며, 결과는 다음 표 3 및 표 4에 나타내었다.
평가항목 총조사량 블랙 판넬온도 조내습도 조사조도 요구 사항
내광성 시험 84,126 MJ/㎡ 89± 3 ℃ 50± 5 %RH 65∼100 W/㎡ (300∼400nm) ① 육안으로 확인되는 변색, 퇴색이 없을 것 ② GRAY SCALE 4급 이상
구분 평가항목 씰란트 평가 결과1 )
84 MJ/㎡ 126 MJ/㎡
비교예1 내변색성 확인 (내광성평가) 실차조건과 동일한 씰란트 도포 변색 (황변) 변색 (황변)
실시예1 이상무 이상무
비교예2 미세백화 (탈색) 미세백화 (탈색)
1) 각각 84 및 126 MJ/㎡로 조사한 후 측정한 결과
시험 항목 총 조사량 실시예 1 비교예 2
내광성 평가 신품
Figure 112006081858640-pat00001
Figure 112006081858640-pat00002
84MJ/m2 평가 후
Figure 112006081858640-pat00003
Figure 112006081858640-pat00004
126MJ/m2 평가 후
Figure 112006081858640-pat00005
Figure 112006081858640-pat00006
평가 결과 변화 없음 미세 백화/탈색
상기 표 3 및 4 에 나타낸 바와 같이, 본 발명의 실시예에 의하여 제조된 칼라 웨더 스트립의 물성이 우수함을 알 수 있다. 즉, 실시예에서 변색 정도가 육안으로 확인하였을 때 변색 및 퇴색이 발생하지 않았으며, Gray scale 4급 이상의 결과를 확인하였다.
비교예 1의 기존 배합 조성으로 제조한 경우 현장에서 발생하는 변색 (황변) 현상이 그대로 재현되었고, 비교예 2의 경우 미세한 변색 및 탈색이 발생하나 변색(황변)이 발생하지 않음을 확인할 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 의하면 내변색성이 향상된 칼라 웨더스트립을 제공할 수 있다.

Claims (4)

  1. 기재로서 EPDM 100 중량부에 대하여, 가공조제로서 산화방지처리된 화이트 오일 70 ∼ 80 중량부, 광촉매로서 루틸형 이산화티탄(TiO2) 45 ∼ 55 중량부, 충전제 175 ∼ 185 중량부, 가황촉진제 3 ∼ 5 중량부, 가소제 25 ∼ 35 중량부 및 백색안료 10 ∼ 20 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 칼라 웨더스트립 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 충전제는 백색필라, 해포석(Sepiolite), 카본블랙 및 클레이 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 칼라 웨더스트립 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 가황촉진제는 산화마그네슘(MgO), 산화아연(ZnO), 탄산칼슘(CaCO3) 및 스테아린산(Stearic acid) 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 칼라 웨더스트립 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 가소제는 디옥틸프탈레이트(DOP), 디옥틸사바게이트(DOS), 파라핀 오일 및 나프탈렌 오일 중에서 선택된 것을 특징으로 하는 칼라 웨더스트립 조성물.
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