KR20160013829A - 윈드스크린 와이퍼 블레이드의 블레이드 요소를 위한 포뮬레이션 - Google Patents

Abstract

본 발명은 차량 윈드스크린 와이퍼 블레이드용 와이핑 블레이드 요소를 마련하기 위한 포뮬레이션에 관한 것으로서, 상기 포뮬레이션은 가소화 첨가제가 포함된 클로로프렌 고무에 기초하는 엘라스토머 재료를 포함하고, 상기 가소화 첨가제는 유동점이 -50 ℃보다 작은 적어도 하나의 제1 첨가제와, 유동점이 -50 ℃보다 큰 적어도 하나의 제2 첨가제의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다. 제1 첨가제는 바람직하게는 4 phr 비율의 옥틸 세바케이트이고, 제2 첨가제는 10 phr 비율의 나프탈릭 오일 가소화제 또는 C₁₈-C₃₀ 트리카르복실 에스테르이다.

Description

윈드스크린 와이퍼 블레이드의 블레이드 요소를 위한 포뮬레이션{FORMULATION FOR A BLADE ELEMENT OF A WINDSCREEN WIPER BLADE}

본 발명은 차량의 부품 분야에 관한 것으로서, 보다 구체적으로는 차량의 윈드스크린의 와이핑을 위한 부품에 관한 것이다.

차량은 일반적으로 윈드스크린을 세척하고 운전자가 그 주변을 보는 시야가 방해받는 것을 방지하기 위해 윈드스크린 와이퍼 시스템을 구비한다. 이들 윈드스크린 와이퍼는 종래에 소정 각도로 전후로 움직이는 아암에 의해 구동되고, 윈드스크린 와이퍼는 탄성 재료로 제조된 와이핑 블레이드 요소를 자체적으로 갖춘 세장형 블레이드를 포함한다. 이들 와이퍼 블레이드 요소는 일반적으로 저부를 향해 얇아지는 삼각형 형상을 갖는데, 그 하부 팁은 윈드스크린 위에서 이동되고 그 상부면은 탄성 스트립에 의해 블레이드의 본체에 부착된다. 이러한 얇은 스트립은 블레이드의 전후 움직임 중에 만곡에 의해 와이핑 블레이드 요소가 하나의 방향으로 그리고 이어서 다른 방향으로 윈드스크린를 향해 기울어질 수 있게 한다.

이들 블레이드 요소는 윈드스크린을 러빙(rubbing)하고 물을 운전자의 시야 밖으로 보냄으로써 물을 없애버린다. 이러한 왔다 갔다 함에 의해 생성되는 마모는 이들 블레이드 요소의 수명을 감소시키고, 윈드스크린에 대한 와이핑 블레이드 요소의 러빙은, 특히 윈드스크린이 아주 젖어 있지 않은 경우에 소음 공해를 불생시킬 수 있다. 따라서, 한편으로는, 블레이드 요소의 수명을 할 수 있는 만큼 증대시키고, 다른 한편으로는, 소음 공해를 방지하도록 이들 블레이드 요소를 구성하는 엘라스토머 재료의 적절한 포뮬레이션(formulation)을 찾는 것이 중요하다.

와이핑 블레이드 요소는 일반적으로 고무의 범위로부터 기인하고 가황 처리된 엘라스토머 재료로 제조된다. 윈드스크린 와이퍼 블레이드를 위해 때때로 채용되는 한가지 타입의 고무로는, 일반적으로 CR 고무로 명명되고 네오프렌(neoprene)이라는 상호명으로 가장 잘 알려진 클로로프렌 고무(chloroprene rubber)가 있다. 엘라스토머 재료는 그 가황 처리 전에, CR 고무와 가황 처리 후에 갖게 되는 기계적 특성을 변경시키는 다양한 성분의 혼합물 형태로 준비된다. 이 타입의 고무를 위한 가황 처리제인 아연 산화물(ZnO)과, 이 프로세스를 촉진하기 위한 가황 촉진제가 특히 발견된다. 다양한 첨가제, 예컨대 내마멸성을 증가시키기 위한 카본 블랙, 그 제조 중에 가단성을 더 좋게 만들기 위한 그리고 우수한 내저온성의 가소화제 및/또는 지방 물질, 산성을 조절하기 위한 또는 특정한 냄새를 감추기 위한 산화 방지제 또는 제품이 또한 통합된다. 윤활용 필러로서도 공지된 지방 물질은 포뮬레이션에 도입되어 특히 윈드스크린 위에서 블레이드 요소의 마찰 계수를 감소시키는 데에 사용된다. 생성된 혼합물로부터 시작하여 블레이드 요소의 준비는 가황 처리가 시작하기 전에 몰드 내에서의 압착에 의해 또는 다이를 통한 압출에 의해 성형 작업을 이용하여 얻어진다.

윈드스크린 위에서 블레이드 요소의 러빙에 의해 발생되고, 흔히 무작위로 발생되며 600 내지 1000 Hz의 주파수 범위에서 일반적으로 나타나는 소음이 제어되어야 한다. 이를 위해, 예컨대 석유 화학으로부터 기인하는 석유 등의 다양한 가소화 제품을 추가하는 것이 공지되어 있다. 그 역할은 이 재료의 탄성 특성을 제한함으로써 그리고 이에 따라 그 점성 성분을 증가시킴으로써 윈드스크린 와이퍼 블레이드의 고주파수 진동의 감쇠를 향상시킨다.

이 감쇠 특성의 정량화는 점탄성 동적 기계적 분석기(DMA)에서 수행되고, 이 분석기는 사인파 발진의 형태인 강제 진동으로서 점탄성 재료에 인가되는 응력과, 이 응력으로부터 생기는 동일한 주파수의 사인파 변형 사이에 존재하는 페이즈 각도(δ)를 측정한다. 엘라스토머의 점탄성을 나타내는 양은 이 각도(δ)의 접선 형태로 표현된다. 이 각도가 클 수록, 감쇠 수준이 커지고 이에 따라 일시적인 소음 위험을 저하시킨다.

이 정량화는 제어하기를 원하는 주파수보다 (몇 헤르쯔 또는 수십 헤르쯔) 낮은 주파수에서 수행되므로, 인가된 응력의 발진 효과가 관찰 가능하다. 이어서, 테스트 중에 엘라스토머가 받는 주파수 및 온도와 작동 주파수 및 온도 간의 관계를 이용하여 높은 주파수에서 이들 응력의 영향을 구하는 것이 공지되어 있다. 따라서, 1 Hz 하에 -20 ℃에서 수행된 실험은 대기 온도 및 600 Hz의 주파수에서 실험이 수행된 것과 동일한 결과를 제공한다.

예상되는 고무의 관점으로부터, 와이핑 블레이드 요소의 준비에 때때로 채용되는 클로로프렌 고무(CR)는 예상될 수 있는 다른 고무(예컨대, 천연 고무(NR), 또는 EPDM이나 에틸렌/프로필렌/디엔 모노머 타입의 특별한 엘라스토머)와 비교하여 이미 양호한 수준의 감쇠를 보이고 있다. 그럼에도 불구하고, 가황 처리되기 전에 혼합물에 통합될 가소화제를 적절하게 선택함으로써 감쇠 특성을 개선하는 것이 요망된다. 그 이유는 추가된 제품의 분자 이동도가 엘라스토머의 접선(δ)에 직접적인 영향을 미치기 때문이다.

본 발명의 목적은 차량의 윈드스크린의 와이핑을 위한 개선된 부품을 제공하는 것이다.

이를 위해, 본 발명은 차량 윈드스크린 와이퍼 블레이드용 와이핑 블레이드 요소를 마련하기 위한 포뮬레이션으로서, 상기 포뮬레이션은 가소화 첨가제가 포함된 클로로프렌 고무에 기초하는 엘라스토머 재료를 포함하고, 상기 가소화 첨가제는 유동점(pour point)이 -50 ℃보다 작은 적어도 하나의 제1 첨가제와, 유동점이 -50 ℃보다 큰 적어도 하나의 제2 첨가제의 조합을 포함하는 것을 특징으로 한다.

"포뮬레이션(formulation)"은 화학적 조성을 의미하는 것으로 이해된다.

"마련"은 와이핑 블레이드 요소의 제조를 의미하는 것으로 이해된다.

이러한 2성분 첨가는 저온 탄성을 손상시키지 않으면서 엘라스토머의 점탄성 감쇠를 향상시킬 수 있게 한다.

바람직하게는, 상기 제1 첨가제의 유동점은 -60 ℃ 이상이다.

특정한 실시예에서, 상기 제1 첨가제는 에스테르, 보다 바람직하게는 C₁₈-C₃₀ 디카르복실 에스테르, 예컨대 옥틸 세바케이트(octyl sebacate)를 포함한다.

바람직하게는, 상기 제2 첨가제의 유동점은 -30 ℃ 이하이다.

보다 바람직하게는, 상기 제2 첨가제의 유동점은 -46 ℃ 내지 -30 ℃, 바람직하게는 -40 ℃ 내지 -30 ℃이고, 보다 바람직하게는 -30 ℃와 사실상 동일하다.

특정한 실시예에서, 상기 제2 첨가제는 나프탈릭 오일(naphthalic oil) 가소화제 또는 C₁₈-C₃₀ 트리카르복실 에스테르이다.

유리하게는, 제1 첨가제의 양은 3 내지 5 phr(parts by hundred parts of rubber, by weight)이고, 보다 유리하게는 상기 양은 4 phr이다.

바람직하게는, 제2 첨가제에 대한 제1 첨가제의 중량비는 2 내지 3이고, 보다 바람직하게는, 2.5와 사실상 동일하다.

또한, 본 발명은 상술된 포뮬레이션으로부터 마련되는 차량의 윈드스크린 와이어 블레이드용 와이핑 블레이드 요소 및 그런 와이핑 블레이드 요소를 포함하는 차량의 윈드스크린 와이퍼 블레이드에 관한 것이다.

마지막으로, 본 발명은 전술한 포뮬레이션의 가황 처리에 의해 차량의 윈드스크린 와이퍼 블레이드용 와이핑 블레이드 요소를 제조하는 방법에 관한 것이다.

본 발명의 일 실시예에 따르면, 본 발명의 방법은 와이핑 블레이드 요소를 몰딩하는 단계를 포함한다.

순전히 예시적이고 비제한적인 예로서 제공되는 본 발명의 실시예를 따르는 상세한 예시적인 설명 중에 본 발명의 보다 양호한 이해가 얻어지고 본 발명의 다른 목적, 상세 내용, 특징 및 이점이 보다 명백해질 것이다.

혼합물의 접선(δ)의 값을 증가시키기 위해, 출원인은 -50 내지 -30 ℃ 정도이고 어떤 경우에도 -50 ℃보다 큰 높은 유동점을 갖는 가소화제의 첨가를 제공한다. 점탄성 재료의 유동점은 재료가 고체상을 벗어나 유동하기 시작하는 온도에 대응한다. 첨가된 가소화제는 유동점이 각각 -30 ℃와 -46 ℃인 상표명 Nyflex 230P 또는 TOTM으로 공지된 것과 같은 제품, 또는 보다 일반적으로는 나프탈릭 오일 가소화제 타입의 제품 또는 그렇지 않으면 C₁₈ 내지 C₃₀ 범위의 트리카르복실 에스테르일 수 있다. 이 가소화제의 첨가는 -20 ℃에서 접선(δ)을 증가시키고, 그 결과 600 내지 1000 Hz의 주파수 범위에서 엘라스토머의 점탄성 감쇠를 증가시킨다.

다른 한편으로, 이 첨가는 고무의 냉각에 대한 내성 특성에 손상을 주는 단점을 보인다. 이에 따라, 출원인은 낮은 유동점을 갖는 제2 가소화제의 엘라스토머 혼합물에 대한 추가를 제공한다. 이 제2 가소화제는 에스테르 타입이고, 그 높은 분자 이동도의 결과로서 재료의 저온 탄성을 향상시킬 수 있게 한다. 본 발명에 의해 권장되는 유동점은 -50 ℃보다 작은 것으로서 설정된다. 일례로서, 유동점이 -55 ℃인 옥틸 세바케이트(또는 DOS) 타입의 에스테르, 또는 보다 일반적으로 C₁₈ 내지 C₃₀ 범위의 디카르복실 에스테르를 선택하는 것이 가능하다.

2개의 가소화제에 대한 권장 함량은 낮은 유동점을 갖는 가소화제에 대해 4 phr이고 높은 유동점을 갖는 가소화제에 대해 10 phr이다. 낮은 유동점을 갖는 가소화제에서 4 phr로 감소한 것과 협동하여 10 phr의 농도로 높은 유동점을 갖는 가소화제의 첨가는, 낮은 유동점을 갖는 단일 가소화제만을 포함하는 포뮬레이션에 관하여 전술한 제품 모두의 경우에 -20 ℃에서 0.2 또는 심지어는 0.3 포인트의 접선(δ)에서의 개선을 제공한다. 더욱이, 가장 큰 게인(0.3 대 0.2 포인트)에는 가장 높은 유동점(-30 ℃ 대 -46 ℃, 양쪽 실험 포뮬레이션에서 포인트의 경우에)을 갖는 가소화제가 기여한다는 것을 알았다.

따라서, 이들 첨가제를 이용하여 -20 ℃에서 얻은 접선(δ)의 값은 1 Hz의 주파수 하에 30 미크론 진폭의 강제 진동에서의 실험 중에 0.7과 0.8(대 높은 유동점을 갖는 첨가제가 없는 경우에 각각 0.4와 0.6)의 값에 각각 도달한다. 이들 값은 윈드스크린에서의 사용시에 와이핑 블레이드 요소에서 성가신 소음이 없음을 보장한다.

Claims (14)

1. 차량 윈드스크린 와이퍼 블레이드용 와이핑 블레이드 요소를 마련하기 위한 포뮬레이션에 있어서, 상기 포뮬레이션은 가소화 첨가제가 포함된 클로로프렌 고무에 기초하는 엘라스토머 재료를 포함하는 포뮬레이션으로서,
   상기 가소화 첨가제는 유동점(pour point)이 -50 ℃보다 작은 적어도 하나의 제1 첨가제와, 유동점이 -50 ℃보다 큰 적어도 하나의 제2 첨가제의 조합물을 포함하는 것을 특징으로 하는 포뮬레이션.
2. 제1항에 있어서, 상기 제1 첨가제의 유동점은 -60 ℃ 이상인 것인 포뮬레이션.
3. 제2항에 있어서, 상기 제1 첨가제는 에스테르, 바람직하게는 C₁₈-C₃₀ 디카르복실 에스테르, 예컨대 옥틸 세바케이트를 포함하는 것인 포뮬레이션.
4. 제1항 내지 제3항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 첨가제의 유동점은 -30 ℃ 이하인 것인 포뮬레이션.
5. 제1항 내지 제4항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 첨가제의 유동점은 -46 ℃ 내지 -30 ℃, 바람직하게는 -40 ℃ 내지 -30 ℃이고, 보다 바람직하게는 -30 ℃와 사실상 동일한 것인 포뮬레이션.
6. 제5항에 있어서, 상기 제2 첨가제는 나프탈릭 오일 가소화제 또는 C₁₈-C₃₀ 트리카르복실 에스테르인 것인 포뮬레이션.
7. 제1항 내지 제6항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제1 첨가제의 양은 3 내지 5 phr(parts by hundred parts of rubber, by weight)인 것인 포뮬레이션.
8. 제7항에 있어서, 상기 양은 4 phr인 것인 포뮬레이션.
9. 제1항 내지 제8항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 제2 첨가제에 대한 제1 첨가제의 중량비는 2 내지 3인 것인 포뮬레이션.
10. 제9항에 있어서, 상기 중량비는 2.5와 사실상 동일한 것인 포뮬레이션.
11. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 포뮬레이션으로부터 마련되는 차량의 윈드스크린 와이어 블레이드용 와이핑 블레이드 요소.
12. 제11항에 따른 와이핑 블레이드 요소를 포함하는 차량의 윈드스크린 와이퍼 블레이드.
13. 제1항 내지 제10항 중 어느 한 항에 따른 포뮬레이션의 가황 처리에 의해 차량의 윈드스크린 와이퍼 블레이드용 와이핑 블레이드 요소를 제조하는 방법.
14. 제13항에 있어서, 상기 와이핑 블레이드 요소를 몰딩하는 단계를 더 포함하는 와이핑 블레이드 요소를 제조하는 방법.