KR20020059821A - 와이퍼 블레이드 - Google Patents

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KR20020059821A
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thermoplastic elastomer
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와타나베지로
구로다마스오
오오카나오유키
이시다노보루
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하기와라 세이지
요코하마 고무 가부시키가이샤
마유미 도오루
니혼 와이퍼 블레이드 가부시키가이샤
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Abstract

본 발명은 와이핑 성능이 우수하고, 채터링 음 발생이 억제되고, 내구성이 우수하고, 또한 조립 공정 수가 적은 와이퍼 블레이드에 관한 것이다.
와이퍼 블레이드 기재에 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물을 사용하면, 상기 특성을 갖는 와이퍼 블레이드를 보강재와 일체 성형하여 수득할 수 있다.

Description

와이퍼 블레이드{Wiper blade}
자동차, 전차 등의 차량, 항공기, 선박 등에는, 프론트 글래스, 리어 글래스 등의 표면(이하, 간단히 「유리면」이라고 함)에 부착되는 빗물, 흙탕물, 해수, 얼음, 눈, 먼지 등을 불식(拂拭), 제거하여 시계(視界)를 좋게 하고 운전의 안전을 확보하기 위해서 와이퍼가 부착되어 있다.
와이퍼의 유리면과의 접촉 부분을 구성하는 와이퍼 블레이드는, 유리면의 와이핑 성능, 마모나 균열의 발생이 없는 등의 내구성, 유리와 와이퍼 블레이드와의 마찰시의 채터링 음(chattering sound; 스틱 슬립) 및 이에 따르는 이음(異音)을 발생시키지 않는 것, 어느 정도의 강성 등을 필요로 한다.
이러한 와이퍼 블레이드의 재료로서는, 일반적으로 천연 고무, 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM), 클로로프렌 고무(CR), 아크릴로니트릴-부타디엔 고무(NBR)등의 합성 고무, 폴리에스테르계 열가소성 탄성중합체(TPE) 등이 공지되어 있다. 이들 고무 재료는, 와이핑 성능, 내구성 및 채터링 음 발생 억제 등의 목적하는 특성을 확보하기 위해서, 고분자량 가황물, 특히 천연 고무 가황물이 사용된다.
상기 와이퍼 블레이드에 요구되는 조건 중, 채터링(chattering) 발생은, 와이퍼 블레이드의 유리에 접하는 면을 저마찰성으로 하고, 유리면과의 마찰을 적게 함으로써 해소된다. 이를 위해서 종래에는 고무 표면을 또한 할로겐(염소) 처리 등에 의해 화학적으로 경화시켜, 저마찰화하였다. 그러나 고무 표면의 할로겐화 처리에 의한 경화는, 작업 공정수를 증가시키고, 또한 이에 의해 수득되는 와이퍼 블레이드는, 미끄러짐, 와이핑 성능, 채터링 음의 억제에는 우수하지만, 내구성에 관해서는 충분하다고는 할 수 없다.
장기간 내구성을 높이기 위해서, 표면에 또한 폴리비닐리덴 플루오라이드 등의 불소계 수지 피막층을 설치한 와이퍼 블레이드 등도 공지되어 있다. 그러나 채터링 음은 억제되지만, 와이핑 성능이 불량하고, 또한 내구성도 충분하다고는 할 수 없다.
또한 종래에는, 와이퍼 블레이드의 강성을 확보하고, 와이핑 성능을 향상시키기 위하여, 상기와 같은 고무 재료로 이루어진 기체(基體) 내부에 금속 또는 수지로 이루어진 보강재를 포함시켰다. 이러한 복합 구조는, 일반적으로, 미리 프레스 성형에 의해 상기 고무 재료의 가황물로 이루어진 기체 부분을 형성한 후, 기체 내부에 설치된 슬릿 내에 보강재로서의 강판을 삽입하여 제조한다. 따라서, 종래의 와이퍼 블레이드의 제조방법에서는, 기체 부분과 보강재와의 조립 공정을 필요로 하고, 제조 공정의 간소화가 요구되지만, 상기 고분자량의 가황 고무 재료는 유동성이 없어, 고무 재료와 보강재를 공압출에 의해 일체 성형하는 것이 곤란하다.
보강재를 심재로 하여, 수지 또는 열가소성 탄성중합체 조성물을 사출성형하고, 와이퍼 블레이드를 일체 성형하는 것도 제안되어 있다(일본 공개특허공보 제(평)9-39743호 등). 그러나, 사출성형에 사용되는 수지 또는 열가소성 탄성중합체 조성물은 경질이고, 사출성형에 의해 수득되는 와이퍼 블레이드는 와이핑 성능이 불량하고, 또한 장기간 내구성도 충분하다고는 할 수 없다. 기체 재료로서, 올레핀계 폴리에스테르 탄성중합체를 사용한 경우, 와이퍼 블레이드의 채터링 음이 억제되고, 또한 내구성에도 우수하지만, 재료 자체가 경질이기 때문에 초기의 와이핑 성능이 불량하다.
이 때문에 기체와 보강재와의 일체 성형에 의해 수득되고, 더구나 와이핑 성능, 채터링 음 발생 억제, 내구성 등의 목적하는 특성을 만족시키는 와이퍼 블레이드의 출현이 요구되고 있다.
본 발명은 자동차나 전차 등의 차량, 선박, 항공기 등의 프론트 글래스, 리어 글래스 등에 사용되는 와이퍼 블레이드, 특히 기재(基材)와 보강재와의 일체 성형법에 의해 수득되는 와이퍼 블레이드에 관한 것이다.
도 1은 본 발명의 와이퍼 블레이드의 하나의 양태를 나타내는 단면도이다.
도 2는 본 발명의 와이퍼 블레이드의 다른 하나의 양태를 나타내는 단면도이다.
도 3은 본 발명의 와이퍼 블레이드의 다른 하나의 양태를 나타내는 단면도이다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 와이퍼 블레이드의 다른 양태 예를 나타내는 횡단면도이다.
도 5a 내지 5d는 본 발명의 와이퍼 블레이드의 다른 양태 예를 나타내는 측단면도이다.
도 6a 내지 6j는 본 발명의 와이퍼 블레이드에 있어서의 보강재의 다른 양태예를 나타내는 횡단면도이다.
도 7a 내지 7j는 본 발명의 와이퍼 블레이드에 있어서의 보강재의 다른 양태예를 나타내는 횡단면도이다.
도 8은 본 발명의 와이퍼 블레이드의 하나의 양태를 나타내는 단면도이다.
도 9는 본 발명에 있어서, 와이퍼 블레이드의 만곡계수를 구하기 위해서 사용하는 와이퍼 블레이드의 모식적 단면도이다.
도 10은 도 9의 응력 설명도이다.
도 11은 휘어짐의 설명도이다.
도 12는 블레이드 끝부분에 표면 피복층을 갖는 본 발명의 와이퍼 블레이드의 하나의 양태를 나타내는 단면도이다.
도 13은 블레이드 끝부분에 표면 피복층을 갖는 본 발명의 와이퍼 블레이드의 다른 양태예를 나타내는 단면도이다.
도 14는 블레이드 끝부분에 표면 피복층을 갖는 본 발명의 와이퍼 블레이드의 다른 양태예를 나타내는 단면도이다.
본 발명자는, 상기와 같은 종래 기술을 감안하여 예의 검토한 바, 열가소성 수지와 동적 가황된 탄성중합체 성분을 특정 조성으로 포함하고, 이에 의해 열가소성 수지 매트릭스에 탄성중합체 성분이 분산된 해도(海島) 구조가 형성된 열가소성 탄성중합체 조성물을 사용하면, 보강재와의 일체 성형에 의해 목적하는 특성을 갖는 와이퍼 블레이드를 수득하는 것이 가능하고, 상기 목적을 일거에 달성할 수 있음을 밝혀내어 본 발명을 완성하였다. 또한 본 발명에서는, 일체 성형시의 휘어짐을 억제하게 한 와이퍼 블레이드, 또한 특히 채터링 음의 발생이 억제되고, 또한 와이핑 성능 및 내구성이 향상된 블레이드 끝(刃先) 구조를 갖는 와이퍼 블레이드도 제공된다.
즉, 본 발명에 관한 와이퍼 블레이드의 제1 양태는,
(1) 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상(連續相)에 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물과 보강재를 일체 성형하여 이루어진 와이퍼 블레이드이다.
(2) 상기 열가소성 탄성중합체 조성물은 열가소성 수지와 탄성중합체 성분을 열가소성 수지/탄성중합체 성분 = 85/15 내지 15/85의 중량비로 함유하는 것이 바람직하다.
(3) 상기 열가소성 수지의 융점은 200℃ 이상인 것이 바람직하다.
(4) 본 발명에 관한 와이퍼 블레이드의 제조방법에서는, 상기 열가소성 탄성중합체 조성물과 상기 보강재를 통상 공압출에 의해 일체 성형한다.
또한, 일체 성형 와이퍼 블레이드에서는 목적하는 강성을 확보하는 것은 가능하지만 휘어짐을 발생시키는 경우가 있다. 휘어짐은, 어느 쪽 방향으로 발생하더라도 와이핑 성능을 저하시킨다. 특히 휘어짐을 발생시키지 않는 일체 성형에 관해서 검토를 진행시킨 바, 영률과 수축률로부터 구해지는 만곡계수를 기준으로 할 수 있고, 이 만곡계수를 특정치 이하로 하면 열가소성 탄성중합체 조성물과 보강재로부터 휘어지지 않는 성형체를 만들 수 있음을 알아내었다. 또한, 당해 만곡계수가 특정한 값이고, 또한 와이퍼 블레이드가 소정의 강성을 갖도록, 열가소성 탄성중합체 조성물과 보강재를 조합시켜 사용하면, 와이퍼 블레이드에 목적하는 특성, 특히 휘어지지 않고 목적하는 와이핑 성능을 갖는 와이퍼 블레이드를 일체 성형에 의해서 수득할 수 있음도 밝혀내었다. 또한, 만곡계수는 금속끼리의 복합체 즉 바이메탈 기술에서 제안된 파라미터이다. 또한, 와이퍼 블레이드의 강성은 휨을 기준으로 할 수 있다.
즉, 본 발명의 와이퍼 블레이드의 제2 양태는,
(5) 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 기체와 보강재와의 일체 성형체로서, 하기 특성 ① 및 ②를 만족하는 와이퍼 블레이드이다.
① 당해 열가소성 탄성중합체 조성물 및 보강재의 영률을 각각 E1및 E2, 각 재료의 수축률 차를 δr로 하고, 또한 당해 와이퍼 블레이드를 실질적으로 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 기체 층과 보강재 층과의 2층 구조체로 간주할 때, 다음 수학식 1로 구한 만곡계수 K가 1×10-3이하이고,
② 길이 200mm의 와이퍼 블레이드의 한쪽 끝에 50g의 집중 하중을 걸었을 때의 휨이 20 내지 80mm이다.
위의 수학식 1에서,
δr는 기체 재료와 보강재와의 수축률 차이고,
m은 E1/E2(여기서, E1은 기체 재료의 영률이고, E2는 보강재의 영률이다)이며,
n은 h1/h2(여기서, h1은 기체 재료의 두께[mm]이고, h2는 보강재의 두께[mm]이다)이다.
(6) 상기 열가소성 탄성중합체 조성물이, 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 당해 동적 가교된 탄성중합체 성분이 열가소성 수지로 이루어진 연속상 중에 분산된 구조를 갖는 상기(5)의 와이퍼 블레이드.
(7) 상기 ① 및 ②를 만족시키도록 선택된 열가소성 탄성중합체 조성물과 보강재를 공압출에 의해 일체 성형하는 (5) 또는(6)에 기재된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
또한 본 발명의 제3의 양태는,
(8) 본체와 당해 본체 중의 적어도 블레이드 끝부분의 표면을 피복하는 표면 피복층을 갖고, 적어도 당해 본체가 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 와이퍼 블레이드이다.
(9) 상기 표면 피복층의 융점은 200℃ 이상인 것이 바람직하다.
(10) 상기 표면 피복층이 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에, 동적 가교된 탄성중합체성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 (8) 또는(9)에 기재된 와이퍼 블레이드.
(11) 상기 본체의 JIS A 경도가 50 내지 80이고, 상기 표면 피복층의 JIS A 경도가 70 내지 99인 (8) 내지 (10) 중의 어느 하나에 기재된 와이퍼 블레이드.
(12) 상기 본체를 형성하는 재료와, 상기 표면 피복층을, 공압출에 의해 일체 성형함을 특징으로 하는 상기(8) 내지 (11) 중의 어느 하나에 기재된 와이퍼 블레이드의 제조방법.
본 발명의 제4 양태는,
(13) 적어도 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 본체와, 열가소성 탄성중합체 조성물 또는 열가소성 수지 조성물로 이루어진 블레이드 끝으로 구성된 와이퍼 블레이드로, 상기 블레이드 끝의 적어도 유리와 접하는 면의 10점 평균 조도가 2 내지 50㎛인 와이퍼 블레이드이다.
(14) 상기 블레이드 끝의 적어도 유리와 접하는 부분의 재료가 평균 입자 직경이 40㎛ 이하인 충전제를 3 내지 50용적% 함유하는 상기(13)에 기재된 와이퍼 블레이드.
(15) 상기 충전제가 흑연, 이황화몰리브덴, 폴리에틸렌 테트라플루오라이드 또는 유리 비드인 (14)에 기재된 와이퍼 블레이드.
(16) 상기 본체가 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에, 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 (13) 내지 (15) 중의 어느 하나에 기재된 와이퍼 블레이드.
(17) 상기 블레이드 끝이 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에, 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 (13) 내지 (16) 중의 어느 하나에 기재된 와이퍼 블레이드.
(18) 상기 본체를 형성하는 재료와 상기 블레이드 끝을 형성하는 재료를 공압출시킴으로써 제조하여 수득되는 (13) 내지 (17) 중의 어느 하나에 기재된 와이퍼 블레이드.
이하, 본 발명을 보다 구체적으로 설명한다.
본 발명의 와이퍼 블레이드의 제1 양태를, 도 1에 모식적으로 나타낸 와이퍼 블레이드의 횡단면도를 참조하면서 설명한다. 도면에서는, 저면측(지면(紙面)에 대하여 아래쪽)이 유리 접면측이 된다. 도 1에서, 기체(1) 재료[이하, 기재(基材)라고도 함]와 보강재(2)는 일체 성형되어 있다.
본 발명에서는, 이 기재(1)로서, 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에, 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물이 사용된다.
우선, 이 특정한 열가소성 탄성중합체 조성물을 형성하는 열가소성 수지(또는 수지 성분)와 탄성중합체 성분에 대하여 설명한다.
〈수지 성분〉
상기 수지 성분으로서는, 열성형 가능한 공지된 열가소성 수지를 널리 사용할 수 있으며, 예를 들면, 폴리올레핀계 수지[예: 고밀도 폴리에틸렌(HDPE), 저밀도 폴리에틸렌(LDPE), 초고분자량 폴리에틸렌(UHMWPE), 아이소택틱 폴리프로필렌, 신디오택틱 폴리프로필렌 등의 폴리프로필렌(PP), 에틸렌프로필렌 공중합체 수지], 폴리아미드계 수지[예: 나일론 6(N6), 나일론 66(N66), 나일론 46(N46), 나일론 11(N11), 나일론 12(N12), 나일론 610(N610), 나일론 612(N612), 나일론 6/66 공중합체(N6/66), 나일론 6/66/610 공중합체(N6/66/610), 나일론 MXD6(MXD6), 나일론 6T, 나일론 6/6T 공중합체, 나일론 66/PP 공중합체, 나일론 66/PPS 공중합체], 폴리에스테르계 수지[예: 폴리부틸렌 테레프탈레이트(PBT), 폴리에틸렌 테레프탈레이트(PET), 폴리에틸렌 이소프탈레이트(PEI), 폴리에스테르 공중합체, PET/PEI 공중합체, 폴리알릴레이트(PAR), 폴리부틸렌 나프탈레이트(PBN), 액정 폴리에스테르, 폴리옥시알킬렌디이미드산/폴리부틸레이트 테레프탈레이트 공중합체 등의 방향족폴리에스테르], 폴리에테르계 수지[예: 폴리아세탈(POM), 폴리페닐렌옥사이드(PPO), 폴리설폰(PSF), 폴리에테르에테르케톤(PEEK)], 폴리니트릴계 수지[예: 폴리아크릴로니트릴(PAN), 폴리메타크릴로니트릴, 아크릴로니트릴/스티렌 공중합체(AS), 메타크릴로니트릴/스티렌 공중합체, 메타크릴로니트릴/스티렌/부타디엔 공중합체], 폴리메타크릴레이트계 수지[예: 폴리메타크릴산메틸(PMMA), 폴리메타크릴산에틸], 폴리비닐계 수지[예: 아세트산비닐(EVA), 폴리비닐알콜(PVA), 비닐알콜/에틸렌 공중합체(EVOH), 폴리비닐리덴 클로라이드(PVDC), 폴리비닐 클로라이드(PVC), 비닐 클로라이드/비닐리덴 클로라이드 공중합체, 비닐리덴 클로라이드/메틸아크릴레이트 공중합체], 셀룰로스계 수지[예: 아세트산 셀룰로스, 아세트산부티르산 셀룰로스], 불소계 수지[예: 폴리비닐리덴 플루오라이드(PVDF), 폴리비닐 플루오라이드(PVF), 폴리클로르플루오로에틸렌(PCTFE), 에틸렌 테트라플루오라이드/에틸렌 공중합체(ETFE)], 이미드계 수지[예: 방향족 폴리이미드(PI)], 폴리아세탈 등을 사용할 수 있다.
또한, 수지 성분으로서, 결정성 열가소성 수지로 이루어진 하드 세그먼트와 비정성 소프트 세그먼트로 구성된 이른바 열가소성 탄성중합체(TPE)를 사용할 수도 있다. 구체적으로는 폴리우레탄계 탄성중합체, 폴리에스테르계 탄성중합체, 불소 중합체계 탄성중합체, 폴리아미드계 탄성중합체 등의 TPE를 들 수 있다.
보다 구체적으로는, 폴리우레탄계 탄성중합체로서는, 단쇄 글리콜 디이소시아네이트를 하드 세그먼트로 하고, 장쇄 폴리올을 소프트 세그먼트로 한 것, 우레탄 및 우레아 결합이 풍부한 하드 세그먼트와 폴리에테르를 주로 하는 소프트 세그먼트로 이루어진 것을 들 수 있다. 폴리에스테르계 탄성중합체로서는, 폴리부틸렌 테레프탈레이트를 하드 세그먼트로 하고, 장쇄의 폴리올이나 폴리에스테르를 소프트 세그먼트로 한 것을 들 수 있다. 불소 중합체계 탄성중합체로서는, 불소 수지 성분을 하드 세그먼트로 하고, 불소 고무 성분을 소프트 세그먼트로 한 것을 들 수 있다. 폴리아미드계 탄성중합체로서는, 나일론을 하드 세그먼트로 하고, 폴리테트라메틸렌글리콜을 소프트 세그먼트로 한 것을 들 수 있다.
상기 중에서도, 제조 비용, 마찰계수, 융점 등을 고려하면, 폴리프로필렌(PP), 폴리아미드계 수지, 폴리에스테르계 수지, 폴리에테르계 수지, 불소계 수지, 폴리아미드계 탄성중합체, 폴리우레탄계 탄성중합체, 폴리에스테르계 탄성중합체(COPE) 등이 바람직하게 사용된다.
수지 성분으로서 상기 예시한 수지를 단독으로 사용하여도 되고, 2종 이상을 병용하여도 되고, 또한 이들을 포함하는 수지 혼합물을 사용할 수 있다.
상기 중에서도 특히 융점이 200℃ 이상인 것이 바람직하게 사용된다. 후술한 바와 같이 본 발명에서는, 성형 후의 와이퍼 블레이드 기재에 있어서, 상기 수지 성분은 연속상(매트릭스)을 형성하고 있고, 즉 블레이드 표면은 실질적으로 수지 성분으로 이루어진다. 와이퍼 블레이드의 사용에 있어서는, 예를 들면, 눈 또는 터널내 등에서 유리면에 수분이 없는 상태에서 유리면의 와이핑을 계속하게 되는 경우가 있다. 이 때, 와이퍼 블레이드 재료가 저융점이면, 와이퍼 블레이드와 유리 사이에 생기는 마찰열에 의해, 유리면과의 접촉면에서 융해가 일어나고, 와이퍼 블레이드가 유리면에 부착하여, 미끄러짐이 나쁘게 되어 버린다. 이와 같이 건조한 유리면을 장시간 계속해서 와이핑시키는 것과 같은 경우라도, 와이퍼 블레이드 표면이 융점 200℃ 이상이면, 마찰열에 의해 녹아 버리는 일이 없다.
〈탄성중합체 성분〉
또한 탄성중합체 성분으로서는, 예를 들면, 이하와 같은 탄성중합체 및 이들의 또는 이들을 포함하는 임의의 혼합물로 할 수 있다.
디엔계 고무 및 이의 수소 첨가물[예: NR, IR, 에폭시화 천연 고무, SBR, BR(고시스 BR 및 저시스 BR), NBR, 수소화 NBR, 수소화 SBR], 올레핀계 고무[예: 에틸렌프로필렌-디엔 고무(EPDM), EPM 등의 에틸렌프로필렌 고무, 말레산 변성 에틸렌프로필렌 고무(M-EPM), IIR, 이소부틸렌과 방향족비닐 또는 디엔계 단량체 공중합체, 아크릴 고무(ACM), 이오노머], 할로겐 함유 고무[예: Br-IIR, CI-IIR, 이소부틸렌 파라메틸스티렌 공중합체의 브롬화물(Br-IPMS), CR, 하이드린 고무(CHR), 클로로설폰화 폴리에틸렌(CSM), 염소화 폴리에틸렌(CM), 말레산 변성 염소화 폴리에틸렌(M-CM), 실리콘 고무[예: 메틸비닐실리콘 고무, 디메틸실리콘 고무, 메틸페닐비닐실리콘 고무), 황 함유 고무[예: 폴리설파이드 고무], 불소 고무[예: 비닐리덴플루오라이드계 고무, 불소 함유 비닐에테르계 고무, 테트라플루오로에틸렌-프로필렌계 고무, 불소 함유 실리콘계 고무, 불소 함유 포스파젠계 고무], 우레탄 고무, 에피클로르하이드린 고무, 열가소성 탄성중합체[예: 스티렌계 탄성중합체, 올레핀계 탄성중합체, 에스테르계 탄성중합체, 우레탄계 탄성중합체, 폴리아미드계탄성중합체] 등을 들 수 있다.
이들 중에서도, 제조 비용, 내후성, 내약품성 등을 고려하면, 아크릴 고무(ACM), 에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM) 등의 올레핀계 고무, 디엔계 고무 또는 이의 수소 첨가물, 할로겐 함유 고무, 불소 고무, 우레탄 고무, 에피클로르하이드린 고무가 바람직하게 사용된다.
이들을 단독으로 사용하여도 되고, 2종 이상을 병용하여도 된다.
〈열가소성 탄성중합체 조성물〉
상기와 같은 수지 성분과 탄성중합체 성분으로부터 열가소성 탄성중합체 조성물을 형성할 때, 서로의 조합은 특별히 한정되지 않고, 각각 임의로 상기로부터 선택되는 하나 이상의 수지 성분과 하나 이상의 탄성중합체를 조합시켜 사용할 수 있다.
수지 성분과 탄성중합체 성분과의 사용 비율은 특별히 제한되지 않지만, 열가소성 수지를 연속상(매트릭스)으로 하고, 여기에 가황된 탄성중합체 성분(도메인)이 분산된 구조의 열가소성 탄성중합체 조성물을 형성하기 위해서는, 통상적으로, 열가소성 수지/탄성중합체 성분(중량비)이 85/15 내지 15/85인 것이 바람직하다. 여기서, 탄성중합체 성분의 양은, 열가소성 탄성중합체 조성물의 분산 구조를 형성하기 위하여 한정되는 양이다. 따라서, 통상적으로 위에서 예시한 탄성중합체(주재(主材))와 함께, 일반적으로 탄성중합체에 배합되는 가황제 등의 다른 성분을 포함하는 양을 의미한다.
또한 열가소성 탄성중합체 조성물은, 상기와 같은 수지 성분 및 탄성중합체 성분 외에도, 본 발명의 목적을 손상하지 않은 범위이면, 필요에 따라 임의 성분을 함유할 수 있다. 열가소성 탄성중합체 조성물은, 통상, 탄성중합체 성분의 가황계 약제를 포함한다.
가황계는, 가황 조건(온도, 시간)도 포함시켜 사용하는 탄성중합체 성분에 따라서 적절하게 결정하면 되고, 특별히 한정되지는 않는다. 가황계는, 이하에 나타내는 것과 같은 가황제, 가황조제 등을 단독으로 또는 2종 이상 병용할 수 있다. 가황제로 일반적인 고무 가황제(가교제)를 사용할 수 있다. 구체적으로는, 황계 가황제로서는 분말 황, 침강성 황, 고분산성 황, 표면 처리황, 불용성 황, 디모르폴린 디설파이드, 알킬페놀 디설파이드 등이 예시되고, 예를 들면, 0.5 내지 4phr(탄성중합체 성분(중합체) 100중량부당 중량부) 정도를 사용할 수 있다.
또한, 유기과산화물계의 가황제로서는, 벤조일퍼옥사이드, t-부틸하이드로퍼옥사이드, 2,4-디클로로벤조퍼옥사이드, 2,5-디메틸-2,5-디(t-부틸퍼옥시)헥산, 2,5-디메틸헥산-2,5-디(퍼옥실벤조에이트) 등이 예시되고, 예를 들면, 1 내지 15phr 정도를 사용하면 된다. 또한, 페놀 수지계의 가황제로서는, 알킬페놀 수지의 브롬화물이나, 염화주석, 클로로프렌 등의 할로겐 공여체와 알킬페놀 수지를 함유하는 혼합 가교계 등이 예시되며, 예를 들면, 1 내지 20phr 정도 사용할 수 있다.
아연화(5phr 정도), 산화마그네슘(4phr 정도), 리사지 10 내지 20phr 정도), p-퀴논디옥심, p-디벤조일퀴논디옥심, 테트라클로로-p-벤조퀴논, 폴리-p-디니트로소벤젠(2 내지 10phr 정도), 메틸린디아닐린(0.2 내지 10phr 정도) 등을 사용할 수도 있다.
필요에 따라서 가황 촉진제를 첨가할 수도 있다. 가황 촉진제로서는, 알데히드·암모니아계, 구아니딘계, 티아졸계, 설펜아미드계, 티우람계, 디티오산염계, 티오우레아계 등의 일반적인 가황 촉진제를, 예를 들면, 0.5 내지 2phr 정도 사용할 수 있다.
구체적으로는, 알데히드·암모니아계 가황 촉진제로서, 헥사메틸렌테트라민 등,
구아니딘계 가황 촉진제로서, 디페닐구아니딘 등,
티아졸계 가황 촉진제로서, 디벤조티아질 디설파이드(DM), 2-머캅토벤조티아졸 및 이의 Zn 염, 사이클로헥실아민 염 등,
설펜아미드계 가황 촉진제로서, 사이클로헥실벤조티아질 설펜아미드(CBS), N-옥시디에틸렌벤조티아질-2-설펜아미드, N-t-부틸-2-벤조티아졸 설펜아미드, 2-(티몰폴리닐디티오)벤조티아졸 등,
티우람계 가황 촉진제로서, 테트라메틸티우람 디설파이드(TMTD), 테트라에틸티우람 디설파이드, 테트라메틸티우람 모노설파이드(TMTM), 디펜타메틸렌티우람 테트라설파이드 등,
디티오산염계 가황 촉진제로서, Zn-디메틸 디티오카바메이트, Zn-디에틸 디티오카바메이트, Zn-디-n-부틸 디티오카바메이트, Zn-에틸페닐 디티오카바메이트, Tc-디에틸 디티오카바메이트, Cu-디메틸 디티오카바메이트, Fe-디메틸디티오카바메이트, 피페콜린피페콜릴 디티오카바메이트 등,
티오우레아계 가황 촉진제로서, 에틸렌티오우레아, 디에틸티오우레아 등이 각각 예시된다.
또한, 가황 촉진제로서는, 일반적인 고무용 조제를 함께 사용할 수 있고, 예를 들면, 아연화(5phr 정도), 스테아르산이나 올레산 및 이들의 Zn 염(2 내지 4phr 정도) 등을 사용할 수 있다.
열가소성 탄성중합체 조성물은, 슬라이딩제를 함유할 수도 있다. 슬라이딩제는, 특별히 한정되지는 않지만, 오가노실록산 등의 계면활성제; 에틸렌 테트라플루오라이드 분말, 이황화몰리브덴, 흑연, 구상 흑연, 단섬유, 극세 섬유 등의 슬라이딩제가 적합하게 사용된다.
슬라이딩제의 함유량은, 열가소성 탄성중합체 조성물 100중량부에 대하여, 0.05 내지 100중량부 정도이면 충분히 슬라이딩 효과를 보이며, 내굴곡성 효과 등도 수득된다.
또한, 수지 성분과 탄성중합체 성분과의 화학적 상용성이 상이한 경우는, 제3 성분으로서 적당한 상용화제를 사용하여 양자를 상용화시키는 것이 바람직하다. 상용화제를 첨가함으로써, 열가소성 수지 조성물과 탄성중합체 조성물과의 계면장력이 저하되고, 그 결과, 분산층을 형성하고 있는 탄성중합체 성분 입자 직경이 미세하게 되는 점에서 양 성분의 특성은 보다 유효하게 발현되게 된다.
이와 같은 상용화제로서는 일반적으로 수지 성분, 탄성중합체 성분의 양쪽 또는 한쪽의 구조를 갖는 공중합체, 또는 수지 성분 또는 탄성중합체 성분과 반응할 수 있는 에폭시기, 카복실기, 카보닐기, 할로겐기, 아미노기, 옥사졸린기, 하이드록실기 등을 갖는 공중합체의 구조를 취할 수 있다. 이들은 혼합되는 수지 성분과 탄성중합체 성분의 종류에 따라서 선정할 수 있지만, 통상적으로 사용되는 것에는 스티렌·에틸렌·부틸렌·스티렌계 블록 공중합체(SEBS) 및 이의 말레산 변성물, EPDM, EPM 및 이들의 말레산 변성물, EPDM/스티렌 또는 EPDM/아크릴로니트릴 그래프트 공중합체 및 이의 말레산 변성물, 스티렌/말레산 공중합체, 반응성 페녹신 등을 들 수 있다. 이러한 상용화제의 배합량은 특별히 한정되지는 않지만, 바람직하게는 중합체 성분(열가소성 수지와 탄성중합체의 총합) 100중량부에 대하여 0.5 내지 20중량부일 수 있다.
또한, 열가소성 탄성중합체 조성물의 유동성이나 내열성, 물리적 강도, 제조 비용 등의 개선을 위해, 본 발명의 목적을 손상하지 않은 범위이면, 보강제, 충전제, 연화제, 노화방지제, 가공조제 등의 통상의 조성물에 첨가되는 배합제를 필요량 가할 수도 있다. 또한 착색 등을 목적으로 하여 안료를 가할 수도 있다.
안료로서는, 무기 안료 및 유기 안료를 사용할 수 있다.
무기 안료는, 예를 들면 아연화, 산화티탄, 벵갈라, 산화크롬, 철흑(鐵黑), 복합 산화물(예: 티탄 옐로우계, 아연-철계 브라운, 티탄·코발트계 그린, 코발트 그린, 코발트 블루, 구리-크롬계 블랙, 구리-철계 블랙) 등의 산화물; 황연(黃鉛), 몰리브데이트 오렌지 등의 크롬산염; 감청(紺靑) 등의 페로시안화물; 카드뮴 옐로우, 카드뮴 레드, 황화아연 등의 황화물; 황산바륨 등의 황산염; 군청 등의 규산염; 탄산칼슘 등의 탄산염; 망간 바이올렛 등의 인산염; 황색 산화철 등의 수산화물; 카본블랙 등의 탄소; 알루미늄 분말, 브론즈 분말 등의 금속 분말; 티탄 피복 운모를 들 수 있다.
유기 안료는, 모노아조레이크계(예: 레이크 레드 C, 파마넨 레드 2B, 브릴리언트 카민 6B), 모노아조계(예: 톨루이딘 레드, 나프톨 레드, 퍼스트 옐로우 G, 벤즈이미다론 볼드, 벤즈이미다졸론 브라운), 디스아조계(예: 디스아조 옐로우 AAA, 디스아조 옐로우 HR, 피라졸론 레드), 축합 아조계(예: 축합 아조 옐로우, 축합 아조 레드, 축합 아조 브라운), 금속 착염 아조계(예: 니켈아조 옐로우) 등의 아조계 안료; 구리 프탈로시아닌 블루, 구리 프탈로시아닌 그린, 브롬화 구리 프탈로시아닌 그린 등의 프탈로시아닌계 안료; 염기성 염료 레이크(예: 로다민 6 레이크) 등의 염색 안료; 안트라퀴논계(예: 후라반스론 옐로우, 디안트라퀴놀릴 레드, 인단스렌 블루), 티오인디고계(예: 티오인디고 볼드), 페리논계(예: 페리논 오렌지), 페릴렌계(예: 페릴렌 스칼릿, 페릴렌 레드, 페릴렌 마룬), 퀴나크리돈계(예: 퀴나크리돈 레드, 퀴나크리돈 마젠타, 퀴나크리돈 스칼릿), 디옥사딘계(예: 디옥사딘 바이올렛), 이소인드리논계(예: 이소인드리논 옐로우), 퀴노프탈론계(예: 퀴노프탈론 옐로우, 이소인드린계(예: 이소인드린 옐로우), 피롤계(예: 피롤 레드) 등의 축합 다환 안료; 구리 아조메틴 옐로우 등의 금속 착염 아조메틴; 아닐린 블랙; 주광(晝光) 형광 안료를 들 수 있다.
와이퍼의 채터링을 없애기 위해서, 블레이드 재료의 마찰 계수를 낮게 하면 좋은 것은 공지되어 있다. 일반적으로 열가소성 수지는 마찰 계수가 작고, 예를 들면 동마찰계수는, 나일론 6에서는 0.39, 고밀도 폴리에틸렌에서는 0.23, 폴리프로필렌에서는 0.56이다. 이것에 대하여 탄성중합체의 동마찰계수는 높고, 특히 가황 고무는 약 2 내지 3이다.
따라서, 마찰 계수가 작은 열가소성 수지를 사용하면 좋은 것은 자명하지만, 열가소성 수지를 그대로 와이퍼 블레이드로서 사용하였다면, 지나치게 경질이어서 자동차의 자동차 프론트 글래스의 곡면에 맞출 수 없어, 와이핑 성능은 매우 불량하다.
이에 대하여, 상기 수지 성분을 연속상(매트릭스)으로 하고, 여기에 가황된 탄성중합체 성분(도메인)이 분산된 구조의 열가소성 탄성중합체 조성물을 와이퍼 블레이드의 기체 재료로 하는 경우, 유리 접촉면은 실질적으로 열가소성 수지로 되기 때문에 마찰 계수가 작고, 채터링이 생기기 어렵다. 더구나 와이퍼 블레이드 전체에서는, 분산층의 탄성중합체에 의해서 충분히 유연하게 되기 때문에, 곡면을 갖는 유리에도 충분히 맞추어질 수 있는 것으로 할 수 있다.
또한 수지 성분과 탄성중합체 성분을 상기한 것같은 양 비로 단순히 용융 혼련하여도, 반드시 상기와 같은 상분산 구조의 열가소성 탄성중합체 조성물이 수득된다고는 제한되지 않기 때문에, 또한 체적 비율과 점도 비율을 고려하는 것이 바람직하다.
특히 수지 성분과 탄성중합체 성분과의 혼련시의 고유 용융 점도를 선택하는 것이 바람직하다. 구체적으로는 다음 수학식 2와 같이 구해지는 α값이 1보다 작게 되도록 선택된다.
위의 수학식 2에서,
øR은 탄성중합체 성분의 체적분률이고,
øP는 수지 성분의 체적분률이고,
ηR은 혼련시의 온도 및 전단 속도 조건에 있어서의 탄성중합체 성분의 용융점도이며,
ηP는 혼련시의 온도 및 전단 속도 조건에 있어서의 수지 성분의 용융점도이다.
α 값이 1을 넘지 않는 한, 어떠한 비율로 혼합하여도 된다. α 값이 1 미만인 경우, 탄성중합체 성분이 분산상(도(島))이고, 열가소성 수지가 매트릭스(해(海))인 해도 분산 구조를 취할 수 있다. 이러한 해도 분산 구조이면, 용융시에 매트릭스를 구성하는 열가소성 수지가 유동하고, 열가소성 수지와 같은 성형이 가능하다.
또한 상기 α 값이 1 이상이면, 열가소성 탄성중합체 조성물은 탄성중합체 성분이 매트릭스로 되고, 유동성이 현저히 저하하고, 또한 여기에 가황제를 가하면 열가소성 탄성중합체 조성물은 과립상이 되어 유동성을 손실하여 성형하기 곤란하게 된다.
상기 용융점도 η는, 혼련가공시의 임의의 온도, 성분의 용융점도를 말하고,각 재료의 용융점도는, 온도, 전단 속도(sec-1) 및 전단 응력에 좌우된다. 일반적으로, 세관(細管) 속을 유동하는 용융 상태에 있는 임의의 온도, 특히 혼련시의 온도영역에서 측정되는 중합체 재료의 응력과 전단 속도로부터, 다음 수학식 3에 의해 구할 수 있다.
위의 수학식 3에서,
σ는 전단 응력이고,
는 전단 속도이다.
이 용융점도의 측정시에는, 모세관 유동계(캐필로그래프 1C, 제조원: 도요세이키사)를 사용할 수 있다.
탄성중합체 성분의 동적 가황은, 가황제의 존재하에서 탄성중합체 성분을 혼련시킬 수도 있고, 따라서 미리 가황제를 포함하는 탄성중합체 성분을 혼련하여 동적 가황한 후, 수지 성분과 혼련시킬 수도 있고, 또한 수지 성분과 미가황 탄성중합체 성분과의 혼련시에 가황제를 첨가할 수도 있다.
수지 성분과 탄성중합체 성분으로부터 수지 성분의 연속상(매트릭스상) 중에 동적 가황된 탄성중합체 성분(도메인)이 분산된 구조의 열가소성 탄성중합체 조성물을 조제하기 위해서는, 후자 쪽이 바람직하고, 즉 미리 가황되지 않은 탄성중합체 성분과 수지 성분을 2축 혼련 압출기 등으로 용융 혼련하고, 이어서 탄성중합체성분을 동적 가황하는 것이 바람직하다.
또한, 임의 성분은 혼련 중에 첨가하여도 좋지만, 가황제 이외의 임의 성분은 혼련 전에 미리 수지 성분 중에 또는 탄성중합체 성분 중에 포함되도록 하는 것이 바람직하다.
수지 성분과 탄성중합체 성분과의 혼련에는, 일반적인 혼련기를 널리 사용할 수 있고, 스크류-압출기, 니더, 밴버리 믹서, 2축 혼련 압출기 등을 사용할 수 있다. 그 중에서도, 수지 성분과 탄성중합체 성분과의 혼련시에 탄성중합체 성분의 동적 가황을 실시하는 경우, 2축 혼련압출기를 사용하는 것이 바람직하다.
또한, 2종류 이상의 혼련기를 사용하여, 순차 혼련할 수도 있다.
용융 혼련 온도는, 열가소성 수지가 용융하는 온도 이상이 바람직하다. 또한, 혼련시의 전단 속도는 500 내지 7500sec-1이 바람직하다. 혼련 전체 시간은, 통상 30초 내지 10분 정도, 또한 가황제 첨가 후의 가황 시간은, 통상 15초 내지 5분 정도이다.
상기한 바와 같이 하여 수득되는 열가소성 탄성중합체 조성물 중의 탄성중합체 성분은 동적으로 가교되어 있다. 즉, 열가소성 수지와 탄성중합체 성분을 혼련하면서 탄성중합체의 가교를 진행시켜 이루어진 것이다. 또한, 본 발명에서 사용되는 열가소성 탄성중합체 조성물은, 상기에 의해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에 가교 탄성중합체 상(相)이 미세하게 분산한 상태로 수득된다.
본 발명에서는, 기재(열가소성 탄성중합체 조성물)의 경도는, JIS A 경도로50 내지 80인 것이 바람직하다. 기재의 JIS A 경도가 50 이상이면, 유리를 와이핑할 때, 와이퍼 블레이드가 너무 기울어져 턴을 할 수 없는 경우는 없다. 또한 기재의 JIS A 경도가 80 이하이면, 와이퍼 블레이드가 유리면에 밀착하여, 와이핑 성능이 특히 우수하게 된다.
또한, 상기한 바와 같이 수지 성분을 연속상으로 하는 열가소성 탄성중합체 조성물은, 이것과 보강재를 일체 성형하여 와이퍼 블레이드를 형성한 경우, 열가소성 탄성중합체 조성물(기재(1))의 수지 성분이 유리와의 접촉면이 된다. 수지 성분은 마찰 계수가 작고, 내마모성이 우수하기 때문에, 와이퍼 블레이드의 채터링 음이 억제되고, 우수한 내구성이 수득된다.
〈보강재〉
본 발명의 와이퍼 블레이드는, 기재(1)로서 상기와 같은 열가소성 탄성중합체 조성물을 사용하여, 보강재(2)와 동시에 일체 성형한다. 보강재는, 와이퍼 블레이드에 강성을 부여하는 것이며, 일체 성형에 의해서 제작된 와이퍼 블레이드가 종래의 조립법으로 제조되는 와이퍼 블레이드와 동등의 강성을 가지면 되고, 그 크기, 형상, 개수, 위치, 재질 등에 대해서는, 특별히 한정되지 않는다.
보강재(2)로서는, 예를 들면 금속, 유리 섬유, 카본 섬유, 수지, FRP( 섬유강화 플라스틱), 및 이들의 복합 재료를 사용할 수 있다. 금속은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면 철, 알루미늄, 구리, 스텐레스 및 이들 2종 이상의 합금을 들 수 있다. 금속 중에서는, 강성, 부식성으로부터 스텐레스가 바람직하다.
또한, 보강재로서, 상기 열가소성 탄성중합체 조성물 중에 포함되는 수지 성분으로서 예시한 열가소성 수지 및 열경화성 수지 어느 것이라도 사용할 수 있다. 특히 상기 열가소성 수지를 사용하면, 보강재와 기재가 견고하게 접착하기 때문에 와이퍼 블레이드의 내구성이 향상되어 바람직하다. 또한, 열가소성 수지 중에 유리 섬유나 카본 섬유를 혼입하여, 보강재의 강성을 증가시키는 것도 가능하다.
열경화성 수지로서는, 예를 들면 페놀 수지, 요소 수지, 멜라민 수지, 에폭시 수지, 규소 수지 등을 들 수 있다.
상기와 같은 보강재를 포함하는 와이퍼 블레이드의 양태예 몇가지를 도면으로 나타내면, 도 1의 와이퍼 블레이드는 본체 형상에 형성된 기재(1)에 장방형의 단면 형상을 갖는 판상의 보강재(2)를 한 개 내장한 예이다. 도 2 내지 4는 본 발명의 와이퍼 블레이드의 기타예를 나타내는 (횡)단면도이다. 도 2에는 기재(1)에 장방형의 단면 형상을 갖는 판상의 보강재(2)가 두 개 내장된 예를 나타낸다. 도 3에는 기재(1)에 원주상의 보강재(2)가 네 개 내장된 예를 나타낸다.
도 1 내지 3의 와이퍼 블레이드는, 어느 것이나 보강재가 내부에 매설된 예이고, 보강재는 와이퍼 블레이드의 표면에 노출되지 않고 있지만, 그 일부가 노출되거나 전면적으로 노출되어도 된다. 또한, 도 1에 나타낸 바와 같이 양단에 이르지 않아도 되지만, 와이퍼 블레이드의 양단까지의 전장에 걸쳐도 된다.
또한, 보강재는 반드시 와이퍼 블레이드의 단면 중위(中位)에 위치한다고 제한되지는 않고, 상방측 또는 하방측에 위치할 수도 있다.
예를 들면, 도 4a는 보강재(2)가 와이퍼 블레이드의 양 단면에 도달하고, 보강재(2)의 양단이 노출한 예이고, 도 4b는 보강재(2)의 상부가 노출한 예이고, 도 4c는 보강재(2)의 하부가 노출한 예이고, 도 4d는 보강재(2)의 상하 및 양단부가 노출한 예이다.
또한 보강재는 와이퍼 블레이드의 긴쪽 방향 전장에 걸치는 것이라도, 긴쪽 방향의 양단에 이르지 않은 것이면 된다. 또한, 보강재의 단면 형상은, 와이퍼 블레이드의 종방향으로 균일하여도 좋고, 종방향의 위치에 따라서 상이한 것이라도 좋다. 도 5는 이러한 본 발명의 와이퍼 블레이드의 도 1과 직각 방향의 측단면도를 나타낸다. 예를 들면, 도 5a는 종방향으로 연속하여 보강재가 설치된 예이고, 도 5b는 종방향의 양단에는 보강재를 설치하지 않은 예이고, 도 5(c) 및 (d)는 불연속의 보강재를 설치하고, 종방향 도중의 한 개 또는 복수개 장소에 보강재를 설치하지 않은 예이다.
도 6에는, 또한 보강재(2)의 횡단면 형상의 기타예를 몇가지 나타낸다. 여기서는 보강재만을 나타내고, 참조 번호 2는 생략한다. 도 6a 내지 6i는, 연속한 하나의 횡단면 형상의 보강재(2)를 갖는 도 1의 와이퍼 블레이드에 상당하는 보강재(2)의 다른 형상예이다. 도 7은 보강재의 또한 다른 예를 나타낸다. 보강재는 횡단면에서 보았을 때, 예를 들면 도 7a 내지 7f에 나타낸 바와 같은 복수개로 이루어진 좌우대칭형일 수도 있고, 또한 도면 7g 내지 7j에 나타낸 바와 같은 비대칭형이라도 좋다.
또한, 상기는 보강재의 양태예를 설명하기 위해서 나타낸 것에 불과하고, 본 발명의 와이퍼 블레이드는 보강재와 열가소성 탄성중합체 조성물을 일체 성형할 수있는 범위이면 이들 도면으로 나타내는 양태에 한정되는 것이 아니라는 것은 말할 필요도 없다.
〈성형 방법〉
본 발명에서는, 열가소성 탄성중합체 조성물과 보강재를 일체 성형할 수 있는 한, 그 성형방법은 특별히 한정되지 않지만, 보강재와 열가소성 탄성중합체 조성물과의 공압출에 의해서 와이퍼 블레이드를 제조하는 것이 바람직하다. 동일 형상을 무한 길이로 성형하고, 여기서 필요 길이를 절단하여 와이퍼 블레이드로서 사용하는 방법이 가장 작업 효율이 좋다.
예를 들면, 보강재가 금속인 경우, 미리 로울상으로 권취시키고, 압출기의 다이를 통해서 보강재의 주위를 열가소성 탄성중합체 조성물로 피복되도록 성형하면 좋고, 또한 예를 들면 보강재가 수지인 경우, 압출기를 2기(機) 사용하고, 열가소성 탄성중합체 조성물과 보강재를 동시에 공압출하여 일체 성형하여도 좋고, 텐덤 방식으로 수지의 보강재를 성형하면서, 그 위에 열가소성 탄성중합체 조성물을 피복하여도 좋다.
또한 본 발명은, 상기 열가소성 탄성중합체와 보강재를 사용하면 사출성형법이라도 보강재를 미리 금형내에 삽입시키고, 열가소성 탄성중합체 조성물을 사출성형함으로써 와이퍼 블레이드를 제조할 수도 있다.
본 발명의 와이퍼 블레이드의 제2 양태예를 도 8(도 1 상당)에 모식적 횡단면도로 나타낸다. 또한 도 9 내지 11에, 이 양태의 설명을 위한 도면을 나타낸다.
본 발명의 제2 양태의 와이퍼 블레이드는, 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 기재(1)와 보강재(2)와의 일체 성형체이고, 하기 특성(1) 및 (2)를 만족시킨다.
(1) 당해 열가소성 탄성중합체 조성물 및 보강재의 영률을 각각 E1및 E2, 각 재료의 수축률 차를 δr로 하고, 또한 당해 와이퍼 블레이드를 실질적으로 기재(1)층과 보강재(2)층과의 2층 구조체(도 9)로 보았을 때, 다음 수학식 1에 의해 구해지는 만곡계수 K가 1×10-3이하이다.
수학식 1
위의 수학식 1에서,
δr은 기재와 보강재와의 수축률 차이고,
m은 E1/E2(여기서 E1은 기재의 영률이고, E2는 보강재의 영률이다)이며,
n은 h1/h2(여기서 h1은 기재의 두께[mm]이고, h2는 보강재의 두께[mm]이다)이다.
또한 도 9에서, h1로 나타내는 열가소성 탄성중합체 조성물의 높이는, 도 8에서, t-h2에 상당한다.
이 수학식 1에서 구해진 만곡계수 K는, 와이퍼 블레이드의 종방향에서의 휘어짐의 기준이다. 이에 관해서 구체적으로 설명한다.
도 9에 모식적으로 나타낸 바와 같은 기재(열가소성 탄성중합체 조성물)(1)와 보강재(2)로 이루어지는 복합재에서는, 통상 재료끼리의 수축률이 상이하고, 기재(1)는 상대적으로 고수축재로 되고, 보강재(2)는 상대적으로 저수축재로 된다. 이러한 고수축재와 저수축재로 이루어진 복합재는, 바이메탈에 관해서 제안된 만곡계수 K(인터넷에서 개시된 "바이메탈 및 서모스탯에 관하여", 후지긴소쿠 가부시키가이샤: 후지모토 저)를 응용하여, 다음과 같이 고려할 수 있다.
이것을 도 10 및 도 11을 참조하면서 설명한다.
성형시에 수축에 의한 응력 P1, P2가 발생한다.
(1) P1= P2= P
고수축재 및 저수축재의 굴곡 모멘트를 각각 M1, M2로 하면,
(2) M1= (h1/2)P1
(3) M2= (h2/2)P2
여기서, 전층두께 t=h1+h2로 할 때,
(4) M1+M2= (P1h1/2) + (P2h2/2) = P(h1+h2)/2 = Pt/2
도 11에 나타낸 바와 같은 길이 l의 와이퍼 블레이드가, 수축 후에 곡률 반경 r로 만곡한다고 하고, 관성 모멘트을 I로 하였을 때, l/r = M/EI에서, M = EI/r이고, 따라서
(5) M1= E1I1/r,
(6) M2= E2I2/r,
식(4)는, 식(7)로 나타낸다.
(7) M1+M2= Pt/2 = (E1I1+E2I2)/r
또한, 계면에서의 단위신장은 같기 때문에,
(8) ρ1+P1/E1+h1/2r = ρ2-P2/E2h2-h2/2r
식(8)로부터,
(9) l/r = (ρ2-ρ1)/(t/2+2(E1I1+E2I2)(l/E1h1+l/E2h2)/t)
식(9)에서의 관성 모멘트 I를 단위폭으로 잡고, I1= h1 3/l1, I2= h2 3/l2로 하면,
(10) l/r = 6(ρ2-ρ1)(h1+h2)h1h2E1E2/3(h1+h2)2h1h2E1E2+ (h1E1+h2E2)(h1 3E1+h2 3E`)]
식(10)에서 종탄성 계수비 m = E1/E2, 판압비 n = h1/h2로 하면,
(11) l/r = 6(ρ2-ρ1)(1+n2)/t[3(1+n2)+(1+mn)(n2+1/mn)]
여기서, 3(ρ2-ρ1)(1+n2)/[3(1+n2)+(1+mn)(n2+1/mn)] = K로 하면,
(12) K = 3Δρ/[3+(1+mn)(1+n3m)/mn(1+n)2]
식(11)은,
(13) l/r = 2K/t
도 11에 있어서, 휘어짐량을 D라고 하면,
(14) D = l2/8r
식(14)를 식(13)에 대입하여
(15) D = Kl2/4t
식(15)로부터, 만곡계수 K를 휘어짐량 D의 기준으로 할 수 있다.
상기에서는, 수학식 1의 설명의 편의상, 도 8에 나타내는 장방형 단면 형상의 블레이드에 관해서 설명하였지만, 보강재 단면이 도 9에 모식적으로 나타내는 사각형에 근사할 수 있는 단면 형상이면 다른 형상도 적용할 수 있다.
(2) 본 발명의 와이퍼 블레이드는, 200mm 길이의 와이퍼 블레이드의 한쪽 끝에 50g의 집중 하중을 걸었을 때의 휨이 20 내지 80mm, 바람직하게는 30 내지 60mm이다.
본 발명에서는, 상기와 같은 특성을 만족하고 일체 성형 가능한 한 기재의 열가소성 탄성중합체 조성물 및 보강재는 특별히 한정되지 않지만, 와이퍼 블레이드의 목적하는 특성을 고려하면, 기재는 열가소성 수지(수지 성분)와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 당해 동적 가교된 탄성중합체 성분이 수지 성분으로 이루어진 연속상 중에 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 열가소성 탄성중합체 조성물은, 구체적으로는 제1 양태에서 상세히 기술한 것이고, 여기서의 중복 설명은 피한다. 또한 적합한 수지 성분, 이의 융점 및 탄성중합체 성분, 임의 성분, 경도에 관해서도 거의 동등하고, 상기 열가소성 탄성중합체 조성물 중으로부터, 상기 조건(1) 및 (2)를 만족하도록 선택된다.
또한 보강재는, 와이퍼 블레이드에 강성을 부여하는 것이고, 일체 성형에 의해서 제작된 와이퍼 블레이드가 상기 와이퍼 블레이드의 목적하는 강성(1) 및 만곡계수(2)를 만족하면 좋고, 따라서 본 발명에서 적용 가능한 보강재의 형상은, 도 9에 근사되어, 목적하는 만곡계수가 수득되면 이의 크기, 형상, 개수, 위치, 재질 등에 관해서는 특별히 한정되지 않는다. 보강재 단면은, 예를 들면, 박상, 판상, 상자상 등의 사각형, 타원, 파(波) 형상 등이라도 상관없다. 또한, 복수개로 이루어진 보강재를 포함하는 블레이드라도 상관없다. 도 8 이외의 보강재 형상을 여러종류 들어보면, 예를 들어, 도 6a 내지 6i, 도 7b 내지 7d 및 7g에 나타낸 횡단면 형상을 들 수 있다. 또한, 보강재가 두 개 이상 내장되어 있어도 좋다. 또한, 보강재는 와이퍼 블레이드의 종방향 전장에 걸치는 것이나 종방향의 양단에 이르지 않은 것이나 좋다. 또한 보강재의 단면 형상은, 와이퍼 블레이드의 종방향으로 균일하여도 좋고, 길이 방향의 위치에 따라서 상이한 것도 좋다.
또한 보강재는 내부에 내장된 것뿐만 아니라, 도 4에 나타낸 것과 같이 보강재의 일부가 와이퍼 블레이드의 외부에 노출되어 있어도 좋다.
기재(열가소성 탄성중합체 조성물)와 보강재와의 일체화 성형 방법도 제1 양태과 같이 실시할 수 있다.
본 발명의 와이퍼 블레이드의 제3의 양태예를 단면도 12 내지 14에 나타낸다.
도 12에 나타낸 바와 같이, 와이퍼 블레이드는 본체(기체(1))와, 당해 본체 중 적어도 블레이드 끝부분의 표면을 피복하는 표면 피복층(3)을 갖는다.
상기 본체는, 적어도 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에, 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 기재(1)를 포함한다.
이 열가소성 탄성중합체 조성물은, 구체적으로는 제1 양태에서 상세히 기술한 것으로, 여기서 중복하여 설명하지 않겠다. 또한 적합한 수지 성분, 이의 융점 및 탄성중합체 성분, 임의 성분, 경도 등에 관해서도 거의 동등하다.
본체 기재(1)가 열가소성 수지의 연속상과 탄성중합체 성분의 분산층으로 이루어진 열가소성 탄성중합체 조성물임에 의해, 압출성형 등의 플라스틱의 성형 방법으로 효율이 좋게 와이퍼 블레이드를 만들 수 있고, 또한 분산층의 탄성중합체 조성물이 가교되어 있는 점에서 세트성이 우수하고, 한여름의 더운 날씨하에서 방치하여도 열화하지 않는다고 하는 이점이 있다.
본 발명의 와이퍼 블레이드의 표면 피복층(3)의 재료는 특별히 한정되지 않으며, 각종의 열가소성 수지, 열가소성 탄성중합체 조성물 등을 사용할 수 있다. 이들의 구체예로서는, 상기 기재를 형성하는 열가소성 탄성중합체 조성물 또는 이의 연속상으로 사용되는 수지 성분으로서 상술한 열가소성 수지를 사용할 수 있다.어느 것이나 표면 피복층(3)의 유리와 접촉하는 면은, 항상 탄성중합체와 비교하여 마찰 계수가 작고, 내마모성이 우수한 수지 성분상이 되어, 와이퍼 블레이드의 채터링 음이 억제되어, 내구성이 우수한 것으로 된다.
표면 피복층(3)이 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 경우, 본체 기재(1)에 사용되는 것과 이종이라도 좋고, 동종의 것(예를 들면, 수지 성분 및 탄성중합체 성분의 양자가 동일이고, 이의 혼합 비율만 상이한 것)이라도 좋지만, 기재(1)와 표면 피복층(3)의 열가소성 탄성중합체 조성물의 수지 성분끼리가 동일한 것인 것이 바람직하다. 연속상을 형성하는 수지 성분이 동일하면, 본체 기재(1)와 표면 피복층(3)과의 접착성이 우수하고, 와이퍼 블레이드의 내구성이 특히 우수한 것으로 된다. 또한 후술하는 제조시의 공압출에 의한 일체 성형도 용이하게 된다.
특히 접착성 등의 점에서, 기재(1)와 표면 피복층(3)이, 서로 동종의 수지 성분과 탄성중합체 성분으로 이루어지고, 이의 혼합 비율만 상이한 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다.
여기서, 표면 피복층(3)의 JIS A 경도는, 본체 기재(1)의 JIS A 경도보다 큰 것이 바람직하다. 이 본체 기재(1)의 JIS A 경도는, 상기한 바와 같이 50 내지 80인 것이 바람직하다. 이러한 경도이면 유연성이 적절하기 때문에 와이핑 성능이 우수하고, 특히 경도 50 이상이면, 유리를 와이핑 할 때 와이퍼 블레이드가 너무 기울어져 턴을 할 수 없는 경우가 없고, 또한 80 이하이면, 와이퍼 블레이드가 유리면에 밀착하여, 와이핑 성능이 특히 우수한 것이 된다.
표면 피복층(3)의 JIS A 경도는 70 내지 99인 것이 바람직하다. 이러한 경도이면, 채터링 음이 특히 억제되어, 우수한 내마모성이 수득된다.
본체 기재(1) 및 표면 피복층의 경도를 상기한 바와 같이 하는 방법은 특별히 한정되지 않고, 예를 들면 가교제 이외의 첨가물의 종류 및 함유량을 조절하는 방법을 들 수 있다. 본체 기재(1)와 표면 피복층(3)이 동종의 수지 성분과 탄성중합체 성분으로 이루어지는 열가소성 탄성중합체 조성물인 경우, 성분의 혼합 비율만 상이하게 함으로써, 상기와 같은 경도를 달성할 수 있다. 또한, 예를 들면, 표면 피복층(3) 실리카 등의 충전재를 포함하게 함으로써 목적하는 경도로 할 수도 있다.
표면 피복층(3)의 융점은 200℃ 이상인 것이 바람직하다. 와이퍼 블레이드의 사용에 있어서는, 예를 들면, 눈이나 터널내 등, 수분이 없는 상태라도 와이퍼 블레이드의 움직임을 멈추지 않고서, 유리면 와이핑을 계속하게 되는 것과 같은 경우가 있다. 이와 같이 건조한 유리면을 장시간 와이핑을 계속하는 것과 같은 경우라도, 융점이 200℃ 이상이면, 마찰열에 의해 녹아 버리는 일이 없다.
표면 피복층(3)은, 슬라이딩제를 함유할 수도 있다.
슬라이딩제는 특별히 한정되지는 않지만, 오가노실록산 등의 계면활성제, 에틸렌 테트라플루오라이드 분말, 이황화몰리브덴, 흑연, 구상(球狀) 흑연, 단섬유, 극세 섬유 등의 슬라이딩제가 적합하게 사용된다.
슬라이딩제의 함유량은 열가소성 수지 중합체 성분 100중량부에 대하여, 0.05 내지 100중량부인 것이 바람직하다. 상기 범위에서, 슬라이딩제의 효과가 충분하게 되고 내굴곡성 등도 우수하다.
또한 본체(기재(1))와 표면 피복층(3)의 색이 상이한 것이 바람직한 하나의 양태이다. 와이퍼 블레이드를 장기간 사용하면 표면 피복층(3)이 마모되지만, 본체(1)와 표면 피복층(3)의 색을 상이하게 하면, 본체(1)가 노출된 것을 시각에 의해 인식할 수 있기 때문에, 와이퍼 블레이드의 교환시기를 용이하게 알 수 있어, 사용자 등에 있어서 편리하다.
본체(1)와 표면 피복층(3)의 색을 상이하게 하는 방법은 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 안료에 의해 한쪽 또는 양쪽을 착색하는 방법을 들 수 있다.
표면 피복층(3)의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 200㎛인 것이 바람직하고, 20 내지 100㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위이면, 내구성 및 초기의 와이핑 성능이 충분하게 된다.
도 12 내지 14는 블레이드 끝부분(1a)에 표면 피복층(3)을 갖는 와이퍼 블레이드의 형상예를 나타낸다.
도 12에 있어서는, 본체(기재: 1)의 블레이드 끝부분(1a)의 양측의 표면에 두 개의 표면 피복층(3, 3)이 설치되어 있다. 도 12에서 표면 피복층(3)은 블레이드 끝부분(1a)의 양측 전체면을 피복한 예를 나타내지만, 표면 피복층(3)은, 본체(기체(1)) 중 적어도 블레이드 끝부분(1a)의 표면을 피복하고 있을 수 있고, 사용시에 블레이드 끝부분(1a)의 일부만이 유리면과 접촉하는 구조로 하는 경우, 유리면에 접촉하는 부분에만 표면 피복층(3)을 가질 수도 있다.
또한 표면 피복층(1)이, 본체(1)의 블레이드 끝부분(1a) 이외의 부분의 표면의 전부 또는 일부를 피복하고 있을 수도 있다.
도 13은 본체(1)의 블레이드 끝부분(1a)의 양측의 표면 및 선단면의 전부를 한 개의 표면 피복층(3)으로 피복한 다른 양태예를 나타내는 단면도이다. 도 13에 있어서는, 본체(1)와 표면 피복층(3)의 색을 상이하게 할 수 있고, 상술한 바와 같이, 장기간 사용시 표면 피복층이 마모함에 따라 본체의 색이 유출되고, 이는 사용 교환시기를 나타내는 슬립사인이 된다.
도 14는 도 12의 양태에 있어서 본체가 기재(1)와, 이 속에 내장된 보강재(2)를 갖는 다른 일례를 나타내는 단면도이다. 또한, 본 발명은 첨부 도면에 기재된 것에 한정되지 않는다.
상기와 같은 본 발명의 와이퍼 블레이드의 제조방법은 특별히 한정되지 않는다.
예를 들면, 본체를 형성하는 기재(1)와 표면 피복층을 형성하는 재료(3)를 공압출에 의해 일체 성형할 수도 있고, 사출성형에 의해 이른바 2색 성형을 할 수도 있고, 본체와 표면 피복층을 별개로 성형한 후, 접착제로 접합시킬 수도 있고, 미리 본체와 표면 피복층의 형이 끼워맞춤식으로 되도록 성형한 후, 끼워 맞출 수도 있다.
그 중에서도, 본 발명의 제1 및 제2 양태과 같이, 본체와 표면 피복층을 공압출에 의해 일체 성형하는 것이 바람직하다. 공압출에 의해 일체 성형하면, 제조 공정수가 적어지는 이점이 있다.
또한, 본 발명의 와이퍼 블레이드는, 금속이나 수지로 이루어진 와이퍼의 보강재와 일체 성형할 수도 있다. 보강재와 일체 성형하면, 제조 공정수가 더욱 적어지는 이점이 있다.
본 발명의 제4의 양태의 와이퍼 블레이드는, 적어도 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 본체와, 열가소성 탄성중합체 조성물 또는 열가소성 수지 조성물로 이루어진 블레이드 끝으로 구성된다. 경우에 따라, 본체 중의 각 부분에서, 요구되는 기능에 의해 다른 재료를 사용하여도 좋다. 또한, 본체와 블레이드 끝이 일체라도 좋다.
본 발명의 와이퍼 블레이드는, 상기 구성의 와이퍼 블레이드의 블레이드 끝의 적어도 유리에 접하는 면의 10점 평균 거칠기가 2 내지 50㎛이고, 바람직하게는 5 내지 30㎛이다.
여기서, 10점 평균 거칠기란, JIS B0601-1994에 규정된 10점 평균 거칠기(Rz)이고, 거칠기 곡선으로부터 종 배율의 방향으로 측정한 최고로부터 5번째까지의 산정(山頂)의 표고의 평균치와 최심(最深)으로부터 5번째까지의 골짜기의 밑바닥의 표고의 평균치와의 차이의 값을 ㎛ 단위로 나타낸 것을 말한다. 또한, 본 발명에 있어서는, 컷오프치를 2.5mm, 평가 길이를 8mm로 한다.
10점 평균 거칠기(Rz)가 50㎛를 넘으면, 와이퍼 블레이드의 요철로 유리면에 줄무늬가 생겨, 와이퍼 블레이드의 와이핑 성능이 저하되는 경우가 있다. 한편, 10점 평균 거칠기(Rz)가 2㎛ 미만이면, 유리면과의 접촉면이 커지기 때문에, 유리면과 와이퍼 블레이드와의 사이의 마찰 저항이 커져, 그 결과, 와이퍼 블레이드의 채터링을 억제할 수 없는 경우가 있다.
상기 유리에 접하는 면의 10점 평균 거칠기(Rz)를 2 내지 50㎛로 하는 수단, 즉, 상기 유리에 접하는 면에 상기 범위의 요철을 설치하는 수단은, 특별히 한정되지 않으며, 예를 들면, 상기 블레이드 끝의 적어도 유리와 접하는 부분의 재료에 충전제를 함유시키는 방법, 상기 유리와 접하는 면을 샌드블라스트 등으로 거칠게 하는 방법, 표면 요철이 생성된 주형으로 사출성형하는 방법을 사용할 수 있다.
그 중에서도, 상기 블레이드 끝의 적어도 유리와 접하는 부분의 재료에 특정한 충전제를 함유시키는 방법이 바람직하다. 상기 방법으로서는, 구체적으로, 예를 들면, 상기 블레이드 끝 재료인 열가소성 수지 조성물 또는 열가소성 탄성중합체 조성물의 혼련 제작시에, 특정한 충전제를 특정량 혼합하여, 압출성형을 실시하는 방법, 상기 블레이드 끝의 성형 후에 상기 블레이드 끝의 적어도 유리에 접하는 면에 특정한 충전제를 함유하는 도료 등을 도포하는 방법을 들 수 있다.
상기 특정한 충전제는, 슬라이딩성을 갖는 평균 입자직경이 40㎛ 이하의 슬라이딩성 충전제인 것이 바람직하다.
슬라이딩성 충전제는 상기 조건을 만족시키는 것이면 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 평균 입자직경이 40㎛ 이하의 흑연, 이황화몰리브덴, 폴리에틸렌 테트라플루오라이드(PTFE), 유리 비드를 사용할 수 있다. 이중에서도, 흑연, 이황화몰리브덴, PTFE가 바람직하다. 이들은 원자의 결합이 방향에 따라서 상이하고, 특정한 방향의 힘을 받으면 결정 구조가 무너져 매우 미끄러지기 쉽게 된다고 하는 성질을 갖고 있다. 이들의 충전제를 중합체에 분산하여, 블레이드 끝용 재료로서 사용하는 것에 의해, 블레이드 끝와 유리면의 접촉시에 결정 구조의 일부가 무너져, 작은 저항으로 유리면을 와이핑할 수 있다.
또한, 충전제의 평균 입자직경이 40㎛를 넘으면, 블레이드 끝의 유리면에 접하는 부분의 10점 평균 거칠기(Rz)가 50㎛를 넘는 경우가 있어, 와이핑 성능이 저하하는 경우가 있다는 점에서 바람직하지 않다.
상기 블레이드 끝의 적어도 유리에 접하는 면에 요철을 설치하는 수단으로서, 상기한 것과 같은 블레이드 끝 재료에 슬라이딩성 충전제를 함유시키는 방법인 경우, 상기 블레이드 끝의 적어도 유리와 접하는 부분의 재료가, 평균 입자직경 40㎛ 이하의 충전제를 3 내지 50용적% 함유하는 것이 바람직하고, 10 내지 25용적% 함유하는 것이 보다 바람직하다.
상기 슬라이딩성 충전제의 함유량이 3용적% 미만이면, 상기 블레이드 끝의 유리에 접하는 면의 10점 평균 거칠기(Rz)가 2㎛ 미만이 되는 경우가 있어, 상기 유리에 접하는 면의 마찰 계수가 불량하여 와이퍼 블레이드의 채터링 음을 억제할 수 없는 경우가 있다.
한편, 상기 슬라이딩성 충전제의 함유량이 50용적%를 넘으면, 양이 지나치게 많기 때문에, 열가소성 탄성중합체 조성물 또는 열가소성 수지 조성물에 함유시키기 어렵고, 압출성형을 원활하게 시행할 수 없는 경우가 있다.
상기 본체를 구성하는 열가소성 탄성중합체 조성물은, 특별히 한정되지 않지만, 열가소성 수지 매트릭스에 동적으로 가교시킨 탄성중합체 성분을 분산시켜 이루어지는 열가소성 탄성중합체 조성물인 것이 바람직하다. 이 열가소성 탄성중합체 조성물은 구체적으로는 제1 양태에서 상세히 기술한 것으로, 여기서 중복하여 설명하지 않겠다. 또한, 적합한 수지 성분, 이의 융점 및 탄성중합체 성분, 임의 성분, 경도 등에 관해서도 거의 동등하다.
본체 기재(1)가 열가소성 수지의 연속상과 탄성중합체 성분의 분산층으로 이루어진 열가소성 탄성중합체 조성물임에 의해, 압출성형 등의 플라스틱의 성형 방법으로 효율이 좋게 와이퍼 블레이드를 제조할 수 있고, 또한 분산층의 탄성중합체 조성물이 가교되어 있는 점에서 세트성이 우수하고, 한여름의 더운 날씨하에 방치하여도 열화하지 않는 이점이 있다.
본 발명의 와이퍼 블레이드의 블레이드 끝 재료는 특별히 한정되지 않고, 각종의 열가소성 수지, 열가소성 탄성중합체 조성물 등을 사용할 수 있다.
열가소성 수지의 구체예로서는, 상기한 열가소성 탄성중합체 조성물의 매트릭스를 형성하는 수지 성분으로서 상기한 열가소성 수지를 사용할 수 있다. 또한 열가소성 탄성중합체로서는, 본체 기재에 사용되는 열가소성 탄성중합체 조성물과 같은 것을 사용할 수 있다.
블레이드 끝이 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어지는 경우, 본체에 사용되는 것과 이종일 수도 있고, 동종(예를 들면, 수지 성분 및 탄성중합체 성분의 양자가 동일이고, 그 혼합 비율만 다른 것)일 수도 있지만, 본체 기재와 블레이드 끝의 열가소성 탄성중합체 조성물의 수지 성분끼리가 동일한 것인 경우가 바람직하다. 연속상을 형성하는 수지 성분이 동일하면, 본체 기재와 블레이드 끝의 접착성이 우수하고, 와이퍼 블레이드의 내구성이 특히 우수한 것으로 된다. 또한, 후술하는 제조시의 공압출에 의한 일체 성형도 용이하게 된다.
또한, 동일한 이유로부터, 본체 기재와 블레이드 끝이 서로 동종의 수지 성분과 탄성중합체 성분으로 이루어지고, 이의 혼합 비율만 상이한 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어지는 것이 바람직하다. 이러한 경우, 본체와 블레이드 끝은, 동일한 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어지고, 블레이드 끝부분에만 상기 슬라이딩성 충전제를 함유한다.
상기 블레이드 끝은, 융점이 200℃ 이상인 것이 바람직하다. 와이퍼 블레이드의 사용에 있어서는, 예를 들면, 눈이나 터널내 등, 수분이 없는 상태라도 와이퍼 블레이드의 움직임을 멈추지 않고서, 유리면 와이핑을 계속하게 되는 것과 같은 경우가 있다. 이와 같이 건조한 유리면을 장시간 와이핑을 계속하는 것과 같은 경우라도, 융점이 200℃ 이상이면, 마찰열에 의해 녹아 버리는 일이 없다.
상기 블레이드 끝의 두께는, 특별히 한정되지 않지만, 1 내지 800㎛인 것이 바람직하고, 20 내지 600㎛인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위이면, 내구성 및 초기의 와이핑 성능이 충분하게 된다.
블레이드 끝의 형태로서는, 블레이드 끝 전체가 바람직하게는 슬라이딩성 충전제를 함유하는 열가소성 재료일 수도 있거나, 본체 재료를 블레이드 끝 재료로 끼운 것일 수 있다.
상기와 같은 블레이드 끝을 갖는 본 발명의 와이퍼 블레이드에 있어서는, 본체의 JIS A 경도가 50 내지 80인 것이 바람직하다. 상기 경도이면 유연성이 적절하기 때문에, 와이핑 성능이 우수하다. 즉, 본체의 JIS A 경도가 50 이상이면, 유리를 와이핑할 때, 와이퍼 블레이드가 너무 기울어져 턴을 할 수 없는 경우가 없다. 또한, 본체의 JIS A 경도가 80 이하이면, 와이퍼 블레이드가 유리면에 밀착하여, 와이핑 성능이 특히 우수한 것이 된다.
또한 블레이드 끝의 JIS A 경도는, 본체의 JIS A 경도에 대한 비율이, (블레이드 끝 JIS A 경도)/(본체 JIS A 경도) = 0.6 내지 2.0인 것이 바람직하고, 1.0 내지 1.8인 것이 보다 바람직하다. 상기 범위이면, 와이핑 성능이 우수하고, 내마찰성에도 우수하다. 경도비가 0.6 미만이면, 블레이드 끝이 유리면에 대하여 너무 기울어져져 접촉 면적이 커져서 미끄러짐이 나쁘게 되는 경우가 있다. 또한, 2.0을 넘으면, 블레이드 끝이 지나치게 경질이고 유리면의 곡률에 블레이드 끝을 맞출 수 없는 경우가 있다.
본체 및 블레이드 끝의 경도를 상기한 바와 같이 하는 방법은, 특별히 한정되지 않고, 예를 들면, 가교제 기타의 첨가물의 종류 및 함유량을 조절하는 방법을 들 수 있다. 본체가 블레이드 끝과 동종의 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어지고, 이들의 열가소성 수지 조성물 및 탄성중합체 조성물이 동일한 경우에는, 이의 혼합 비율만 상이하게 함으로써, 상기와 같은 경도를 갖는 와이퍼 블레이드로 할 수 있다.
본 발명의 와이퍼 블레이드의 제조방법은, 특별히 한정되지 않지만, 본체와 블레이드 끝을 공압출에 의해 연속적으로 일체 성형하고, 그 후, 일정한 길이로 절단하여 와이퍼 블레이드에 제공하게 하는 방법에 따르는 것이 바람직하다. 공압출은, 특별히 한정되지 않지만, 예를 들면, 본체의 조성물과 블레이드 끝의 조성물을 한 개의 공유 다이에 동시에 보내어 2층으로 이루어진 압출품을 수득하는 것이 바람직하다. 공압출에 의해 일체 성형하면, 프레스 성형에 의해 제작하는 방법과 비교하여, 제조 공정수가 적다는 이점이 있다.
실시예
다음에 본 발명을 실시예에 의해 구체적으로 설명하지만, 본 발명은 이들 실시예에 한정되지 않는다.
〈열가소성 탄성중합체 조성물의 조제〉
실시예에서 사용한 열가소성 탄성중합체 조성물을 아래와 같이 조제하였다.
표 1에 나타낸 배합(중량비)의 각 성분을 밴버리 믹서에 투입하여, 약 3분간 혼련한 후, 120℃에서 방출하고, 고무 펠릿화제로 펠릿화하였다.
탄성중합체 배합물(중량부) 1 2
탄성중합체:아크릴 고무(ACM)(Nipol AR71, 제조원: 니혼제온사)에틸렌-프로필렌-디엔 고무(EPDM)(에스프렌 600F, 제조원: 스미토모가가쿠사) 100 100
카본: (GPF: 시스트V, 제조원: 도가이카본사) 40 50
가소제:디옥틸프탈레이트(DOP): (제조원: 미쓰비시가가쿠사)파라핀옥틸: 기계유 22(제조원: 쇼와셸세키유사) 10 50
노화방지제: 일카녹스1010, 제조원: 니혼시바가이기사 2 1.5
가공 조제: 아민 D18, 제조원: 라이온·아크조사 2 1
위에서 수득한 탄성중합체 배합물의 펠릿과, 표 2에 나타낸 각 성분을 건조배합하여, 전부(前部) 180℃, 후부(後部) 220℃로 설정한 2축 혼련기에 투입하고, 전단 속도 1000sec-1로 혼련하여, 충분히 혼련된 곳에서 가황계를 첨가하여, 열가소성 탄성중합체 조성물을 수득하였다. 이 때의 성형 조건(수지 온도 실측으로 220℃, 전단 속도 1000sec-1)에 있어서, 각 성분의 용융점도를 모세관 유동계로써 측정하고, 상기 α값을 계산하여, 표 2에 함께 기재하였다. 이 중, 열가소성 탄성중합체(3) 및 (4)는 탄성중합체 배합분의 비율이 지나치게 크고(α≥1), 해도 구조가 역전되어 버리기 때문에 혼련할 수 없고, 샘플을 취할 수 없었다.
수득한 열가소성 탄성중합체 조성물을 투과 전자현미경으로 관찰한 바, 열가소성 탄성중합체 조성물 1 및 2는, 수지 성분으로 이루어진 연속상에, 탄성중합체 성분이 분산된 구조인 것을 확인하였다.
표 2에서,
COPE: 폴리에스테르계 열가소성 탄성중합체(펠프렌 P95C, 제조원: 도요보세키사, JIS A 경도 95, 융점 213℃)
PP: 폴리프로필렌(RB121D, 제조원: 토크야마사, 융점 150℃)
가황계 ① 아연화: 아연화 3호(제조원: 세이도가가쿠사)
② 스테아르산: 비즈스테아르산(제조원: 니혼유시사)
③ 부탄테트라카복실산: BTC(제조원: 미쯔이도아츠파인사)
④ 브롬화 페놀 수지: 타키롤 250-I(제조원: 다오카가가쿠사)
수득한 열가소성 탄성중합체 조성물을, 2mm 두께의 판재로 성형하고, 이것을3장 겹쳐 JIS A 경도(JIS K6253에 준거)를 측정하였다. 표 2에 나타낸다.
열가소성 탄성중합체 조성물
1 2 3 4
조성 열가소성 수지 COPEPP 30 25 25 15
탄성중합체 성분(1)탄성중합체 성분(2) 70 75 75 85
가황계부탄테트라카복실산아연화스테아르산브롬화페놀 수지 0.3 0.750.14.5 0.32 0.850.115.1
체적분율 φpφR 31.668.4 27.272.8 26.473.6 16.583.5
용융점도 ηPηR 29006500 25006800 29006800 25006800
α 0.96 0.98 1.24 1.86
혼련상황 이상 없음 혼련 불가
JIS 점도 70 60 측정 불가
실시예 1
위에서 수득한 열가소성 탄성중합체 조성물을 기재로 하고, 단면 형상 5mm×0.7mm의 리본 강재(보강재)로서 사용하고, 이들을 공압출하여 연속적으로 도 1에 나타낸 형상의 와이퍼 블레이드를 제작하였다.
실시예 2
기재에 열가소성 탄성중합체 조성물 1을, 보강재에 단면 형상 0.7mm×2.0mm의 리본 강재를 2개 사용한 도 2의 형상의 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 연속적으로 제작하였다.
실시예 3
압출기를 2대 설치하여 열가소성 탄성중합체 조성물 1과, 유리 섬유가 20% 혼입된 나일론 6(CM1001G-20, 제조원: 도오레사)를 공압출하여, 도 1의 형상의 와이퍼 블레이드를 연속적으로 제작하였다. 여기서, 유리 섬유가 혼입된 나일론 6의 보강재의 단면 형상은 1.0mm×5.0mm로 하였다.
실시예 4
기재에 열가소성 탄성중합체 조성물 2를, 보강재에 단면 형상 0.7mm×5.0mm의 리본 강재를 사용한 도 1의 형상의 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 연속적으로 제작하였다.
비교예 1
프레스 성형에 의해서 천연 고무(JIS A 경도 60)로 와이퍼 블레이드를 제작한 후, 와이퍼 블레이드의 블레이드 끝을 염소 처리하였다. 이것에, 보강재로서 단면 형상 0.7mm×2.0mm의 강재 2개를 끼워넣어 도 2의 형상의 와이퍼 블레이드를 제작하였다.
비교예 2
기재에 COPE를, 보강재에 단면 형상 0.7mm×5.0mm의 리본 강재를 사용한 도1의 형상의 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 연속적으로 제작하였다.
〈와이퍼 블레이드의 평가〉
위에서 수득한 와이퍼 블레이드를 45cm의 길이로 절단하여, 시험차(試驗車)에 장착하고 이하의 평가를 실시하였다. 결과를 표 3에 나타낸다.
(1) 초기 와이핑 성능
JIS D5710에 따르는 시험의 개시 직후에, 유리면에 와이퍼 블레이드의 와이핑 얼룩이 없는 것을 ○, 조금 와이핑 얼룩이 있는 것을 △, 많이 있는 것을 ×로 하였다.
(2) 장기간 내구성
JIS D5710에 따라, 내구성을 평가하였다. 이상이 없이 내구 왕복 회수가 75만회 이상인 것을 ○, 50만회 이상 75만회 미만인 것을 △, 50만회 미만인 것을 ×로 하였다.
(3) 채터링 음
장기간 내구성 시험시 채터링 음이 발생한 것을 ×, 발생하지 않은 것을 ○로 하였다.
(4) 조립 공정수
비교예 1의 조립 공정수를 100으로 하여, 각 실시예 및 비교예의 조립 공정수의 상대치로 나타내었다.
표 3에 나타내는 결과로부터, 본 발명의 와이퍼 블레이드는 초기 와이핑 성능 및 장기간 내구성이 우수하고 채터링 음이 억제되어, 조립 공정수가 적음을 알았다(실시예 1 내지 4). 단, 열가소성 탄성중합체 조성물의 연속상으로서 융점 150℃의 PP를 사용한 경우, 장기간 사용으로 마모가 일어나고, 내구성이 조금 저하된다(실시예 4).
이것에 대하여, 고무에 보강재를 내장한 와이퍼 블레이드로써, 염소화 처리에 의해 고무 표면을 경화시킨 것(비교예 1)은, 장기간 내구성이 충분하지 않고, 또한, 일체 성형할 수 없는 데다가, 염소화 처리 공정을 요하기 때문에, 와이퍼 블레이드의 조립 공정수가 많다. 또한, 폴리에스테르계 열가소성 탄성중합체에 보강재를 내장한 와이퍼 블레이드(비교예 2)는, 폴리에스테르계 열가소성 탄성중합체 자체가 경질이기 때문에, 초기 와이핑 성능이 나쁘고, 또한 폴리에스테르계 열가소성 탄성중합체 자체가 내구성이 떨어지기 때문에, 장기간 내구성이 불량하다.
실시예 5
실시예 1에서 수득한 와이퍼 블레이드로 측정한 휘어짐(도 11에 나타내는 D값) 및 계산에서 구한 휘어짐, 만곡계수(계산치) K 값을 표 4에 나타낸다.
또한 수득한 와이퍼 블레이드에 관해서, 475mm 길이로써 와이핑 성능을 실시하였을 때의 와이핑 성능(와이핑 얼룩)을 91년제 닛산 실비아에서 실시하였을 때의 평가를 표 4에 나타낸다.
표 4에서, ○은 와이핑하고 남은 면적 1㎠ 이하이고, ×는 와이핑하고 남은 면적 2㎠ 이상이다.
참고예 1
실시예 5에 있어서, 보강재를 동일 형상·동일 치수의 폴리에스테르계 열가소성 탄성중합체(펠프렌 P95C, 제조원: 도요보세키사)로 변경함을 제외하고는, 실시예 5와 동일하게 하여 와이퍼 블레이드를 제작하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.
참고예 2
실시예 5에 있어서, 리본 강재(2)의 두께를 0.4mm로 얇게 함을 제외하고는, 실시예 5와 동일하게 하여 와이퍼 블레이드를 제작하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.
실시예 6
실시예 5에 있어서, 보강재를 도 4d에 나타낸 단면 형상(6mm×3.5mm)의 열가소성 수지(펠프렌 P95C, 제조원: 도요보세키사)로 변경함을 제외하고는, 실시예 5와 동일하게 하여 와이퍼 블레이드를 제작하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.
실시예 7
실시예 6에 있어서, 기재를 표 2의 열가소성 탄성중합체 조성물(2)로 변경함을 제외하고는, 실시예 6과 동일하게 하여 와이퍼 블레이드를 제작하였다. 결과를 표 4에 나타낸다.
실시예 5 참고예 1 참고예 2 실시예 6 실시예 7
기재(표 2중) 열가소성 탄성중합체 조성물(1) 조성물(2)
보강재(㎜×㎜) 강재(5×0.7) 열가소성 수지(5×0.7) 강재(5×0.4) 열가소성 수지(6×3.5) 열가소성 수지(6×3.5)
E1(MPa) 0.5 0.5 0.5 0.5 0.25
h1(㎜) 9.3 9.3 9.6 6.5 6.5
E2(MPa) 200000 100 200000 100 100
h2(㎜) 0.7 0.7 0.4 3.5 3.5
ρ1 0.005 0.045 0.005 0.045 0.043
ρ2 0.05 0.05 0.05 0.05 0.05
m 0.0000025 0.005 0.0000025 0.005 0.0025
n 13.28 13.28 24 1.857 1.857
δρ 0.045 0.005 0.045 0.005 0.007
만곡계수 K 8.9×10-4 3.8×10-3 4.4×10-3 9.0×10-4 7.0×10-4
D(㎜)계산치 5.56 23.8 27.5 5.63 4.38
D(㎜)측정치 10 25 25 8 8
와이핑 성능 평가 ○ × × ○ ○
〈표면 피복층용 열가소성 탄성중합체 조성물 4의 조제〉
표 2에 나타내는 COPE: 45중량부, 및 표 1에 나타내는 탄성중합체 배합물 1 중, 카본 40중량부 대신 실리카(니프딜 AQ, 제조원: 일본 실리카사) 30중량부를 사용한 탄성중합체 성분: 55중량부를 사용하여, 가황계(부탄테트라카복실산: BTC, 제조원: 미쯔이도아츠파인사)의 첨가량을 0.45중량부, 안료(PER(F)502 레드, 제조원: 도요보세키사) 5중량부 사용함을 제외하고는, 표 2에 나타낸 열가소성 탄성중합체 조성물과 동일하게 하여 표면 피복층용 열가소성 탄성중합체 조성물(4)를 수득한다. 이 열가소성 탄성중합체 조성물(4)의 JIS A 경도는 90이었다.
열가소성 탄성중합체 조성물(4)의 조성
폴리에스테르계 열가소성 탄성중합체(COPE): 45중량부
하기의 탄성중합체 성분: 55중량부
ACM: 100중량부
실리카: 30중량부
DOP: 10중량부
노화방지제: 2중량부
가공조제: 2중량부
가황계(BTC): 0.45중량부
착색 안료: 5중량부
〈표면 피복층 부착 와이퍼 블레이드의 제작〉
실시예 8
수지용 압출기를 2대 사용하여, 온도 240℃의 조건으로, 본체 기재로서 표 2에 나타낸 열가소성 탄성중합체 조성물(1)(경도 70)을, 표면 피복층에 열가소성 탄성중합체 조성물(4)(경도90)를 사용하여, 도 12의 형상의 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 제작하였다. 표면 피복층의 두께는 50㎛로 하였다.
실시예 9
수지용 압출기를 2대 사용하여, 온도 240℃의 조건으로, 본체 기재로서 표 2에 나타낸 열가소성 탄성중합체 조성물(1)을, 표면 피복층에 열가소성 탄성중합체 조성물(4)을 사용하여, 도 13의 형상의 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 제작하였다. 표면 피복층의 두께는 30㎛로 하였다.
실시예 10
수지용 압출기를 2대 사용하고, 온도 240℃의 조건으로, 본체 기재로서 표 2에 나타낸 열가소성 탄성중합체 조성물(1)을, 표면 피복층에 COPE를 사용하여, 도 13의 형상의 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 제작하였다. 표면 피복층의 두께는 30㎛로 하였다.
실시예 11
수지용 압출기를 2대 사용하여, 온도 240℃의 조건으로, 본체 기재로서 표 2에 나타낸 열가소성 탄성중합체 조성물(3)(경도 60)을, 표면 피복층에 PP를 사용하여, 도 13의 형상의 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 제작하였다. 표면 피복층 두께는 30㎛로 하였다.
실시예 12
수지용 압출기를 2대 사용하여, 온도 240℃의 조건으로, 본체 기재로서 표 2에 나타낸 열가소성 탄성중합체 조성물(1)을, 표면 피복층에 열가소성 탄성중합체 조성물(4)을 사용하고, 또한 본체에 보강재로서 리본 강재를 사용한 도 14의 형상의 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 연속적으로 제작하였다. 표면 피복층의 두께는 30㎛로 하였다.
실시예 13
수지용 압출기를 2대 사용하고, 온도 240℃의 조건으로, 본체 기재로서 표 2에 나타내는 열가소성 탄성중합체 조성물(3)을, 표면 피복층으로 열가소성 탄성중합체 조성물(4)을 사용하고, 도 12의 형상의 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 제작하였다. 표면 피복층의 두께는 30㎛로 하였다.
비교예 3
본체 기재에 COPE를 사용하고, 표면피복층을 갖지 않은 와이퍼 블레이드를압출성형에 의해 제작하였다.
비교예 4
본체를 천연 고무를 사용하여 프레스 성형하고, 그 다음 표면을 염소 처리하여 와이퍼 블레이드를 제작하였다.
위에서 수득한 각 와이퍼 블레이드를 45cm의 길이로 잘라내고, 시험차에 장착하여, 이하의 평가를 시행하였다. 결과를 표 5에 나타낸다.
〈장기간 내구성〉
JIS D5710에 따라, 내구성을 평가하였다. 이상(異狀)이 없는 내구 왕복 회수가 75만회 이상인 것을 ○, 50만회 이상 75만회 미만인 것을 △, 50만회 미만인 것을 ×로 하였다.
〈채터링 음〉
장기간 내구성 시험시에 채터링 음이 발생한 것을 ×, 발생하지 않은 것을 ○로 하였다.
〈초기 와이핑 성능〉
장기간 내구성 시험시의 최초의 수회의 왕복시에, 육안 관찰로, 유리면에 와이퍼 블레이드의 와이핑 얼룩이 많은 것을 ×, 와이핑 얼룩이 조금 있는 것을 △,와이핑 얼룩이 없는 것을 ○로 하였다.
장기간 내구성 채터링 음 초기 와이핑 성능
실시예 8실시예 9실시예 10실시예 11실시예 12실시예 13 ○○○△○△ ○○○○○○ ○○△△○○
비교예 3비교예 4 △△ ○○ ×○
표 5에 나타낸 결과로부터, 본 발명의 와이퍼 블레이드는, 장기간 내구성이 우수하고, 채터링 음이 억제되고, 초기 와이핑 성능이 우수함을 알았다(실시예 8 내지 13).
또한, 실시예 9, 10 및 12의 와이퍼 블레이드는, 장기간 내구성 시험에 있어서, 왕복 회수가 65만회를 초과할 때에, 표면 피복층이 마모되고, 본체가 노출되었다. 실시예 11은 40만회로 본체가 노출하게 되었다. 본체의 노출은, 표면 피복층과 본체의 색이 다르기 때문에, 용이하게 인식할 수 있었다.
또한, 실시예 10의 와이퍼 블레이드의 제조방법은, 제조 공정수가 적었다.
〈블레이드 끝 재료의 조제〉
상기 〈열가소성 탄성중합체 조성물의 조제〉로 나타낸 본체 재료와 같은 순서에 의해, 표 6에 나타낸 배합으로 블레이드 끝 재료를 조제하였다. 블레이드 끝 재료의 조제에 사용한 원료를 이하에 나타낸다.
(1) 기재
① 폴리에스테르계 열가소성 탄성중합체(COPE(JIS A95)): 펠프렌 P95C
② 폴리에스테르계 열가소성 탄성중합체(COPE(JIS A70)): 펠프렌 P30B, 제조원: 도요보세키사, JIS A 경도 70, 융점 160℃
③ 열가소성 탄성중합체 조성물(COPE/ACM): 본체(1)와 동일한 열가소성 탄성중합체 조성물
④ 폴리프로필렌(PP): RB121D
⑤ 우레탄 도료: 중합체 30질량%/용제 70질량%
(2) 슬라이딩성 충전제
① 흑연: OS 카본파우더 FA4(제조원: 오리엔탈고교사), 평균 입자직경 4㎛
② PTFE 분말: 호스타프론 TF9207(제조원: 3M), 평균 입자직경 4㎛
③ 유리 비드: EMB-10(제조원: 도시바 마이크로비드사), 평균 입자직경 5㎛
④ 유리 밸룬: 스카치 라이트 S60/1000(제조원: 3M), 평균 입자직경 70㎛
〈블레이드 끝부 와이퍼 블레이드의 제작〉
참고예 3 및 실시예 14 내지 22 및 실시예 24
수지용 압출기를 2대 사용하고, 온도 240℃의 조건으로, 표 6에 나타낸 본체 재료(기재)와 블레이드 끝 재료를 사용하여 와이퍼 블레이드를 공압출에 의해 제작하였다.
실시예 23
표 6에 나타내는 본체 재료(기재)를 사용하여, 와이퍼 블레이드를 압출성형에 의해 제작하여, 블레이드 끝 표면에 표 6에 나타낸 블레이드 끝 재료를 도포하였다.
종래예 1
본체를 천연 고무를 사용하여 프레스 성형하고, 그 후 표면을 염소 처리하여 와이퍼 블레이드를 제작하였다.
〈와이퍼 블레이드의 평가〉
(1) 마찰 계수
상기에서 수득한 샘플(크기 20mm×40mm, 두께 2mm)을 유리판 위에 놓고, 실온에서, 하중 100g, 인장 속도 100mm/min의 조건으로 동마찰계수를 측정하였다.
(2) 와이퍼 와이핑 성능
위에서 수득한 각 와이퍼 블레이드를 45cm의 길이로 잘라내고, 시험차에 장착하고, JIS D5710의 규정에 따라 내구성 시험을 실시하여, 내구성 시험시의 최초의 수회의 왕복시에, 육안 관찰로, 유리면에 와이퍼 블레이드의 와이핑 얼룩이 많은 것을 ×, 와이핑 얼룩의 조금 있는 것을 △, 와이핑 얼룩이 없는 것을 ○로 하였다.
(3) 와이퍼의 채터링(채터링의 유무)
위에서 수득한 각 와이퍼 블레이드를 45cm의 길이로 잘라내고, 시험차에 장착하고, JIS D5710의 규정에 따라 내구성 시험을 실시하여, 내구성 시험에 있어서 단수(斷水)한 후의 1분 간에, 와이퍼 블레이드의 채터링의 유무를 육안으로 관찰하였다.
(4) 내구성
위에서 수득한 각 와이퍼 블레이드를 45cm의 길이로 잘라내고, 시험차에 장착하고, JIS D5710의 규정에 따라 내구성 시험을 실시하였다. 이상이 없고 내구 왕복 회수가 75만회 이상인 것을 ○, 50만회 이상 75만회 미만이던 것을 △, 50만회 미만인 것을 ×로 하였다.
(5) 작업 공정수
종래예 1의 작업 공정수를 100%로 하여, 각 실시예 및 비교예의 작업 공정수의 상대치를 나타내었다.
(6) 10점 평균 조도(Rz)
위에서 수득한 각 와이퍼 블레이드의 블레이드 끝의 유리와 접하는 면에 관해서, JIS B0601-1994의 규정에 따라, 촉침식 표면 조도 측정기를 사용하여 표면 조도를 측정하여, 10점 평균 거칠기(Rz)를 구하였다.
(7) 본체와 블레이드 끝의 경도비
본체 재료 및 블레이드 끝 재료에 관해서, 각각 JIS A 경도를 측정하여, 이의 경도비를 산출하였다. JIS A 경도의 측정은, 재료를 2mm 두께의 판재로 성형하고, 이것을 3장 겹쳐, JIS K6253의 규정에 따라 실시하였다.
결과를 표 7에 나타낸다.
실시예 14 내지 22 및 24에 나타내는 본 발명의 와이퍼 블레이드는, 블레이드 끝 재료에 슬라이딩성 충전제를 함유하기 때문에 마찰 계수가 낮다는 것을 충전제를 함유하지 않은 참고예 3과 비교하여 알 수 있었다. 또한, 같은 효과가, 블레이드 끝 표면에 충전제를 도포함으로써 역시 실현되는 것을 실시예 23에 의해 확인할 수 있다.
또한, 와이핑 성능에 관해서도, 종래의 와이퍼 블레이드와 손색없는 것이 실시예 14 내지 24를 종래예 1과 비교하여 알 수 있었다.
또한, 본 발명의 별도의 하나의 특징인 작업 공정수가 적은 점을, 실시예 14 내지 24를 종래예 1과 비교하여 알 수 있었다.
본 발명에 의하면, 와이핑 성능, 채터링 음 발생 억제, 내구성 등의 목적하는 특성을 만족시키는 와이퍼 블레이드를 기재와 보강재와의 일체 성형에 의해 수득할 수 있고, 간소한 공정으로 와이퍼 블레이드를 제조할 수 있어, 유용한 와이퍼 블레이드 및 이의 제법이 제공된다.
또한 본 발명의 와이퍼 블레이드의 표면 피복층이, 블레이드 끝부분의 선단면을 피복하는 경우에는, 본체와 상이한 색으로 함으로써, 슬립사인의 역할을 완수한다.
또한 블레이드 끝을 갖는 본 발명의 와이퍼 블레이드는, 블레이드 끝의 적어도 유리에 접하는 면이 저마찰성이고, 그 결과, 유리와의 마찰에 의한 채터링이 억제되어 있고, 또한 내구성이 높고, 더구나 와이핑 성능이 우수하기 때문에 유용하다.
이러한 표면 피복층 및 블레이드 끝을 갖는 것이라도 공압출에 의해 제조하면, 제조 공정수가 적고, 제조가 용이하다.

Claims (18)

  1. 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물과 보강재를 일체 성형하여 이루어진 와이퍼 블레이드(wiper blade).
  2. 제1항에 있어서, 열가소성 탄성중합체 조성물이 열가소성 수지와 탄성중합체 성분을 열가소성 수지/탄성중합체 성분의 중량비 85/15 내지 15/85로 함유하는 와이퍼 블레이드.
  3. 제1항 또는 제2항에 있어서, 열가소성 수지의 융점이 200℃ 이상인 와이퍼 블레이드.
  4. 열가소성 탄성중합체 조성물과 보강재를 공압출에 의해 일체 성형하는, 제1항 내지 제3항 중의 어느 한 항에 따르는 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  5. 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 기체(基體)와 보강재와의 일체 성형체로서,
    당해 열가소성 탄성중합체 조성물 및 보강재의 영률을 각각 E1및 E2, 각 재료의 수축률 차를 δr로 하고, 또한 당해 와이퍼 블레이드를 실질적으로 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 기재층과 보강재층과의 2층 구조체로 간주할 때, 수학식 1로 구한 만곡계수 K가 1 ×10-3이하인 특성(1)과
    길이 200mm의 와이퍼 블레이드의 한쪽 끝에 50g의 집중 하중을 걸었을 때의 휨이 20 내지 80mm인 특성(2)를 만족시키는 와이퍼 블레이드.
    수학식 1
    위의 수학식 1에서,
    δr은 기재와 보강재와의 수축률 차이고,
    m은 E1/E2(여기서, E1은 기재의 영률이고, E2는 보강재의 영률이다)이고,
    n은 h1/h2(여기서, h1은 기재의 두께이고, h2는 보강재의 두께이다)이다.
  6. 제5항에 있어서, 열가소성 탄성중합체 조성물이 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 당해 동적 가교된 탄성중합체 성분이 열가소성 수지로 이루어진 연속상 중에 분산된 구조를 갖는 와이퍼 블레이드.
  7. 특성(1)과 특성(2)를 만족시키도록 선택된 열가소성 탄성중합체 조성물과 보강재를 공압출에 의해 일체 성형하는, 제5항 또는 제6항에 따르는 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  8. 본체와 당해 본체 중 적어도 블레이드 끝부분의 표면을 피복하는 표면 피복층을 갖는 와이퍼 블레이드로서,
    적어도 당해 본체가 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 또한 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 와이퍼 블레이드.
  9. 제8항에 있어서, 표면 피복층의 융점이 200℃ 이상인 와이퍼 블레이드.
  10. 제8항 또는 제9항에 있어서, 표면 피복층이 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어지는 와이퍼 블레이드.
  11. 제8항 내지 제10항 중의 어느 한 항에 있어서, 본체의 JIS A 경도가 50 내지 80이고, 표면 피복층의 JIS A 경도가 70 내지 99인 와이퍼 블레이드.
  12. 본체를 형성하는 재료와 표면 피복층을 형성하는 재료를 공압출에 의해 일체성형하는, 제8항 내지 제11항 중의 어느 한 항에 따르는 와이퍼 블레이드의 제조방법.
  13. 적어도 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어진 본체와 열가소성 탄성중합체 조성물 또는 열가소성 수지 조성물로 이루어진 블레이드 끝으로 구성된 와이퍼 블레이드로서,
    블레이드 끝의 적어도 유리와 접하는 면의 10점 평균 조도가 2 내지 50㎛인 와이퍼 블레이드.
  14. 제14항에 있어서, 블레이드 끝의 적어도 유리와 접하는 부분의 재료가 평균 입자 직경이 40㎛ 이하인 충전제를 3 내지 50용적% 함유하는 와이퍼 블레이드.
  15. 제14항에 있어서, 충전제가 흑연, 이황화몰리브덴, 폴리에틸렌 테트라플루오라이드 또는 유리 비드인 와이퍼 블레이드.
  16. 제13항 내지 제15항 중의 어느 한 항에 있어서, 본체가 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 열가소성 수지로 이루어진 연속상에 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어지는 와이퍼 블레이드.
  17. 제13항 내지 제16항 중의 어느 한 항에 있어서, 블레이드 끝이 열가소성 수지와 동적 가교된 탄성중합체 성분을 포함하고, 당해 열가소성 수지로 이루어진 연속상에 동적 가교된 탄성중합체 성분이 분산된 구조를 갖는 열가소성 탄성중합체 조성물로 이루어지는 와이퍼 블레이드.
  18. 제13항 내지 제17항 중의 어느 한 항에 있어서, 본체를 형성하는 재료와 블레이드 끝을 형성하는 재료를 공압출시킴으로써 수득되는 와이퍼 블레이드.
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