KR20020057575A

KR20020057575A - 고무 표면처리용 도료 조성물

Info

Publication number: KR20020057575A
Application number: KR1020000067401A
Authority: KR
Inventors: 송한종; 김태균; 이재욱
Original assignee: 조원영; 주식회사 화승알앤에이
Priority date: 2000-11-14
Filing date: 2000-11-14
Publication date: 2002-07-12
Also published as: KR100371303B1

Abstract

본 발명은 웨더스트립 등으로 사용되는 고무의 표면을 처리하는 도료 조성물에 관한 것으로, 바인더 성분으로 경화성 실리콘과 비경화성 실리콘을, 접착증진제로 폴리올렌핀계 폴리올을, 촉감 및 내구성 향상을 위하여 왁스 또는 파우더를 함유하여 우수한 내구성, 내열성, 발수성 및 슬립성을 제공한다.

Description

고무 표면처리용 도료 조성물{Paint composition for surface treatment of polymer elastomer}

본 발명은 웨더스트립 등으로 사용되는 고무의 표면을 처리하기 위한 도료 조성물에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바인더 성분으로 경화성 실리콘과 비경화 실리콘을, 접착증진제로 폴리올렌핀계 폴리올을, 촉감 및 내구성 향상을 위하여 왁스 또는 파우더를 함유하여 우수한 내구성, 내열성, 발수성 및 슬립성을 갖는 고무의 표면 처리용 도료 조성물에 관한 것이다.

일반적으로 자동차 웨더스트립(weatherstrip)은 창유리와 차 문(door)간의 접동면, 또는 차 문(Door)과 차 본체(Body) 도장면과의 접촉면에 이용되고 있으며, 자동차 웨더스트립의 재질로는 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머(Ethylene Propylene Diene Terpolymer : EPDM)또는 에틸렌-프로필렌 모노머(Ethylene Propylene Monomer : EPM) 고무 등이 사용되고 있다.

그런데, 웨더스트립으로 사용하기 위해서는, 특히 내구성, 내열성, 발수성, 슬립성 등의 물성이 요구되어지므로, 이들 물성을 향상시킬 수 있는 방법이 개발되었다.

예를 들면, 일본 특공소 56-19813호에는, 웨더스트립 표면에 슬립성, 발수성을 부여하기 위하여 경화성 실리콘 또는 실리콘 오일로 표면처리하는 방법이 개시되어 있다. 그러나, 경화성 실리콘 또는 실리콘 오일은 마찰에 의해 마모되어 떨어지기 쉽기 때문에 효과의 지속성이 없으며, 이들 실리콘류를 단독으로 사용하는 경우에는 피도장물에 대해 접착성이 없고 도막으로서 강도도 없는 문제점이 있다.

이와 같은 결점을 개량하기 위해서, 일본 특개소 55-160063호, 특개소 55-157661호, 특개소 61-225222호, 특개소 61-155432호 및 일본 실용특허 56-164819호에는, 실리콘 오일을 폴리우레탄 도료와 배합하여 폴리우레탄 도료의 부착성에 의해 피도장물과 도막의 접착성을 증가시켰다.

그러나, 폴리우레탄-실리콘 오일 조성물의 경우, 표면의 슬립성, 발수성이 조기에 저하되며, 자동차 창유리의 승하강시 우레탄에 의하여 마찰음이 발생되는 단점이 있다.

이에, 본 발명자들은 상기한 단점을 해결하면서, 표면처리용 도료 조성물의 피도장물과의 밀착성 및 내구성이 개선된 도료 조성물을 개발하기 위하여 연구를 거듭한 결과, 바인더 성분으로 경화성 실리콘과 비경화성 실리콘을, 접착증진제로 폴리올렌핀계 폴리올을, 촉감 및 내구성 향상을 위하여 왁스 또는 파우더를 함유하는 경우, 상기한 목적을 달성할 수 있음을 발견하고 본 발명을 완성하게 되었다.

따라서, 본 발명의 목적은 장기적으로 우수한 내마모성 및 슬립성, 발수성, 비고착성, 비동결성을 부여하며, 습윤 상태에서 유리 승하강시 마찰음이 발생하지않는 고무의 표면처리용 도료 조성물을 제공하는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명에 따른 도료 조성물은 (A)경화성 실리콘; (B)비경화성 실리콘; (C) 폴리올레핀계 폴리올; 및 (D) 왁스 또는 파우더를 함유하는 것을 특징으로 한다.

이하, 본 발명을 상세히 설명한다.

본 발명은 자동차의 웨더스트립 등으로 사용되는 고무의 표면을 처리하기 위한 도료 조성물에 관한 것으로, 본 발명의 도료 조성물을 사용하여 표면처리된 고무는 우수한 내마모성, 슬립성, 발수성, 비고착성, 비동결성을 갖는다.

본 발명의 도료 조성물의 주성분은 (A)경화성 실리콘; (B)비경화성 실리콘; (C) 폴리올레핀계 폴리올; 및 (D) 왁스 또는 파우더이다.

본 발명의 조성물에서 (A)성분인 경화성 실리콘은 바인더 역할을 하는 성분으로서, 도막의 물성을 증대시키고, 마찰계수를 저하시키며, 내후성을 향상시키기 위하여 사용된다.

경화성 실리콘으로는 분자량이 100~100만이고, 점도는 10~150만 cps(25℃)이며, 관능지수가 1~3인 것(관능기로 아민기 또는 히드록실기 함유)이 바람직하다. 이는 분자량 및 점도가 상기한 범위보다 작으면, 마모물성이 떨어지고, 상기 범위이상이면 실리콘 고무에 해당되기 때문이다.

이와 같은 경화성 실리콘을 예로 들어 도식화하면, 하기 화학식 1과 같다.

(식중, n은 1이상의 정수이고, R 및 R'은 아민 또는 히드록실기이다.)

본 발명의 조성물에서 경화성 실리콘은 단독 또는 두 가지 이상의 분자량이 다른 경화성 실리콘을 혼용하여 사용하거나 다른 관능기를 가지는 경화성 실리콘을 혼용하여 사용할 수 있다.

본 발명의 조성물에서 (B)성분인 비경화성 실리콘은, 슬립성, 장기 내구성, 비고착성을 향상시키며, 자동차 문(Door)에서 유리의 승하강시 발생되는 마찰음을 줄여주거나 소멸시키기 위하여 사용된다. 특히, 비경화성 실리콘을 단독으로 사용하는 경우에는 마모되기 쉽고 접착성이 없지만, 경화성 실리콘과 병용시에는 경화성 실리콘이 마모성 및 접착성을 부여해주고, 비경화 실리콘은 윤활제 역할을 하여 표면처리제의 장기내구성 및 비고착성을 향상시키기 때문에, 본 발명의 조성물에서는 경화성 실리콘과 비경화성 실리콘을 혼합하여 사용한다.

본 발명의 조성물의 비경화성 실리콘으로는 점도가 100∼50만cps(25℃)인 것이 바람직하다. 이는 점도가 100cps 미만인 경우에는 bleeding되는 속도가 너무 빨라 상기에 언급한 물성을 지속적으로 부여하기 어렵고, 점도가 50만cps를 초과하는 경우에는 bleeding되기 어렵기 때문에 상기에 언급한 물성을 부여하기가 어렵게 되기 때문이다.

비경화성 실리콘을 예를 들어 도식하자면 화학식 2와 같으며, 일본 도시바 사의 TSF451-10^TM, TSF451-100^TM, TSF451-350^TM, TSF451-1000^TM, TSF451-2000^TM, TSF451-1M^TM, TSF451-10M^TM, TSF451-50M^TM, TSF456^TM, TSF400^TM, TSF405^TM, TSF458^TM, YF451^TM등을 사용할 수 있다.

(식중, n은 1이상의 정수이다)

본 발명의 조성물에서 비경화성 실리콘은 경화성 실리콘 100중량부에 대하여 1~100중량부, 바람직하게는 10~50중량부의 양으로 사용하는 것이 바람직하다. 이는 비경화성 실리콘 함량이 1중량부 미만일때는 상기에서 언급한 물성의 부여가 어렵고, 100중량부를 초과하는 경우에는 상기에서 언급한 경화성 실리콘의 특성을 얻지 못하기 때문이다.

본 발명의 조성물에서 (C)성분인 폴리올레핀계 폴리올은, 도막과 피도장물과의 접착력을 증진시키기 위해 사용된다.

폴리올레핀계 폴리올은 부타디엔 또는 에틸렌기를 함유하거나, 수첨화된 폴리올을 사용하는 것이 바람직하다. 이는 기재의 밀착성을 향상시키기 위해서이다.

또한, 분자량이 500이하일때는 경화 속도가 매우 빨라 원활한 도포작업이 불가능하며, 분자량이 4,000이상일때는 경화제와의 반응 속도가 저하되어 경화가 되지않으며, 표면처리제 제조시 용제에 잘 녹지않아 취급이 어려우므로, 분자량이 500~4,000이고, 관능지수가 1~3인 폴리올이 바람직하다.

본 발명의 조성물에서 폴리올레핀계 폴리올은 경화성 실리콘 100중량부에 대하여 0.01∼10중량부가 바람직하다. 이는 폴리올의 함량이 0.01중량부 미만인 경우에는 조성물 전체로서 피도장면에 대해 충분한 밀착성을 얻을 수 없고, 100중량부를 초과하는 경우에는 도료 제조시에 층 분리가 발생하여 균일한 도막을 얻을 수 없으며, 밀착성 또한 저하되기 때문이다.

본 발명의 조성물에서 (D)성분은 왁스(WAX) 또는 파우더로, 내구성 및 촉감을 향상시키기 위하여 사용한다.

왁스 또는 파우더로는 폴리사불화에틸렌계(Polytetrafluroethylene : PTFE), 폴리프로필렌계(Polypropylene : PP), 폴리에틸렌계(Polyethylene : PE), 변성 폴리에틸렌계 왁스 또는 파우더를 사용한다.

한편, 왁스 또는 파우더의 평균 입자크기는 4∼25㎛인 것이 바람직하며, 함량은 경화성 실리콘 100중량부를 대하여 1~50중량부를 사용하는 것이 바람직하다. 이는 상기한 입자크기에서 표면처리시 외관이 가장 양호하고, 스프레이 작업이 용이하며, 상기한 함량범위 보다 작은 경우에는 마모 물성이 떨어지고, 큰 경우에는 표면처리시 외관 불량이 발생하기 때문이다.

상기의 왁스 또는 파우더는 단독 또는 혼용할 수 있으며, 입자크기가 다른 왁스를 혼용하여 사용할 수도 있다.

본 발명은 이상의 주요성분 이외에도 촉매, 촉진제, 경화제 등의 첨가제, 염료, 안료 그리고 기타 도막형성요소로서 톨루엔, 메틸에틸케톤(Methyl Ethyl Ketone : MEK) 등의 용제 혹은 희석제를 포함할 수 있다.

상기 촉매로는, 디부틸틴디아세테이트, 디부틸틴디라우레이트, 디부틸틴디옥토에이트, 메르캅탄틴, 디옥틸틴올레이트 등이 있다. 이러한 촉매는 상기 접착증진제 및 경화성 실리콘의 경화시에 반응을 촉진시킨다.

또한, 도료에 내구성을 부여하기 위하여 사용되는 경화제로는 4,4'-디페닐메탄 디이소시아네이트(4,4'-diphenylmethane diisocyanate : MDI), 톨루엔 디이소시아네이트(Toluene diisocyanate : TDI), 이소포론 디이소시아네이트(Isophorone diisocyanate : IPDI), 1,5-나프탈렌 디이소시아네이트(1,5-Naphthalene diisocyanate : NDI), m-자일렌 디이소시아네이트(m-Xylene diisocyanate : XDI), P-페닐렌 디이소시아네이트(P-Phenylene diisocyanate : PPDI), 디싸이크로헥실메탄-4,4'-디이소시아네이트(dicyclohexylmethane-4,4'-diisocyanate : H12MDI)와 같은 디이소시아네이트 또는 수첨화물 삼량체(trimer) 및 desmodur R^TM, RF^TM, RU^TM과 같은 다관능성 이소시아네이트를 사용할 수 있다.

상기 경화제의 투입량은 사용되어지는 경화성 실리콘 100중량부에 대하여 1∼20중량부가 사용되어지며, 적정 투입량은 3∼10중량부이다. 이는 1중량부이하 사용시에는 경화가 완전히 진행되지 않아 도막의 물성이 떨어지며, 20중량부 이상 사용시에는 도막이 딱딱해져 마모 물성이 저하되기 때문이다.

본 발명의 도료 조성물은 붓 도포 또는 스프레이 등에 의해 피도장물인 고분자 탄성체 표면에 도포된다.

이하 본 발명을 실시예를 통하여 상세히 설명한다. 그러나, 본 발명은 하기 실시예에 한정되는 것은 아니다.

[실시예 1]

구성성분	함량(중량부)
PTFE Powder(Synfluo 170VF, 입자크기; 5~7㎛)경화성 실리콘(TSF484)비경화성 실리콘(TSF 50M)촉매(TL-1)폴리이소시아네이트부타디엔 변성폴리올톨루엔MEK	4025050130100500500

상기 도료조성물을 표면 미처리 EPDM 고무의 표면에 스프레이 도포하고, 80∼150℃의 건조로에서 건조하여, 표면처리된 EPDM고무를 얻었다.

[실시예 2]

구성성분	함량(중량부)
PTFE Powder(Fluo HTG, 입자크기; 2.5~3.5㎛)경화성 실리콘(TSF484)경화성 실리콘(YSR3022)비경화성 실리콘(TSF 50M)촉매(YC6831)폴리이소시아네이트부타디엔 변성폴리올톨루엔MEK	4010010030130100500500

상기 실시예 1에서와 동일한 방법으로, 상기 조성물을 EPDM고무의 표면에 도포하고, 건조하여, 표면처리된 EPDM고무를 얻었다.

[실시예 3]

구성성분	함량 (중량부)
PE WAX(MPP 230XF;, 입자크기; 4.5~6㎛)경화성실리콘(YSR3022)경화성실리콘(TSF484)비경화성 실리콘(TSF 451-10M)촉매(YC6831)폴리이소시아네이트부타디엔 변성폴리올톨루엔MEK	5010010050130150500500

[비교예 1]

구성성분	함량 (중량부)
PE WAX(MPP 230XF)경화성 실리콘(YSR3022)경화성 실리콘(TSF484)촉매(YC6831)폴리이소시아네이트부타디엔 변성폴리올톨루엔MEK	5012080130100500500

상기 도료조성물을 표면 미처리 EPDM 고무의 표면에 스프레이 도포하여 80∼150℃의 건조로에서 건조하여, 표면처리된 EPDM고무를 얻었다.

[비교예 2]

구성성분	함량 (중량부)
경화성 실리콘(HO[(CH₃)₂SiO]₃₀₀H)경화성 실리콘(HO[(CH₃)₂SiO]₂₈₀₀H)폴리오르가노하이드로디엔실록산((CH₃)₃SiO[(CH₃)HSiO]₄₈Si(CH₃)₃)γ-아미노프로필트리에톡시실란옥탄산주석이소프로필알콜	1005053010150

상기 비교예 1과 동일한 방법으로, 상기 조성물을 EPDM고무의 표면에 도포하고, 건조하여, 표면처리된 EPDM고무를 얻었다.

[비교예 3]

구성성분	함량 (중량부)
PTFE Powder(입자크기; 2.5~3.5㎛)경화성 실리콘(YSR3022)촉매(YC6831)폴리이소시아네이트우레탄 폴리올톨루엔MEK	501301360333500500

[비교예 4]

구성성분	함량 (중량부)
경화성 실리콘(YSR3022)촉매(YC6831)트리클로로이소시아뉴릭산(TCIA)폴리이소시아네이트우레탄폴리올톨루엔MEK에틸 아세테이트	1301.31060333500500100

<시험예 1>

실시예 1~3 및 비교예 1∼4에 의해 얻어진 웨더스트립의 표면 물성을 측정하고, 그 결과를 표 1에 나타내었다.

측정항목은 내마모성과 마찰계수이다.

내마모성는 '초기상태'와 '내후성 시험기 내에서 80 ±2℃ 24시간 내후시험한 후의 상태'에서 측정하였다. 내마모성 측정의 시험조건은 두께 3.5cm의 곡면유리에 1kg 하중으로 스트로크 100mm, 30사이클/분 하에서 표면이 박리될 때까지의스트로크 횟수를 검사하였다.

마찰계수는 실시예 1~3 및 비교예 1∼4에 의해 코팅된 시편을 3.5×0.6㎠로 2개 절취한 후, 5×5㎠ 철판에 3㎝ 간격을 두고 붙인 다음, 500g 하중을 가하여, 100㎜/분의 속도로 20분동안 인취하여 UTM의 load값을 측정하였다.

	내마모성(회)	마찰계수(㎏/㎝)
	상태	마찰계수(㎏/㎝)	내후시험후
실시예 1	30000 이상	30000 이상	0.4
실시예 2	30000 이상	23000	0.6
실시예 3	30000 이상	30000 이상	0.3
비교예 1	21000	20000	0.5
비교예 2	2000	1500	0.7
비교예 3	15000	12000	0.6
비교예 4	10000	10000	0.5

표 1에서 알 수 있듯이, 본 발명에 따른 도료용 조성물을 도막 형성 요소로서 사용하면 내마모성이 비약적으로 상승된다. 이는 접착증진제의 부착력 향상 효과와 경화성 실리콘의 내구성에 의하여 향상됨을 알 수 있다.

또한, 마찰계수 측정결과에서도 왁스의 선정과 경화성 실리콘의 경화정도(실리콘의 경화정도가 많이 될수록 마찰계수는 올라감. 그러나, 실리콘 투입함량 및 경화정도에 의한 영향보다 왁스의 입자크기와 종류에 더 큰 영향을 받으며, 입자가 클로록 마찰계수는 떨어짐)에 따라 비교예의 경화성 실리콘 사용보다 향상됨을 알 수 있다. 나아가, 실시예 1 내지 3의 경우는 반습윤 상태에서 유리의 승하강시 마찰음이 발생하지 않는 반면, 비교예 3과 4는 반 습윤 상태에서 유리의 승하강시 마찰음이 발생하였다.

본 발명의 고무 표면처리용 도료 조성물로 비극성 고무와 같은 피도장물의 표면을 코팅처리함으로서, 피도장물의 표면을 강화하고, 발수성, 슬립성 및 비고착성을 부여할 뿐만아니라, 내구성, 내열성, 발수성을 향상시킬 수 있다.

Claims

하기 (A)성분 100중량부에 대하여, (B)성분 1~100중량부, (C)성분 0.01~10중량부 및 (D)성분 1~50중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 고무의 표면처리용 도료 조성물.

(A) 경화성 실리콘;

(B) 비경화성 실리콘;

(C) 폴리올레핀계 폴리올; 및

(D) 왁스 또는 파우더.
제 1항에 있어서. 상기 (A)성분이 분자량이 100~100만이고, 점도가 10~150만 cps(25℃)인 경화성 실리콘임을 특징으로 하는 도료 조성물.
제 1항에 있어서. 상기 (C)성분이 분자량이 500~4,000인 폴리올레핀계 폴리올임을 특징으로하는 도료 조성물.
제 1항 또는 제 3항에 있어서. 상기 (C)성분이 부타디엔 또는 에틸렌기를 함유하거나, 수첨화된 폴리올레핀계 폴리올임을 특징으로 하는 도료 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 (D)성분은 폴리에틸렌계, 변성 폴리에틸렌계, 폴리프로필렌계 또는 폴리사불화에틸렌계 왁스 또는 파우더임을 특징으로 하는 도료 조성물.
제 1항에 있어서, 상기 (D)성분의 입자크기가 4~25㎛임을 특징으로 하는 도료 조성물.