KR20020001907A - 와이퍼 브레이드용 윤할 코팅조성물 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차 등의 유리면으로 부터 물기 등을 제거하여 주기 위하여 사용되는 와이퍼에 적용하기 위한 코팅 조성물에 관한 것으로, 우수한 내마모성을 지니고, 사용시에 채터링현상과 소음이 일어나지 않으며, 오랜기간동안 사용하여도 황변현상을 일으키지 않는 윤할성을 지닌 윤할조성물을 발명하고 이를 브레이드에 적용시키는 코팅조성물을 제공하고자 하는 것이며, 이와같은 문제점을 해결하기 위하여 본 발명에서는 불소수지와 경화제와 개질제를 바인더로 사용하고 윤할제를 첨가한 와이퍼의 브레이드에 적용시키기 위한 윤할 코팅조성물에 있어서, 개질제로서 셀룰로우스화합물을 사용하고, 경화제로서 아미노실란 화합물을 사용함을 특징으로 하는 브레이드용 윤할 코팅조성물을 제공한다.

Description

와이퍼 브레이드용 윤할 코팅조성물{Coating Composition for Wiper Bread}
본 발명은 자동차 등의 유리면으로 부터 물기 등을 제거하여 주기 위하여 사용되는 와이퍼의 브레이드에 적용하기 위한 코팅 조성물에 관한 것으로, 좀더 상세하게는 자동차용 와이퍼 브레이드의 윤할성 및 내구성을 향상시키기 위하여 브레이드의 표면에 적용시키기 위한 코팅조성물에 관한 것이다.
자동차 등의 유리면을 세척하기 위하여 사용되는 브레이드는 고무상의 재질로 이루어져 있으며, 모터와 와이퍼암으로 부터 전달되는 동력에 의하여 유리면과 밀착된 상태에서 좌우로 이동하면서 유리면에 부착되어 있는 물기와 먼지등의 오물을 제거하여 운전자의 시야를 확보해 주는 중요한 자동차 부품의 일종이다.
이와같이 사용되는 브레이드는 종래로 부터 그 성능의 향상을 위하여 많은 발전을 거듭해 왔으며, 그 예로서 일본국의 특개소55-113545호로 공개되어 있는 기술은 브레이드의 표면을 할로겐화하여 표면을 경화시켜 표면의 미끄럼특성 및 내마모성을 향상시키려는 시도가 있었으나, 표면경화를 시킨 경우에는 브래이드의 내구성이 떨어져서 사용중 오존과 산소에 의해 고무의 불포화결합이 반응하여 브레이드의 표면에 균열이 발생하여 물기의 제거등이 어려운 문제점이 있었으며, 일본국의특개평5-97015호에서는 폴리불화비닐리덴, 폴리염화비닐, 폴리우레탄의 피막을 브레이드의 표면에 형성시키려는 시도가 있었으며, 일본국의 특개평6-4880호에서는 실리콘고무와 고체윤할제를 혼합하여 내마모성을 향상시키려는 시도가 있었다.
또, 일본국의 특개평10-95314호에서는 분자내에 반응성기를 갖는 불소수지와 반응성기를 갖는 경화제를 사용하고 고체윤할제로서 그라파이트, 이황화몰리브덴을 표면층을 갖는 브레이드를 공개하고 있으며, 분자내에 반응성기를 갖는 불소수지로는 불소계수지의 측쇄 또는 분자쇄 말단에 수산기(-OH), 이소시아네이트기(-NCO), 카르복시기(-COOH), 아민기(NR2), 메르캅토기(-SH), 에폭시기, 아세톡시기, 슬폰산기 등을 가지며 분자량이 1000∼10000의 수지를 열거하고 있으며, 경화제로서는 이소시아네이트기 또는 아민기를 가진 화합물로서 헥사메틸렌이소시아네이트, 페닐렌디이소시아네이트, 트리렌디이소시아네이트, 디페닐메탄디이소시아네이트, 나프타렌디이소시아네이트 등을 사용하고 있다.
그러나, 상기와 같은 종래기술에 의하여 제조된 브레이드의 경우에는 초기의 딱임성 면에서는 우수하나, 마찰계수가 비교적 높아서 내마모성이 떨어지므로 단기간내에 와이퍼브레이드의 수명이 감소되어 자주 교체를 하여 주어야 하는 문제가 있었다.
종래로 부터 많이 사용되고 있는 윤할제로는 폴리테트라프루오르에틸렌, 그라파이트, 이황화몰리브데늄 등이 있으며, 이들 윤할제에 대하여 살펴보면 다음과 같다.
폴리테트라플루오르에틸렌은 1938년 미국의 듀퐁사에서 처음으로 발견되어 개발된 수지로서 마찰계수가 0.02 내지 0.04 정도로서 고분자 중에서 가장 낮은 마찰계수를 나타내며, 내약품성, 내화학성, 비점착성, 전기절연성, 방수성 등에서 탁월한 효과를 나타내고, 엔지니어링 프라스틱으로의 상용에 있어서는 이황화몰리브데늄, 그라파이트 등과 혼합되어 사용되는 경우가 많고, 비교적 부드럽고 유연한 상태의 구조적 특성을 지니고 있어 적당한 하중과 윤할면으로 인해서 소성변형에 의하여 매끄러운 윤할피막을 형성하여 주는 물질이다.
그라파이트는 6각형의 판상구조를 갖는 결정성의 탄소로서 고온 안정성이 있으며, 건조상태에서 자기윤할성이 우수하고 이황화몰리브데늄과 혼용사용시에에는 마찰과 마모를 감소시켜서 전반적인 내구성을 향상시켜주는 효과를 발휘하는 물질이다.
이황화몰리브데늄은 그라파이트와 같이 플레이크타입의 결정구조를 가지고 있으며 -190℃로부터 450℃까지의 넓은 영역에서 0.02 내지 0.04의 낮은 마찰계수를 지니고 있는 윤할제로서 건조상태에서 자기윤할성이 우수하고 압축응력에 대하여 마모를 감소시키는 내마모성을 지니고 있고, 전단응력을 받았을 때 쉽게 미끄러지는 마찰특성을 지니고 있어 윤할제로서 많이 사용되고 있는 물질이다.
그러나, 이와같은 윤할제의 첨가만으로는 주재료로 사용되는 고무성분의 영향으로 내마모성, 채터링현상, 황변현상 등을 방지하는 데에는 만족할 만한 성과를 나타내지 못하고 있는 실정이다.
본 발명자들은 보다 우수한 성능을 지니는 와이퍼용 브레이드에 관하여 연구하던 중 우수한 내마모성을 지니고, 사용시에 채터링현상과 소음이 일어나지 않으며, 오랜기간동안 사용하여도 황변현상을 일으키지 않는 윤할성을 지닌 윤할조성물을 발명하고 이를 브레이드에 적용시키는 코팅조성물 및 그 조성물의 제조방법을 제공하고자 하는 것이다.
상기의 문제점을 해결하기 위한 본 발명은 불소수지와 경화제와 개질제를 바인더로 사용하고 윤할제를 첨가한 와이퍼의 브레이드에 적용시키기 위한 윤할 코팅조성물에 있어서, 개질제로서 셀룰로우스화합물을 사용하고, 경화제로서 아미노실란 화합물을 사용함을 특징으로 하는 브레이드용 윤할 코팅조성물을 제공함으로서 달성될 수 있다.
본 발명에서 바인더로 사용될수 있는 불소수지로는 종래로부터 사용되어오던 반응성기를 갖는 2액경화형 불소수지로서 분자량이 30만 내지 250만을 갖는 엘라스토머 바인더이면 어느것을 사용하여도 무방하나, 그중에서도 비닐리덴플루오라이드헥사플루오르프로필렌을 사용하는 것이 가장 좋다.
경화제로 사용될 수 있는 아미노실란화합물로는 N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필트리메톡시실란, γ-아미노프로필트리에톡시실란, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필메틸디메톡시실란, N-β-아미노에틸-γ-아미노프로필트리에톡시실란, γ-아미노프로필트리메톡시실란이 단독 또는 혼합되어 사용될 수 있으며, 상기 아미노실란화합물 중에서 γ-아미노프로필트리에톡시실란을 사용하는 것이 바람직하며,불소수지 엘라스토머 고형분에 대하여 2∼10중량의 범위 내에서 사용하는 것이 바람직하다.
경화제를 2중량미만으로 사용하는 경우에는 바인더의 경화가 제대로 진행되지 않아 코팅물질로서의 요구하는 성능을 얻을 수 없게 되며, 10중량이상 첨가하는 경우에는 너무 빠르게 경화가 진행되어 코팅을 할 수 없게 되는 문제가 있다.
개질제로서 사용될수 있는 셀룰로우스화합물로는 셀룰로우스아세테이트부틸레이트, 니트로셀룰로우스, 아세틸셀룰로우스가 있으며 셀룰로우스아세테이트부틸레이트가 가장 바람직하며, 불소수지엘라스토머 고형분에 대하여 5∼25중량의 범위내에서 사용하는 것이 바람직하고, 5미만으로 첨가되는 경우에는 개질의 효과인 내마모성의 효과를 얻을 수 없게 되고, 25중량이상 사용하는 경우에는 코팅피막이 단단해져서 와이퍼 브레이드의 유연성을 유지하기 어려워 접착력이 떨어지는 결과가 나타나게 되어 결국 내구성이 감소되는 문제가 발생하게 된다.
상기와 같은 조성으로 이루어진 바인더는 입도가 0.5㎛∼12㎛인 폴리테트라플루오르에틸렌, 그라파이트, 이황화몰리브데늄, 질화붕소, 불화흑연, 이황화텅스텐 등의 윤할제중에서 선택되는 단독 또는 혼합윤할제와 중량비로서 2:8∼6:4의 비율로 혼합되어 브레이드의 표면에 코팅되어 지며, 고체윤할제의 입도는 통상적으로 0.5㎛∼12㎛인 것이 사용된다.
상기의 코팅조성물에는 브레이드의 마찰계수를 감소시키고 내마모성과 긁힘저항성의 향상을 위하여 폴리에틸렌변성폴리테트라플루오르에틸렌왁스를 바인더의 고형분에 대하여 3-8중량의 범위내에서 첨가하며, 3중량이하로 첨가하는 경우에는마찰계수가 높아져서 내마모성이 감소되고 8중량를 초과하는 경우에는 바인더의 접착력을 저하시켜 내구성이 감소되는 문제를 야기시킬 우려가 있으므로 상기의 범위내에서 첨가하는 것이 좋다.
또, 상기의 코팅조성물의 제조시에 유기물과 무기물의 원할한 분산에 의한 혼합을 위하여 분산제가 첨가되며, 분산제로는 알루미늄계, 티타늄계, 불소계가 있고, 알루미늄계 분산제로는 아세토알콕시 알루미늄디이소프로필레이트, 티타늄계 분산제로는 비스(디옥틸피로포스페이트)에틸렌티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세토티타네이트가 있으며, 불소계 분산제로는 테트라에틸암모늄플루오로알킬설포네이트가 있으며, 그 첨가량은 첨가되는 고체윤할제 분말에 대하여 3중량의 범위내에서 사용하는 것이 일반적이다.
이하, 본 발명을 하기의 실시예를 통하여 보다 상세하게 설명하기로 하나 본 발명이 하기의 실시예만으로 한정되는 것은 아니다.
<실시예 1 내지 실시예 7>
개질제인 셀룰로우스아세테이트부틸레이트를 부틸아세테이트에 용해시켜 제조한 10중량의 개질제용액과, 비닐리덴플루오라이드헥사플루오르프로필렌 엘라스토머를 메틸에틸케톤에 용해시켜 제조한 20중량의 불소수지용액과, γ-아미노프로필트리에톡시실란을 에탄올에 용해시켜 제조한 20중량의 경화제용액과 폴리에틸렌변성폴리테트라플루오르왁스와, 아세토알콕시알루미늄디이소프로필레이트의 알루미늄계 분산제 및 분말상의 고체윤할제를 하기의 표1에 나타나 있는 바와 같이 첨가하여 브레이드용 코팅제를 제조하고 제조된 코팅제를 각각 8개씩의 브레이드에 코팅하여 KS R 3015의 규격에서 정하고 있는 시험방법에 따라 초기딱임성 및 내구성을 시험하고 그 결과를 평균치로 환산하여 표2에 나타내었다.
표1
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 실시예6 실시예7
비닐리덴플루오라이드헥사플루오르프로필렌(g) 59.7 56.25 54.7 53.15 51.45 50 46.9
셀룰로우스아세테이트부틸레이트(g) 5.6 12.5 15.6 18.8 22.05 25 31.3
γ-아미노프로필트리에톡시실란(g) 1.35 1.25 1.2 1.19 1.15 1.12 1.05
고체윤할제 그라파이트(g) 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1 4.1
폴리테트라플루오르에틸렌(g) 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8 6.8
이황화몰리브데늄(g) 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7 0.7
폴리에틸렌변성폴리테트라플루오로에틸렌확스(g) 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9 0.9
아세토알콕시알루미늄디이소프로필레이트(g) 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
표2
실시예1 실시예2 실시예3 실시예4 실시예5 싯리예6 실시예7
초기딱임성 M구역(개) 헤어라인 2 2 2.25 2.5 2.5 2.75 4.5
헤비어라인 0 0 0 0 0 0.75 2.75
와이드라인 0 0 0 0 0 0 1
S구역(개) 헤어라인 3 2.75 3 3 3 3.5 5.25
헤비어라인 0.5 1 0.5 1 0.5 1 2
와이드라인 0 0 0 0 0 0 1.25
내구성(50만회) M구역(개) 헤어라인 8.75 4.25 3 2.25 2 2.25 8.5
헤비어라인 4.25 1.75 1.25 0.5 0.5 0.5 4
와이드라인 1 0 0 0 0 0 1
S구역(개) 헤어라인 11 5.75 4 4 3.75 3.75 10.5
헤비어라인 6.5 2.5 2.5 2.5 2 2.75 5
와이드라인 4 1.5 0 0 0 0 2.5
상기의 표1 및 표2로부터 확인되는 바와 같이 불소수지에 대한 개질제의 첨가에 따라 생성된 바인더의 특성변화가 본 발명의 범위인 실시예2로부터 실시예6의경우에 있어서는 KS R 3015의 규격에서 정하고 있는 하기의 표3의 범위에 합격하는 것으로 나타나고 있으나, 실시예 1 및 실시예7의 경우에 있어서는 내구성 및 내마모성에서 문제를 나타내고 있다.
표3
항목 M 구역(개) S 구역(개)
헤어라인 헤비어라인 와이드라인 헤어라인 헤비어라인 와이드라인
초기의 딱기성능 3 1 0 5 2 0
내구성시험후의 딱기성능 5 2 0 7 3 2
<실시예 8 내지 실시예 13 >
상기 실시예1 내지 실시예7의 결과로부터 고체윤할제의 변화에 따른 브레이드의 성능을 확인하기 위하여 비닐리덴플루오라이드헥사플루오르프로필렌 엘라스토머, 셀룰로스아세테이트부틸레이트, 폴리에틸렌변성폴리테트라플루오르왁스 및 아세토알콕시알루미늄디이소프로필레이트를 상기의 실시예5와 같이하고 고체윤할제의 사용량을 하기의 표4와 같이 하고 초기딱임성 및 내구성을 KS R 3015에 따라 실험하고 그 결과를 표5에 나타내었다.
표4
고체윤할제 및 그 첨가량(g)
그라파이트 폴리테트라플루오르에틸렌 이황화몰리브데늄
실시예8 12.5 - - 12.5
실시예9 - 12.5 - 12.5
실시예10 - - 12.5 12.5
실시예11 6.3 6.2 - 12.5
실시예12 5.7 7.8 12.5
실시예13 6.0 - 6.5 12.5
표5
실시예8 실시예9 실시예10 실시예11 실시예12 실리예13
초기딱임성 M구역(개) 헤어라인 2.5 2.5 2.75 2.5 2.75 2.75
헤비어라인 0.25 0 0.5 0.25 0.5 0.5
와이드라인 0 0 0 0 0 0
S구역(개) 헤어라인 3.25 4 3.5 3.5 3.75 3.5
헤비어라인 0.5 0.5 1.75 0.5 1 1.75
와이드라인 0 0 0 0 0 0
내구성(50만회) M구역(개) 헤어라인 3.75 4 3.5 3.5 3.75 3.5
헤비어라인 1 1 0.5 0.75 1 0.75
와이드라인 0 0 0 0 0 0
S구역(개) 헤어라인 5.75 5.75 5 5 5.5 5
헤비어라인 2 2.5 2.25 2.25 2 2.25
와이드라인 0 0 0 0 0 0
상기의 표5로부터 확인되는 바와 같이, 고체윤할제의 종류에 따라 다소의 차이가 있기는 하나, 그 차이가 상기 표3의 범위내의 것에 불과하여 특별히 한정되어야 할 이유는 없고, 상기 실시예5의 경우와 같이 고체윤할제 3개를 종합하여 사용한 경우가 가장 좋은 결과를 나타내고 있으므로 3종류의 고체윤할제를 혼합하여 사용하는 것이 바람직한 것으로 볼 수 있다.
<실시예 14 내지 실시예 18 >
비닐리덴플루오라이드헥사플루오르프로필렌 엘라스토머, 셀룰로스아세테이트부틸레이트, 고체윤할제 및 아세토알콕시알루미늄디이소프로필레이트를 상기의 실시예4와 같이하고 폴리에틸렌변성폴리테트라플루오로에틸렌왁스의 사용량을 하기의 표6와 같이 하고 초기딱임성 및 내구성을 KS R 3015에 따라 실험하고 그 결과를 표7에 나타내었다.
표6
실시예14 실시예15 실시예16 실시예17 실시예18
폴리에틸렌변성폴리테트라플루오로에틸렌왁스 첨가량(g) 0.37 0.56 0.75 0.9 1.06
표7
실시예14 실시예15 실시예16 실시예17 실시예18
초기딱임성 M구역(개) 헤어라인 3 2.25 2.5 2.5 3
헤비어라인 0 0 0 0 0.25
와이드라인 0 0 0 0 0
S구역(개) 헤어라인 3.25 3.25 3.25 3 3.75
헤비어라인 0.5 0.5 0.5 0.5 1
와이드라인 0 0 0 0 0
내구성(50만회) M구역(개) 헤어라인 5.25 4 2 2 6
헤비어라인 1.75 1.75 0.75 0.5 1.75
와이드라인 0 0 0 0 0
S구역(개) 헤어라인 6.5 6.5 4 3.75 7.5
헤비어라인 3.25 2.75 2.25 2 2.75
와이드라인 2 1 0 0 2
상기의 표7로부터 확인되는 바와 같이, 본 발명의 범위내에 있는 실시예15 내지 실시예17의 경우에 있어서는 초기딱임성 및 내구성면에서 상기의 표3에 나타나 있는 규격의 범위내에 해당할 뿐만 아니라, 폴리에틸렌변성폴리플루오로에틸렌왁스의 첨가량이 적은 실시예14 및 과다하게 첨가된 실시예18에 비하여 초기딱임성 및 내구성이 우수함을 알 수 있다.
상기의 실시예를 통하여 확인되는 바와 같이 본 발명의 브레이드용 조성물은 셀룰로우스화합물을 사용하여 불소수지를 개질시켜줌으로서 우수한 내마모성 및 내구성을 지니는 브레이드를 제공할 수 있으며, 또 조성물을 조성함에 있어 폴리에틸렌변성폴리테트라플루오로에틸렌왁스를 적정량 사용함으로서 더웅 우수한 브레이드를 제공하는 유용한 발명인 것이다.

Claims (7)

  1. 불소수지와 경화제와 개질제를 바인더로 사용하고 윤할제를 첨가한 와이퍼의 브레이드에 적용시키기 위한 윤할 코팅조성물에 있어서, 개질제로서 셀룰로우스화합물을 사용하고, 경화제로서 아미노실란 화합물을 사용함을 특징으로 하는 브레이드용 윤할 코팅조성물
  2. 청구항1에 있어서, 불소수지가 분자량이 30만 내지 250만인 비닐리덴플루오라이드헥사플루오르프로필렌인 것을 특징으로 하는 브레이드용 윤할 코팅조성물
  3. 청구항 1 또는 청구항 2에 있어서, 개질제로 사용되는 셀룰로우스화합물이 셀룰로우스아세테이트부틸레이트인 것을 특징으로 하는 브레이드용 윤할 코팅조성물
  4. 청구항 3에 있어서, 셀룰로우스아세테이트부틸레이트가 불소수지엘라스토머 고형분에 대하여 5중량내지 25중량가 첨가되는 것을 특징으로 하는 브레이드용 윤할 코팅조성물
  5. 청구항 4에 있어서, 폴리에틸렌변성폴리테트라플루오르에틸렌왁스가 보조윤할제로서 바인더의 고형분에 대하여 3중량내지 7중량가 첨가되는 것을 특징으로 하는 브레이드용 윤할 코팅조성물
  6. 청구항 5에 있어서, 고체윤할제로서 입도가 0.5㎛∼12㎛인 폴리테트라플루오르에틸렌, 그라파이트, 이황화몰리브데늄, 질화붕소, 불화흑연, 이황화텅스텐 등의 윤할제중에서 선택되는 단독 또는 혼합윤할제가 바인더에 대하여 중량비로서 2:8∼6:4의 비율로 혼합되어 첨가되는 것을 특징으로 하는 브레이드용 윤할 코팅조성물
  7. 청구항 6에 있어서, 분산제로서 아세토알콕시 알루미늄디이소프로필레이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)에틸렌티타네이트, 비스(디옥틸피로포스페이트)옥시아세토티타네이트, 테트라에틸암모늄플루오로알킬설포네이트중에서 선택된 분산제가 고체윤할제 분말에 대하여 3중량이하의 범위내에서 첨가되는 것을 특징으로 하는 브레이드용 윤할코팅조성물
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KR20200143755A (ko) * 2019-06-14 2020-12-28 주식회사 캐프 와이퍼 블레이드용 코팅 조성물 및 이를 이용한 코팅 방법

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