KR102654420B1 - 자동차 유리용 유막제거제 조성물 - Google Patents
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Abstract
본 발명은 자동차 유리용 유막제거제 조성물에 관한 것으로, 보다 상세하게는 연마제에 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 윤활제와 글리콜계 화합물 및 고분자 비드의 혼합물을 포함하는 윤활보조제를 최적의 함량비율로 혼합하여 유막제거제 조성물을 제조함으로써 우수한 윤활성 및 저증발성으로 자동차 유리표면에 형성된 오염 피막 및 발수 피막 등의 유막제거 작업성을 개선시킨 동시에 유막제거 성능이 향상된 자동차 유리용 유막제거제 조성물에 관한 것이다.
Description
본 발명은 우수한 윤활성 및 저증발성으로 자동차 유리표면에 형성된 오염 피막 및 발수 피막 등의 유막제거 작업 효율성을 개선시킨 동시에 유막제거 성능이 향상된 자동차 유리용 유막제거제 조성물에 관한 것이다.
기존의 자동차 유리용 유막제거제는 물 용매에 산화세륨과 같은 연마제와 점도 조절을 위한 증점제만을 주로 혼합하여 사용하기 때문에 윤활성이 충분하지 않아 유막제거 작업을 하는데 많은 힘과 노력을 필요로 하였다. 또한 유막제거제의 증발 속도가 빨라서 자동차의 앞 유리와 같은 넓은 유리의 유막제거 작업 중 쉽게 건조되어 지속적인 작업이 어려운 문제가 있었다. 특히 이런 현상은 기온이 높은 여름철에 더욱 두드러진다.
최근에는 운전자의 시야를 획기적으로 개선시키기 위하여 자동차 유리 표면에 실리콘계와 불소계와 같은 매우 강한 발수 피막을 형성시킬 수 있는 발수코팅제로 처리하기도 한다. 특히, 유리면을 실리콘계 및 불소계 발수코팅제로 처리한 발수 피막의 경우, 다른 유막이나 오염 피막에 비해서 유리표면에 매우 견고하고 강하게 부착되어 있다.
그러나 일정 시간 동안 사용한 발수피막은 유리면에 매우 강한 불균일한 피막으로 형성되어 비오는 날 야간 운전을 할 때 불빛에 의한 난반사가 발생하여 순간적으로 운전 시야를 방해할 수 있다.
또한 특유의 발수성은 윤활 역할을 하는 수막(Water Film)을 유리 표면에 제대로 형성시킬 수 없어 와이퍼 블레이드의 작동 시 전반적으로 높은 마찰계수를 보이게 된다. 높은 마찰계수는 고무의 급격한 마모를 야기시켜 유리 표면의 닦임 성능 저하와 소음 등이 발생할 수 있다. 아울러, 마찰계수의 부분적인 차이를 유발하여, 와이퍼 블레이드의 스틱-슬립 현상(Stick-Slip Phenomenon)으로 인한 떨림 현상 등이 발생할 수 있다.
이러한 자동차의 유리 표면에 강하게 고착화된 유막과 찌든 물때 및 발수 피막들을 제거하기 위해서는 계면활성제가 주성분인 일반적인 유리 세정제로는 사실상 제거가 매우 어려운 문제가 있다. 그에 따라 상기 고착화된 유막 및 강한 발수피막을 제거하기 위하여 연마제를 주성분으로 한 유막제거제들이 사용되어 왔다.
종래 일본공개특허 제2000-290692호에서는 연마제로 희토류 산화물과 수산화세륨을 주성분으로 하고 물과 증점제를 사용한 유막제거제에 관해 개시되어 있다. 그러나 상기 유막제거제는 상대적으로 약한 유막과 찌든 물때 등의 오염 피막 제거에는 용이하지만, 실리콘계와 불소계 발수제와 같은 매우 견고하고 강한 발수코팅 피막을 제거하는데 장시간이 소요되는 문제가 있다.
이 밖에도 유리 표면에 강하게 고착된 유막과 발수 피막을 제거하기 위해서는 유막제거 작업 특성상 여러 번의 반복적인 작업이 필요하다. 그러나 기존의 유막제거제는 건조가 빨라서 유막제거를 위한 지속적인 반복 작업이 어려워 만족할만한 유막 제거 성능을 얻지 못하였다.
상기와 같은 문제 해결을 위하여, 본 발명의 목적은 윤활성 및 저증발성을 개선하는 동시에 유막제거 효율을 향상시키기 위하여 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 윤활제와 글리콜계 화합물와 고분자 비드의 혼합물을 포함하는 윤활보조제를 포함한 자동차 유리용 유막제거제 조성물을 제공하는데 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않는다. 본 발명의 목적은 이하의 설명으로 보다 분명해 질 것이며, 특허청구범위에 기재된 수단 및 그 조합으로 실현될 것이다.
본 발명은 위와 같은 목적을 달성하기 위하여 다음과 같은 구성을 포함할 수 있다.
본 발명은 연마제 23~59 중량%; 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 윤활제 10~35 중량%; 글리콜계 화합물와 고분자 비드의 혼합물을 포함하는 윤활보조제 3~20 중량%; 계면활성제 0.1~5 중량%; 증점제 0.1~5 중량%; 및 용매 15~45 중량%;를 포함하는 자동차 유리용 유막제거제 조성물을 제공한다.
상기 연마제는 탄산칼슘, 산화마그네슘, 인산칼슘, 실리카, 산화티탄, 산화지르코늄, 규산지르코늄, 산화철, 산화세륨, 수산화세륨, 산화알루미늄, 탄화규소, 탄화붕소, 탄화티타늄 및 다이아몬드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 폴리알킬렌글리콜은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 블록 공중합체, 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다.
상기 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체는 에틸렌옥사이드 40~60 중량% 및 프로필렌옥사이드 40~60 중량%가 랜덤하게 공중합된 것일 수 있다.
상기 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체는 중량평균분자량(Mw)이 500~3400 g/mol이고, 인화점이 160~258 ℃이며, 40 ℃에서의 동점도가 20~220 mm2/s인 것일 수 있다.
상기 윤활보조제는 글리콜계 화합물와 고분자 비드가 1: 1/3 ~ 2의 중량비로 혼합된 혼합물인 것일 수 있다.
상기 고분자 비드는 실리콘 비드, 폴리메틸메타크릴레이트 비드, 나일론 비드, 폴리페닐렌설파이드 비드, 폴리에테르설폰 비드, 폴리아미드이미드 비드, 에폭시 비드, 폴리에스테르 엘라스토머 비드 및 폴리우레탄 비드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 폴리우레탄 비드는 유리전이온도가 -52~35 ℃이고, 평균입도가 0.1~15 ㎛인 것일 수 있다.
상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄지방산에스테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 증점제는 폴리아크릴산 나트륨, 카르복실 메틸 셀룰로오스, 히드록시 에틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 폴리아크릴아미드, 폴리스티렌 설포네이트산염, 벤토나이트, 라포나이트, 몬모릴로나이트, 사포나이트 및 헥토라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
본 발명은 위와 같은 구성을 포함하므로 다음과 같은 효과가 있다.
본 발명의 자동차 유리용 유막제거제 조성물은 윤활제로 폴리알킬렌글리콜을 적용하고, 윤활보조제로 글리콜계 화합물와 고분자 비드의 혼합물을 적용함으로써 우수한 윤활성 및 저증발성으로 지속적인 유막 제거 작업의 효율성을 향상시킬 수 있다.
또한 본 발명의 자동차 유리용 유막제거제 조성물은 특정 성분의 윤활제 및 윤활보조제에 연마제, 계면활성제 및 증점제를 최적의 함량비율로 혼합함으로써 자동차의 유리 표면상에 형성된 각종 오염 피막과 발수 피막의 유막 제거 성능을 향상시킬 수 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 한정되지 않는다. 본 발명의 효과는 이하의 설명에서 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 할 것이다.
이상의 본 발명의 목적들, 다른 목적들, 특징들 및 이점들은 첨부된 도면과 관련된 이하의 바람직한 실시예들을 통해서 쉽게 이해될 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명되는 실시예들에 한정되지 않고 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시예들은 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록 그리고 통상의 기술자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이다.
각 도면을 설명하면서 유사한 참조부호를 유사한 구성요소에 대해 사용하였다. 첨부된 도면에 있어서, 구조물들의 치수는 본 발명의 명확성을 위하여 실제보다 확대하여 도시한 것이다. 제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 상기 구성요소들은 상기 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 상기 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다. 예를 들어, 본 발명의 권리 범위를 벗어나지 않으면서 제1 구성요소는 제2 구성요소로 명명될 수 있고, 유사하게 제2 구성요소도 제1 구성요소로 명명될 수 있다. 단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다.
본 명세서에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서 상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "상에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 위에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다. 반대로 층, 막, 영역, 판 등의 부분이 다른 부분 "하부에" 있다고 할 경우, 이는 다른 부분 "바로 아래에" 있는 경우뿐만 아니라 그 중간에 또 다른 부분이 있는 경우도 포함한다.
달리 명시되지 않는 한, 본 명세서에서 사용된 성분, 반응 조건, 폴리머 조성물 및 배합물의 양을 표현하는 모든 숫자, 값 및/또는 표현은, 이러한 숫자들이 본질적으로 다른 것들 중에서 이러한 값을 얻는 데 발생하는 측정의 다양한 불확실성이 반영된 근사치들이므로, 모든 경우 "약"이라는 용어에 의해 수식되는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 기재에서 수치범위가 개시되는 경우, 이러한 범위는 연속적이며, 달리 지적되지 않는 한 이러한 범 위의 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지의 모든 값을 포함한다. 더 나아가, 이러한 범위가 정수를 지칭하는 경우, 달리 지적되지 않는 한 최소값으로부터 최대값이 포함된 상기 최대값까지를 포함하는 모든 정수가 포함된다.
본 명세서에 있어서, 범위가 변수에 대해 기재되는 경우, 상기 변수는 상기 범위의 기재된 종료점들을 포함하는 기재된 범위 내의 모든 값들을 포함하는 것으로 이해될 것이다. 예를 들면, "5 내지 10"의 범위는 5, 6, 7, 8, 9, 및 10의 값들뿐만 아니라 6 내지 10, 7 내지 10, 6 내지 9, 7 내지 9 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 5.5, 6.5, 7.5, 5.5 내지 8.5 및 6.5 내지 9 등과 같은 기재된 범위의 범주에 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다. 또한 예를 들면, "10% 내지 30%"의 범위는 10%, 11%, 12%, 13% 등의 값들과 30%까지를 포함하는 모든 정수들뿐만 아니라 10% 내지 15%, 12% 내지 18%, 20% 내지 30% 등의 임의의 하위 범위를 포함하고, 10.5%, 15.5%, 25.5% 등과 같이 기재된 범위의 범주 내의 타당한 정수들 사이의 임의의 값도 포함하는 것으로 이해될 것이다.
본 발명은 자동차 유리용 유막제거제 조성물에 관한 것으로, 특히 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 윤활제와 글리콜계 화합물와 고분자 비드의 혼합물을 포함하는 윤활보조제를 적용함으로써 윤활성 및 유막제거 성능을 향상시킨 것을 특징으로 한다. 본 발명의 자동차 유리용 유막제거제 조성물은 20 ℃에서의 동점도가 1500~2200 mPas인 것일 수 있다.
구체적으로 본 발명에 따른 자동차 유리용 유막제거제 조성물은 연마제 23~59 중량%; 폴리알킬렌글리콜을 포함하는 윤활제 10~35 중량%; 글리콜계 화합물와 고분자 비드의 혼합물을 포함하는 윤활보조제 3~20 중량%; 계면활성제 0.1~5 중량%; 증점제 0.1~5 중량%; 및 용매 15~45 중량%;를 포함한다.
이하에서는 각 성분에 대해 구체적으로 설명한다.
(1) 연마제
상기 연마제는 유리면에 강하게 고착화된 유막과 찌든 물때 및 발수피막을 효과적으로 제거하기 위하여 포함할 수 있다. 상기 연마제는 연마력이 높아 유리 표면상에 형성된 강한 유막 및 발수 피막을 제거하는 능력이 우수하다.
일반적으로 연마제는 연마력의 세기를 모스 경도(Mohs Hardness)로 구분할 수 있으며, 연마력이 낮은 모스 경도 1 부터 연마력이 가장 높은 10까지의 값으로 분류한다. 자동차 유리의 모스 경도는 약 5.5 내지 6.5 범위로 유리면의 흠집이나 상처가 발생할 것을 감안하면, 모스 경도 5.5 미만의 연마제들을 사용하는 것이 바람직하다. 그러나 강하게 고착된 유막과 찌든 물때 및 강한 발수피막을 효과적으로 제거하기 위해서는 높은 모스 경도 값을 가지면서 유리면에 흠집이나 상처를 발생시키지 않는 매우 미세한 평균입도를 가진 연마제들을 사용하는 것이 바람직하다.
구체적으로 상기 연마제는 탄산칼슘, 산화마그네슘, 인산칼슘, 실리카, 산화티탄, 산화지르코늄, 규산지르코늄, 산화철, 산화세륨, 수산화세륨, 산화알루미늄, 탄화규소, 탄화붕소, 탄화티타늄 및 다이아몬드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 연마제로 산화세륨, 산화알루미늄 및 탄화규소로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것을 사용할 수 있다.
상기 산화세륨은 상온에서 산소에 의한 전자이동(산화환원)이 잘 일어나 유리 표면에 형성된 오염 피막과의 흡착반응이 우수한 특성이 있다. 또한 상기 산화세륨은 모스 경도가 약 6 정도로 유리와 유사하여 유리 표면에 스크래치가 발생할 가능성이 낮은 이점이 있다.
상기 산화알루미늄은 모스 경도가 약 9이고, 상기 탄화규소는 모스 경도가 약 9~10으로 상기 산화세륨에 비해 높은 편이다. 이러한 상기 산화알루미늄 및 탄화규소는 유막제거 성능, 윤활성 및 습윤성을 향상시키는 효과가 있다. 다만, 이들 성분은 높은 모스 경도로 인하여 유리 표면에 흠집이나 스크래치를 유발할 수 있어 상기 산화세륨에 상기 산화알루미늄 및 탄화규소 중 어느 하나 이상을 혼합하여 사용하는 것이 좋다. 더욱 바람직하게는 상기 연마제로 산화세륨, 산화알루미늄 및 탄화규소의 혼합물을 사용하는 것이 좋다.
상기 연마제는 평균입도가 0.1~15 ㎛인 것일 수 있다. 상기 연마제의 평균입도가 0.1 ㎛ 미만이면 유막 제거 성능이 급격히 떨어지고, 반대로 15 ㎛ 초과이면 유막 제거 성능은 우수하지만 유리 표면에 흠집이나 상처를 발생시킬 수 있다. 더욱 바람직하게는 0.5 내지 6 ㎛의 범위인 것일 수 있다.
상기 연마제는 상기 유막제거제 조성물을 기준으로 23~59 중량%를 사용할 수 있다. 이때, 그 함량이 23 중량% 미만이면 유막제거 성능이 저하될 수 있고, 반대로 59 중량% 초과이면 높은 점도로 인해 윤활성 및 습윤성이 저하될 수 있고 제조비용이 증가할 수 있다. 바람직하게는 상기 연마제는 30~52.5 중량%를 사용할 수 있다.
(2) 윤활제
상기 윤활제는 수용성 성질을 가지며, 윤활성은 우수하고 증발성은 낮은 폴리알킬렌글리콜을 사용할 수 있다. 상기 폴리알킬렌글리콜은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 블록 공중합체, 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것일 수 있다. 바람직하게는 점도범위가 넓고 수용성 특성이 뛰어나며 우수한 윤활성을 가진 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체인 것을 사용할 수 있다.
상기 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체는 에틸렌옥사이드 40~60 중량% 및 프로필렌옥사이드 40~60 중량%가 랜덤하게 공중합된 것일 수 있다.
상기 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체는 중량평균분자량(Mw)이 500~3400 g/mol이고, 인화점이 160~258 ℃이며, 40 ℃에서의 동점도가 20~220 mm2/s인 것일 수 있다. 바람직하게는 중량평균분자량이 500~1900 g/mol이고, 인화점이 160~240 ℃이며, 40 ℃에서 20~220 ㎟/s 범위의 동점도를 가지는 것일 수 있다. 특히, 상기 40 ℃에서의 동점도가 20 mm2/s 미만이면 조성물이 흘러내려 다른 부위에 오염시킬 수 있다. 반대로 220 mm2/s 초과이면 고점도로 유막제거제가 증발되는 속도를 늦출 수는 있으나, 유막제거 성능 및 윤활성이 저하되는 문제가 있다.
이러한 동점도와 분자량 및 인화점의 범위를 설정한 것은, 다음과 같은 이유 때문이다. 자동차 유리 표면에 강하게 고착된 유막과 찌든 물때 및 강한 발수피막을 효과적으로 제거하기 위해서는 중복 및 반복 작업 등 지속적인 연마 작업이 필요하며, 연마력이 높은 연마제들을 사용하더라도 이런 중복 및 반복적인 작업은 반드시 필요하다.
이에 상기 중복 및 반복 작업과 같은 지속적인 작업을 하기 위해서는 유막제거제의 윤활성과 저증발성이 우수할수록 바람직하지만, 윤활성이 너무 좋거나 증발성이 너무 느리면, 오히려 유막 제거 작업에 방해가 되거나 흘러내려 기타 부위에 오염을 시킬 수 있다는 염려가 있으므로 지나치게 우수한 윤활성과 저증발성은 바람직하지 않다.
또한, 유막 제거 작업과 같은 경하중 분위기하에서는 동점도가 낮은 것이 윤활성에 유리하지만, 반대로 저증발성은 동점도와 인화점 및 분자량이 높은 것이 유리하므로 상기와 같은 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
상기 윤활제는 상기 유막제거제 조성물을 기준으로 10~35 중량%를 사용할 수 있다. 이때, 그 함량이 10 중량% 미만이면 쉽게 건조되며 유막제거 성능 및 윤활성이 저하될 수 있고, 유막제거제가 빠르게 증발되어 반복작업을 지속적으로 수행하기 어려운 문제가 있다. 반대로 35 중량% 초과이면 증발성이 너무 늦어져서 유막제거 성능이 저하될 수 있다.
(3) 윤활보조제
상기 윤활보조제는 글리콜계 화합물와 고분자 비드의 혼합물을 포함할 수 있다. 바람직하게는 상기 윤활보조제는 글리콜계 화합물와 고분자 비드가 1: 1/3 ~ 2의 중량비로 혼합된 혼합물인 것일 수 있다. 상기 윤활보조제는 글리콜계 화합물에 상기 고분자 비드를 혼합하여 사용하면 윤활성을 향상시키는데 시너지 효과를 발휘할 수 있다. 이때, 상기 부틸렌 글리콜 및 폴리우레탄 비드의 혼합비가 1: 1/3의 중량비 미만이면 윤활성 향상 효과가 미미하고, 1:2 중량비 초과이면 과도한 윤활성으로 오히려 유막제거 성능이 저하될 수 있다.
상기 글리콜계 화합물은 에틸렌 글리콜, 프로필렌 글리콜 및 부틸렌 글리콜로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 글리콜계 화합물로 끈적임이 없이 매끄러운 특성을 부여하는 부틸렌 글리콜을 사용할 수 있다.
상기 고분자 비드는 입자 형상이 구형인 분말로 실리콘 비드, 폴리메틸메타크릴레이트 비드, 나일론 비드, 폴리페닐렌설파이드 비드, 폴리에테르설폰 비드, 폴리아미드이미드 비드, 에폭시 비드, 폴리에스테르 엘라스토머 비드 및 폴리우레탄 비드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 고분자 비드로 유연하고 탄성이 뛰어난 폴리우레탄 비드를 사용할 수 있다.
구체적으로 상기 폴리우레탄 비드는 폴리올과 폴리이소시아네이트를 중합시킨 것으로 현탁중합법, 분무건조법, 비용매 석출법 등의 방법으로 제조할 수 있으며, 윤활성 개선을 위하여 입자 형상이 구형인 것을 사용할 수 있다.
또한, 상기 폴리우레탄 비드는 특유의 탄성으로 윤활보조 작용 외에도 유리 표면에 찌든 때 등을 닦아내는 세척작용을 가지고 있으며 특히, 미세한 잔기스와 홈이 많은 오래된 자동차 유리 표면에서 잔기스와 홈에 잔존할 수 있는 연마제 및 이물질 등을 제거하는데 효과적이다.
상기 폴리우레탄 비드는 유리전이온도가 -52~35 ℃이고, 평균입도가 0.1~15 ㎛인 것일 수 있다. 이때, 상기 폴리우레탄 비드의 평균입도가 0.1 ㎛ 미만이면 윤활성 개선 효과가 미미하고, 반대로 15 ㎛ 초과이면 평균입도가 너무 커서 유막제거 성능이 저하될 수 있다. 바람직하게는 유리전이온도가 -34 ~ -10 ℃이고, 평균입도가 2~6 ㎛인 것을 사용할 수 있다.
상기 윤활보조제는 상기 유막제거제 조성물에 대하여 3~20 중량%를 사용할 수 있다. 이때, 그 함량이 3 중량% 미만이면 윤활성이 저하될 수 있고, 반대로 20 중량% 초과이면 더 이상의 윤활성을 향상시키는 효과를 기대할 수 없고 제조비용이 증가할 수 있다.
(4) 계면활성제
상기 계면활성제는 유기 오염물의 제거와 세정력 및 분산성을 향상시키기 위해 포함될 수 있다. 상기 계면활성제로는 세정력이 우수하고 거품 발생이 비교적 적은 비이온성 계면활성제를 사용할 수 있다. 구체적으로 상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄지방산에스테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다. 바람직하게는 상기 계면활성제로 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르를 사용할 수 있다. 상기 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르는 폴리옥시에틸렌 노닐페닐 에테르인 것일 수 있다.
상기 계면활성제는 상기 유막제거제 조성물에 대하여 0.1~5 중량%를 사용할 수 있다. 이때, 그 사용량이 0.1 중량% 미만이면 세정력 향상 효과를 기대할 수 없고, 반대로 5 중량% 초과이면 거품이 과다하게 발생하고 계면활성제가 그대로 남아 유막제거 작업 후 유리면에 얼룩과 자국이 남을 수 있다.
(5) 증점제
상기 증점제는 상기 조성물의 점도를 증가시키고 분산성을 개선하기 위해 포함될 수 있다. 상기 증점제는 폴리아크릴산 나트륨, 카르복실 메틸 셀룰로오스, 히드록시 에틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 폴리아크릴아미드, 폴리스티렌 설포네이트산염, 벤토나이트, 라포나이트, 몬모릴로나이트, 사포나이트 및 헥토라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것일 수 있다.
상기 증점제는 상기 유막제거제 조성물에 대하여 0.1~5 중량%를 사용할 수 있다. 이때, 그 사용량이 0.1 중량% 미만이면 점도 상승 효과가 미미하고, 반대로 5 중량% 초과이면 점도가 너무 높아 유막제거 작업성이 저하될 수 있다.
(6) 용매
상기 용매는 연마제, 윤활제, 윤활보조제, 계면활성제 및 증점제를 용해시키기 위해 혼합될 수 있다. 상기 용매는 물 또는 알코올류인 것을 사용할 수 있다. 상기 알코올류로는 메틸 알코올, 에틸 알코올, 프로필 알코올 및 이소프로필 알코올 등의 알코올류를 사용할 수 있다.
상술한 바와 같이 각 성분을 첨가하여 교반하면, 본 발명에 의한 자동차 유리용 유막제거제 조성물을 제조할 수 있다. 또한, 용도에 따라서는 선택적으로 동결안정제, pH 조절제, 염료와 안료 및 향료를 더 첨가할 수 있다.
이와 같이, 본 발명의 자동차 유리용 유막제거제 조성물은 특히 윤활제로 폴리알킬렌글리콜을 적용하고, 윤활보조제로 글리콜계 화합물와 고분자 비드의 혼합물을 적용함으로써 우수한 윤활성 및 저증발성으로 지속적인 작업성을 향상시킬 수 있다.
또한 이러한 윤활제 및 윤활보조제의 사용량 및 특정 구성성분의 선택적 사용에 의해 자동차의 유리 표면상에 형성된 각종 오염 피막과 발수 피막의 유막 제거 효율을 향상시킬 수 있다.
이하 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 구체적으로 설명하겠는 바, 본 발명이 다음 실시예에 의해 한정되는 것은 아니다.
실시예 1~13 및 비교예 1~16
하기 표 1~3에 나타낸 구성성분을 이용하여 통상의 방법에 의해 자동차 유리용 유막제거제 조성물을 제조하였다. 제조된 자동차 유리용 유막제거제 조성물은 20 ℃에서의 동점도가 2000 mPas 였다.
실험예 1~3
상기 실시예 1~13 및 비교예 1~16에서 제조된 유막제거제 조성물을 이용하여 하기와 같은 방법으로 물성특성을 측정하였다.
[측정방법]
15 cm x 60 cm 크기의 유리판에 발수코팅제(상품명: 레인OK, 제조사: (주)불스원)를 도포하여 발수피막을 형성시킨 다음 24 시간이 경과한 후에 상기 실시예 1~13 및 비교예 1~16에서 제조한 자동차 유리용 유막제거제 조성물을 유리판 위에 일정량을 떨어뜨렸다. 그런 다음 면 재질의 천으로 감싼 스폰지를 이용하여, 약 50 g/㎠의 하중에서 각각 50회전, 100회전, 150회전의 조건으로 발수피막 제거 작업을 실시하였다. 그 다음 유막제거 성능, 윤활성, 습윤성, 증발 감량 및 접촉각(물방울 접촉각)을 시험 평가하여 그 결과를 하기 표 4~6에 나타내었다.
(1) 유막제거 성능시험
상기 실시예 1~13 및 비교예 1~16에서 제조된 유막제거제 조성물들을 50 g/㎠의 하중에서의 50 회전, 100 회전, 150 회전과 같이 발수피막 제거 작업을 실시한 후 유리판 위의 잔류 유막제거제들을 물로 깨끗하게 씻어낸 다음 상온에서 건조시켰다.
상기 건조된 시험 유리판에 물을 분무한 다음 유리판 표면에 물이 젖은 면적을 육안으로 관찰하고 수치화하였으며, 참고적으로 발수피막이 제거되면 발수성이 사라지고, 물이 잘 젖는 상태가 되므로 시험 결과는 물이 젖은 면적이 100%에 가까워질수록 우수한 것으로 판단하였으며, 측정한 수치를 %로 나타내었다.
(2) 윤활성 시험
상기 실시예 1~13 및 비교예 1~16에서 제조된 유막제거제 조성물들을 윤활성은 50 g/㎠의 하중에서의 50 회전, 100 회전, 150 회전과 같이 발수피막 제거 작업을 실시하면서 작업 중 윤활성을 하기와 같은 기준으로 평가하였다.
[평가기준]
◎ 매우 매끄럽고 부드럽게 움직이며, 힘이 걸리지 않는다.
○ 비교적 부드럽게 움직이며,힘이 걸리지 않는다.
△ 약간의 뻑뻑한 느낌을 주며, 다소 힘이 걸린다.
X 매우 뻑뻑하고 잘 미끄러지지 않으며, 힘이 많이 소모된다.
(3) 습윤성 시험
상기 실시예 1~13 및 비교예 1~16에서 제조된 유막제거제 조성물들을 윤활성은 50 g/㎠의 하중에서의 50 회전, 100 회전, 150 회전과 같이 발수피막 제거 작업을 실시하면서 작업 중 습윤성을 하기와 같은 기준으로 평가하였다.
[평가기준]
◎ 잘 건조되지 않고, 물기가 많은 촉촉한 상태.
○ 비교적 건조되지 않고, 물기가 있는 상태.
△ 약간 건조되고, 물기가 많지 않은 상태.
X 완전 건조된 상태.
(4) 증발감량 시험
상기 실시예 1~13 및 비교예 1~16에서 제조된 유막제거제 조성물들을 각각 약 10g 씩 측정하여 증발용 용기에 넣고, 열풍건조로를 이용하여 35 ℃에서 30분간 가열한 다음 유막제거제의 손실량(손실 무게%)을 측정하였다. 그 결과는 증발 감량이 낮을수록 유막제거제 조성물의 저증발성이 우수한 것으로 판단하였다.
(5) 접촉각 시험
접촉각 시험은 독일 KRUSS사의 MSA (Mobile Surface Analyzer) 장비를 이용하였으며, 상기 실시예 및 비교예에 따라 제조된 유막제거제들을 150회전하여 발수피막 제거 작업을 실시하고, 물을 분무해서 유막 제거 성능 시험 평가를 완료한 다음 상온에서 약 10분 동안 건조시켰다.
상기 건조된 유리에 물방울을 떨어뜨리고 물방울과 유리면이 접하는 점에서 액면(물방울 면)에 직선을 그어 유리면에 대한 각인 접촉각을 측정하였다. 참고로 발수피막이 제거되면 발수성이 사라지고, 물이 잘 젖는 상태가 되므로 접촉각이 낮을수록 우수한 것으로 판단하였다.
실험예 1: 윤활제의 사용량과 동점도 차이에 따른 물성비교
상기 표 4의 결과에 의하면, 상기 실시예 1~7의 경우 윤활제의 함량이 10~30 중량%이고, 40 ℃에서의 동점도가 20~220 mm2/s일 때, 150 회전 후 유막제거 성능이 95% 이상을 보였다. 윤활성, 습윤성 및 증발감량에서도 전반적으로 우수한 결과를 나타내었다. 또한 윤활제의 함량이 증가할수록 증발감량이 감소되어 저증발성 특성이 향상되는 결과를 확인하였다.
이에 반해, 윤활제를 5 중량% 함유한 상기 비교예 1의 경우 유막제거 성능 및 증발감량이 급격하게 저하되었다. 또한 습윤성은 양호하였으나, 윤활성이 좋지 않은 것을 확인하였다.
한편, 40 ℃에서의 동점도가 320 mm2/s인 윤활제를 사용한 상기 비교예 2의 경우 습윤성 및 증발감량은 우수하였으나, 동점도가 높아 유막제거 성능이 저하됨을 확인하였다.
실험예 2: 윤활보조제의 혼합물 성분비와 폴리우레탄 입도 차이에 따른 물성비교
상기 표 5의 결과에 의하면, 윤활보조제로 부틸렌글리콜 및 폴리우레탄 비드가 적정 비율(1: 1/3~2 중량비)로 혼합된 상기 실시예 8~11의 경우 유막제거 성능, 윤활성, 습윤성 및 증발감량이 매우 우수함을 확인하였다.
이에 반해, 윤활보조제로 부틸렌글리콜 및 폴리우레탄 비드가 1:3의 중량비로 혼합되거나, 폴리우레탄 비드의 평균입도가 10 ㎛인 것을 사용한 상기 비교예 3, 4의 경우 윤활성, 습윤성 및 증발감량은 우수하였으나, 유막제거 성능이 85% 이하 수준으로 저조하였다.
또한, 윤활제 및 윤활보조제 중 어느 하나만을 사용하거나 이들 성분을 전혀 사용하지 않은 상기 비교예 5~8의 경우 유막제거 성능, 윤활성 및 습윤성이 현저하게 저하되었다. 반면에 증발감량은 증가됨으로써 유막이 쉽게 건조됨을 알 수 있었다.
실험예 3: 연마제의 사용량과 구성성분 차이에 따른 물성비교
상기 표 6의 결과에 의하면, 연마제로 3 성분을 모두 포함하되, 이들 성분을 30~52.5 중량% 함유한 상기 실시예 12~13의 경우 유막제거 성능, 윤활성 및 습윤성의 물성특성이 매우 우수함을 확인하였다. 또한 연마제의 사용량이 증가할 때 증발감량이 더욱 감소됨을 확인하였다.
이에 반해, 상기 비교예 9, 10의 경우 연마제의 사용량이 너무 낮으면 유막제거 성능이 급격하게 저하되는 것을 확인하였다. 반대로 연마제의 사용량이 많으면 증발감량은 크게 감소시킬 수 있으나 윤활성 및 습윤성이 저조함을 알 수 있었다.
또한, 연마제로 산화세륨을 단독 사용한 상기 비교예 11은 유막제거 성능이 현저하게 감소되는 것을 확인하였다. 반면에 상기 비교예 12, 13은 연마제로 모스 경도가 매우 높은 산화알루미늄(모스 경도: 약 9)과 탄화규소(모스 경도: 약 9~10)를 단독 사용한 결과 유막제거 성능, 윤활성 및 습윤성 등의 모든 항목에서 매우 우수한 물성특성을 보임을 확인하였다. 그러나 이와 같이 높은 모스 경도를 가진 성분을 연마제로 단독 사용하게 되면 유막 제거 시 유리면에 흠집이나 상처를 발생시키는 문제가 있었다.
아울러, 상기 비교예 14~16의 경우 연마제로 각 성분을 단독 사용하며 윤활제 및 윤활보조제를 전혀 사용하지 않았을 때, 유막제거 성능이 급격하게 감소되었다. 또한 윤활성 및 습윤성 특성도 매우 나쁜 수준이었으며, 증발감량의 증가로 유막제거제가 빠르게 증발되는 문제가 있었다.
Claims (10)
- 연마제 23~59 중량%;
폴리알킬렌글리콜을 포함하는 윤활제 10~35 중량%;
글리콜계 화합물와 고분자 비드의 혼합물을 포함하는 윤활보조제 3~20 중량%;
계면활성제 0.1~5 중량%;
증점제 0.1~5 중량%; 및
용매 15~45 중량%;
를 포함하는 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 연마제는 탄산칼슘, 산화마그네슘, 인산칼슘, 실리카, 산화티탄, 산화지르코늄, 규산지르코늄, 산화철, 산화세륨, 수산화세륨, 산화알루미늄, 탄화규소, 탄화붕소, 탄화티타늄 및 다이아몬드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 폴리알킬렌글리콜은 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜, 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 블록 공중합체, 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체 또는 이들의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 것인 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
- 제3항에 있어서,
상기 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체는 에틸렌옥사이드 40~60 중량% 및 프로필렌옥사이드 40~60 중량%가 랜덤하게 공중합된 것인 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
- 제3항에 있어서,
상기 에틸렌옥사이드 프로필렌옥사이드 랜덤 공중합체는 중량평균분자량(Mw)이 500~3400 g/mol이고, 인화점이 160~258 ℃이며, 40 ℃에서의 동점도가 20~220 mm2/s인 것인 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 윤활보조제는 글리콜계 화합물 및 고분자 비드가 1: 1/3 ~ 2의 중량비로 혼합된 혼합물인 것인 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 고분자 비드는 실리콘 비드, 폴리메틸메타크릴레이트 비드, 나일론 비드, 폴리페닐렌설파이드 비드, 폴리에테르설폰 비드, 폴리아미드이미드 비드, 에폭시 비드, 폴리에스테르 엘라스토머 비드 및 폴리우레탄 비드로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
- 제7항에 있어서,
상기 폴리우레탄 비드는 유리전이온도가 -52~35 ℃이고, 평균입도가 0.1~15 ㎛인 것인 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 계면활성제는 폴리옥시에틸렌 알킬에테르, 폴리옥시에틸렌 알킬페닐 에테르, 폴리옥시에틸렌 지방산에스테르 및 폴리옥시에틸렌 소르비탄지방산에스테르로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
- 제1항에 있어서,
상기 증점제는 폴리아크릴산 나트륨, 카르복실 메틸 셀룰로오스, 히드록시 에틸 셀룰로오스, 히드록시 프로필 메틸 셀룰로오스, 폴리아크릴아미드, 폴리스티렌 설포네이트산염, 벤토나이트, 라포나이트, 몬모릴로나이트, 사포나이트 및 헥토라이트로 이루어진 군에서 선택된 1종 이상인 것인 자동차 유리용 유막제거제 조성물.
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