KR102457458B1 - 바이오 플라스틱을 활용한 와이퍼 블레이드 조성물 - Google Patents

Abstract

본 발명은 바이오 플라스틱을 활용한 와이퍼 블레이드 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 차량의 프론트 글라스면의 양호한 시계를 확보할 수 있는, 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물, 및 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물로 코팅된 와이퍼 스트립을 포함하는 차량용 와이퍼 블레이드에 관한 것이다.

Description

바이오 플라스틱을 활용한 와이퍼 블레이드 조성물{WIPER BLADE COMPOSITION USING BIOPLASTICS}

본 발명은 바이오 플라스틱을 활용한 와이퍼 블레이드 조성물에 관한 것으로, 보다 구체적으로는, 차량의 프론트 글라스면의 양호한 시계를 확보할 수 있는, 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물, 및 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물로 코팅된 와이퍼 스트립을 포함하는 차량용 와이퍼 블레이드에 관한 것이다.

최근, 지구의 온난화를 방지하는 국제적 규제가 잇따르고 있으며, 지구 온난화로 대표되는 기후 변화 문제는 지구 규모로 장기적으로 추진해야 할 중요한 과제이다. 온실 가스 농도 상승에 의한 각종 환경 이상은 이미 그 징후가 나타나기 시작했으며, 지난 몇 백 년 동안 급격한 화석 자원의 소비에 의해 미래의 지구 환경 악화의 위험을 확실하게 예측하기까지 이르게 되어 1992년 국가 간 탄산가스 배출량을 규제하는데 그 주요 목적을 둔 '쿄토 의정서'에 세계 다수의 국가가 이에 동참하였다.

이처럼 크게는 국가 작게는 기업과 일반 시민들까지 지구온난화 대책을 강구하지 않으면 안되는 상황에 이르렀다. 이에, 각 산업계에서는 기업의 이익창출을 도모하면서도 지구 온실가스를 줄이는 방향으로 제품의 트렌드를 변환시킴으로써 지구 온난화 방지에 일조하고 있다.

온실가스를 줄이기 위해 다양한 친환경 소재를 응용하고 있으며, 그 중 하나로서 기존의 스틸을 대신할 수 있는 바이오 플라스틱을 사용하는 방법이 있다.

상기 바이오 플라스틱은 크게 유연성이 뛰어나며 강도가 높은 폴리락트산계와 폴리에스터계로 나눌 수 있다. 폴리락트산계의 경우 유연성이 있고 강도가 높으며, 폴리에스터계의 경우 생분해 능력이 뛰어나다는 장점이 있다.

한편, 차량용 와이퍼 블레이드는 차량의 프론트 글라스 또는 리어 글라스에 부착된 빗물, 먼지 등을 닦아내는 역할을 하는 장치로서 자동차의 필수 소모품 중 하나이다. 상기 자동차 와이퍼 블레이드의 성능은 안전과 직결되는 문제이나, 비가 많이 올 때는 와이퍼 블레이드를 작동하여도 닦여진 부분에 빗물이 체류하여 시계가 매우 불량해지는 경우가 종종 있어 심각한 상황을 초래하는 경우도 있다.

이러한 시계 불량의 원인을 해결하고자, 프론트 글라스 면에 별도의 발수제를 도포하여 발수 피막을 형성시킴으로써 빗물 방울을 비산시키는 방법이 있다. 이러한 방법의 경우 손쉽게 시계를 확보 할 수는 있는 장점이 있으나, 결국 빗물과 먼지 등의 제거를 위해서는 와이퍼의 작동이 필요하며, 와이퍼와의 물리적인 마찰에 의해 이미 형성된 발수 피막이 파괴되어 단시간에 그 효과가 저하되는 문제가 발생할 수 있다. 더욱이, 발수제를 프론트 글라스 면에 도포하는 작업은 매우 번거로운 일이며, 발수 처리를 하게 될 경우 프론트 글라스 표면에 수막이 형성되지 않기 때문에 와이퍼 블레이드가 원활하게 작동하지 않고 떨림(채터링)이 생기는 문제가 다반사로 일어나기도 한다.

이러한 단점을 보완하기 위해 다양한 분말 도료를 와이퍼 블레이드에 포함되는 와이퍼 스트립의 립(rib) 부에 코팅하는 것으로 상기 프론트 글라스면과 와이퍼 블레이드의 마찰을 경감하여 발수 피막의 수명을 연장하고 작동성을 향상시키고자 하는 시도가 이루어지고 있으나 그 효과는 제한적일 수밖에 없다.

이에, 최근에는 와이퍼 블레이드 자체에 발수 기능을 가지게 하는 시도가 본격적으로 이루어지고 있다. 예를 들어, 실란 화합물 또는 실리콘 오일을 함침한 다공질 입자를 함유하는 실리콘 고무 조성물로 성형한 와이퍼 블레이드에 의해, 와이퍼 블레이드를 작동시키는 것만으로 발수처리제에 의해 발수 피막과 같은 피막을 형성하는 기술 등이 공개되었으나, 실리콘 오일을 함유한 실리콘 고무 와이퍼 블레이드는 종래의 천연 고무 재질과 비교해 내마모성이 떨어지고 닦임성, 미끄럼성의 저하가 현저한 단점이 있다.

이에, 뛰어난 발수성을 가져 양호한 시계를 확보해주며, 발수성이 오랜 기간 동안 유지될 수 있는, 새로운 친환경성 와이퍼 블레이드가 요구된다.

일본 공개특허공보 제2000-016253호

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 높은 발수성을 나타내어 차량의 프론트 글라스에 부착된 빗물, 먼지 등을 와이퍼 블레이드를 작동시키는 것만으로도 손쉽게 제거하고, 떨림 현상 없이 오랜 기간 동안 와이퍼 블레이드를 원활하게 작동하게 할 수 있는 차량용 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 제공하고자 한다.

본 발명의 상기 및 다른 목적과 이점은 바람직한 실시예를 설명한 하기의 설명으로부터 분명해질 것이다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 일 실시 형태는, 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물로서, 폴리에스터 수지를 포함하는 결합제; 상기 결합제를 용해하는 유기용매; 그라파이트, 그래핀, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 풀러렌, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 탄소계 재료; 및 비불소계 발수제;를 포함하는 것을 특징으로 한다.

상술한 바와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 또 다른 실시 형태는, 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물로 코팅된 와이퍼 스트립을 포함하는, 차량용 와이퍼 블레이드에 관한 것이다.

구체적으로, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물에서, 상기 폴리에스터 수지는, 폴리락트산, 폴리카프로락톤, 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리하이드록시부틸레이트, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리(3-하이드록시뷰틸레이트-co-하이드록시발레레이트), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 디메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다.

본 발명에 따르면, 와이퍼 블레이드의 발수 접촉각을 100도 이상으로 상향시켜 빗방울 자체가 차량의 프론트 글라스에 부착하기 어렵도록 만들어 보다 깨끗한 시야를 확보할 수 있고, 그에 따라 와이핑의 횟수를 줄여 안전 운전과 운전자의 편익성을 도모할 수 있다.

또한, 본 발명에 따른 차량용 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은, 천연 유래 재료를 활용함으로써 친환경성을 나타낼 수 있으며, 분쇄하여 재성형 및 재사용할 수 있으며, 폐기 시에도 미생물에 의해 분해됨으로써 환경 문제에 해결에 도움을 줄 수 있다.

다만, 본 발명의 효과들은 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 효과들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.

도 1은, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 블레이드의 단면 구성도이다.
도 2는, 본 발명의 일 실시예에 따른 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물이 코팅되어 형성된 와이퍼 블레이드 코팅층의 확대 구성도이다.

이하, 본 발명의 실시예와 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다. 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위해 예시적으로 제시한 것일 뿐, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 의해 제한되지 않는다는 것은 당업계에서 통상의 지식을 가지는 자에 있어서 자명할 것이다.

또한, 달리 정의하지 않는 한, 본 명세서에서 사용되는 모든 기술적 및 과학적 용어는 본 발명이 속하는 기술 분야의 숙련자에 의해 통상적으로 이해되는 바와 동일한 의미를 가지며, 상충되는 경우에는, 정의를 포함하는 본 명세서의 기재가 우선할 것이다.

도면에서 제안된 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다. 그리고, 어떤 부분이 어떤 구성 요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성 요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성 요소를 더 포함할 수 있는 것을 의미한다. 또한, 명세서에서 기술한 "부"란, 특정 기능을 수행하는 하나의 단위 또는 블록을 의미한다.

각 단계들에 있어 식별부호(제1, 제2, 등)는 설명의 편의를 위하여 사용되는 것으로 식별부호는 각 단계들의 순서를 설명하는 것이 아니며, 각 단계들은 문맥상 명백하게 특정 순서를 기재하지 않는 이상 명기된 순서와 다르게 실시될 수 있다. 즉, 각 단계들은 명기된 순서와 동일하게 실시될 수도 있고 실질적으로 동시에 실시될 수도 있으며 반대의 순서대로 실시될 수도 있다.

본 발명에서, "그래핀(graphene)"이라는 용어는 복수개의 탄소 원자들이 서로 공유 결합으로 연결되어 폴리시클릭 방향족 분자를 형성한 것을 의미하는 것으로서, 상기 공유 결합으로 연결된 탄소 원자들은 기본 반복 단위로서 6 원환을 형성하나, 5 원환 및/또는 7 원환을 더 포함하는 것도 가능하다. 따라서, 상기 그래핀이 형성하는 시트는 서로 공유 결합된 탄소 원자들의 단일층으로서 보일 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 상기 그래핀이 형성하는 시트가 단일층으로 이루어진 경우, 이들이 서로 적층되어 복수층을 형성할 수 있으며, 상기 그래핀 시트의 측면 말단부는 수소 원자로 포화될 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

이하, 첨부된 도면을 참조하여 본원의 구현예 및 실시예를 상세히 설명한다. 그러나, 본원의 이러한 구현예 및 실시예와 도면에 제한되지 않을 수 있다.

본원의 일 측면은, 폴리에스터 수지를 포함하는 결합제; 상기 결합제를 용해하는 유기용매; 그라파이트, 그래핀, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 풀러렌, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함하는 탄소계 재료; 및 비불소계 발수제;를 포함하는, 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 제공한다.

본 발명에 따른 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은, 차량용 와이퍼 블레이드의 와이퍼 스트립의 립(rib)부에 코팅하였을 시 접촉각을 약 100도 이상으로 상향시켜 빗방울 자체가 차량의 프론트 글라스에 부착하기 어렵도록 만들어 보다 깨끗한 시야를 확보할 수 있고, 그에 따라 와이핑의 횟수를 줄여 안전 운전과 운전자의 편익성을 도모하는 효과를 나타낼 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 폴리에스터 수지는 폴리락트산, 폴리카프로락톤, 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리하이드록시부틸레이트, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리(3-하이드록시뷰틸레이트-co-하이드록시발레레이트), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 디메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로는, 폴리락트산을 포함하는 것일 수 있다.

상기 폴리락트산은 유산(lactic acid)의 중축합 또는 락티드(lactide)의 개환 중합에 의해 합성되는 폴리에스터 수지로서, 폴리아미드(polyamide)와 폴리에틸렌테레프탈레이트(PET)의 중간 정도의 물성을 갖고 있으며, 주로 감자와 옥수수전분으로부터 얻어지는 천연 식물성 당 성분을 원료로 하는 식물 유래 합성수지 이므로 생분해도가 높고 경도도 높다. 상기 폴리락트산은 차량용 제품, 식료품 포장용기, 의료용 제품 등 다양한 용도로 사용되고 있으며, 폴리에틸렌(poly ethylene) 및 폴리비닐클로라이드(polyvinyl chloride) 등을 대신하여 친환경 플라스틱 제품으로 각광받고 있는 수지이다.

본원의 일 측면에 따른 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 천연 유래 재료인 상기 폴리락트산을 필수 구성성분으로 포함함에 따라 유연성, 발수성, 및 친환경성을 나타내며, 분쇄하여 재성형할 수 있고, 추후 폐기 시에도 미생물에 의해 분해됨으로써 환경 문제에 해결에 도움을 줄 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 결합제는 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부에 대하여 약 20 내지 약 40 중량부로 포함될 수 있다. 만약 상기 결합제가 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부 대비 약 20 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 폴리락트산을 포함함에 따라 부여되는 유연성, 발수성, 및 친환경성 효과가 미미할 수 있으며, 약 40 중량부를 초과하여 포함될 경우 상기 코팅용 조성물의 점도가 지나치게 증가하여 코팅용 조성물이 상기 차량용 와이퍼 블레이드의 와이퍼 스트립에 고르게 코팅되지 않는 현상이 발생할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 결합제를 용해하는 유기용매는 결합제의 종류에 따라 상이할 수 있으며, 예를 들어, 메틸에틸케톤, 톨루엔, 크실렌, 부틸아세테이트, 에탄올, 바이오에탄올, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있다. 또한, 필요에 따라 상기 결합제를 완전하게 용해하기 위하여, 분산제, 소포제, 레벨링제, 유화제, 자외선 흡수제 등의 첨가제를 더욱 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 유기용매는 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부에 대하여 약 40 내지 약 60 중량부로 포함될 수 있다. 만약 상기 유기용매가 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부 대비 약 40 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 코팅용 조성물의 점도가 지나치게 증가하여 코팅용 조성물이 상기 차량용 와이퍼 블레이드의 와이퍼 스트립에 고르게 코팅되지 않는 현상이 발생할 수 있으며, 약 60 중량부를 포함할 경우 경화가 용이하게 진행되지 않을 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 고발수성 및 윤활제 역할로서 탄소계 재료를 포함할 수 있다. 예를 들어, 상기 탄소계 재료는 그라파이트, 그래핀, 카본 블랙, 탄소나노튜브, 풀러렌, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 천연 유래 물질인 그라파이트를 포함할 수 있다. 본 발명에 따른 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 천연 유래 재료인 폴리락트산과 천연 그라파이트를 포함함에 따라, 친환경성을 나타내는 고발수성의 코팅층을 제조할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 탄소계 재료는 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부에 대하여 약 1 내지 약 5 중량부로 포함될 수 있다. 만약 상기 탄소계 재료가 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부 대비 약 1 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 탄소계 재료를 포함함에 따라 발생하는 고발수성 및 윤활제 효과가 충분휘 발휘되지 않을 수 있으며, 약 5 중량부를 초과할 경우 침전물이 발생할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 비불소계 발수제를 포함함에 따라 환경 친화성을 나타낼 수 있다. 차량의 속도가 저속일 때도 빗물이 프론트 글라스로부터 용이하게 제거되게 하기 위해서는 발수성을 향상시켜야 하는데, 상기 발수성의 향상을 위해서는 접촉각을 높이는 것이 필수적이다. 이에, 종래 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 불소 실란을 베이스로 한 원료를 주로 사용하였다. 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물의 구성성분으로서 불소 실란을 사용할 경우 접촉각을 향상시킬 수는 있지만, 그 한계치는 약 90도 정도에 불과하였으며, 환경 오염 물질이며 발암 가능성이 높은 PFOA(Perfluorooctanoic Acid)를 미량 포함한다는 단점이 있다.

이에, 본 발명에 따른 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 비불소계 발수제를 포함함에 따라 친환경성을 나타낼 수 있으며, 접촉각을 약 100도 이상으로 향상시켜 높은 발수성을 나타낼 수 있다. 예를 들어, 상기 비불소계 발수제는 4급 암모늄염 발수제, 불소계 발수제, 실리콘계 발수제, 우레아계 발수제, 천연 유래 발수제, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함할 수 있으며, 구체적으로는 4급 암모늄염 발수제 및 천연 유래 발수제의 혼합물을 포함할 수 있다.

상기 4급 암모늄염 발수제는 QUAT(콰트)라고도 불리우며, C-N 결합으로 4개의 기가 질소에 결합하고 있는 화합물이다. 상기 4급 암모늄염은 높은 살균성과 저독성을 나타내며, 고발수성을 나타냄으로써 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물에 적용 시 접촉각을 증가시킴으로써 고발수성을 나타낼 수 있다.

또한, 상기 천연 유래 발수제는 자연에서 용이하게 수득할 수 있는 발수, 방수 성능을 지니는 물질을 의미하는 것으로, 예를 들어, 코코야자 과실의 배젖으로부터 추출된 야자유, 올리브유, 피자마유, 땅콩유, 돈지, 양지, 우지, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 것을 포함할 수 있다. 구체적으로는, 야자유를 포함하는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 발수제는 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부에 대하여 약 10 내지 약 20 중량부로 포함될 수 있다. 만약 상기 발수제가 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부 대비 약 10 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 와이퍼 블레이드의 발수성이 감소할 수 있으며, 약 20 중량부를 초과할 경우 다른 성분과의 혼합성이 저해될 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 수용성 천연 고분자를 추가 포함함으로써, 동결방지 효과를 나타낼 수 있다. 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물로부터 형성되는 코팅층을 포함하는 차량용 와이퍼 블레이드는 외부 환경에서 사용될 수 있으며, 특히 기온이 낮은 겨울철에도 얼지 않는 것이 중요하다. 이에, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 수용성 천연 고분자를 추가 포함함으로써, 영하 약 15℃ 내지 약 35℃까지도 얼지 않는 동결방지 효과를 나타낼 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 수용성 천연 고분자는 키토산(chitosan), 키토산염, 키토산 유도체; 덱스트란(dextran), 덱스트란 유도체; 히알루론산, 히알루론산염, 히알루론산 유도체; 펙틴(pectin), 팩틴염, 팩틴 유도체; 알긴산(alginic acid), 알긴산염, 알긴산염 유도체; 아가(agar), 갈락토만난(galactomannans), 갈락토만난염, 갈락토만난 유도체; 잔탄(xanthan), 잔탄염, 잔탄 유도체; 베타-사이클로덱스트린(beta-cyclodextrin), 베타-사이클로덱스트린염, 베타-사이클로덱스트린 유도체; 및 아밀로오즈(amylose, 수용성 전분)로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는 것일 수 있다.

구체적으로, 상기 수용성 천연 고분자는 갈락토만난일 수 있다. 갈락토만난은 만노오즈와 갈락토오즈로 이루어진 식물 유래의 식이섬유의 일종으로서, 콜로이드를 형성하여 동결방지 효과와 함께 조성물에 안정성을 부여할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 수용성 천연 고분자는 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부를 기준으로 약 0.1 내지 약 5 중량부로 포함될 수 있다. 상기 수용성 천연 고분자가 약 0.1 중량부 미만으로 포함될 경우 동결방지 효과를 충분히 발휘하지 못할 수 있으며, 약 5 중량부를 초과하여 포함될 경우 점성이 지나치게 증가하여 사용성이 하락할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 식물성 필러를 추가 포함하여 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물로부터 형성되는 코팅층의 기계적 강도를 향상시킬 수 있다. 예를 들어, 상기 식물성 필러는 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분, 밀 전분, 타피오카 전분, 쌀 전분, 천연 셀룰로오스 섬유, 폴리비닐알콜 섬유, 키토산 및 셀룰로오스아세테이트 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상일 수 있다. 구체적으로, 상기 전분의 종류는 곡류에서 얻어지는 일반 전분이면 가능하나, 쉽게 얻을 수 있다는 점에서 옥수수 전분, 감자 전분, 고구마 전분이 보다 바람직하다.

상기 식물성 필러는 구하기 쉽고, 저렴하며, 친환경적인 재료이다. 그러나, 함량이 일정 수준을 초과하면 급격하게 코팅용 조성물의 가공성과 상기 코팅용 조성물로부터 형성되는 코팅층의 물성이 저하될 수 있으며, 일정 수준 미만으로 포함될 경우 기계적 물성 향상 효과가 미미할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물이 포함하는 상기 식물성 필러는 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 100 중량부에 대해서 0.1 내지 3 중량부로 포함되는 것이 바람직하다. 상기 식물성 필러의 함량이 0.1 중량부 미만이면 기계적 강도 등의 물성을 달성할 수 없으며, 상기 식물성 필러의 함량이 3 중량부를 초과하면 기계적 강도가 현저히 저하되는 문제가 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 카르나우바 왁스(carnauba wax)를 추가 포함할 수 있다. 카르나우바 왁스는 브라질에서 자생하는 카르나우바 야자수의 잎으로부터 추출된 왁스를 의미한다.

일 실시예에 있어서, 상기 카르나우바 왁스는 식물계 왁스로서 발수성 및 광택성이 우수하며, 그에 따라 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물에 구성성분으로서 포함될 경우, 상기 조성물로부터 형성되는 코팅층에 우수한 발수성을 부여하여 차량의 프론트 글라스에 부착된 빗물을 효과적으로 제거할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 카르나우바 왁스는 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 3 중량부로 포함될 수 있다. 만약 상기 카르나우바 왁스가 약 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 조성물로부터 형성되는 코팅층의 발수성 향상 효과가 미미할 수 있으며, 약 3 중량부를 초과하여 포함될 경우 코팅층의 경도가 하락할 수 있으므로, 상기 카르나우바 왁스는 약 0.01 내지 약 3 중량부로 포함되는 것이 바람직하다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은 알칼리금속 나프탈레나이드계 화합물을 추가 포함함으로써 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물과 상기 와이퍼 스트립 간의 밀착력을 향상시키는 것일 수 있다. 구체적으로, 상기 알칼리금속 나프탈레나이드계 화합물은, 소듐 나프탈레나이드(sodium naphthalenide), 리튬 나프탈레나이드(lithium naphthalenide), 또는 포타슘 나프탈레나이드(potassium naphthalenide)를 포함할 수 있으며, 구체적으로는 소듐 나프탈레나이드를 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 알칼리금속 나프탈레나이드계 화합물은 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 100 중량부를 기준으로 약 0.01 내지 약 3 중량부로 포함될 수 있다. 만약, 상기 알칼리금속 나프탈레나이드 화합물이 약 0.01 중량부 미만으로 포함될 경우 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물과 상기 와이퍼 스트립 간의 밀착력 향상 효과가 충분히 발휘되지 않을 수 있으며, 약 3 중량부를 초과하여 포함될 경우 급격하게 밀착력이 하락하는 단점이 발생할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물은, 차량용 와이퍼 블레이드(100)의 와이퍼 스트립(102)의 립부(103)에 코팅되어 코팅층(104)을 형성할 수 있다. 구체적으로, 도 1 및 도 2를 참조하면, 본원의 또 다른 측면에 따른 차량용 와이퍼 블레이드(100)는 와이퍼 블레이드 프레임(101), 와이퍼 스트립(102), 및 상기 와이퍼 스트립의 립부(103)에 코팅되며 본원의 일 측면에 따른 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물로부터 형성된 코팅층(104)을 포함할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 스트립은 와이퍼 블레이드 프레임과 쉽게 분리될 수 있으며, 그에 따라 와이퍼 스트립 부분만을 교체함으로써 와이퍼 블레이드를 오랜 기간 동안 사용할 수 있어 경제적이라는 장점을 갖는다.

일 실시예에 있어서, 상기 코팅층은 본원의 일 측면에 따른 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 코팅하여 건조 및 경화함으로써 형성되는 것일 수 있으며, 이때, 형성된 코팅층의 두께는 건조 후 두께를 기준으로 약 5 내지 50 μm일 수 있다. 만약, 상기 코팅층의 두께가 약 5 μm 미만일 경우 지나치게 얇은 두께로 형성되어 내구성이 하락할 수 있고, 약 50 μm를 초과할 경우 닦임성이 하락하는 문제가 발생할 수 있다.

일 실시예에 있어서, 상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 코팅한 후 가열 경화시키는 경우, 상기 결합제의 경화 온도 및 상기 와이퍼 스트립 재질의 내열 온도를 고려하여 조절될 수 있으며, 예를 들어, 약 50℃ 내지 150℃의 온도 범위에서 약 10 분 내지 약 120 분 동안 수행되는 것일 수 있다.

일 실시예에 있어서, 본 발명의 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 코팅할 수 있는 와이퍼 블레이드의 와이퍼 스트립의 재질은 각별히 한정이 있는 것은 아니며, 차량의 프론트 글라스면과 직접 접촉하여 빗물을 제거할 수 있는 연질의 소재라면 제한 없이 사용될 수 있다. 예를 들어, 예를 들어, 천연 고무, 에틸렌 프로필렌 고무, 이소프로필렌 고무, 스티렌-부타디엔 고무, 클로로프렌 고무, 불소 고무, 실리콘 고무, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상의 고무를 포함할 수 있으며, 구체적으로는, 에틸렌 프로필렌 고무를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다.

일 실시예에 있어서, 상기 차량용 와이퍼 블레이드에 포함되는 와이퍼 블레이드 프레임의 재질은 각별히 한정이 있는 것은 아니나, 예를 들어, 생분해성 수지가 사용될 수 있다. 구체적으로, 상기 생분해성 수지는 폴리락트산계, 아세트산 셀룰로오스계, 폴리부틸렌 섹시네이트계, 폴리하이드록시알칼산계가 포함될 수 있으며, 더욱 구체적으로 상기 와이퍼 블레이드 프레임은 폴리락트산계를 포함하는 것일 수 있다.

본 발명의 또 다른 측면에 따른 차량용 와이퍼 블레이드는, 폴리락트산계를 포함하는 와이퍼 블레이드 프레임을 포함함에 따라, 종래 재활용이 불가능한 플라스틱 또는 재활용 시 다량의 석탄 또는 석유의 소비를 요구하는 스틸 재질의 차량용 와이퍼 블레이드에 비해 높은 친환경성을 나타내므로, 자원 순환을 가능하게 하여 환경 문제 해결에 이바지할 수 있다는 장점을 가질 수 있다.

이하, 구체적인 실시예와 비교예를 통하여 본 발명의 구성 및 그에 따른 효과를 보다 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 본 실시예는 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것이며, 본 발명의 범위가 이들 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예]

먼저, 하기 표 1의 구성성분들을 혼합기에 투입하고, 볼밀을 이용하여 분산 및 혼합시켜 실시예 1 내지 실시예 3의 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 각각 제조하였다.

다음으로, 폴리락트산에 통상적으로 와이퍼 블레이드의 프레임 제작 시 사용되는 첨가제 및 가소제를 배합하여 혼합한 뒤, 연속 내열 온도 120℃, 충격 강도(Izod Kg·cm/cm) 45의 압출기를 통해 펠릿을 제작하였다. 제작된 펠릿을 사출 성형하여 와이퍼 블레이드 프레임을 제작하였다. 제작된 와이퍼 블레이드 프레임에 에틸렌 프로필렌 고무를 중공 성형하여 형성된 와이퍼 스트립을 결합한 뒤, 와이퍼 스트립의 립부에 제조된 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물들을 각각 코팅하였다. 코팅 후 80℃의 온도에서 60 분 동안 경화시킴으로써 두께 10 μm의 코팅층을 형성함으로써 와이퍼 블레이드들을 수득하였다.

[비교예]

상기 실시예와 동일한 방법으로 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 제조하되, 하기 표 1의 구성성분과 같이 결합제로서 폴리우레탄을 사용하고, 발수제로서 불소실란계 발수제를 사용하였다. 제조된 비교예의 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 사용하여 상기 실시예와 동일한 방법으로 와이퍼 블레이드를 제작하였다.

구성성분 (조성물 100 중량부 기준)	실시예 1	실시예 2	실시예 3	비교예
폴리락트산(Sigma-aldrich)	25.50	25.50	25.50	-
에탄올(Sigma-aldrich)	57.50	52.50	52.35	57.50
그라파이트(카본테크)	3.50	3.50	3.50	3.50
4급 암모늄염 및 야자유의 혼합 발수제(NEOSEED NR-90)	13.50	13.50	13.50	-
갈락토만난(Sigma-aldrich)	-	3.25	3.25	-
옥수수 전분(덕산종합과학)	-	1.50	1.50	-
카르나우바 왁스(신원무역)	-	0.25	0.25	-
소듐 나프탈레나이드(Sigma-aldrich)	-	-	0.15	-
폴리우레탄(Sigma-aldrich)	-	-	-	27.50
트리클로로(1H,1H,2H,2H-퍼플루오로데실)실란(Sigma-aldrich)	-	-	-	13.50

[실험예 1: 내마모성 실험]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 와이퍼 블레이드에 대하여 내마모성 실험을 실시하였다. 실험 방법은 코팅층이 형성된 와이퍼 스트립을 50 mm 간격으로 절단하여 마모 실험장비(나오테크 제작)에 고정하고, 평판 유리 표면에서 건조 상태로 3만 회 왕복 후 마모흔을 평가하였다. 왕복 시 누름압은 15 g/cm, 왕복거리는 100 mm로 설정하였으며, 평가 기준은 50% 이상 마모흔이 관찰된 경우를 '△', 10% 내지 40%의 마모흔이 관찰된 경우를 '×', 마모흔이 거의 관찰되지 않은 경우를 '○'로 하였다. 평가 결과는 하기 표 2에 나타내었다.

	내마모성 실험 결과
실시예 1	△
실시예 2	○
실시예 3	○
비교예	×

상기 표 2에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 코팅하여 형성된 코팅층을 포함하는 와이퍼 블레이드의 경우, 비교예에 비해 현저히 높은 내마모성을 나타낸 것을 확인할 수 있다.

[실험예 2: 내구성 실험]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 와이퍼 블레이드에 대하여 내구성 실험을 실시하였다. 시험 장치로는 JIS D5710에 규정되는 와이퍼 블레이드 성능 평가로 채용하는 시험 장치에 준거한 장치를 사용하고, 차량의 프론트 글라스에 균일하게 500 ㏄/min의 물을 분무한 상태로 30 만회 작동시켰다. 와이퍼 블레이드의 작동 속도는 45 cycle/min으로 하였다. 작동 회수 5만 회마다 불식성(닦임성) 및 떨림(chattering)의 유무를 확인하였다. 불식성은 와이퍼 블레이드가 내려왔을 때 평가하였으며, 불식성이 좋은 경우 내구성에 뛰어나다고 할 수 있다. 또한, 실험 시 와이퍼 블레이드의 떨림이 크고, 원활하게 작동하지 않을 경우는 실험을 중지하였다.

불식성의 실험 평가는 띠 형상으로 굵은 줄이 남은 경우를 '1점', 부분적으로 굵은 줄이 남은 경우를 '2점', 가는줄이 5 개 이하로 남은 경우를 '3점', 가는줄이 2 개 이하로 남은 경우를 '4점', 거의 완전히 닦인 경우를 '5점'으로 하였다. 평가 결과는 하기 표 3에 나타내었다.

	5만 회		10만 회		15만 회		20만 회		25만 회		30만 회
	L	R	L	R	L	R	L	R	L	R	L	R
실시예 1	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
실시예 2	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
실시예 3	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5	5
비교예	3	2	2	1	-	-	-	-	-	-	-	-

상기 표 3에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 코팅하여 형성된 코팅층을 포함하는 와이퍼 블레이드의 경우, 비교예에 비해 현저히 높은 내구성을 나타낸 것을 확인할 수 있다. 구체적으로, 본 발명에 따른 실시예의 경우 30만 회 작동 시에도 분무한 물을 말끔하게 제거해낸 반면, 비교예의 경우 물을 충분히 제거해내지 못했으며, 15만 회 작동 시부터 떨림 현상이 발생하여 실험을 중지한 것을 확인할 수 있었다.

또한, 떨림의 실험 평가는 떨림이 일어난 경우를 '×', 하단부다 조금 떨리는 경우를 '△', 떨림이 전혀 일어나지 않은 경우를 '○'로 하였다. 평가 결과는 하기 표 4에 나타내었다.

	5만 회	10만 회	15만 회	20만 회	25만 회	30만 회
실시예 1	○	○	○	○	○	○
실시예 2	○	○	○	○	○	○
실시예 3	○	○	○	○	○	○
비교예	△	×	-	-	-	-

상기 표 4에서 확인되는 바와 같이, 본 발명에 따른 실시예의 경우 30만 회 작동 시에도 떨림 현상이 발생하지 않은 반면, 비교예의 경우 5만 회 작동 시부터 하단부에 떨림 현상이 발생하였고, 15만 회를 지난 후부터는 현저한 떨림에 의해 정상적으로 작동되지 않아 실험을 중지한 것을 확인할 수 있었다.

[실험예 3: 발수성 실험]

상기 실시예 및 비교예에서 제조된 각각의 와이퍼 블레이드에 대하여 발수성 실험을 시행하였다. 실험 장치는 JIS D5710에 규정된 와이퍼 블레이드 성능평가에 사용하는 시험 장치에 준거한 장치를 사용하고, 상기 실시예 및 비교예로부터 얻어지는 와이퍼 블레이드를 무수 상태에서 작동시켜 5분 후의 시험 장치의 글라스표면의 정적접촉각(contact angle)을 접촉각 측정계(PCA-1, Kyowa Interface Science 제품)를 이용하여 측정하였다. 측정된 접촉각의 수치가 클수록 발수성이 우수하다고 할 수 있다. 측정 결과는 하기 표 5에 나타내었다.

	접촉각 측정 결과(°)
실시예 1	102
실시예 2	105
실시예 3	107
비교예	78

상기 표 5에 나타낸 바와 같이, 본 발명에 따른 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물을 이용하여 형성된 코팅층을 포함하는 와이퍼 블레이드의 경우, 비교예의 와이퍼 블레이드에 비해 매우 향상된 접촉각이 측정되었다.

본 명세서에서는 본 발명자들이 수행한 다양한 실시예 가운데 몇 개의 예만을 들어 설명하는 것이나 본 발명의 기술적 사상은 이에 한정하거나 제한되지 않고, 당업자에 의해 변형되어 다양하게 실시될 수 있음은 물론이다.

100 : 와이퍼 블레이드
101 : 와이퍼 블레이드 프레임
102 : 와이퍼 스트립
103 : 립(rib)부
104 : 코팅층

Claims (3)

1. 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물로서,
   상기 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물 전체 100 중량부에 대하여 폴리에스터 수지를 포함하는 결합제 20 내지 40 중량부;
   상기 결합제를 용해하는 유기용매 40 내지 60 중량부;
   그라파이트 1 내지 5 중량부;
   4급 암모늄염 발수제 및 야자유 혼합 발수제 10 내지 20 중량부;
   갈락토만난 0.1 내지 5 중량부;
   옥수수전분 0.1 내지 3 중량부; 및
   카르나우바 왁스 0.01 내지 3 중량부;
   를 포함하되,
   상기 폴리에스터 수지는, 폴리락트산, 폴리카프로락톤, 폴리하이드록시알카노에이트, 폴리하이드록시부틸레이트, 폴리부틸렌 숙시네이트, 폴리(3-하이드록시뷰틸레이트-co-하이드록시발레레이트), 폴리에틸렌 테레프탈레이트, 폴리에틸렌 나프탈레이트, 폴리트리메틸렌 테레프탈레이트, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 폴리헥사메틸렌 테레프탈레이트, 폴리시클로헥산 디메틸렌 테레프탈레이트, 및 이들의 조합들로 이루어진 군으로부터 선택되는 하나 이상을 포함하는,
   와이퍼 블레이드 코팅용 조성물.
   
2. 삭제
3. 제1항의 와이퍼 블레이드 코팅용 조성물로 코팅된 와이퍼 스트립을 포함하는, 차량용 와이퍼 블레이드.

Images