KR101155065B1 - 자동차용 웨더스트립 조성물 및 이를 이용한 자동차용 웨더스트립 - Google Patents

자동차용 웨더스트립 조성물 및 이를 이용한 자동차용 웨더스트립 Download PDF

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Abstract

본 발명은 자동차용 웨더스트립 조성물 및 이를 이용한 자동차용 웨더스트립에 대한 것으로서, 웨더스트립 조성물에 사용하는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene Propylene Diene Monomer, EDPM) 고무 및 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 스폰지 소재를 열가소성 탄성체(Thermoplastic Vulcanizate, TPV) 경질 및 열가소성 탄성체 연질 소재로 대체함으로써 강도, 내구성을 향상시키고 재활용이 가능한 자동차용 웨더스트립 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이를 이용한 자동차용 웨더스트립에 관한 것이다.

Description

자동차용 웨더스트립 조성물 및 이를 이용한 자동차용 웨더스트립{Weather strip composition for car and the weather strip for car prepared therefrom}
본 발명은 자동차용 웨더스트립 조성물 및 이를 이용한 자동차용 웨더스트립에 대한 것으로서, 웨더스트립 조성물에 사용하는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene Propylene Diene Monomer, EDPM) 고무 및 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 스폰지 소재를 열가소성 탄성체(Thermoplastic Vulcanizate, TPV) 경질 및 열가소성 탄성체 연질 소재로 대체함으로써 강도, 내구성을 향상시키고 재활용이 가능한 자동차용 웨더스트립 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이를 이용한 자동차용 웨더스트립에 관한 것이다.
자동차용 웨더스트립(weather strip)은 자동차용 창틀 고무라고도 불리는 것으로써, 자동차의 차체, 문 등에 장착되어 차체 내외부의 누수방지, 외부 소음 및 먼지 등으로부터 실링(sealing)성을 부여하고, 차체의 진동이나 유리의 요동을 방지하며, 차체의 완충작용 등을 부여하여 자동차의 쾌적성과 안락성을 부여하는 자동차의 기능성 제품이다.
자동차에 장착하는 웨더스트립은 종래에 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무(Ethylene Propylene Diene Monomer rubber)를 적용하여 제조하였으며, 고무 특유의 탄성복원력, 실링성 등을 감안하여 다양한 형상의 웨더스트립에 대한 제품 설계 및 개발이 일반화되어 왔다.
그러나, 최근에는 고객의 다양한 감성적 요구, 고급화, 친환경성, 경량화 등의 목적으로 신기술 및 신재료 개발에 대한 요구가 점진적으로 대두되고 있는 상황이며, 이러한 관점에서 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머의 대체소재로서 열가소성 탄성체(Thermoplastic Vulcanizate)가 일부 제품에 적용되고 있는 추세이다.
본 발명자들은 웨더스트립 소재로서 사용하던 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무 대신 열가소성 탄성체를 사용하게 되면 제품의 물성을 개선시킬 수 있으며, 작업 효율성도 높일 수 있음을 발견하여 본 발명을 완성하게 되었다.
따라서, 본 발명은 강도, 내구성 등의 물성을 향상시키며 재활용이 가능한 웨더스트립 열가소성 엘라스토머 조성물 및 이를 이용한 웨더스트립을 제공하는 것을 목적으로 한다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 경질부와 연질부를 포함하는 자동차용 웨더스트립 조성물에 있어서, 상기 경질부는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 80~90중량부, 폴리프로필렌 40~60중량부, 고점도 파라핀 오일 70~90중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.7~0.9중량부, 산화방지제 0.3~0.5중량부, 무기 필러 20~25중량부 및 기타 첨가제 0.3~0.5중량부를 함유하는 열가소성 엘라스토머 조성물이고, 상기 연질부는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 80~90중량부, 폴리프로필렌 20~40중량부, 스티렌 에틸렌 부타디엔 스티렌 공중합체(SEBS) 180~200중량부, 고점도 파라핀 오일 140~160중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.6~0.9중량부, 산화방지제 0.5~0.8중량부, 무기필러 20~25중량부 및 기타 첨가제 0.3~0.5중량부를 함유하는 열가소성 엘라스토머 조성물인 자동차용 웨더스트립 조성물을 제공한다.
또한, 본 발명은 상기 조성물로 제조한 자동차용 웨더스트립을 제공한다.
본 발명의 웨더스트립 조성물은 제품의 강도, 내구성 등의 물성을 향상시키며, 제품을 경량화시키는 것이 가능하고, 또한 기존의 제품보다 생산속도를 높일 수 있다. 또한 열가소성 엘라스토머는 재활용이 가능한 물질이므로 환경보호 및 비용 절감 효과도 있다.
도 1은 차체 웨더스트립의 예시적인 구조를 나타낸 것이다.
본 발명의 웨더스트립 조성물은 경질부와 연질부용 열가소성 엘라스토머 조성물로 이루어진다.
특히 본 발명의 웨더스트립 조성물은 자동차의 바디실(body seal) 웨더스트립용으로서 사용된다.
종래의 웨더스트립 조성물은 실링성을 향상시키기 위하여 각 부분 재질의 변경적용이 가능하도록 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(Ethylene Propylene Diene Monomer, EPDM) 고무(rubber)와 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 스폰지(sponge)로 구성되어 있으며, 일반적으로 차체에 의해 압축되는 부위의 재질은 스폰지 형태로 적용하고 그 이외의 부분은 솔리드 형태의 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무를 적용한다. 반면 본 발명의 조성물은 종래의 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 고무 및 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머 스폰지를 각각 열가소성 탄성체(Thermoplastic Vulcanizate, 이하 ‘TPV’라 함) 경질 및 TPV 연질 소재로 대체하여 적용한다. 도 1에 본 발명의 조성물을 적용한 예시적인 웨더스트립 구조를 나타내었다.
1. 경질부
본 발명 조성물의 경질부는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 80~90중량부, 폴리프로필렌 40~60중량부, 고점도 파라핀 오일 70~90중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.7~0.9중량부, 산화방지제 0.3~0.5중량부, 무기 필러 20~25중량부 및 기타 첨가제 0.3~0.5중량부를 함유하는 열가소성 엘라스토머 조성물이다.
또한, 보다 바람직하게는 본 발명 조성물의 경질부는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노(EPDM) 80중량부, 폴리프로필렌 50중량부, 고점도 파라핀 오일 80중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.8중량부, 산화방지제 0.4중량부, 무기 필러 20중량부 및 기타 첨가제 0.4중량부를 함유한다.
본 발명의 경질부에 사용되는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)는 80~90중량부의 양으로 함유된다. 함량이 80중량부 미만일 경우에는 제품의 탄성이 떨어지고 내구성이 저하되며, 90중량부 초과일 경우에는 제품의 경량화에 방해가 된다. 또한, 상기 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머는 125℃에서 무늬점도가 80 이상인 것으로서, 5-에틸리덴-2-노보넨(5-ethylidene-2-norbornene, ENB)의 함량이 8% 이상인 제품을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 경질부에 사용되는 폴리프로필렌은 40~60중량부의 양으로 함유된다. 함량이 40중량부 미만일 경우에는 압출(Extrusion) 성형시 인취속도에 따른 표면크랙(crack)현상이 생겨 성형이 어려우며, 60중량부 초과일 경우에는 완제품 경도 상승으로 인해 바디 실(Body seal) 장착 시 작업이 어려운 점이 있다. 또한 본 발명에서 폴리프로필렌은 웨더스트립의 우수한 압출(Extrusion) 성형성 및 기밀(Seal)성 등의 개선을 위해 용융 흐름 지수(Melt Flow Index)가 230℃, 2.16kg에서 0.5 이하인 고 결정성 블록 코폴리머를 사용함이 바람직하다.
본 발명의 경질부에 사용되는 고점도 파라핀 오일은 열가소성 엘라스토머 제조 시 가공성을 촉진시키며, 카본블랙 또는 안료 및 충진용 필러의 분산을 촉진시킨다. 또한, 열가소성 엘라스토머의 경도를 감소시켜, 가소성 및 성형성을 증가시키는 역할을 한다. 본 발명의 조성물에서 상기 고점도 파라핀 오일은 70~90중량부의 양으로 함유한다. 함량이 70중량부 미만일 경우에는 압출(Extrusion) 성형 시 흐름성이 불량하여 성형 불량 및 작업 불량의 원인이 되며, 90중량부 초과일 경우에는 흐름성이 증가하여 압출(Extrusion)형상 불량 및 냉각시간이 많이 소요된다. 또한 상기 고점도 파라핀 오일은 40℃ 동점도(Kinematic Viscosity)의 범위가 170 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 경질부에 사용되는 퍼옥사이드 가교제는 열가소성 엘라스토머의 물성을 나타낼 수 있도록 고무부분을 가교시키는 역할을 한다. 열가소성 엘라스토머 소재는 기본적으로 소프트 세그먼트인 고무부분을 가교하기 위해서 가교제를 첨가하고 이축압출기(Twin Screw Extruder)를 사용함으로써 동적 가교를 시켜 고무와 같은 점성과 탄성의 성질을 보유하도록 제조한다. 이때 열가소성 엘라스토머 가교를 위한 가교제의 경우 페놀수지 가교제와 퍼옥사이드 가교제 및 실란 가교제가 주로 사용되는데, 페놀수지 가교제의 경우 수분에 상당히 민감한 화학물질로서 하절기 수분 흡수에 따른 문제점을 일으키나 퍼옥사이드 가교제의 경우 페놀수지 대비 수분흡수에 따른 문제점이 적기 때문에 본 발명에서는 퍼옥사이드 가교제를 사용한다. 본 발명의 조성물에서 상기 퍼옥사이드 가교제는 0.7~0.9중량부의 양으로 함유된다. 함량이 0.7중량부 미만일 경우에는 가교가 충분하게 이루어지지 않게 되어 완제품의 물성저하 및 탄성 성질이 저하되고, 0.9중량부 초과일 경우에는 가교가 너무 많이 일어나게 되어 외관에 흑점(Fish-eye)같은 이물질이 관찰될 수 있으며 압출성형기의 외관 불량 및 성형성 불량의 원인이 될 수 있다. 또한, 본 발명에서 퍼옥사이드 가교제로는 2,5-디메틸-2,5-디-터셜리 부틸 퍼옥시 헥산(2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)-hexane)의 구조이며, 반감기 온도가 170℃이고, 분자량 290 이상인 제품을 사용함을 바람직하다.
일반적으로 열가소성 엘라스토머 소재를 제조할 경우 이축압출기(Twin Screw Extruder)를 사용하여 동적가교를 통해 제조하며, 이 경우 가공온도가 200℃ 이상이고 높은 전단력이 발생한다. 이때 열가소성 엘라스토머 소재 중 소프트 세그먼트의 고무부분에 대한 산화 방지를 목적으로 산화방지제를 사용한다. 또한, 완제품의 경우 열에 의한 분해를 방지하기 위하여 산화방지제를 사용한다.
본 발명의 경질부에 사용되는 산화방지제는 0.3~0.5중량부의 양으로 함유된다. 함량이 0.3중량부 미만일 경우에는 조성물의 물성이 저하되고 완제품을 장기간 사용시 성능이 저하되며, 0.5중량부 초과일 경우에는 제품의 제조단가가 상승하고 반응하지 못한 산화방지제가 제품 표면으로 블루밍(Blooming)문제를 발생시키게 된다. 또한 본 발명에서 산화방지제로는 펜타에리트리톨 테트라키스-3-도데실티오프로피오네이트(pentaerythrithol tetrakis-(3-dodecylthiopropionate))의 구조를 가지며, 녹는점이 120℃ 이상이고, 백색도가 95% 이상인 제품을 사용함이 바람직하다.
본 발명의 경질부에 사용되는 무기 필러는 충진제의 역할 및 소재의 단가를 낮추기 위하여 사용하는 것으로서, 20~25중량부의 양으로 함유된다. 함량이 20중량부 미만일 경우에는 재료비 상승 및 충진제로서의 역할이 미미하게 되고, 25중량부 초과일 경우에는 경도 상승 및 소재 흐름성 문제로 인해 압출 성형작업이 어렵게 된다. 본 발명에서 사용하는 무기필러로는 입자 사이즈가 10㎛ 이하이며 백색도가 95% 이상인 제품을 사용함이 바람직하며, 특히 탄산칼슘을 사용함이 좋다.
본 발명의 경질부에 사용되는 기타 첨가제는 0.3~0.5중량부의 양으로 함유된다. 또한 상기 기타 첨가제는 웨더스트립용 제품의 표면 슬립성 개선 및 내마모성을 증가시키기 위하여 폴리프로필렌계 왁스를 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 특히 상기 폴리프로필렌계 왁스는 비중이 0.90 이하이고, 녹는점은 160℃ 이상인 제품이 좋다.
2. 연질부
본 발명 조성물의 연질부는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 80~90중량부, 폴리프로필렌 20~40중량부, 스티렌 에틸렌 부타디엔 스티렌 공중합체(Styrene Ethylene Butylene Styrene Block Copolymer, SEBS) 180~200중량부, 고점도 파라핀 오일 140~160중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.6~0.9중량부, 산화방지제 0.5~0.8중량부, 무기필러 20~25중량부 및 기타 첨가제 0.3~0.5중량부를 함유하는 열가소성 엘라스토머 조성물이다.
또한, 보다 바람직하게는 본 발명 조성물의 연질부는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 80중량부, 폴리프로필렌 30중량부, 스티렌 에틸렌 부타디엔 스티렌 공중합체(Styrene Ethylene Butylene Styrene Block Copolymer, SEBS) 190중량부 고점도 파라핀 오일 150중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.7중량부, 산화방지제 0.7중량부, 무기 필러 20중량부, 및 기타 첨가제 0.4중량부를 함유한다.
본 발명의 연질부에 사용되는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)는 80~90중량부의 양으로 함유된다. 함량이 80중량부 미만일 경우에는 제품의 탄성이 떨어지고 내구성이 저하되며, 90중량부 초과일 경우에는 제품의 경량화에 방해가 된다. 또한, 상기 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)은 125℃에서 무늬점도가 80 이상인 것으로서, 5-에틸리덴-2-노보넨(5-ethylidene-2-norbornene, ENB)의 함량이 8% 이상인 제품을 사용하는 것이 바람직하다.
본 발명의 연질부에 사용되는 폴리프로필렌은 20~40중량부의 양으로 함유된다. 함량이 20중량부 미만일 경우에는 폴리프로필렌의 매트릭스(Matrix)효과가 급격히 줄어 압출(Extrusion) 성형시 표면 불균일 현상이 생겨 성형이 어려우며, 40중량부 초과일 경우에는 완제품 경도 상승으로 인해 바디 실(Body seal) 장착 후 도어 개폐시 형상복원에 불리하다. 또한 본 발명에서 폴리프로필렌은 웨더스트립의 우수한 압출(Extrusion) 성형성 및 기밀(Seal)성 등의 개선을 위해 용융 흐름 지수(Melt Flow Index)가 230℃, 2.16kg에서 0.5 이하인 고 결정성 블록 코폴리머를 사용함이 바람직하다.
본 발명의 연질부에 사용되는 스티렌 에틸렌 부타디엔 스티렌 공중합체(Styrene Ethylene Butylene Styrene Block Copolymer, SEBS) 180~200중량부의 양으로 함유된다. 함량이 180중량부 미만일 경우에는 도어 실(Door Seal) 개폐시 형상복원이 불리하며, 200중량부 초과일 경우에는 재료자체의 강성저하로 인한 실링(Sealing)성은 좋으나, 찢어짐 또는 내마모성 불량으로 인해 장기내구성에 불리하다.
본 발명의 연질부에 사용되는 고점도 파라핀 오일은 열가소성 엘라스토머 제조 시 가공성을 촉진시키며, 카본블랙 또는 안료 및 충진용 필러의 분산을 촉진시킨다. 또한, 열가소성 엘라스토머의 경도를 감소시켜, 가소성 및 성형성을 증가시키는 역할을 한다. 본 발명의 조성물에서 상기 고점도 파라핀 오일은 140~160중량부의 양으로 함유한다. 함량이 140중량부 미만일 경우에는 압출(Extrusion) 성형 시 흐름성이 불량하여 성형 불량 및 작업 불량의 원인이 되며, 160중량부 초과일 경우에는 흐름성이 증가하여 압출(Extrusion)형상 불량 및 냉각시간이 많이 소요된다. 또한 상기 고점도 파라핀 오일은 40℃ 동점도(Kinematic Viscosity)의 범위가 170 이상인 것이 바람직하다.
본 발명의 연질부에 사용되는 퍼옥사이드는 열가소성 엘라스토머의 물성을 나타낼 수 있도록 고무부분을 가교시키는 역할을 한다. 열가소성 엘라스토머 소재는 기본적으로 소프트 세그먼트인 고무부분을 가교하기 위해서 가교제를 첨가하고 이축압출기(Twin Screw Extruder)를 사용함으로써 동적 가교를 시켜 고무와 같은 점성과 탄성의 성질을 보유하도록 제조한다. 이때 열가소성 엘라스토머 가교를 위한 가교제의 경우 페놀수지 가교제와 퍼옥사이드 가교제 및 실란 가교제가 주로 사용되는데, 페놀수지 가교제의 경우 수분에 상당히 민감한 화학물질로서 하절기 수분 흡수에 따른 문제점을 일으키나 퍼옥사이드 가교제의 경우 페놀수지 대비 수분흡수에 따른 문제점이 적기 때문에 본 발명에서는 퍼옥사이드 가교제를 사용한다. 본 발명의 조성물에서 상기 퍼옥사이드 가교제는 0.6~0.9중량부의 양으로 함유된다. 함량이 0.6중량부 미만일 경우에는 가교가 충분하게 이루어지지 않게 되어 완제품의 물성저하 및 점탄성 성질이 저하되고, 0.9중량부 초과일 경우에는 가교가 너무 많이 일어나게 되어 외관에 흑점(Fish-eye)같은 이물질이 관찰될 수 있으며 압출성형기의 외관 불량 및 성형성 불량의 원인이 될 수 있다. 또한, 본 발명에서 퍼옥사이드 가교제로는 2,5-디메틸-2,5-디-터셜리 부틸 퍼옥시 헥산(2,5-Dimethyl-2,5-di-(tert-butylperoxy)-hexane)의 구조를 이루고 있으며, 반감기 온도가 170℃이고, 분자량 290 이상인 제품을 사용함을 바람직하다.
일반적으로 열가소성 엘라스토머 소재를 제조할 경우 이축압출기(Twin Screw Extruder)를 사용하여 동적가교를 통해 제조하며, 이 경우 가공온도가 200℃ 이상이고 높은 전단력이 발생한다. 이때 열가소성 엘라스토머 소재 중 소프트 세그먼트의 고무부분에 대한 산화 방지를 목적으로 산화방지제를 사용한다. 또한, 완제품의 경우 열에 의한 분해를 방지하기 위하여 산화방지제를 사용한다.
본 발명의 경질부에 사용되는 산화방지제는 0.5~0.8중량부의 양으로 함유된다. 함량이 0.5중량부 미만일 경우에는 조성물의 물성이 저하되고 완제품을 장기간 사용시 성능이 저하되며, 0.8중량부 초과일 경우에는 제품의 제조단가가 상승하고 반응하지 못한 산화방지제가 제품 표면으로 블루밍(Blooming)문제를 발생시키게 된다. 또한 본 발명에서 산화방지제로는 펜타에리트리톨 테트라키스-3-도데실티오프로피오네이트(pentaerythrithol tetrakis-(3-dodecylthiopropionate))의 구조를 가지며, 녹는점이 120℃ 이상이고, 백색도가 95% 이상인 제품을 사용함이 바람직하다.
본 발명의 연질부에 사용되는 무기 필러는 충진제의 역할 및 소재의 단가를 낮추기 위하여 사용하는 것으로서, 20~25중량부의 양으로 함유된다. 함량이 20중량부 미만일 경우에는 재료비 상승 및 충진제로서의 역할이 미미하게 되고, 25중량부 초과일 경우에는 경도 상승 및 소재 흐름성 문제로 인해 압출 성형작업이 어렵게 된다. 본 발명에서 사용하는 무기필러로는 입자 사이즈가 10㎛ 이하이며 백색도가 95% 이상인 제품을 사용함이 바람직하며, 특히 탄산칼슘을 사용함이 좋다.
본 발명의 연질부에 사용되는 기타 첨가제는 0.3~0.5중량부의 양으로 함유된다. 또한 상기 기타 첨가제는 웨더스트립용 제품의 표면 슬립성 개선 및 내마모성을 증가시키기 위하여 폴리프로필렌계 왁스를 사용하는 것이 바람직하지만, 이에 한정되는 것은 아니다. 또한 특히 상기 폴리프로필렌계 왁스는 비중이 0.90 이하이고, 녹는점은 160℃ 이상인 제품이 좋다.
본 발명에 의한 열가소성 엘라스토머 조성물은 자동차용 웨더스트립, 특히 자동차용 바디 실 웨더스트립용으로 제조되며, 본 발명의 조성물을 이용한 자동차용 웨더스트립은 사출성형(injection molding), 압출성형(extrusion) 방법 등 특별히 제한없이 성형 방법을 선택하여 제조할 수 있으며, 바람직하게는 압출(extrusion) 성형 방법을 이용하여 제조할 수 있다. 기존의 자동차용 웨더스트립은 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무로 제조되므로 압출 성형방법으로 제조함이 일반적이다. 그러나, 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무를 사용하여 제품을 제조할 경우에는 탄력성 등의 제품의 물성 확보를 위하여 반드시 가류공정이 필요하고 압출 성형 작업시 긴 가류시간으로 인해 작업 효율성이 떨어진다는 문제점이 있으며, 제품 제조시 발생되는 성형불량품에 대한 재활용이 불가능하며, 또한 상대적으로 내열성 및 저온 취화성이 약하다는 단점이 있다.
반면, 본 발명의 웨더스트립은 TPV를 사용하여 제조되므로 별도의 배합 및 가류공정이 필요하지 않고 제품을 압출 설비에서 바로 생산할 수 있으므로 공정을 단축시킬 수 있어 작업 효율성을 높이고 비용을 절감할 수 있으며 취급이 용이하고, 성형불량품의 재활용이 가능하여 환경보호 및 비용 절감 효과도 제공할 수 있다. 특히, 연질 TPV 소재의 경우 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 스폰지 대비 내마모성이 10~20% 우수하다.
또한, 일반적으로 열가소성 엘라스토머의 경우 고무와 대비하여 비중이 적게 나간다. 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 고무 소재의 경우 비중이 1 이상인 경우가 일반적인 반면, 열가소성 엘라스토머 소재의 경우 0.95~0.96사이의 비중을 가지고 있어, 열가소성 엘라스토머를 사용할 경우 제품의 경량화가 가능하고, 5~10% 정도의 경량화 효과가 있다. 또한 제품의 물성을 개선시킬 수 있어 강도, 내구성 등을 향상시킬 수 있다.
[참고예 1] 실시예 1~2 및 비교예 1~3의 제조
하기 표 1의 조성으로 실시예 1~2 및 비교예 1~3의 자동차용 바디 실 웨더스트립(Body seal weatherstrip) 경질부의 조성물을 제조하였다.
구 분 비교예1 비교예2 비교예3 실시예1 실시예2
EPDM 70 80 100 80 80
폴리프로필렌 60 40 50 50 50
고점도 파라핀 오일 100 60 50 80 80
퍼옥사이드 가교제 0.6 0.8 1.0 0.8 0.9
산화방지제 0.3 0.4 0.6 0.4 0.5
무기필러 25 20 25 20 20
기타첨가제 0.4 0.4 0.3 0.4 0.4
상기 조성물은 당업계에 알려진 일반적인 제조 방식에 따라서 압출성형방법으로 제조되었으며, 상기 조성물을 제조하기 위하여 하기의 물질을 사용하였다.
- EPDM : 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머, KHP사 KEP-2480, 125℃ Moony Viscosity 80
- 폴리프로필렌 : SMT사 BP2000, 용융지수 0.5g/min(230℃, 2.16kg) 밀도 0.91g/㎠
- 파리핀계 오일 : SJC사 KL1100, 밀도 0.84g/㎠, 동점도(40℃) 200.9
- 퍼옥사이드 가교제 : Atochem사 Luperox 101-50D, 순도 50%, 비중 1.08
- 산화방지제 : 송원산업사 S1010, 분자량 1,100, 녹는점 110℃ 이상
- 무기필러 : OMY사 탄산칼슘, 밀도 2.5g/㎠, 백색도 95% 이상
- 폴리프로필렌계 왁스 : 라이온켐텍 500 시리즈, 밀도 0.89g/㎠
[시험예 1] 실시예 1~2 및 비교예 1~3의 제품물성, 내오존성 및 내구성 평가
상기 참고예에서 제조한 실시예 1~2 및 비교예 1~3의 바디 실 웨더스트립(Body seal weatherstrip) 경질부의 기본 물성, 내열물성, 내유성, 내오존성, 압출 성형성 및 내구성을 평가하였다.
구체적으로 내열물성은 120℃에서 70시간 경과 후의 물성을 측정하였다. 또한 내오존성은 오존 농도 50pphm, 40℃에서 100시간 경과 후 외면 크랙 유무를 확인하였다. 결과는 매우 좋음(◎), 좋음(○), 보통(△), 좋지 않음(×)으로 평가하였다. 또한 내구성 평가는 완제품을 1,000회 마모 평가 후 제품 파열 유무를 확인하였다. 내유성 평가 방법은 ASTM NO. 3 OIL에서 시험온도 120℃, 70시간 침적 후 부피변화를 측정하였다.
평가 결과는 하기 표 2에 나타내었다.
구 분 비교예1 비교예2 비교예3 실시예1 실시예2
기본

물성		 경도 (Shore A) 73 71 78 70 72
인장강도 (kgf/㎠) 78 69 65 75 78
파단신율 (%) 470 410 410 430 410
인열강도 (kgf/㎝) 32 29 34 29 28
내열

물성		 경도변화율 (%) +3 +2 +2 +1 +1
인장강도 변화율 (%) -11 -8 -5 -6 -5
신율 변화율 (%) -15 -9 -8 -10 -9
내유성 (체적 변화율 %) +2 +7 +3 +3 +3
내오존성 ○ × ○ ◎ ◎
압출 성형성 ○ × × ◎ △
내구평가 NG NG NG OK OK
상기 표 2에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 1~2는 특히 내오존성, 압출 성형성이 우수하며, 내구성이 우수함을 확인할 수 있다.
[참고예 2] 실시예 3~4 및 비교예 4~6의 제조
하기 표 3의 조성으로 실시예 3~4 및 비교예 4~6의 자동차용 바디 실 웨더스트립(Body seal weatherstrip) 연질부의 조성물을 제조하였다.
구 분 비교예4 비교예5 비교예6 실시예3 실시예4
EPDM 70 80 100 80 80
폴리프로필렌 40 20 30 30 30
SEBS 180 170 190 190 200
고점도 파라핀 오일 170 130 120 150 140
퍼옥사이드 가교제 0.5 0.7 0.9 0.7 0.8
산화방지제 0.6 0.7 0.9 0.7 0.8
무기필러 25 20 25 20 20
기타첨가제 0.4 0.4 0.5 0.4 0.4
상기 조성물은 당업계에 알려진 일반적인 제조 방식에 따라서 압출성형방법으로 제조되었으며, 상기 조성물을 제조하기 위하여 하기의 물질을 사용하였다.
- EPDM : 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머, KHP사 KEP-2480, 125℃ Moony Viscosity 80
- 폴리프로필렌 : SMT사 BP2000, 용융지수 0.5g/min(230℃, 2.16kg) 밀도 0.91g/㎠
- SEBS : 스티렌 에틸렌 부타디엔 스티렌 공중합체,KS사 35HF, 용융지수 6g/min(230℃, 2.16kg), 밀도 0.98g/㎠
- 파리핀계 오일 : SJC사 KL1100, 밀도 0.84g/㎠, 동점도(40℃) 200.9
- 퍼옥사이드 가교제 : Atochem사 Luperox 101-50D, 순도 50%, 비중 1.08
- 산화방지제 : 송원산업사 S1010, 분자량 1,100, 녹는점 110℃ 이상
- 무기필러 : OMY사 탄산칼슘, 밀도 2.5g/㎠, 백색도 95% 이상
- 폴리프로필렌계 왁스 : 라이온켐텍 500 시리즈, 밀도 0.89g/㎠, 연화점 161~163℃
[시험예 2] 실시예 3~4 및 비교예 4~6의 제품물성, 내오존성 및 내구성 평가
상기 참고예에서 제조한 실시예 3~4 및 비교예 4~6의 바디 실 웨더스트립(Body seal weatherstrip) 연질부의 기본 물성, 내열물성, 압축영구줄음율, 내오존성, 압출 성형성 및 내구성을 평가하였다.
구체적으로 내열물성은 120℃에서 70시간 경과 후의 물성을 측정하였다. 또한 내오존성은 오존 농도 50pphm, 40℃에서 100시간 경과 후 외면 크랙 유무를 확인하였다. 결과는 매우 좋음(◎), 좋음(○), 보통(△), 좋지 않음(×)으로 평가하였다. 또한 내구성 평가는 완제품을 3,000회 마모 평가 후 제품 파열 유무를 확인하였다. 압축영구줄음율은 70℃에서 168시간 경과 후의 복원력을 측정하였다. 평가 결과는 하기 표 4에 나타내었다.
구 분 비교예4 비교예5 비교예6 실시예3 실시예4
기본

물성		 경도 (Shore A) 41 39 43 38 39
인장강도 (kgf/㎠) 44 36 32 40 42
파단신율 (%) 510 480 470 490 470
인열강도 (kgf/㎝) 12 11 13 11 10
내열

물성		 경도변화율 (%) +4 +3 +4 +3 +3
인장강도 변화율 (%) -19 -21 -19 -17 -18
신율 변화율 (%) -15 -9 -8 -22 -9
압축영구줄음율(%) 29 26 31 25 26
내오존성 × ○ × ◎ ◎
압출 성형성 × × ○ ◎ ○
내구평가 NG NG NG OK OK
상기 표 4에서 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예 3~4는 특히 내오존성, 압출 성형성이 우수하며, 내구성이 우수함을 확인할 수 있다.
2: 바디 플랜지
11: 리테이너부
12: 실(seal)부
13: 그립 립(grip lip)
14: 실링 립(sealing lip)
15: 금속 보강재
16: 발포 고무 접착층
17: 열가소성 엘라스토머(TPE) 시트
100: 웨더스트립
D: 외관 장식부

Claims (11)

  1. 경질부와 연질부를 포함하는 자동차용 웨더스트립 조성물에 있어서,
    상기 경질부는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 80~90중량부, 폴리프로필렌 40~60중량부, 고점도 파라핀 오일 70~90중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.7~0.9중량부, 산화방지제 0.3~0.5중량부, 무기 필러 20~25중량부 및 기타 첨가제 0.3~0.5중량부를 함유하는 열가소성 엘라스토머 조성물이고,
    상기 연질부는 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM) 80~90중량부, 폴리프로필렌 20~40중량부, 스티렌 에틸렌 부타디엔 스티렌 공중합체(SEBS) 180~200중량부, 고점도 파라핀 오일 140~160중량부, 퍼옥사이드 가교제 0.6~0.9중량부, 산화방지제 0.5~0.8중량부, 무기필러 20~25중량부 및 기타 첨가제 0.3~0.5중량부를 함유하는 열가소성 엘라스토머 조성물인 자동차용 웨더스트립 조성물.
  2. 제 1항에 있어서, 상기 상기 에틸렌 프로필렌 디엔 모노머(EPDM)는 125℃에서 무늬점도가 80 이상이고, 5-에틸리덴-2-노보넨(5-ethylidene-2-norbornene, ENB)의 함량이 8중량% 이상인 것임을 특징으로 하는 자동차용 웨더스트립 조성물.
  3. 제 1항에 있어서, 상기 폴리프로필렌은 용융 흐름 지수(Melt Flow Index)가 230℃, 2.16kg에서 0.5g/10min 이하인 고 결정성 블록 코폴리머임을 특징으로 하는 자동차용 웨더스트립 조성물.
  4. 제 1항에 있어서, 상기 고점도 파라핀 오일은 40℃ 동점도(Kinematic Viscosity)의 범위가 170 이상인 것임을 특징으로 하는 자동차용 웨더스트립 조성물.
  5. 제 1항에 있어서, 상기 퍼옥사이드 가교제는 반감기 온도가 170℃이고, 분자량 290 이상인 것임을 특징으로 하는 자동차용 웨더스트립 조성물.
  6. 제 1항에 있어서, 상기 산화방지제는 녹는점이 120℃ 이상이고, 백색도가 95% 이상인 것임을 특징으로 하는 자동차용 웨더스트립 조성물.
  7. 제 1항에 있어서, 상기 무기필러는 입자 사이즈가 10㎛ 이하이며 백색도가 95% 이상인 것임을 특징으로 하는 자동차용 웨더스트립 조성물.
  8. 제 7항에 있어서, 상기 무기필러는 탄산칼슘임을 특징으로 하는 자동차용 웨더스트립 조성물.
  9. 제 1항에 있어서, 상기 기타 첨가제는 폴리프로필렌계 왁스임을 특징으로 하는 자동차용 웨더스트립 조성물.
  10. 제 9항에 있어서, 상기 폴리프로필렌계 왁스는 비중이 0.90 이하이고, 녹는점은 160℃ 이상인 것임을 특징으로 하는 자동차용 웨더스트립 조성물.
  11. 제 1항 내지 제 10항 중 어느 한 항의 조성물로 제조한 자동차용 웨더스트립.
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