KR20220009997A - 윈드쉴드 와이퍼 블레이드 인서트를 위한 저흡수 발수성 코팅 조성물 - Google Patents

윈드쉴드 와이퍼 블레이드 인서트를 위한 저흡수 발수성 코팅 조성물 Download PDF

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KR20220009997A
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Abstract

4차 암모늄 실란염, 용매, 및 고체 윤활제를 포함하는, 표적 표면에 소수성 막을 제공하기 위한 코팅 조성물이 제공된다. 상기 조성물은 수주 동안 고온에서 저장된 후에도 소수성 막을 제공할 수 있으며 안정하다. 상기 조성물은 그 위에 발수성(WR) 코팅이 도포된 엘라스토머 애플리케이터로 비흡수성이거나 또는 비투과성이며, 이는 코팅된 와이퍼 블레이드 인서트가 저장시 연장된 기간 동안 에이징된 후에도 코팅의 WR 성분을 와이퍼 블레이드 인서트로부터 와이퍼 블레이드 인서트가 그 위에서 작동하는 윈드쉴드로 전달하는 능력을 유지시킨다. 와이퍼 블레이드 인서트는 또한 도포된 상기 조성물 및 와이퍼 블레이드 인서트에 의해 접촉되는 차량 윈드쉴드에 소수성 막을 제공하기 위해 차량에 와이퍼 블레이드를 고정하기 위한 설명을 갖도록 제공된다.

Description

윈드쉴드 와이퍼 블레이드 인서트를 위한 저흡수 발수성 코팅 조성물
관련 출원
본 출원은 2019년 5월 15일에 출원된 미국 가특허 출원 일련번호 제62/848,249호의 우선권 이익을 주장하며, 이의 내용은 본원에 참조로 편입되어 있다.
발명의 분야
본 발명은 일반적으로 와이퍼 사용을 통해 접촉된 유리창에 소수성 막을 제공하는 와이퍼 블레이드용 소수성 코팅 조성물, 및 특히 와이퍼 블레이드 인서트 표면으로의 흡수에 저항성인 소수성 코팅 조성물에 관한 것이다.
비, 진눈깨비 및 눈은 항상 차량의 운전자에게 시야 문제를 일으켜 왔다. 윈드쉴드를 가로지르는 와이퍼 블레이드 인서트의 기계적 움직임은 윈드쉴드로부터 물과 눈을 밀어내는 기계적 스퀴지(mechanical squeegee)로서 부분적으로 효과적이지만, 유기 엘라스토머 또는 실리콘 고무로 제조된 것인지 여부와 무관하게 종래의 와이퍼 블레이드의 작동은 윈드쉴드로부터 물과 눈을 세정하는 데에만 부분적으로 효과적이다. 윈드쉴드를 가로질러 움직이는 와이퍼 블레이드 인서트는 부분적으로 시야를 가리고 윈드쉴드에 대한 추가의 액체 물 또는 눈의 접착을 촉진하는 얇은 수막을 남긴다. 추가적으로, 와이퍼 블레이드 인서트가 환경에의 노출을 통해 열화됨에 따라, 윈드쉴드와의 와이퍼 블레이드 인서트 접촉의 균일성도 저하된다. 이러한 문제점은 윈드쉴드에 일반적으로 접착되어 와이퍼 블레이드 인서트가 윈드쉴드 표면으로부터 간극이 생겨 시야를 흐리는 줄무늬 및 물방울을 야기하는 영역을 생성하는 잔해에 의해 악화된다.
기계적 스퀴지 작용을 통한 윈드쉴드 세정의 한계를 해결하기 위해, 소수성 유리 처리액이 차량 윈드쉴드에 적용되어 비, 진눈깨비, 또는 눈의 고습도 조건 하에서 운전자 시야를 개선하였다. 대표적인 이러한 유리 처리는 미국 특허 3,579,540, 5,688,864, 6,432,181에 상세된 것이다. 이러한 유리 처리는 물이 비드가 되어 윈드쉴드 수막을 형성하지 않도록 윈드쉴드를 소수성화시키 데 효과적인 한편, 이러한 제품은 노동 집약적인 적용과 소수성 앞유리 표면을 생성하기 위해 취급하는 데 필요한 다소 유독한 화학 물질로 인해 제한적으로 허용되어 왔다. 추가적으로, 윈드쉴드가 비 또는 기타 강수를 맞는 동안의 이러한 소수성 유리 처리의 적용은 비현실적인 것이다.
종래의 소수성 유리 처리의 한계의 인식으로, 코팅 조성물이 고체 윤활제 중의 실리콘 오일, 실리콘 왁스를 포함하는 와이퍼 블레이드 인서트를 위해 개발되었고, 여기서 왁스는 실리콘 오일에 용해되고, 이로써 와이퍼 블레이드의 작동 동안 코팅층의 성분들은 윈드쉴드에 대한 와이퍼 블레이드 인서트의 마찰을 통해 접촉하는 윈드쉴드 상에 제공된다. 이러한 조성물은 미국 특허 8,258,219에 상세되어 있다. 이러한 코팅된 와이퍼 블레이드 인서트가 와이퍼 블레이드 인서트 설치시 윈드쉴드에 대해 소수성 코팅을 전달하는 데 효과적인 한편, 윈드쉴드로 전달하는 코팅의 능력은, 코팅 성분을 윈드쉴드에 전달하는 능력이 와이퍼 생산과 차량 상에 블레이드의 실제 설치 사이의 시간 동안 감소되는 지점까지 급속하게 저하된다. 추가적으로, 윈드쉴드에 제공되는 코팅은 불균일한 경향이 있고, 윈드쉴드 표면에 불규칙한 소수성을 부여한다.
그 전문이 본원에 참조로 편입된 본 출원의 양수인에 대한 미국 특허 9,540,552는 실리콘 오일 또는 불소중합체 오일 또는 이들의 조합의 오일, 수지 및 건조 윤활제를 포함하는, 표적 표면 상에 소수성 막을 제공하기 위한 코팅 조성물을 교시한다. 용매는 오일 및 수지의 용액을 형성하기 위해 제공된다. 코팅은 최종적으로 코팅을 소수성 막으로서 유리에 전달할 수 있는 애플리케이터에 제공된다. 코팅 조성물은 안정하고, 고온에서 수주 동안 저장된 후에도 소수성 막을 제공할 수 있다. 코팅 조성물은 특히 실리콘 왁스를 포함하는 합성 왁스를 배제함으로써 그렇게 된다. 와이퍼 블레이드에 의해 접촉되는 차량 윈드쉴드에 소수성 막을 제공하기 위해 차량에 와이퍼 블레이드 인서트를 고정하기 위한 설명서에 따라 적용된 상기 코팅 조성물을 갖는 와이퍼 블레이드 인서트를 포함하는 키트가 또한 제공된다.
블레이드 스퀴지가 비실리콘 고무로 제조되는 경우에 주로 와이퍼 블레이드 인서트의 마모에 의해 통상적인 소수성 유리 처리는 단지 자동차 윈드쉴드 표면에 수개월 동안 지속되는 것으로 관찰되었다. 그러나, 자동차 윈드쉴드 표면에 대한 적절하게 배합된 폴리실록산 유체-기반 발수성(WR) 코팅 또는 처리는 와이퍼 블레이드 인서트가 실리콘 고무로 이루어진 경우에 와이퍼 블레이드 인서트 마모에 저항성이다. 도 1에 나타난 선행 기술 그래프에 의해 예시된 바와 같이, 발수성(WR) 코팅과 코팅이 도포되는 와이퍼 블레이드 재료 사이에 상승작용이 존재한다. WR 코팅이 실리콘 기반 와이퍼 블레이드에 적용될 때, 이와 같이 코팅된 윈드쉴드 유리 상에서의 물의 접촉각(CA)은 100,000회 초과의 와이퍼 블레이드 마모 사이클 동안 90도 초과로 유지되다. 그러나, WR 코팅이 비실리콘 블레이드에 적용될 때, 접촉각은 대략 20,000회 와이퍼 블레이드 마모 사이클에서 최소 유효 접촉각으로 고려되는 60도 미만으로 낮아진다. 분명하게는, WR 코팅과 실리콘 고무 스퀴지 사이에 강한 상승작용이 존재한다.
불행하게도, 종래의 폴리실록산 유체-기반 WR 코팅이 미국 특허 9,540,552의 교시와 같이 실리콘 고무 스퀴지 표면 상에 직접적으로 사전 도포되는 경우, WR 코팅 중의 발수성 성분은 시간에 따라 다소 빠르게 실리콘 고무로 흡수되고, 코팅 조성물의 발수성 물질을 와이핑된 윈드쉴드 표면에 전달하여 이를 소수성이게 만드는 그것의 능력을 상실한다.
따라서, 와이퍼 블레이드 작동 동안 그리고 심지어 고온에서 코팅 조성물로 코팅된 와이퍼 블레이드의 장기 저장 기간 후에도, 코팅된 와이퍼 블레이드 인서트가 윈드쉴드의 접촉된 영역에 소수성 막을 신속하게 제공하는 것을 가능하게 하도록, 와이퍼 블레이드 인서트에 대한 적용 이후에 장기-지속 저장 수명을 갖는 와이퍼 블레이드 코팅에 대한 필요성이 존재한다. 추가로 실리콘 고무 기반 와이퍼 블레이드 물질로의 흡수에 대해 저항성인 발수성 코팅에 대한 필요성이 존재한다.
발명의 요약
자동차 와이퍼 블레이드의 고무 성분으로부터 윈드쉴드로 발수성을 부여하기 위한 코팅 조성물이 제공되며, 상기 코팅은 4차 암모늄 클로라이드 실란, 극성 용매 예컨대 이소프로판올, 또는 비극성 용매 예컨대 실란이 분산가능한 미네랄 스피릿, 및 흑연 분말을 포함한다.
소수성 막을 제공하기 위한 개선된 코팅 조성물이 제공되며, 상기 코팅 조성물은 4차 암모늄 클로라이드 실란, 극성 용매 예컨대 이소프로판올, 또는 비극성 용매 예컨대 실란이 분산가능한 미네랄 스피릿, 및 흑연 분말을 포함하며, 여기서 개선점은 하기와 같다: 분자 상으로 전기 전하를 운반하고 와이퍼 블레이드의 고무 성분에 의해 반발되어 코팅 조성물이 고무 성분으로 흡수되는 것을 방지하는 실란.
표면 상에 소수성 막을 생성하기 위한 키트로서, 상기 키트는 애플리케이터 표면 및 상기 기재된 조성물로부터 형성된 비휘발성 층을 갖는 애플리케이터로서, 비휘발성 층은 애플리케이터 표면에 접착되거나 또는 용기로부터 이에 도포되는 애플리케이터; 및 애플리케이터 표면을 윈드쉴드 표면과 접촉시켜 60°이상의 물 접촉각을 갖는 소수성 막을 생성하기 위한 설명서를 포함한다.
윈드쉴드의 활성화 방법은 윈드쉴드를 상기 기재된 조성물로 코팅된 와이퍼 블레이드와 접촉시키는 단계, 및 60도 초과의 물 접촉각의 발수성으로 윈드쉴드를 활성화시키기 위해 습윤, 건조, 또는 습윤과 건조의 조합 조건 하에 2000회 와이프 사이클 내로 와이핑하는 단계를 포함한다.
본 발명은 하기 도면에 대해 추가로 상세된다. 이러한 도면은 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도하는 것이 아니라, 오히려 이의 특정 속성을 예시한다.
도 1은 선택된 실리콘 와이퍼 블레이드와 Rain-X® Rain Repellent 사이의 상승작용 효과를 나타내기 위한 자동차 윈드쉴드 유리 상에서의 와이퍼 블레이드 와이프 사이클의 함수로서의 도 단위의 물 접촉각의 플롯이고;
도 2는 폴리실록산 유체 기반 발수제로 코팅된 동일한 선택된 실리콘 고무와 비교되는 선택된 실리콘 고무로 제조된 와이퍼 블레이드에 대한 본 발명에 개시된 본 발명의 조성물에 대한 와이퍼 블레이드 사이클의 함수로서의 도 단위의 물 접촉각으로 플롯팅된 발수성 활성화의 플롯이고;
도 3은 60℃에서 36일 동안 에이징하고 실온에서 85일 동안 저장한 코팅된 실리콘 고무 와이퍼 블레이드에 대한; 그리고 60℃에서 51일 동안 에이징하고 실온에서 19일 동안 저장한 코팅된 실리콘 고무 와이퍼 블레이드에 대한 와이퍼 블레이드 사이클의 함수로서의 도 단위의 물 접촉각으로서 플롯팅된 발수성 마모 내구성의 플롯이고; 그리고
도 4는 윈드쉴드 유리의 맥락에서의 와이퍼 블레이드의 이미지이다.
본 발명은 접촉된 유리 표면에 소수성 막을 또한 제공하면서 실리콘 기반 와이퍼 블레이드 인서트 재료로의 흡수에 저항성인 코팅을 갖는 차량 윈드쉴드 와이퍼로서의 유용성을 갖는다. 본 발명의 발수성(WR) 코팅 조성물의 구현예는 본 발명의 WR 코팅이 그 위에 도포되는 와이퍼 블레이드 인서트로 비흡수성이거나 그렇지 않으면 그 안으로 비투과성이며, 이에 따라 코팅된 와이퍼 블레이드 인서트가 저장시 연장된 기간 동안 에이징된 후에도, 코팅의 WR 성분이 와이퍼 블레이드 인서트로부터 와이퍼 블레이드 인서트가 그 위에서 작동하는 윈드쉴드 표면으로 전달되는 그것의 능력을 보존한다. 에이징된 와이퍼 블레이드의 성능은 제조 후 와이퍼 블레이드 인서트가 최종 사용자에게 도달되어 표적 윈드쉴드 유리와 접촉하기 전에 수주 내지 수개월이 소요될 수 있기 때문에 측정되는 중요한 파라미터이다. 본 발명은 조성물로 코팅된 와이퍼 블레이드 인서트로 비흡수성이거나 또는 그렇지 않으면 비투과성이도록 WR 코팅 조성물에 발수성 성분을 배합함으로써 이 결과를 달성한다.
본 발명의 발수성 코팅의 구현예에서, 코팅 조성물의 활성 성분은 코팅된 와이퍼 블레이드 인서트 기재로 비흡수성이고, WR 성분과 코팅된 고무 표면 사이의 최소 친화성을 나타낸다. 그 결과, WR 코팅 발수성 성분은 설치 전에 와이퍼 블레이드 인서트로 흡수되지 않고, 이에 의해 코팅의 발수성 물질을 와이핑된 유리 윈드쉴드 표면으로 전달하여 유리가 소수성이게 만드는 조성물의 능력의 손실을 방지한다.
본 발명의 코팅 조성물이 실리콘으로 형성된 와이퍼 블레이드 인서트에 대해 이하에서 상세되며, 한편 본 발명의 코팅은 또한 와이퍼 블레이드 산업에서 일반적으로 사용되는 다양한 비실리콘 고무 물질에 우수한 성능을 제공하는 것으로 이해된다. 이러한 다른 재료는 비제한적으로 천연 고무, 합성 고무 예컨대 CR 고무(클로로프렌 고무), EPDM(에틸렌 프로필렌 디엔 터폴리머) 고무, 천연 고무와 합성 고무의 혼합물, 실리콘 고무, 및 실리콘 고무와 비실리콘 고무의 혼합물을 포함한다.
본 발명의 코팅 조성물은 윈드쉴드와 관련하여 상세되며, 한편 본 발명에 대해 사용되는 다른 적합한 표적 표면은 예시적으로 버핑 패드(buffing pad), 버핑 천(buffing cloth), 샤모아(chamois), 수동 스퀴지(manual squeegee), 차량 후방 창문, 항공기 외부 표면, 및 발수성이 요망되는 다른 외부 표면을 포함하는 것으로 이해되는 것이 추가로 이해된다. 본원에 사용되는 용어 "와이퍼 블레이드"는 이러한 전술한 애플리케이터를 또한 포괄하는 것으로 의도된다. 본 발명은 심지어 저장 후에도 접촉된 표면에 소수성 막을 제공하는 능력과 결합되는 주위 조건에서의 6개월 초과의 장기 저장 안정성의 속성을 갖는다.
본원에 인용된 수치 범위는 그러한 범위의 최종 값뿐만 아니라 범위 내에 포함되고 마지막 유효 숫자의 단일 단위로 변하는 개별 값을 인용하는 것으로 의도된다. 예로서, 본 발명에 따른 임의 단위로 0.1 내지 1.0의 범위는 또한 0.2, 0.3, 0.4, 0.5, 0.6, 0.7, 0.8 및 0.9를 포함하고; 각각 독립적으로 그 범위에 대한 하한 및 상한 경계값을 포함한다.
본 발명의 코팅 조성물은 하기 화학식을 갖는 필름 형성 4차 암모늄 실리콘 화합물을 포함한다:
Figure pct00001
상기 식에서, 각 경우에 R은 독립적으로 C1-C4 알킬, R4, 또는 H이고; a는 포괄적으로 0, 1, 또는 2의 정수값이고; 각 경우에 R1 및 R2는 독립적으로 C1-C8 알킬 또는 알케닐 기이고; R3는 C1-C22 알킬기이고; X는 음이온을 나타내고, F-, Cl-. Br-, I-, 2가 및 3가 음이온을 포함하고, 단, 염은 4차 암모늄 양이온과 함께 형성되고; 각 경우에 R4는 N(R1)(R1)(R3)] X-이다. 화학식 (I)에 존재하는 임의의 알킬 또는 알케닐 모이어티는 선형 또는 분지형일 수 있는 것으로 이해된다. 적어도 C3를 갖는 임의의 알킬기는 용해도 및 필름 형성 특성을 변형시키는 역할을 하는 펜던트기를 추가로 포함할 수 있다. 본원에 작용하는 펜던트 기는 예시적으로 -OH, -SO4 -2, 또는 -SO3 -를 포함한다.
본원에 작용하는 예시적인 4차 암모늄 실리콘은 예시적으로 하기를 포함한다:
(CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C18H37Cl-, (CH3CH2O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C18H37Cl-, (CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C18H37Br-, (CH3O)3Si(CH2)3N+(C10H21)2CH3Cl- (CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C14H29Cl-, (CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C14H29Br-, (CH3O)3Si(CH2)3N+(CH3)2C16H23Cl-, 및 이들의 조합.
필름 형성 4차 암모늄 실리콘염은 일부 본 발명의 구현예에서, 0.5 내지 75 총 중량%로 존재하고, 다른 본 발명의 구현예에서, 염은 5 내지 60의 총 중량%로 존재한다.
염을 갖는 용액을 형성할 수 있는 용매 또는 용매의 조합이 또한 제공한다. 본원에 작용하는 용매는 예시적으로 메틸에틸케톤, C1-C8 알킬 락테이트, C1-C8 알킬 아세테이트, C1-C8 알코올, 글리콜, 글라임, 폴리알킬 글리콜, 에테르뿐만 아니라 이들의 조합을 포함하는 염의 용해에 적합한 극성 또는 비극성 또는 극성 또는 비극성 용매의 혼합물을 예시적으로 포함한다. 본원에 사용되는 용어 "알킬"은 이의 선형, 분지형 및 환형 형태를 포함하는 것으로 의도되는 것으로 이해된다. 특정 본 발명의 구현예에서, 용매는 알코올이고, 이 중 이소프로판올이 예시된다. 본원에 작용하는 용매의 특성은 대개 실리콘 오일 및 수지 성분을 용해하는 능력으로만 제한된다. 하기 설명으로부터 자명하게 되는 바와 같이, 본 발명의 조성물은 특정 발명의 구현예에서 애플리케이터에 도포된다.
본 발명의 코팅 조성물은 또한 임의의 미립자 윤활제를 포함한다. 본 발명에 따른 미립자 윤활제는 별도로 또는 염과 함께의 용매 중의 콜로이달 분산액으로서 애플리케이터에 도포된다. 본 발명의 특정 구현예에서의 미립자 윤활제는 사이즈 가이드 넘버(size guide number, SGN)에 의해 결정되는 바와 같은 100 미크론보다 작은 입자 크기를 갖는 미립자 중 90 초과의 입자수 백분율(particle number percent)을 갖는다. 본 발명의 또 다른 구현예에서, 100 입자수 백분율은 100 미크론보다 작다. 본 발명의 또 다른 구현예에서, 미립자는 50 미크론보다 작은 평균 입자 크기를 갖는다. 본 발명의 특정 구현예에서, 용매화된 형태의 코팅 조성물은 1 내지 10 총 중량%의 미립자 윤활제이다. 본 발명에서 작용하는 미립자 윤활제는 예시적으로 흑연, 난층형 탄소(turbostratic carbon), 질화붕소, 붕산, 및 이들의 조합을 포함한다. 일부 본 발명의 구현예에서, 미립자 윤활제는 유일하게 흑연이다.
일부 본 발명의 구현예에서, 선택적인 비극성 탄화수소 용매 예컨대 미네랄 스피릿이 존재한다. 존재하는 경우 미네랄 스피릿은 와이퍼 블레이드와 같은 소수성 애플리케이터 표면 상에 확전을 촉진한다. 본 발명의 코팅 조성물은 애플리케이터 예컨대 와이퍼 블레이드 인서트 상의 비휘발성 층이 4차 암모늄 실리콘 염의 포함을 통해 애플리케이터로의 침투를 방지하지 때문에 우수한 저장 안정성을 갖는다. 본 발명의 코팅 조성물은 애플리케이터 예컨대 와이퍼 블레이드, 천, 또는 버핑 패드에 도포되고, 애플리케이터 상의 비휘발성 층이 건조되게 한다. 애플리케이터 상의 본 발명의 제제의 층은 심지어 -50 내지 70℃의 범위의 극한 온도에서도 수주 또는 수개월 동안 저장될 수 있고, 여전히 소수성 막을 접촉된 유리 표면에 제공할 수 있다. 생성된 막은 표적 표면에 대해 애플리케이터를 간단하게 문질러 적어도 60°의 물 접촉각을 표면에 제공한다.
애플리케이터 예컨대 와이퍼 블레이드는 도 4에서 10으로 일반적으로 도시된다. 와이퍼 블레이드(10)은 기재(S) 예컨대 윈드쉴드와 접촉된다. 와이퍼 블레이드(10)은 중간 아티큘레이션(intermediate articulation)(14)에 의해 암(16)에 결합된 블레이드(12)를 갖는다. 블레이드(12)는 코팅층(20)의 형태로 그 안에 본 발명의 조성물을 갖는 소수성 엘라스토머 와이퍼 블레이드 인서트(18)을 지지한다. 코팅(20)은 본 발명의 제제를 와이퍼 블레이드 인서트(18)의 립의 하나 이상의 면과 접촉시켜 건조되게 함으로써 형성된다.
특정 이론에 구속되는 것으로 의도함 없이, 본연의 전하를 갖는 양이온성 4차 암모늄 실리콘염은 전기 전하와 근접되어 결과적으로 소수성 애플리케이터, 예컨대 엘라스토머 와이퍼 블레이드에 의해 반발되는 분자의 일부에 대해 적어도 친수성인 것으로 여겨진다. 그 결과, 본 발명의 제제 코팅은 애플리케이터 내부로 흡수되는 것이 방지되며, 이에 따라 WR 코팅의 저장 수명이 연장된다.
본 발명은 또한 표면에 소수성 막을 생성하기 위한 키트를 제공한다. 상기 키트는 ASTM C813에 의해 측정되는 접촉각과 함께 60°초과의 물방울 접촉각으로 표면에 소수성 막을 생성하기 위해 표적 표면에 코팅된 애플리케이터를 접촉시키기 위한 설명서와 함께; 애플리케이터에 접착되는 코팅 조성물의 비휘발성 층을 갖는 애플리케이터, 또는 애플리케이터에의 사용자 도포를 위한 별도의 병 내의 코팅 조성물을 포함한다. 상기 키트는 평균 25℃에서 3개월 초과, 특정 구현예에서 1년 초과, 또 다른 특정 구현예에서, 2년 이상의 저장 안정성을 갖기 위한 것이다.
본 발명에 따른 특정 구현예에 따라 애플리케이터와 같은 와이퍼 블레이드 인서트로 윈드쉴드를 활성화시키는 방법은 2000회 와이프 사이클 내에 60도 초과의 물 접촉각의 발수성으로 습윤, 건조, 또는 습윤과 건조 조합의 조건 하에 윈드쉴드를 와이핑함으로써 달성된다. 또 다른 구현예에서, 발수성의 이러한 정도는 와이핑된 윈드쉴드 표면 상의 발수성이 유지되면서 와이퍼 블레이드와 동일하거나 미코팅된 와이프 블레이드에 대한 것보다 90% 이상 범위의 와이프 품질을 유지하면서 달성된다. 와이프 품질은 통상적으로 예를 들어 Akron Rubber Development Laboratory (ARDL), Inc에 의해 정의된 바와 같이 1 내지 10의 규모로 등급화된다.
표 1은 고무 물질로의 흡수에 저항성인 본 발명의 WR 코팅 조성물의 구현예의 주요 성분을 열거한다.
[표 1] 발수성 조성물
Figure pct00002
애플리케이터 상의 본 발명의 코팅은 염, 미립자, 첨가제 그리고 일부 경우에 잔류 용매 및/또는 미네랄 스피릿으로 구성되도록 휘발을 통해 용매 및 일부 경우에 미네랄 스피릿의 전부는 아니더라도 대부분이 손실된 조성물의 건조된 형태를 나타내는 것으로 이해된다.
본 발명은 하기 비제한적인 실시예와 관련하여 추가로 상세된다. 이러한 실시예는 본 발명의 범위를 제한하는 것으로 의도되지 않고 오히려 특정 본 발명의 구현예의 특성 및 이의 우수한 성능을 비교예와 관련하여 강조한다.
실시예
실시예 1
50의 총 중량%의 4차 암모늄 클로라이드 실란, 30의 총 중량%의 이소프로판올, 15의 총 중량%의 미네랄 스피릿, 100 미크론 이하의 90% 입자 크기를 갖는 5의 총 중량%의 흑연 분말, 및 잔여량의 이소프로판올의 코팅 조성물을 실리콘 고무 스퀴지에 도포하고, 이는 습식 조건 하에서 차량 윈드쉴드와 그것의 와이퍼 시스템을 사용하여, 와이핑된 윈드쉴드 표면의 물 접촉각에 의해 측정되는 발수성(WR) 특성을 코팅된 블레이드로부터 윈드쉴드로 전달하는 능력에 대해 평가하기 전에 여러 기간 동안 60℃ 또는 실온에서 저장된 것이었다. 도 2의 그래프에서 예시한 바와 같이, 물 접촉각 데이터를 윈드쉴드 표면에 대해 수집하고 와이퍼 블레이드의 마모 사이클의 수에 대해 플롯팅한다.
도 2의 플롯팅된 결과는 약간 에이징된 실리콘 고무 스퀴지 상에 도포된 종래의 폴리실록산 유체 기반 WR 코팅은 와이핑된 표면의 물 접촉이 강수 조건 하에서 운전 시야 개선에 유리한 것으로 고려되는 최소값인 적어도 60도인 정도로 윈드쉴드 표면을 소수성화시킬 수 없다는 것을 나타낸다. 반면, 본 발명의 코팅 조성물의 구현예로 코팅된 실리콘 고무 스퀴지는 코팅된 스퀴지가 새로운 것이거나 또는 주위 조건(20℃)에서 2년과 동일한 연장된 시간 동안 에이징되었는지 여부와 관계 없이 윈드쉴드 표면을 급속하게 소수성화(활성화)시킬 수 있다.
36일 동안 60℃ 이후 85일 동안 실온에서 에이징된 코팅된 와이퍼 스퀴지는 주위 조건 하에서 저장되는 경우 661일 이상의 저장 수명을 갖을 것으로 예측되며, 51일 동안 60℃ 이후 19일 동안 실온에서 에이징된 코팅된 와이퍼 스퀴지는 실온 주위 조건 하에서 저장되는 경우 835일 이상의 저장 수명을 갖을 것으로 예측된다.
실시예 2
자동차 기술자 협회(Society for Automotive Engineers, SAE) J903 하에서 저장 기간 및 주위 조건과 관련하여 와이퍼 스퀴지 상의 발수성 코팅의 내구성을 시험하기 위한 시험을 실시한다. 제1 블레이드를 본 발명의 조성물로 코팅하고 36일 동안 60℃에서 그리고 85일 동안 실온에서 에이징시켰다. 제2 블레이드를 51일 동안 60℃ 이후 19일 동안 실온에서 에이징시켰다. 도 3에 나타난 바와 같이, 100,000회 와이퍼 블레이드 사이클의 범위에 걸쳐 2개의 처리된 블레이드 사이의 성능의 차이는 사실상 없으며, 와이퍼 블레이드 마모에 대한 강성 및 현저한 장수명을 예시한다.
비교예
상업적으로 이용가능한 CR-NR 블렌드된 스퀴지를 US2010/0234489 A1의 실시예 1-3에 상응하는 조성물로 코팅하고, 제조 후 약 3개월 동안 실온에서 에이징시켰다. 윈드쉴드 WR 시험은 이러한 코팅이 80도 초과의 물 CA로 윈드쉴드를 활성화시킬 수 없음을 보여준다. 와이핑된 영역의 발수성은 균일하지 않은 것으로 관찰되었으며, 이는 윈드쉴드의 와이핑된 영역이 완전하게 활성화되지 않음을 나타낸다.
명세서에 언급된 특허 및 공보는 본 발명이 속하는 기술 분야에서 숙련된 자의 수준을 나타낸다. 이러한 특허 및 공보는 각각의 개별 특허 또는 공보가 참조에 의해 구체적으로 개별적으로 본원에 포함되는 것과 동일한 정도로 참조로 본원에 포함된다.
전술한 설명은 본 발명의 특정 구현예를 예시하는 것이지만, 이의 실시에 대한 제한을 의미하는 것은 아니다. 모든 균등물을 포함하는 하기 청구항은 본 발명의 범위를 정의하는 것으로 의도된다.

Claims (17)

  1. 와이퍼 블레이드 인서트의 엘라스토머 소수성 애플리케이터로부터 윈드쉴드에 발수성을 부여하기 위한,
    4차 암모늄 실란 염; 및
    용매
    를 포함하는 코팅 조성물.
  2. 제1항에 있어서, 미네랄 스피릿을 추가로 포함하는 코팅 조성물.
  3. 제1항에 있어서, 고체 윤활제를 추가로 포함하는 코팅 조성물.
  4. 제1항에 있어서, 상기 4차 암모늄 실란 염은 클로라이드인 코팅 조성물.
  5. 제1항에 있어서, 상기 4차 암모늄 실란은 0.5 내지 75의 총 중량%로 존재하는 코팅 조성물.
  6. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매는 C1-C4 알코올을 포함하는 코팅 조성물.
  7. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매는 이소프로판올인 코팅 조성물.
  8. 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 있어서, 상기 용매는 25 내지 99.5의 총 중량%로 존재하는 코팅 조성물.
  9. 제2항에 있어서, 상기 하나 이상의 미네랄 스피릿은 15의 총 중량%로 존재하는 코팅 조성물.
  10. 제3항에 있어서, 상기 고체 윤활제는 흑연 분말인 코팅 조성물.
  11. 제3항에 있어서, 상기 고체 윤활제는 0 내지 30의 총 중량%로 존재하는 코팅 조성물.
  12. 표면 상에 소수성 막을 생성하기 위한 키트로서,
    애플리케이터 표면 및 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 조성물로부터 형성된 비휘발성 층을 갖는 애플리케이터로서, 비휘발성 층은 애플리케이터 표면에 접착되거나 또는 용기로부터 이에 도포되는 것인 애플리케이터; 및 애플리케이터 표면을 상기 표면과 접촉시켜 60°이상의 물 접촉각을 갖는 소수성 막을 생성하기 위한 설명서
    를 포함하는 키트.
  13. 윈드쉴드 와이퍼 암에 결합하고 글래스 윈드쉴드에 맞물리도록 적용된 와이퍼 블레이드 인서트로서 형성된 소수성 엘라스토머 기재; 및
    0.5 내지 500 미크론의 두께를 갖고, 제1항의 조성물로부터 상기 용매의 증발에 의해 형성되는 비휘발성 층
    을 포함하는 와이퍼 블레이드.
  14. 제13항에 있어서, 상기 비휘발성 층은 측면마다 센티미터 길이당 0.001 내지 0.1 g의 범위의 양으로 상기 기재의 와이핑 립(wiping lip)의 양면에 도포되는 와이퍼 블레이드.
  15. 제13항에 있어서, 상기 비휘발성 층은 -50 내지 65℃의 온도에서 1개월 초과의 저장 안정성을 갖는 와이퍼 블레이드.
  16. 제13항에 있어서, 상기 기재는 적어도 클로로프렌 고무, 천연 고무, 실리콘, 또는 이들의 임의의 조합의 재료로 형성되는 키트.
  17. 윈드쉴드를 제1항 내지 제5항 중 어느 한 항에 따른 조성물로 코팅된 와이퍼 블레이드 인서트와 접촉시키는 단계; 및
    60도 초과의 물 접촉각의 발수성으로, 습윤, 건조, 또는 습윤과 건조의 조합 조건 하에 2000회 와이프 사이클 내로 와이핑하여 윈드쉴드를 활성화시키는 단계
    를 포함하는 윈드쉴드의 활성화 방법.
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