WO2023022339A1 - 고무 표면처리용 도료 조성물 및 그 제조방법 - Google Patents

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WO2023022339A1
WO2023022339A1 PCT/KR2022/007977 KR2022007977W WO2023022339A1 WO 2023022339 A1 WO2023022339 A1 WO 2023022339A1 KR 2022007977 W KR2022007977 W KR 2022007977W WO 2023022339 A1 WO2023022339 A1 WO 2023022339A1
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rubber surface
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김용성
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(주)인코켐
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    • C09D183/00—Coating compositions based on macromolecular compounds obtained by reactions forming in the main chain of the macromolecule a linkage containing silicon, with or without sulfur, nitrogen, oxygen, or carbon only; Coating compositions based on derivatives of such polymers
    • C09D183/04—Polysiloxanes
    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • C09D7/00—Features of coating compositions, not provided for in group C09D5/00; Processes for incorporating ingredients in coating compositions
    • C09D7/40—Additives

Definitions

  • the present invention relates to a coating composition for rubber surface treatment and a method for manufacturing the same, and more particularly, it is applied to the surface of a rubber substrate to effectively reduce noise generated at a contact surface between rubber-rubber and/or rubber-different materials. It relates to a coating composition for rubber surface treatment and a manufacturing method thereof.
  • Opening and closing parts such as joints of interior and exterior building materials, detachable parts of electronic devices or mechanical devices, and doors of automobiles are generally provided as part of devices, machines, and facilities, and the ends of these openings and closing parts are designed to improve airtightness and durability against the outside air. It is made of rubber materials such as Ethylene Propylene Diene Terpolymer (EPDM) or Ethylene Propylene Monomer (EPM) rubber.
  • EPDM Ethylene Propylene Diene Terpolymer
  • EPM Ethylene Propylene Monomer
  • the weatherstrip used in automobiles is applied to the sliding surface between a window glass and a door or the contact surface between the door and the painted surface of the vehicle body, and durability, which is an absolute physical property required for rubber itself,
  • durability which is an absolute physical property required for rubber itself
  • heat resistance, cold resistance, and water repellency which are relative physical properties that depend on external conditions such as temperature and humidity, are also required.
  • curable silicone oil or non-curable silicone oil as a coating agent has been proposed to impart slipperiness and water repellency to the surface of the weather strip. There is no persistence, and these silicone oils alone have problems in that they have no adhesion to the object to be coated and no strength as a coating film.
  • Korean Patent Registration No. 10-1470611 uses a polyurethane resin composition of a primary processing type in which polyurethane, additives, and solvent are mixed and pulverized, mixed with a reactive silicone resin and a non-reactive silicone resin.
  • a polyurethane resin composition of a primary processing type in which polyurethane, additives, and solvent are mixed and pulverized, mixed with a reactive silicone resin and a non-reactive silicone resin.
  • the present invention is to solve the problems of the prior art described above, and an object of the present invention is to effectively suppress noise generated by contact and friction with a metal panel or its painted surface, and observed on the surface of a rubber substrate It is to provide a paint composition for rubber surface treatment and a method for manufacturing the same, which can properly respond to the recent trend of high-quality interior and exterior materials of vehicles and increasing consumer sensitivity to NVH characteristics of vehicles by easily adjusting gloss.
  • polyurethane resin composition 1 to 5% by weight; 1 to 10% by weight of a non-reactive silicone resin; 0.5 to 8% by weight of a reactive silicone resin represented by Formula 1 below; 0.1 to 10% by weight of ultrahigh molecular weight polypropylene (UHMWPP) wax; It provides a coating composition for rubber surface treatment comprising; and a residual amount of solvent.
  • UHMWPP ultrahigh molecular weight polypropylene
  • R 1 is one of C 1 to C 10 alkylene groups, a is an integer of 1 to 500, b is an integer of 1 to 20, and c and d are each an integer of 0 to 50. , and c+d ⁇ 1.
  • the content of polyurethane may be 15 to 25% by weight, and the content of solid content may be 20 to 30% by weight.
  • the wax may further include polyethylene wax.
  • the content of the ultra-high molecular weight polypropylene wax in the coating composition for rubber surface treatment may be 0.1 to 5% by weight.
  • the content of the polyethylene wax in the coating composition for rubber surface treatment may be 0.1 to 5% by weight.
  • the ratio of the content of the reactive silicone resin to the content of the ultra-high molecular weight polypropylene wax may be 0.5 to 8.
  • the ratio of the content of the reactive silicone resin to the content of the non-reactive silicone resin may be 0.1 to 5.
  • the ratio of the content of the ultra-high molecular weight polypropylene wax to the content of the polyethylene wax may be 0.1 to 1.5.
  • the coating composition for rubber surface treatment may further include one additive selected from the group consisting of a pigment, a wetting and dispersing agent, a surfactant, an antisettling agent, an antifoaming agent, an adhesion promoter, and a combination of two or more thereof.
  • Another aspect of the present invention in the method for producing a coating composition for rubber surface treatment, (a) preparing a polyurethane resin composition by mixing and grinding raw materials including polyurethane and a solvent; and (b) 1 to 5% by weight of the polyurethane resin composition; 1 to 10% by weight of a non-reactive silicone resin; 0.5 to 8% by weight of a reactive silicone resin represented by Formula 1 below; 0.1 to 10% by weight of ultra-high molecular weight polypropylene wax; It provides a method for producing a coating composition for rubber surface treatment comprising the step of mixing; and the remaining amount of solvent.
  • R 1 is one of C 1 to C 10 alkylene groups, a is an integer of 1 to 500, b is an integer of 1 to 20, and c and d are each an integer of 0 to 50. , and c+d ⁇ 1.
  • a coating composition for rubber surface treatment includes a polyurethane resin composition, a non-reactive silicone resin, a reactive silicone resin in which some of the side chains are substituted or grafted with a glycol-based compound, and an ultra-high molecular weight polypropylene wax 0.1
  • a polyurethane resin composition includes a polyurethane resin composition, a non-reactive silicone resin, a reactive silicone resin in which some of the side chains are substituted or grafted with a glycol-based compound, and an ultra-high molecular weight polypropylene wax 0.1
  • FIG. 1 is a schematic diagram of a manufacturing method of a coating composition for rubber surface treatment according to an embodiment of the present invention.
  • polyurethane resin composition 1 to 5% by weight; 1 to 10% by weight of a non-reactive silicone resin; 0.5 to 8% by weight of a reactive silicone resin represented by Formula 1 below; 0.1 to 10% by weight of ultrahigh molecular weight polypropylene (UHMWPP) wax; It provides a coating composition for rubber surface treatment comprising; and a residual amount of solvent.
  • UHMWPP ultrahigh molecular weight polypropylene
  • R 1 is one of C 1 to C 10 alkylene groups, a is an integer of 1 to 500, b is an integer of 1 to 20, and c and d are each an integer of 0 to 50. , and c+d ⁇ 1.
  • the polyurethane resin composition may include 15 to 30 parts by weight of polyurethane, 1 to 10 parts by weight of a first additive, and 50 to 80 parts by weight of a first solvent, and 1 to 10 parts by weight based on the total weight of the coating composition. % can be included.
  • the coating composition for rubber surface treatment of the present invention is obtained by mixing and using a polyurethane resin composition obtained by mixing and pulverizing polyurethane, additives, and solvents to be processed primarily in a solution form with a predetermined silicone resin, It is possible to improve the compatibility with the resin, maintain the adhesion, abrasion resistance, and slip properties of the silicone resin and the polyurethane, and improve the storage stability and long-term durability of the coating composition.
  • the polyurethane resin composition may serve as a binder for the wax to improve adhesion between the coating composition and the rubber substrate.
  • the content of the polyurethane resin composition in the coating composition for rubber surface treatment may be 1 to 5% by weight, preferably 1 to 4% by weight, more preferably 1 to 3% by weight. If the content of the polyurethane resin composition is less than 1% by weight, adhesion to a rubber substrate and wear resistance may be deteriorated, and if it is greater than 5% by weight, surface roughness may increase and noise (frictional noise) may occur or increase.
  • the polyurethane is a main component of the polyurethane resin composition, which is one component of the coating composition for rubber surface treatment, and is generally produced by the reaction of a compound having a hydroxyl group (-OH) and a compound having an isocyanate group (-NCO).
  • a compound having a hydroxyl group (-OH) and a compound having an isocyanate group (-NCO) are examples of the polyurethane resin composition.
  • it means a polymer obtained by the addition polymerization reaction of isocyanate and polyol.
  • the isocyanate is 4,4'-diphenylmethane diisocyanate (MDI), toluene diisocyanate (TDI), hexamethylene diisocyanate (HDI), and two or more of these It may be one selected from the group consisting of combinations, preferably, toluene diisocyanate (TDI), but is not limited thereto.
  • MDI 4,4'-diphenylmethane diisocyanate
  • TDI toluene diisocyanate
  • HDI hexamethylene diisocyanate
  • the polyol includes polytetramethylene glycol (PTMG), polypropylene glycol (PPG), polycarbonate diol (PCD), adipic acid and 1,4-butylene glycol (BG). It may be one selected from the group consisting of a polymerized polyester polyol and a combination of two or more thereof, and preferably, a poly polymerized with adipic acid and 1,4-butylene glycol (BG) It may be an ester polyol, but is not limited thereto.
  • PTMG polytetramethylene glycol
  • PPG polypropylene glycol
  • PCD polycarbonate diol
  • BG 1,4-butylene glycol
  • It may be one selected from the group consisting of a polymerized polyester polyol and a combination of two or more thereof, and preferably, a poly polymerized with adipic acid and 1,4-butylene glycol (BG) It may be an ester polyol, but is not limited thereto.
  • the weight average molecular weight (Mw) of the polyester polyol may be 1,000 to 4,000, preferably, 1,500 to 2,500, more preferably, 1,800 to 2,300. If the weight average molecular weight (Mw) of the polyester polyol is less than 1,000, the reactivity is excessively high, so that the hardness of the coating composition increases, resulting in reduced workability. If it exceeds 4,000, the softness increases, Wear resistance may be reduced.
  • the isocyanate and the polyol may be reacted in a weight ratio of 1:5 to 20, preferably 1:7 to 10, respectively. If the weight ratio of the isocyanate and the polyol is out of the above range, adhesion to a rubber substrate may decrease and softness may increase, resulting in a decrease in abrasion resistance.
  • the polyurethane resin composition may include 15 to 25% by weight of polyurethane, 1 to 10% by weight of additives, and the remaining solvent, and the solid content of the polyurethane resin composition may be 20 to 30% by weight. If the content of the polyurethane in the polyurethane resin composition is less than 15% by weight, the abrasion resistance of the coating composition may deteriorate, and if it exceeds 25% by weight, noise may occur or increase.
  • the coating composition for rubber surface treatment may include 1 to 10% by weight of a non-reactive silicone resin, preferably 1 to 8% by weight.
  • a non-reactive silicone resin is a silicone resin in which a non-reactive functional group such as a methyl group is bonded to the main-chain of polysiloxane and is non-curable, so it is called “non-curing silicone resin” or "silicone oil” Also called
  • the non-reactive silicone resin acts as a lubricant and is easy to wear and has no adhesion when used alone. Noise can be reduced while supplementing adhesiveness, and the non-reactive silicone resin can reduce or eliminate frictional force on the surface of the rubber substrate by improving long-term durability and non-adherence of the coating composition.
  • PDMS polydimethylsiloxane
  • n is an integer of 1 or more
  • the content of the non-reactive silicone resin is less than 1% by weight, long-term durability and storage stability of the coating composition may be deteriorated, and if it is greater than 10% by weight, the adhesive strength of the coating composition may be deteriorated.
  • the coating composition for rubber surface treatment may include 0.5 to 8% by weight, preferably 2 to 6% by weight, more preferably 2.5 to 5.5% by weight of a reactive silicone resin represented by Formula 1 below.
  • a reactive silicone resin is a silicone resin in which a reactive functional group such as an epoxy group, an amino group, a hydroxyl group, or a carboxyl group is bonded to the side-chain of a polysiloxane composed of silicon and oxygen. Since it can be cured by the like, it is also called “curable silicone resin” or "silicone rubber”.
  • R 1 is one of C 1 to C 10 alkylene groups, a is an integer of 1 to 500, b is an integer of 1 to 20, and c and d are each an integer of 0 to 50. , and c+d ⁇ 1.
  • the reactive silicone resin represented by Formula 1 is, for example, a polyhydric alcohol compound or polymer such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, or polypropylene glycol grafted onto a main chain of polydimethylsiloxane, and/or Alternatively, at least some of the methyl groups located on the side chain of polydimethylsiloxane may be substituted with a polyhydric alcohol compound or polymer such as ethylene glycol, propylene glycol, polyethylene glycol, or polypropylene glycol, but is not limited thereto.
  • the reactive functional group located on the side chain of the reactive silicone resin represented by Formula 1 is involved in the curing reaction, the overall density of the coating film made of the coating composition may be increased, and in this case, the roughness of the surface of the coating film may be reduced. Therefore, it can contribute to reducing noise.
  • a reactive silicone resin represented by Chemical Formula 3 specifically, a polydimethylsiloxane having -H functional groups and -OH functional groups at both ends of the main chain has been used, but in this case, the reactive silicone resin located at both ends of the main chain As the functional group is involved in the curing reaction, the chain length and molecular weight of the silicone resin excessively increase, making it difficult to form a dense coating film. In this case, the roughness of the surface of the coating film may increase, resulting in increased noise.
  • n is an integer of 1 or more
  • the content of the reactive silicone resin is less than 0.5% by weight in a state in which the total content of the polyurethane resin composition and the reactive and non-reactive silicone resin is fixed within a predetermined range, water repellency cannot be imparted to the formed coating film and noise may occur and increase. Conversely, when the content of the reactive silicone resin is greater than 8% by weight, the relative content of the polyurethane is reduced, and thus adhesion to a rubber substrate and wear resistance may be deteriorated.
  • the coating composition for rubber surface treatment may include 0.1 to 10% by weight of wax, preferably 0.5 to 5% by weight, more preferably 1 to 2% by weight of wax.
  • the wax may improve the feel and durability of the coating film made of the coating composition. If the content of the wax is less than 0.1% by weight, abrasion resistance may be deteriorated, and if it is greater than 10% by weight, scratch marks may be generated on the surface of the rubber substrate during operation, and surface appearance quality may be deteriorated.
  • the average particle size of the wax may be 4 to 20 ⁇ m, preferably 5 to 10 ⁇ m, in consideration of surface appearance quality and workability of the rubber substrate.
  • the wax may be, for example, one wax selected from the group consisting of polytetrafluoroethylene, polyethylene, polypropylene, ceramic, carbon, silica, acrylic, urethane, amide, canuba, and combinations of two or more thereof.
  • the wax may include ultra high molecular weight polypropylene (UHMWPP) wax, more preferably, may further include polyethylene wax, but is not limited thereto.
  • UHMWPP ultra high molecular weight polypropylene
  • Mw weight average molecular weight of the ultra-high molecular weight polypropylene wax may be 700,000 to 2,000,000, preferably 800,000 to 1,500,000, more preferably 800,000 to 1,000,000, but is not limited thereto.
  • the content of the ultra-high molecular weight polypropylene wax in the coating composition for rubber surface treatment may be 0.1 to 5% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, more preferably 0.5 to 1% by weight.
  • the ultra-high molecular weight polypropylene wax improves the abrasion resistance and durability of the coating film and at the same time reduces the gloss excessively increased by the silicone resin, specifically, the reactive silicone resin, thereby improving workability, hiding power, and surface quality.
  • the content of the polyethylene wax in the coating composition for rubber surface treatment may be 0.1 to 5% by weight, preferably 0.1 to 2% by weight, more preferably 1 to 1.5% by weight.
  • the ratio of the content of the ultra-high molecular weight polypropylene wax to the content of the polyethylene wax may be 0.1 to 1.5, preferably 0.3 to 1. If the ratio of the content of the ultra-high molecular weight polypropylene wax to the content of the polyethylene wax is less than 0.1, a required level of matting effect cannot be realized, and if it exceeds 1.5, the glossiness may be excessively reduced, and rather, the surface appearance quality may be deteriorated.
  • the ratio of the content of the reactive silicone resin to the content of the ultra-high molecular weight polypropylene wax may be 0.5 to 8, preferably, 0.5 to 6. If the ratio of the content of the reactive silicone resin to the content of the ultra-high molecular weight polypropylene wax is less than 0.5, noise may occur and increase, and if it exceeds 8, adhesion to a rubber substrate and wear resistance may be deteriorated.
  • the ratio of the content of the reactive silicone resin to the content of the non-reactive silicone resin may be 0.1 to 5, preferably 0.1 to 2. If the ratio of the content of the reactive silicone resin to the content of the non-reactive silicone resin is less than 0.1, noise may occur and increase, and if it exceeds 5, adhesion to a rubber substrate and wear resistance may be deteriorated.
  • the coating composition for rubber surface treatment may further include one additive selected from the group consisting of a pigment, a wetting and dispersing agent, a surfactant, an antisettling agent, an antifoaming agent, an adhesion promoter, and a combination of two or more thereof.
  • the anti-settling agent may be added to prevent settling of heavy components such as black pigment in the paint composition.
  • the anti-settling agent may be, for example, an amide-based material, preferably, polyamide prepared from fatty acids and polyamines, but is not limited thereto.
  • the amide-based antisettling agent may be added to the coating composition to form a flaky structure to exhibit an antisettling effect, and may improve thixotropy and thermal stability of the coating composition due to the network structure of the swelling particles.
  • the content of the antisettling agent in the coating composition may be 0.1 to 2% by weight, preferably 0.5 to 1.5% by weight, more preferably 0.5 to 1% by weight.
  • the coating composition may include chlorinated polypropylene as an adhesion promoter.
  • chlorinated polypropylene one having a chlorine content of 20 to 30% by weight, preferably 22.5 to 26.5% by weight may be used. If the content of chlorine is less than 22.5% by weight, the adhesive strength may be deteriorated, and if the content of chlorine is more than 26.5% by weight, the adhesive strength may be deteriorated, and a whitening phenomenon may occur, resulting in a deterioration in the surface appearance quality of the rubber substrate coated with the paint composition.
  • the content of the adhesion promoter in the coating composition may be 1 to 10% by weight, preferably 1 to 5% by weight. If the content of the adhesion enhancer is less than 1% by weight, sufficient adhesion to the surface to be coated cannot be provided, and if it is greater than 10% by weight, layer separation may occur during preparation of the coating composition, resulting in reduced durability.
  • the coating composition may include a matting agent to improve workability, hiding power, and surface quality by reducing the glossiness of the coating film.
  • the matting agent is one inorganic matting agent selected from the group consisting of silica, magnesium oxide, zirconia, alumina, titania, and a combination of two or more of them; Or it may be one organic matting agent selected from the group consisting of acrylic resins, epoxy resins, urethane resins, polyethylene resins, polytetrafluoroethylene resins, and combinations of two or more of them, preferably silica, more preferably may be a silica powder having an average particle size of 5 to 10 ⁇ m.
  • the inorganic matting agent and the organic matting agent may be used in combination to impart adhesion and processability to the rubber substrate during operation.
  • the mixing ratio of the inorganic matting agent and the organic matting agent may be 1: 1 to 3, preferably 1: 1 to 2, based on weight.
  • organic-inorganic complex network cross-linking is formed by ester bonds, and a solid coating film can be formed by such organic-inorganic complex network cross-linking.
  • the content of the matting agent in the coating composition may be 0.1 to 2% by weight, preferably 0.1 to 1% by weight, more preferably 0.1 to 0.5% by weight.
  • the coating composition for rubber surface treatment may include a residual amount of solvent.
  • the solvent may be one selected from the group consisting of esters, ethers, alcohols, ketones, aromatic hydrocarbons, and combinations of two or more thereof, and preferably, a petroleum-based solvent as a co-solvent for diluting dissolved particles. may be mixed.
  • the solvent, which is one component of the polyurethane resin composition, and the solvent, which is one component of the coating composition may be the same, or may have different compositions, if necessary.
  • ester-based solvent examples include ethyl acetate, n-butyl acetate, cellosolve acetate, propylene glycol monomethyl acetate, and 3-methoxybutyl acetate, but are not limited thereto.
  • ether-based solvent examples include methyl cellosolve, ethyl cellosolve, ethylene glycol butyl ether, diethylene glycol methyl ether, diethylene glycol ethyl ether, and diethylene glycol butyl ether, but are not limited thereto.
  • alcohol-based solvent examples include ethanol, isopropanol, n-butanol, methyl alcohol, amyl alcohol, and cyclohexanol, but are not limited thereto.
  • ketone-based solvent examples include cyclohexanone, methyl amyl ketone, diisobutyl ketone, and methyl ethyl ketone, but are not limited thereto.
  • aromatic hydrocarbon-based solvent examples include, but are not limited to, benzene, toluene, and xylene.
  • Examples of the petroleum-based co-solvent include Kokosol #100 and Kokosol #150, but are not limited thereto.
  • a method for producing a coating composition for rubber surface treatment includes the steps of (a) preparing a polyurethane resin composition by mixing and grinding raw materials including polyurethane and a solvent. (S100); and (b) 1 to 5% by weight of the polyurethane resin composition; 1 to 10% by weight of a non-reactive silicone resin; 0.5 to 8% by weight of a reactive silicone resin represented by Formula 1 below; 0.1 to 10% by weight of ultra-high molecular weight polypropylene wax; And the remaining amount of the solvent; mixing (S200); may include.
  • R 1 is one of C 1 to C 10 alkylene groups, a is an integer of 1 to 500, b is an integer of 1 to 20, and c and d are each an integer of 0 to 50. , and c+d ⁇ 1.
  • the step (a) (S100) is a polyurethane resin composition, which is an intermediate used in the preparation of a coating composition, by administering polyurethane, additives and solvent in a predetermined ratio to a grinding container (S110), mixing and grinding (S120)
  • a step of preparing by using a polyurethane resin composition that has been primarily processed together with additives and solvents, the compatibility with the silicone resin is improved, while maintaining the function of the polyurethane, and the storage stability and long-term durability of the coating composition are improved. can improve
  • the grinding vessel may be one selected from the group consisting of a bead mill, an attrition mill, a basket mill, a super mill, and a combination of two or more thereof, preferably. Preferably, it may be a basket mill, but is not limited thereto.
  • the grinding (S120) may be performed until the average particle size of the solids included in the polyurethane resin composition is 1 to 20 ⁇ m, preferably, 5 to 15 ⁇ m.
  • the average particle size of the solid content is an important factor for controlling the viscosity of the polyurethane resin composition, and when the average particle size of the pigment is within the above range, the viscosity of the polyurethane may be 50,000 to 100,000 cps (25 ° C), Preferably it may be 55,000 ⁇ 65,000 (25 °C).
  • the type and content of additives used in preparing the polyurethane resin composition are the same as those described above.
  • step (b) (S200), 1 to 5% by weight of the polyurethane resin composition; 1 to 10% by weight of a non-reactive silicone resin; 0.5 to 8% by weight of a reactive silicone resin represented by Formula 1 below; 0.1 to 10% by weight of ultra-high molecular weight polypropylene wax; and preparing a final coating composition for rubber surface treatment by dispersing the particulate matter constituting the solid content through mixing after administering the remaining amount of the solvent to the reaction vessel (S210).
  • the composition and content of the coating composition for rubber surface treatment, and the types, physical properties, and effects of materials usable as each component are the same as those described above.
  • a portion of polyurethane, toluene and methyl ethyl ketone as solvents, anti-settling agent, pigment (carbon black), wetting and dispersing agent and surfactant as additives were added to a basket mill with 1.2 mm zirconium beads, and then stirred at 1,000 rpm for 40 minutes.
  • polyurethane having an average particle size of 12.7 ⁇ m and a solid content of 24.5% by weight of particles (solid content) dispersed in the solvent was added.
  • a resin composition was prepared. The composition of the prepared polyurethane resin composition is shown in Table 1 below.
  • a polyurethane resin composition prepared in a basket mill to which 1.2 mm zirconium beads are applied, first and second silicone resins, ultra-high molecular weight polypropylene wax (Mw 800,000), polyethylene wax, adhesion promoter, antisettling agent, matting agent and toluene as a solvent , xylene, diisobutyl ketone, methyl isobutyl ketone, and methyl ethyl ketone were administered, followed by stirring at 700 rpm for 30 minutes to prepare a coating composition for rubber surface treatment having a solid content of 15.8% by weight.
  • Mw ultra-high molecular weight polypropylene wax
  • a coating composition for rubber surface treatment was prepared in the same manner as in Example 1, except that the content of each component was partially changed when preparing the coating composition.
  • composition and solid content of the coating composition for rubber surface treatment according to Examples 1 to 8 are shown in Table 2 below.
  • a coating composition for rubber surface treatment was prepared in the same manner as in Example 1, except that the type and/or content of each component was partially changed when preparing the coating composition.
  • composition and solid content of the coating composition for rubber surface treatment according to Comparative Examples 1 to 6 are shown in Table 3 below.
  • n is an integer of 1 or more
  • Example 1 5.50 1.90 1.00
  • Example 2 4.34 1.07 1.00
  • Example 3 2.60 0.45 1.00
  • Example 4 1.30 0.18 1.00
  • Example 5 0.78 0.10 1.00
  • Example 6 3.47 0.45 0.60
  • Example 7 5.20 0.45 0.33
  • Example 8 1.60 0.33 1.00 Comparative Example 1 0.00 0.00 1.00 Comparative Example 2 0.10 0.01 1.00 Comparative Example 3 2.08 0.45 1.67 Comparative Example 4 8.10 10.13 1.00 Comparative Example 5 0.47 0.13 1.13 Comparative Example 6 2.60 0.45 1.00
  • the paint compositions according to Examples and Comparative Examples were applied to the surface of a weather strip made of sponge rubber having a length of 100 mm, respectively, to prepare test specimens.
  • Sone is a unit of loudness. The loudness of sound at 1 kHz and 40 dB sound pressure level is defined as 1 Sone, and the sound felt by the listener as n times greater than 1 Sone is called n Sone.
  • Example 1 0.041 0.062 0.083 0.120 0.162 0.237 0.437 0.697 1.347 1.653
  • Example 2 0.043 0.063 0.086 0.121 0.167 0.240 0.415 0.647 1.137 1.637
  • Example 3 0.049 0.068 0.088 0.124 0.170 0.241 0.330 0.558 0.890 1.535
  • Example 4 0.051 0.071 0.096 0.131 0.176 0.235 0.303 0.547 0.846 1.425
  • Example 5 0.063 0.084 0.107 0.144 0.189 0.227 0.297 0.526 0.822 1.370
  • Example 6 0.055 0.069 0.089 0.130 0.164 0.181 0.268 0.433 0.751 1.457
  • Example 7 0.051 0.068 0.089 0.129 0.161 0.180 0.266 0.429 0.749 1.451
  • Example 8 0.065 0.078 0.090 0.130 0.167 0.188 0.270 0.396 0.652 1.084 Comparative Example 1 0.413
  • the lower the speed the smaller the difference between the kinetic friction coefficient and the static friction coefficient, and the higher the speed, the larger the difference.
  • the coefficient of kinetic friction is greater than the coefficient of static friction, so the difference between them is greater than at low speeds.
  • the kinetic friction coefficient is large, the minute movement of the specimen and the resulting friction can be suppressed, and noise is also reduced.
  • a small difference between the kinetic friction coefficient and the static friction coefficient at high speed means that the static friction coefficient is relatively large, and in this case, a large noise may occur when friction is initiated.
  • the dF values of the specimens according to Examples 1, 3, and 8 at a low speed of 8 mm/s or less are all 0.2 or less, while the dF values of the specimens according to Comparative Examples 1 and 5 are 0.2 and 0.4, respectively. It can be seen that relatively large noise is generated when the transition from the stationary state to the moving state is exceeded.
  • the dF values of the specimens according to Examples 1, 3, and 8 were all 1.0 or more, whereas the dF values of the specimens according to Comparative Examples 2 and 6 were all less than 1.0, resulting in friction at high speeds. It can be seen that a relatively large noise is generated when this starts.
  • the glossiness of the specimens according to the above Examples and Comparative Examples was measured at 60 ⁇ using a gloss meter (BYK Gloss meter).
  • the specimens according to the above Examples and Comparative Examples are reciprocated with a load of 1 kg in a cylindrical jig having a diameter of 30 mm and a width of 50 mm to which a nonwoven fabric is attached, until the coating film made of the coating composition is destroyed and the surface of the weather strip is damaged. Wear resistance was evaluated through the number of times.
  • the measurement and evaluation results for glossiness and abrasion resistance are shown in Table 7 below.
  • the polyurethane resin composition and the silicone resin, which are resin components in a state in which the total amount is fixed, the side chain PEG-substituted polydimethylsiloxane (second silicone resin) is included in an excessive amount
  • the wear resistance of the specimen according to Comparative Example 4 containing a relatively small amount of polyurethane resin composition recorded a value (2,240) of less than 2,500 (times / 1 kg load), indicating that it could not achieve the level required by demand. there is.

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Abstract

본 발명의 일 측면은, 폴리우레탄 수지 조성물 1~5중량%; 비반응형 실리콘 수지 1~10중량%; 하기 화학식 1로 표시되는 반응형 실리콘 수지 0.5~8중량%; 초고분자량 폴리프로필렌(UHMWPP) 왁스 0.1~10중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 고무 표면처리용 도료 조성물 및 그 제조방법을 제공한다. <화학식 1> 상기 식에서, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기 중 하나이고, a는 1 내지 500의 정수 중 하나이고, b는 1 내지 20의 정수 중 하나이고, c 및 d는 각각 0 내지 50의 정수 중 하나이고, c+d ≥ 1 이다.

Description

고무 표면처리용 도료 조성물 및 그 제조방법
본 발명은 고무 표면처리용 도료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것으로, 더 상세하게는, 고무 기재의 표면에 적용되어 고무-고무 및/또는 고무-이종 소재 간 접촉면에서 발생하는 노이즈를 효과적으로 경감시킬 수 있는 고무 표면처리용 도료 조성물 및 그 제조방법에 관한 것이다.
건축 내외장재의 이음부, 전자기기 또는 기계장치의 탈착부, 자동차의 도어와 같은 개폐부는 일반적으로 장치, 기계, 설비의 일부로서 구비되며, 이러한 개폐부의 말단은 외기에 대한 밀폐성과 내구성을 향상시키기 위해 에틸렌-프로필렌-디엔 터폴리머(Ethylene Propylene Diene Terpolymer: EPDM) 또는 에틸렌-프로필렌 모노머(Ethylene Propylene Monomer: EPM) 고무 등 고무 소재로 이루어져 있다.
특히, 자동차에 사용되는 웨더스트립(weatherstrip)은 창유리와 도어(door)간의 접동면 또는 상기 도어와 차량 본체(body) 도장면과의 접촉면에 적용되는 것으로서, 고무 자체에 요구되는 절대적인 물성인 내구성, 슬립성 뿐만 아니라, 온도, 습도 등 외부 조건에 의존하는 상대적인 물성인 내열성, 내한성, 발수성도 요구된다.
웨더스트립 표면에 슬립성과 발수성을 부여하기 위해 코팅제로 경화형 실리콘 오일 또는 비경화형 실리콘 오일을 사용하는 방안이 제안되었으나, 상기 경화형 실리콘 오일 또는 비경화형 실리콘 오일은 마찰에 의해 마모되어 쉽게 떨어지기 때문에 효과의 지속성이 없으며, 이들 실리콘 오일은 단독으로 피도장물에 대해 접착성이 없을 뿐만 아니라 도막으로서의 강도가 없는 문제점이 있었다.
이에 대해, 우레탄 수지의 부착성에 기초하여 실리콘 오일을 우레탄 수지와 배합하거나 경화제로 폴리이소시아네이트를 사용함으로써 도료 조성물에 접착력을 부여하는 방안이 제안되었으나, 내마모성은 만족시킨 반면에 표면의 슬립성과 발수성이 조기에 저하되었고 창문 유리의 승하강시 마찰음이 발생되는 단점이 있었다.
또한, 이러한 우레탄 수지-실리콘 오일 도료 조성물의 경우, 우레탄 수지와 실리콘 오일 분자 간에 불가항력적으로 발생하는 전기적 상호 작용에 의해 상이한 분자가 응집되거나 뭉치는 현상을 방지하기 어렵고, 이에 따라 실리콘 수지와 폴리우레탄 수지 각각의 물성에 기초하여 의도된 기능이 구현될 수 없었으며, 장기 보관시 도료 조성물의 저장 안정성이 크게 저하되었다.
이에 대해, 한국등록특허 제10-1470611호 등은 폴리우레탄, 첨가제, 및 용매가 혼합 및 분쇄되어 1차 가공된 유형의 폴리우레탄 수지 조성물을 반응형 실리콘 수지 및 비반응형 실리콘 수지와 혼합하여 사용함으로써, 실리콘 수지와의 배합성을 향상시킴과 동시에 실리콘 수지와 폴리우레탄 각각의 접착력, 내마모성, 슬립성을 유지시키고, 도료 조성물의 저장 안정성과 장기 내구성을 향상시킬 수 있음을 개시하나, 상기 도료 조성물이 도포된 웨더스트립의 표면과 차체 등을 구성하는 금속 패널의 도장면의 접촉 및 마찰에 의해 발생하는 노이즈를 적절히 억제하기 어렵고, 상기 도료 조성물을 통해 웨더스트립 표면의 광택을 용이하게 조절할 수 없으므로, 최근 차량의 내외장재가 고급화되고, 차량의 NVH(Noise, Vibration, Harshness) 특성에 대한 소비자의 민감도가 높아지는 추세에 대응하기 어려운 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명의 목적은 금속 패널 또는 그 도장면과의 접촉 및 마찰에 의해 발생하는 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있고, 고무 기재의 표면에서 관찰되는 광택을 용이하게 조절하여 최근 차량의 내외장재가 고급화되고, 차량의 NVH 특성에 대한 소비자의 민감도가 높아지는 추세에 적절히 대응할 수 있는 고무 표면처리용 도료 조성물 및 그 제조방법을 제공하는 것이다.
본 발명의 일 측면은, 폴리우레탄 수지 조성물 1~5중량%; 비반응형 실리콘 수지 1~10중량%; 하기 화학식 1로 표시되는 반응형 실리콘 수지 0.5~8중량%; 초고분자량 폴리프로필렌(UHMWPP) 왁스 0.1~10중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 고무 표면처리용 도료 조성물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2022007977-appb-img-000001
상기 식에서, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기 중 하나이고, a는 1 내지 500의 정수 중 하나이고, b는 1 내지 20의 정수 중 하나이고, c 및 d는 각각 0 내지 50의 정수 중 하나이고, c+d ≥ 1 이다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리우레탄 수지 조성물 중, 폴리우레탄의 함량은 15~25중량%이고, 고형분의 함량은 20~30중량%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 왁스는 폴리에틸렌 왁스를 더 포함할 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고무 표면처리용 도료 조성물 중 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량은 0.1~5중량%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고무 표면처리용 도료 조성물 중 상기 폴리에틸렌 왁스의 함량은 0.1~5중량%일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량에 대한 상기 반응형 실리콘 수지의 함량의 비는 0.5~8일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 비반응형 실리콘 수지의 함량에 대한 상기 반응형 실리콘 수지의 함량의 비는 0.1~5일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 폴리에틸렌 왁스의 함량에 대한 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량의 비는 0.1~1.5일 수 있다.
일 실시예에 있어서, 상기 고무 표면처리용 도료 조성물은 안료, 습윤분산제, 계면활성제, 침강방지제, 소포제, 부착증진제 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
본 발명의 다른 일 측면은, 상기 고무 표면처리용 도료 조성물의 제조방법에 있어서, (a) 폴리우레탄 및 용매를 포함하는 원료 물질을 혼합 및 분쇄하여 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하는 단계; 및 (b) 상기 폴리우레탄 수지 조성물 1~5중량%; 비반응형 실리콘 수지 1~10중량%; 하기 화학식 1로 표시되는 반응형 실리콘 수지 0.5~8중량%; 초고분자량 폴리프로필렌 왁스 0.1~10중량%; 및 잔량의 용매;를 혼합하는 단계;를 포함하는 고무 표면처리용 도료 조성물의 제조방법을 제공한다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2022007977-appb-img-000002
상기 식에서, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기 중 하나이고, a는 1 내지 500의 정수 중 하나이고, b는 1 내지 20의 정수 중 하나이고, c 및 d는 각각 0 내지 50의 정수 중 하나이고, c+d ≥ 1 이다.
본 발명의 일 측면에 따른 고무 표면처리용 도료 조성물은, 폴리우레탄 수지 조성물, 비반응형 실리콘 수지, 측쇄 중 일부가 글리콜계 화합물로 치환 또는 그라프트된 반응형 실리콘 수지, 초고분자량 폴리프로필렌 왁스 0.1~10중량% 및 잔량의 용매를 포함함으로써, 금속 패널 또는 그 도장면과의 접촉 및 마찰에 의해 발생하는 노이즈를 효과적으로 억제할 수 있고, 고무 기재의 표면에서 관찰되는 광택을 용이하게 조절하여 최근 차량의 내외장재가 고급화되고, 차량의 NVH 특성에 대한 소비자의 민감도가 높아지는 추세에 적절히 대응할 수 있다.
본 발명의 효과는 상기한 효과로 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 상세한 설명 또는 청구범위에 기재된 발명의 구성으로부터 추론 가능한 모든 효과를 포함하는 것으로 이해되어야 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무 표면처리용 도료 조성물의 제조방법을 도식화한 것이다.
도 2는 본 발명의 실시예 및 비교예에 따른 고무 표면처리용 도료 조성물이 도포된 시편에 대한 노이즈 평가결과이다.
이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. 그리고 도면에서 본 발명을 명확하게 설명하기 위해서 설명과 관계없는 부분은 생략하였으며, 명세서 전체를 통하여 유사한 부분에 대해서는 유사한 도면 부호를 붙였다.
명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 첨부된 도면을 참고하여 본 발명의 실시예를 상세히 설명하기로 한다.
본 발명의 일 측면은, 폴리우레탄 수지 조성물 1~5중량%; 비반응형 실리콘 수지 1~10중량%; 하기 화학식 1로 표시되는 반응형 실리콘 수지 0.5~8중량%; 초고분자량 폴리프로필렌(UHMWPP) 왁스 0.1~10중량%; 및 잔량의 용매;를 포함하는 고무 표면처리용 도료 조성물을 제공한다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2022007977-appb-img-000003
상기 식에서, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기 중 하나이고, a는 1 내지 500의 정수 중 하나이고, b는 1 내지 20의 정수 중 하나이고, c 및 d는 각각 0 내지 50의 정수 중 하나이고, c+d ≥ 1 이다.
상기 폴리우레탄 수지 조성물은 폴리우레탄 15~30중량부, 제1 첨가제 1~10중량부, 및 제1 용매 50~80중량부를 포함할 수 있고, 상기 도료 조성물의 전체 중량을 기준으로 1~10중량% 포함될 수 있다.
종래 폴리우레탄 성분을 함유하는 도료 조성물은 일반적으로 폴리우레탄 분말, 용매, 및 기타 첨가제 성분을 동시에 배합하여 제조되어 왔다. 이에 대해, 본 발명의 고무 표면처리용 도료 조성물은 폴리우레탄, 첨가제 및 용매가 혼합 및 분쇄되어 용액(solution) 형태로 1차 가공된 폴리우레탄 수지 조성물을 기설정된 실리콘 수지와 혼합하여 사용함으로써, 실리콘 수지와의 배합성을 향상시킴과 동시에 실리콘 수지와 폴리우레탄 각각의 접착력, 내마모성, 슬립성을 유지시키고, 도료 조성물의 저장 안정성과 장기 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지 조성물은 상기 왁스에 대한 바인더로 작용하여 상기 도료 조성물과 고무 기재의 접착력을 향상시키는 역할을 수행할 수 있다. 상기 고무 표면처리용 도료 조성물 중 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 함량은 1~5중량%, 바람직하게는, 1~4중량%, 더 바람직하게는, 1~3중량%일 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 함량이 1중량% 미만이면 고무 기재와의 접착력 및 내마모성이 저하될 수 있고, 5중량% 초과이면 표면의 조도가 증가하여 노이즈(마찰 소음)가 발생, 증가할 수 있다.
상기 폴리우레탄은 상기 고무 표면처리용 도료 조성물의 일 성분인 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 주제부로서, 일반적으로 수산기(-OH)를 가지는 화합물과 이소시아네이트기(-NCO)를 가지는 화합물의 반응에 의해 생성되는 중합체를 가리키나, 본 발명에서는 이소시아네이트(isocyanate)와 폴리올(polyol)의 첨가중합 반응에 의해 얻어지는 중합체를 의미한다.
상기 이소시아네이트는 4,4'-디페닐메탄디이소시아네이트(4,4'-diphenylmethane diisocyanate: MDI), 톨루엔디이소시아네이트(toluene diisocyanate: TDI), 헥사메틸렌디이소시아네이트(hexamethylene diisocyanate: HDI) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군으로부터 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 톨루엔디이소시아네이트(toluene diisocyanate: TDI)일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리올은 폴리테트라메틸렌글리콜(Polytetramethylene glycol: PTMG), 폴리프로필렌글리콜(PPG), 폴리카보네이트디올(PCD), 아디프산(adipic acid)과 1,4-부틸렌글리콜(butylene glycol: BG)이 중합된 폴리에스테르폴리올 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 아디프산(adipic acid)과 1,4-부틸렌글리콜(butylene glycol: BG)이 중합된 폴리에스테르폴리올일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 폴리에스테르폴리올의 중량평균분자량(Mw)은 1,000~4,000일 수 있고, 바람직하게는, 1,500~2,500일 수 있으며, 더 바람직하게는, 1,800~2,300일 수 있다. 상기 폴리에스테르폴리올의 중량평균분자량(Mw)이 1,000 미만이면 반응성이 과도하게 높아져 도료 조성물의 경질성(hardness)이 증대되어 작업성이 저하될 수 있고, 4,000 초과이면 연질성(softness)이 증대되어 내마모성이 저하될 수 있다.
상기 이소시아네이트와 상기 폴리올은 각각 1 : 5~20, 바람직하게는, 1 : 7~10의 중량 비율로 반응시킬 수 있다. 상기 이소시아네이트와 상기 폴리올의 중량 비율이 상기 범위를 벗어나면 고무 기재와의 접착력이 저하될 수 있고, 연질성이 증대되어 내마모성이 저하될 수 있다.
상기 폴리우레탄 수지 조성물은 폴리우레탄 15~25중량%, 첨가제 1~10중량% 및 잔량의 용매를 포함할 수 있고, 상기 폴리우레탄 수지 조성물 중 고형분의 함량은 20~30중량%일 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지 조성물 중 상기 폴리우레탄의 함량이 15중량% 미만이면 도료 조성물의 내마모성이 저하될 수 있고, 25중량% 초과이면 노이즈가 발생, 증가할 수 있다.
상기 고무 표면처리용 도료 조성물은 비반응형 실리콘 수지 1~10중량%, 바람직하게는, 1~8중량%를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "비반응형 실리콘 수지"는 폴리실록산의 주쇄(main-chain)에 메틸기와 같은 비반응성 작용기가 결합된 실리콘 수지로서 비경화성이므로 "비경화형 실리콘 수지" 또는 "실리콘 오일"이라고도 한다.
상기 비반응형 실리콘 수지는 윤활제로 작용하는 것으로서 단독 사용하는 경우 마모되기 쉽고 접착성이 없지만, 상기 반응형 실리콘 수지와 병용하는 경우 상기 반응형 실리콘 수지가 상기 비반응형 실리콘 수지에 결여된 내마모성과 접착성을 보완함과 동시에 노이즈를 경감할 수 있고, 상기 비반응형 실리콘 수지는 도료 조성물의 장기 내구성 및 비고착성을 향상시켜 고무 기재 표면의 마찰력을 저감 또는 제거할 수 있다.
상기 비반응형 실리콘 수지로는 하기 화학식 2로 표시되는 폴리디메틸실록산(Polydimethylsiloxane: PDMS)을 사용할 수 있다.
<화학식 2>
Figure PCTKR2022007977-appb-img-000004
(상기 화학식 2에서, n은 1 이상의 정수임)
상기 비반응형 실리콘 수지의 함량이 1중량% 미만이면 도료 조성물의 장기 내구성, 저장 안정성이 저하될 수 있고, 10중량% 초과이면 도료 조성물의 접착력이 저하될 수 있다.
상기 고무 표면처리용 도료 조성물은 하기 화학식 1로 표시되는 반응형 실리콘 수지 0.5~8중량%, 바람직하게는, 2~6중량%, 더 바람직하게는, 2.5~5.5중량%를 포함할 수 있다. 본 명세서에 사용된 용어, "반응형 실리콘 수지"는 규소와 산소로 이루어진 폴리실록산의 측쇄(side-chain)에 에폭시기, 아미노기, 하이드록실기 또는 카르복실기와 같은 반응성 작용기가 결합된 실리콘 수지로서 열, 촉매 등에 의해 경화될 수 있으므로 "경화형 실리콘 수지" 또는 "실리콘 고무"라고도 한다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2022007977-appb-img-000005
상기 식에서, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기 중 하나이고, a는 1 내지 500의 정수 중 하나이고, b는 1 내지 20의 정수 중 하나이고, c 및 d는 각각 0 내지 50의 정수 중 하나이고, c+d ≥ 1 이다.
상기 화학식 1로 표시되는 상기 반응형 실리콘 수지는, 예를 들어, 폴리디메틸실록산의 주쇄에 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜과 같은 다가 알코올 화합물 또는 고분자가 그라프트된 것, 및/또는 폴리디메틸실록산의 측쇄에 위치한 메틸기 중 적어도 일부가 에틸렌글리콜, 프로필렌글리콜, 폴리에틸렌글리콜, 폴리프로필렌글리콜과 같은 다가 알코올 화합물 또는 고분자로 치환된 것일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 화학식 1로 표시되는 상기 반응형 실리콘 수지는, 측쇄에 위치한 반응성 작용기가 경화 반응에 관여하므로, 상기 도료 조성물로 이루어진 도막의 밀도를 전체적으로 증가시킬 수 있고, 이 경우, 도막 표면의 조도가 감소될 수 있으므로 노이즈를 경감시키는데 기여할 수 있다.
반면, 종래 하기 화학식 3으로 표시되는 반응형 실리콘 수지, 구체적으로, 주쇄의 양 말단에 각각 -H 작용기 및 -OH 작용기를 가지는 폴리디메틸실록산이 사용되기도 하였으나, 이 경우, 주쇄의 양 말단에 위치한 반응성 작용기가 경화 반응에 관여하여 실리콘 수지의 사슬 길이와 분자량이 과도하게 증가하여 도막이 조밀하게 형성되기 어렵고, 이 경우, 도막 표면의 조도가 증가하여 노이즈가 증가할 수 있다.
<화학식 3>
Figure PCTKR2022007977-appb-img-000006
(상기 화학식 3에서, n은 1 이상의 정수임)
상기 폴리우레탄 수지 조성물, 상기 반응형 및 비반응형 실리콘 수지의 총 함량이 기설정된 범위로 고정된 상태에서 상기 반응형 실리콘 수지의 함량이 0.5중량% 미만이면 형성된 도막에 발수성을 부여할 수 없고 노이즈가 발생, 증가할 수 있다. 반대로, 상기 반응형 실리콘 수지의 함량이 8중량% 초과이면 상기 폴리우레탄의 상대적인 함량이 감소하여 고무 기재와의 접착력 및 내마모성이 저하될 수 있다.
상기 고무 표면처리용 도료 조성물은 왁스 0.1~10중량%, 바람직하게는, 0.5~5중량%, 더 바람직하게는, 1~2중량%를 포함할 수 있다. 상기 왁스는 상기 도료 조성물로 이루어진 도막의 촉감과 내구성을 향상시킬 수 있다. 상기 왁스의 함량이 0.1중량% 미만이면 내마모성이 저하될 수 있고, 10중량% 초과이면 작업 시 고무 기재의 표면에 긁힘 자국이 발생하여 표면 외관 품질이 저하될 수 있다. 상기 왁스의 평균 입도는 고무 기재의 표면 외관 품질과 작업성을 고려하여 4~20㎛일 수 있고, 바람직하게는, 5~10㎛일 수 있다.
상기 왁스는, 예를 들어, 폴리테트라플루오로에틸렌, 폴리에틸렌, 폴리프로필렌, 세라믹, 카본, 실리카, 아크릴, 우레탄, 아마이드, 카누바 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 왁스일 수 있다. 바람직하게는, 상기 왁스는 초고분자량 폴리프로필렌(UHMWPP) 왁스를 포함할 수 있고, 더 바람직하게는, 폴리에틸렌 왁스를 더 포함할 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 중량평균분자량(Mw)은 700,000~2,000,000, 바람직하게는, 800,000~1,500,000, 더 바람직하게는, 800,000~1,000,000일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 고무 표면처리용 도료 조성물 중 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량은 0.1~5중량%, 바람직하게는, 0.1~2중량%, 더 바람직하게는, 0.5~1중량%일 수 있다. 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스는 도막의 내마모성과 내구성을 개선함과 동시에 상기 실리콘 수지, 구체적으로, 상기 반응형 실리콘 수지에 의해 과도하게 높아진 광택도를 저하시켜 작업성, 은폐력, 표면의 고급감을 향상시킬 수 있다.
상기 고무 표면처리용 도료 조성물 중 상기 폴리에틸렌 왁스의 함량은 0.1~5중량%, 바람직하게는, 0.1~2중량%, 더 바람직하게는, 1~1.5중량%일 수 있다. 또한, 상기 폴리에틸렌 왁스의 함량에 대한 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량의 비는 0.1~1.5, 바람직하게는, 0.3~1일 수 있다. 상기 폴리에틸렌 왁스의 함량에 대한 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량의 비가 0.1 미만이면 필요한 수준의 소광 효과를 구현할 수 없고, 1.5 초과이면 광택도가 과도하게 저하되어 오히려 표면 외관 품질이 저하될 수 있다.
상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량에 대한 상기 반응형 실리콘 수지의 함량의 비는 0.5~8, 바람직하게는, 0.5~6일 수 있다. 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량에 대한 상기 반응형 실리콘 수지의 함량의 비가 0.5 미만이면 노이즈가 발생, 증가할 수 있고, 8 초과이면 고무 기재와의 접착력 및 내마모성이 저하될 수 있다.
상기 비반응형 실리콘 수지의 함량에 대한 상기 반응형 실리콘 수지의 함량의 비는 0.1~5, 바람직하게는, 0.1~2일 수 있다. 상기 비반응형 실리콘 수지의 함량에 대한 상기 반응형 실리콘 수지의 함량의 비가 0.1 미만이면 노이즈가 발생, 증가할 수 있고, 5 초과이면 고무 기재와의 접착력 및 내마모성이 저하될 수 있다.
상기 고무 표면처리용 도료 조성물은 안료, 습윤분산제, 계면활성제, 침강방지제, 소포제, 부착증진제 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 첨가제를 더 포함할 수 있다.
상기 침강방지제는 상기 도료 조성물 내에 흑색 안료와 같은 무거운 성분의 침강을 방지하기 위해 첨가될 수 있다. 상기 침강방지제는, 예를 들어, 아마이드계 물질, 바람직하게는, 지방산과 폴리아민으로부터 제조되는 폴리아마이드일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다. 상기 아마이드계 침강방지제는 상기 도료 조성물에 첨가되어 편상 구조를 형성함으로써 침강 방지 효과를 발휘할 수 있고, 팽윤 입자의 망상 구조로 인해 도료 조성물의 칙소성과 열안정성을 향상시킬 수 있다. 상기 도료 조성물 중 상기 침강방지제의 함량은 0.1~2중량%, 바람직하게는, 0.5~1.5중량%, 더 바람직하게는, 0.5~1중량%일 수 있다.
상기 도료 조성물은 부착증진제로서 염소화폴리프로필렌(chlorinated polypropylene)을 포함할 수 있다. 상기 염소화폴리프로필렌으로는 염소의 함량이 20~30중량%, 바람직하게는, 22.5~26.5중량%인 것을 사용할 수 있다. 염소의 함량이 22.5중량% 미만이면 접착력이 저하될 수 있고, 26.5중량% 초과여도 접착력이 저하될 수 있으며, 백화(白化) 현상이 일어나 도료 조성물이 코팅된 고무 기재의 표면 외관 품질이 저하될 수 있다. 상기 도료 조성물 중 상기 부착증진제의 함량은 1~10중량%, 바람직하게는, 1~5중량%일 수 있다. 상기 부착증진제의 함량이 1중량% 미만이면 피도장면에 대해 충분한 밀착성을 제공할 수 없고, 10중량% 초과이면 도료 조성물의 제조 시 층분리 현상이 발생하여 내구성이 저하될 수 있다.
상기 도료 조성물은 도막의 광택도를 저하시켜 작업성, 은폐력, 표면의 고급감을 향상시키기 위해 소광제를 포함할 수 있다. 상기 소광제는 실리카, 산화마그네슘, 지르코니아, 알루미나, 티타니아 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 무기계 소광제; 또는 아크릴 수지, 에폭시 수지, 우레탄 수지, 폴리에틸렌 수지, 폴리테트라플루오로에틸렌 수지 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 유기계 소광제일 수 있고, 바람직하게는, 실리카일 수 있고, 더 바람직하게는, 평균 입도가 5~10㎛인 실리카 분말일 수 있다. 또한, 작업 시 고무 기재와의 밀착성과 가공성을 부여하기 위해 상기 무기계 소광제와 상기 유기계 소광제를 배합하여 사용할 수 있다. 상기 무기계 소광제와 상기 유기계 소광제의 배합 비율은 중량을 기준으로 1 : 1~3, 바람직하게는, 1 : 1~2일 수 있다. 상기 무기계 소광제와 상기 유기계 소광제를 병용하는 경우, 에스테르 결합에 의한 유-무기 복합 망상 가교 결합을 형성하며, 이러한 유-무기 복합 망상 가교 결합에 의해 견고한 도막이 형성될 수 있다. 상기 도료 조성물 중 상기 소광제의 함량은 0.1~2중량%, 바람직하게는, 0.1~1중량%, 더 바람직하게는, 0.1~0.5중량%일 수 있다.
상기 고무 표면처리용 도료 조성물은 잔량의 용매를 포함할 수 있다.
상기 용매는 에스테르계, 에테르계, 알코올계, 케톤계, 방향족 탄화수소계 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 용해된 입자를 희석시키는 조용매로서 석유계 용매가 혼합된 것일 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 일 성분인 용매 및 상기 도료 조성물의 일 성분인 용매는 각각 동일한 것일 수 있고, 필요에 따라, 그 조성이 상이한 것일 수 있다.
상기 에스테르계 용매로는 에틸아세테이트, n-부틸아세테이트, 셀로솔브아세테이트, 프로필렌글리콜모노메틸아세테이트, 3-메톡시부틸아세테이트 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 에테르계 용매로는 메틸셀로솔브, 에틸셀로솔브, 에틸렌글리콜부틸에테르, 디에틸렌글리콜메틸에테르, 디에틸렌글리콜에틸에테르, 디에틸렌글리콜부틸에테르 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 알코올계 용매로는 에탄올, 이소프로판올, n-부탄올, 메틸알콜, 아밀알콜, 사이클로헥산올 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 케톤계 용매로는 사이클로헥사논, 메틸아밀케톤, 디이소부틸케톤, 메틸에틸케톤 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 방향족 탄화수소계 용매로는 벤젠, 톨루엔, 자일렌 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 석유계 조용매로는 코코졸#100, 코코졸#150 등을 들 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 고무 표면처리용 도료 조성물의 제조방법을 도식화한 것이다. 도 1을 참고하면, 본 발명의 다른 일 측면에 따른 고무 표면처리용 도료 조성물의 제조방법은, (a) 폴리우레탄 및 용매를 포함하는 원료 물질을 혼합 및 분쇄하여 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하는 단계(S100); 및 (b) 상기 폴리우레탄 수지 조성물 1~5중량%; 비반응형 실리콘 수지 1~10중량%; 하기 화학식 1로 표시되는 반응형 실리콘 수지 0.5~8중량%; 초고분자량 폴리프로필렌 왁스 0.1~10중량%; 및 잔량의 용매;를 혼합하는 단계(S200);를 포함할 수 있다.
<화학식 1>
Figure PCTKR2022007977-appb-img-000007
상기 식에서, R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기 중 하나이고, a는 1 내지 500의 정수 중 하나이고, b는 1 내지 20의 정수 중 하나이고, c 및 d는 각각 0 내지 50의 정수 중 하나이고, c+d ≥ 1 이다.
종래 실리콘 수지와 폴리우레탄 수지를 포함하는 고무 표면처리용 도료 조성물의 경우, 가공되지 않은 실리콘 수지와 폴리우레탄 수지를 배합시킴에 따라 불가항력적으로 발생하는 분자 간 전기적 상호 작용에 의한 응집, 뭉침 등의 현상을 방지하기 어려웠고, 실리콘 수지와 폴리우레탄 수지 각각의 물성에 기초하여 의도된 기능이 구현될 수 없었으며, 장기 보관 시 도료 조성물의 저장 안정성이 크게 저하되었다.
상기 (a) 단계(S100)는 분쇄 용기에 폴리우레탄, 첨가제 및 용매를 기설정된 비율로 투여한 후(S110), 혼합 및 분쇄하여(S120) 도료 조성물의 제조에 사용되는 중간물인 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하는 단계로서, 첨가제, 용매와 함께 1차 가공된 폴리우레탄 수지 조성물을 사용함으로써 실리콘 수지와의 배합성을 향상시킴과 동시에 폴리우레탄의 기능을 유지시키고, 도료 조성물의 저장 안정성과 장기 내구성을 향상시킬 수 있다.
상기 분쇄 용기는 비드 밀(bead mill), 어트리션 밀(attrition mill), 바스켓 밀(basket mill), 수퍼 밀(super mill) 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나일 수 있고, 바람직하게는, 바스켓 밀일 수 있으나, 이에 한정되는 것은 아니다.
상기 (a) 단계에서 상기 분쇄(S120)는 상기 폴리우레탄 수지 조성물에 포함된 고형분의 평균 입도가 1~20㎛, 바람직하게는, 5~15㎛가 될 때까지 수행될 수 있다. 상기 고형분의 평균 입도는 상기 폴리우레탄 수지 조성물의 점도를 제어하는 중요한 인자로서, 상기 안료의 평균 입도가 상기 범위 내에 있는 경우, 상기 폴리우레탄의 점도는 50,000~100,000cps(25℃)일 수 있고, 바람직하게는 55,000~65,000(25℃)일 수 있다. 상기 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하는데 사용되는 첨가제의 종류, 함량 등에 대해서는 전술한 것과 같다.
상기 (b) 단계(S200)는, 상기 폴리우레탄 수지 조성물 1~5중량%; 비반응형 실리콘 수지 1~10중량%; 하기 화학식 1로 표시되는 반응형 실리콘 수지 0.5~8중량%; 초고분자량 폴리프로필렌 왁스 0.1~10중량%; 및 잔량의 용매를 반응 용기에 투여한 후(S210), 혼합을 통해 고형분을 구성하는 입자상 물질을 분산시킴으로써 최종적인 고무 표면처리용 도료 조성물을 제조하는 단계이다. 상기 고무 표면처리용 도료 조성물의 조성, 함량, 및 각각의 성분으로 사용 가능한 물질의 종류, 물성, 작용효과 등에 대해서는 전술한 것과 같다.
이하, 본 발명의 실시예에 관하여 상세히 설명하기로 한다.
실시예 1
1.2mm 지르코늄 비드가 적용된 바스켓 밀에 폴리우레탄의 일부, 용매로 톨루엔과 메틸에틸케톤, 첨가제로 침강방지제, 안료(카본블랙), 습윤분산제 및 계면활성제를 투여한 후 1,000rpm으로 40분 간 교반한 다음, 폴리우레탄의 잔부, 용매로서 자일렌 및 소포제를 추가 투여한 후 700rpm으로 60분 간 교반하여 용매 중에 분산된 입자(고형분)의 평균 입도가 12.7㎛이고 고형분의 함량이 24.5중량%인 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하였다. 제조된 폴리우레탄 수지 조성물의 조성은 아래 표 1과 같다.
성분 함량 (중량%)
폴리우레탄 20.6
습윤분산제 1
계면활성제 2.2
카본블랙 2
침강방지제 0.7
소포제 0.7
자일렌 9.1
톨루엔 38.6
메틸에틸케톤 25.1
합계 100
1.2mm 지르코늄 비드가 적용된 바스켓 밀에 제조된 폴리우레탄 수지 조성물, 제1 및 제2 실리콘 수지, 초고분자량 폴리프로필렌 왁스(Mw=800,000), 폴리에틸렌 왁스, 부착증진제, 침강방지제, 소광제 및 용매로 톨루엔, 자일렌, 디이소부틸케톤, 메틸이소부틸케톤, 메틸에틸케톤을 투여한 후 700rpm으로 30분 간 교반하여 고형분의 함량이 15.8중량%인 고무 표면처리용 도료 조성물을 제조하였다.
실시예 2 내지 8
도료 조성물 제조 시 각 성분의 함량을 일부 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 표면처리용 도료 조성물을 제조하였다.
상기 실시예 1 내지 8에 따른 고무 표면처리용 도료 조성물의 조성과 고형분 함량은 아래 표 2와 같다.
구분 실시예
1		 실시예
2		 실시예
3		 실시예
4		 실시예
5		 실시예
6		 실시예
7		 실시예
8
A 2 2 2 2 2 2 2 4
B 2.9 4.06 5.8 7.1 7.62 5.8 5.8 4.8
C 5.5 4.34 2.6 1.3 0.78 2.6 2.6 1.6
D 1 1 1 1 1 0.75 0.5 1
E 1 1 1 1 1 1.25 1.5 1
F 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8
G 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
H 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
I 81.7 81.7 81.7 81.7 81.7 81.7 81.7 81.7
합계 100 100 100 100 100 100 100 100
고형분 15.8 15.8 15.8 15.8 15.8 15.8 15.8 14.3
(단위: 중량%)
비교예 1 내지 6
도료 조성물 제조 시 각 성분의 종류 및/또는 함량을 일부 변경한 것을 제외하면, 상기 실시예 1과 동일한 방법으로 고무 표면처리용 도료 조성물을 제조하였다.
상기 비교예 1 내지 6에 따른 고무 표면처리용 도료 조성물의 조성과 고형분 함량은 아래 표 3과 같다.
구분 비교예
1		 비교예
2		 비교예
3		 비교예
4		 비교예
5		 비교예
6
A 6 3 2 1.5 2 2
B 3.9 7.3 5.8 0.8 6.4 5.8
C 0 0.1 2.6 8.1 0.8 0
C' 0 0 0 0 0 2.6
D 1 1 1.25 1 1.7 1
E 1 1 0.75 1 1.5 1
F 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8 4.8
G 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8 0.8
H 0.8 0.3 0.3 0.3 0.3 0.3
I 81.7 81.7 81.7 81.7 81.7 81.7
합계 100 100 100 100 100 100
고형분 12.8 15.0 15.8 16.2 15.8 15.8
(단위: 중량%)-A: 폴리우레탄 수지 조성물
-B: 비치환 폴리디메틸실록산(제1 실리콘 수지)
-C: 측쇄 PEG 치환 폴리디메틸실록산(제2 실리콘 수지, 화학식 4)
<화학식 4>
Figure PCTKR2022007977-appb-img-000008
-C': 주쇄의 양 말단에 각각 -H 작용기 및 -OH 작용기를 가지는 폴리디메틸실록산(제3 실리콘 수지, 화학식 3)
<화학식 3>
Figure PCTKR2022007977-appb-img-000009
(상기 화학식 3에서, n은 1 이상의 정수임)
-D: 초고분자량 폴리프로필렌 왁스(Mw=800,000)
-E: 폴리에틸렌 왁스
-F: 부착증진제
-G: 침강방지제
-H: 소광제
-I: 용매
한편, 상기 실시예 및 비교예에 따른 고무 표면처리용 도료 조성물의 주요 성분 간 비율은 아래 표 4와 같다.
구분 C(또는 C')/D C(또는 C')/D D/E
실시예 1 5.50 1.90 1.00
실시예 2 4.34 1.07 1.00
실시예 3 2.60 0.45 1.00
실시예 4 1.30 0.18 1.00
실시예 5 0.78 0.10 1.00
실시예 6 3.47 0.45 0.60
실시예 7 5.20 0.45 0.33
실시예 8 1.60 0.33 1.00
비교예 1 0.00 0.00 1.00
비교예 2 0.10 0.01 1.00
비교예 3 2.08 0.45 1.67
비교예 4 8.10 10.13 1.00
비교예 5 0.47 0.13 1.13
비교예 6 2.60 0.45 1.00
실험예 1
길이가 100mm 인 스폰지 고무 재질의 웨더스트립(weather strip)의 표면에 상기 실시예 및 비교예에 따른 도료 조성물을 각각 도포하여 실험을 위한 시편을 제조하였다.
기설정된 온도 및 50%의 습도하에서 상기 시편을 금속 패널의 도장면과 접촉시킨 후, 6N의 하중을 인가하여 슬라이딩시켰다. 소음 측정기를 이용하여 각각의 온도에서 발생하는 노이즈(단위: Sone)를 측정하였고, 그 결과를 아래 표 5에 나타내었다. Sone은 음의 크기(loudness)의 단위로서, 1kHz, 40dB 음압 레벨에 의한 음의 크기가 1 Sone으로 정의되고, 청취자에게 1 Sone의 n배의 크기로 느껴지는 소리를 n Sone이라 한다.
온도 -10±2℃ 23±2℃ 60±2℃
실시예 1 3.04 2.10 2.31
실시예 2 2.89 2.14 2.35
실시예 3 2.70 2.16 2.38
실시예 4 3.29 3.22 3.48
실시예 5 3.42 3.49 3.68
실시예 6 2.92 2.21 2.26
실시예 7 2.94 2.26 2.29
실시예 8 3.54 3.21 3.39
비교예 1 3.97 3.68 3.86
비교예 2 3.89 3.57 3.74
비교예 6 3.70 3.53 3.71
실험예 2
23±2℃의 온도 및 50%의 습도하에서 상기 시편을 금속 패널의 도장면과 접촉시킨 후, 2N의 하중을 인가하여 기설정된 속도(mm/s)로 슬라이딩시켰다. 마찰계수 측정기(BYK Slip Tester)를 사용하여 각각의 속도에서 운동마찰계수와 정지마찰계수의 차이(dF)를 측정하였고, 그 결과를 아래 표 6 및 도 2에 나타내었다.
속도 1 2 3 4 8 13 21 34 55 89
실시예 1 0.041 0.062 0.083 0.120 0.162 0.237 0.437 0.697 1.347 1.653
실시예 2 0.043 0.063 0.086 0.121 0.167 0.240 0.415 0.647 1.137 1.637
실시예 3 0.049 0.068 0.088 0.124 0.170 0.241 0.330 0.558 0.890 1.535
실시예 4 0.051 0.071 0.096 0.131 0.176 0.235 0.303 0.547 0.846 1.425
실시예 5 0.063 0.084 0.107 0.144 0.189 0.227 0.297 0.526 0.822 1.370
실시예 6 0.055 0.069 0.089 0.130 0.164 0.181 0.268 0.433 0.751 1.457
실시예 7 0.051 0.068 0.089 0.129 0.161 0.180 0.266 0.429 0.749 1.451
실시예 8 0.065 0.078 0.090 0.130 0.167 0.188 0.270 0.396 0.652 1.084
비교예 1 0.413 0.436 0.403 0.437 0.427 0.469 0.498 0.533 0.544 0.586
비교예 2 0.078 0.086 0.099 0.143 0.184 0.207 0.257 0.317 0.541 0.836
비교예 3 0.049 0.068 0.087 0.126 0.166 0.234 0.320 0.552 0.872 1.520
비교예 4 0.042 0.062 0.083 0.121 0.159 0.230 0.424 0.690 1.320 1.637
비교예 5 0.210 0.264 0.319 0.397 0.397 0.500 0.628 0.949 1.119 1.393
비교예 6 0.070 0.073 0.094 0.129 0.156 0.186 0.282 0.381 0.595 0.920
일반적으로, 속도가 낮을수록 운동마찰계수와 정지마찰계수의 차이가 작고, 속도가 높을수록 그 차이는 크다. 이는 도장면을 따라 시편이 낮은 속도로 슬라이딩할 때, 정지마찰계수가 작은 경우 저항이 경감되어 정지한 상태에서 움직이는 상태로의 전환이 원활하게 이루어지고, 노이즈 또한 감소함을 의미한다.
높은 속도에서는 운동마찰계수가 정지마찰계수보다 크기 때문에 이들 간의 차이가 낮은 속도에서에 비해 크다. 도장면을 따라 시편이 높은 속도로 슬라이딩할 때, 운동마찰계수가 큰 경우 시편의 미세한 움직임과 그에 따른 마찰을 억제할 수 있고, 노이즈 또한 감소한다.
한편, 높은 속도에서 운동마찰계수와 정지마찰계수의 차이가 작다는 것은 정지마찰계수가 상대적으로 크다는 것을 의미하며, 이 경우 마찰이 개시될 때 큰 노이즈가 발생할 수 있다.
도 2를 참고하면, 8mm/s 이하의 저속에서 실시예 1, 3, 8에 따른 시편의 dF 값은 모두 0.2 이하인 반면에, 비교예 1, 5에 따른 시편의 dF 값은 각각 0.2 및 0.4를 초과하여 정지한 상태에서 움직이는 상태로 전환될 때 상대적으로 큰 노이즈가 발생함을 알 수 있다. 또한, 80mm/s 이하의 고속에서 실시예 1, 3, 8에 따른 시편의 dF 값은 모두 1.0 이상인 반면에, 비교예 2, 6에 따른 시편의 dF 값은 모두 1.0 미만으로 나타나 높은 속도에서 마찰이 개시될 때 상대적으로 큰 노이즈가 발생함을 알 수 있다.
실험예 3
상기 실시예 및 비교예에 따른 시편을 광택도 측정기(BYK Gloss meter)를 사용하여 60˚에서의 광택도를 측정하였다. 또한, 상기 실시예 및 비교예에 따른 시편을 부직포가 부착된 지름 30mm, 가로 50mm의 원통형 치구에 1kg 하중으로 왕복시켜 도료 조성물로 이루어진 도막이 파괴되고 웨더스트립의 표면에 손상이 발생되는 시점까지의 왕복 횟수를 통해 내마모성을 평가하였다. 광택도 및 내마모성에 대한 측정, 평가결과를 아래 표 7에 나타내었다.
구분 광택도 내마모성
실시예 1 2.8 2,610
실시예 2 1.9 2,530
실시예 3 1.7 2,550
실시예 4 1.4 2,580
실시예 5 1.3 2,580
실시예 6 1.9 2,540
실시예 7 2.2 2,550
실시예 8 1.7 2,870
비교예 1 1.5 3,150
비교예 2 1.4 2,700
비교예 3 1.2 2,560
비교예 4 3.1 2,240
비교예 5 1.3 2,480
비교예 6 1.8 2,500
상기 표 7 중 실시예 3, 6, 7에 따른 시편의 광택도를 비교해보면, 사용된 왁스 중 폴리프로필렌 왁스의 비율이 증가하는 경우 폴리프로필렌 왁스의 소광 효과에 의해 시편의 광택도가 감소하였고, 반대로, 폴리에틸렌 왁스의 비율이 증가하는 경우 폴리프로필렌 왁스의 소광 효과가 경감되어 시편의 광택도가 증가하였다. 이를 통해, 폴리우레탄, 실리콘 수지 및 별도로 투여한 소광제의 함량을 고정한 상태에서 폴리에틸렌 왁스에 대한 폴리프로필렌 왁스의 상대적인 함량을 조절함으로써 시편의 광택도를 필요한 범위로 조절할 수 있음을 알 수 있다.
상기 표 7를 참고하면, 도료 조성물 중 폴리우레탄 수지 조성물의 함량이 높을수록 시편의 내마모성이 향상되었다. 특히, 실시예 1 및 비교예 4에 따른 시편의 내마모성을 비교해보면, 수지 성분인 폴리우레탄 수지 조성물 및 실리콘 수지의 총량이 고정된 상태에서 측쇄 PEG 치환 폴리디메틸실록산(제2 실리콘 수지)을 과량 포함함에 따라 폴리우레탄 수지 조성물을 상대적으로 적게 포함하는 비교예 4에 따른 시편의 내마모성은 2,500(회/1kg하중) 미만의 값(2,240)을 기록하여 수요가에서 요구되는 수준을 구현할 수 없음을 알 수 있다.
전술한 본 발명의 설명은 예시를 위한 것이며, 본 발명이 속하는 기술분야의 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 쉽게 변형이 가능하다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 예를 들어, 단일형으로 설명되어 있는 각 구성 요소는 분산되어 실시될 수도 있으며, 마찬가지로 분산된 것으로 설명되어 있는 구성 요소들도 결합된 형태로 실시될 수 있다.
본 발명의 범위는 후술하는 청구범위에 의하여 나타내어지며, 청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.

Claims (10)

  1. 폴리우레탄 수지 조성물 1~5중량%;
    비반응형 실리콘 수지 1~10중량%;
    하기 화학식 1로 표시되는 반응형 실리콘 수지 0.5~8중량%;
    초고분자량 폴리프로필렌(UHMWPP) 왁스 0.1~10중량%; 및
    잔량의 용매;를 포함하는,
    고무 표면처리용 도료 조성물:
    <화학식 1>
    Figure PCTKR2022007977-appb-img-000010
    상기 식에서,
    R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기 중 하나이고,
    a는 1 내지 500의 정수 중 하나이고,
    b는 1 내지 20의 정수 중 하나이고,
    c 및 d는 각각 0 내지 50의 정수 중 하나이고, c+d ≥ 1 이다.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 폴리우레탄 수지 조성물 중,
    폴리우레탄의 함량은 15~25중량%이고,
    고형분의 함량은 20~30중량%인,
    고무 표면처리용 도료 조성물.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 왁스는 폴리에틸렌 왁스를 더 포함하는,
    고무 표면처리용 도료 조성물.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고무 표면처리용 도료 조성물 중 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량은 0.1~5중량%인,
    고무 표면처리용 도료 조성물.
  5. 제3항에 있어서,
    상기 고무 표면처리용 도료 조성물 중 상기 폴리에틸렌 왁스의 함량은 0.1~5중량%인,
    고무 표면처리용 도료 조성물.
  6. 제4항에 있어서,
    상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량에 대한 상기 반응형 실리콘 수지의 함량의 비는 0.5~8인,
    고무 표면처리용 도료 조성물.
  7. 제1항에 있어서,
    상기 비반응형 실리콘 수지의 함량에 대한 상기 반응형 실리콘 수지의 함량의 비는 0.1~5인,
    고무 표면처리용 도료 조성물.
  8. 제5항에 있어서,
    상기 폴리에틸렌 왁스의 함량에 대한 상기 초고분자량 폴리프로필렌 왁스의 함량의 비는 0.1~1.5인,
    고무 표면처리용 도료 조성물.
  9. 제1항에 있어서,
    상기 고무 표면처리용 도료 조성물은 안료, 습윤분산제, 계면활성제, 침강방지제, 소포제, 부착증진제 및 이들 중 2 이상의 조합으로 이루어진 군에서 선택된 하나의 첨가제를 더 포함하는,
    고무 표면처리용 도료 조성물.
  10. 제1항 내지 제9항 중 어느 한 항에 따른 고무 표면처리용 도료 조성물의 제조방법에 있어서,
    (a) 폴리우레탄 및 용매를 포함하는 원료 물질을 혼합 및 분쇄하여 폴리우레탄 수지 조성물을 제조하는 단계; 및
    (b) 상기 폴리우레탄 수지 조성물 1~5중량%; 비반응형 실리콘 수지 1~10중량%; 하기 화학식 1로 표시되는 반응형 실리콘 수지 0.5~8중량%; 초고분자량 폴리프로필렌 왁스 0.1~10중량%; 및 잔량의 용매;를 혼합하는 단계;를 포함하는,
    고무 표면처리용 도료 조성물의 제조방법:
    <화학식 1>
    Figure PCTKR2022007977-appb-img-000011
    상기 식에서,
    R1은 C1 내지 C10의 알킬렌기 중 하나이고,
    a는 1 내지 500의 정수 중 하나이고,
    b는 1 내지 20의 정수 중 하나이고,
    c 및 d는 각각 0 내지 50의 정수 중 하나이고, c+d ≥ 1 이다.
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