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KR20050110801A - 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물 - Google Patents

글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물 Download PDF

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KR20050110801A
KR20050110801A KR1020040035626A KR20040035626A KR20050110801A KR 20050110801 A KR20050110801 A KR 20050110801A KR 1020040035626 A KR1020040035626 A KR 1020040035626A KR 20040035626 A KR20040035626 A KR 20040035626A KR 20050110801 A KR20050110801 A KR 20050110801A
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KR
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weather strip
liquid
compound
glass run
absorbs
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민병권
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현대자동차주식회사
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Abstract

본 발명은 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물, 점착제 및 유기용제를 포함함으로써, 웨더스트립의 습동면에 존재하는 액체를 흡수하거나 표면에서 넓게 퍼지게 하여 액체와 함께 먼지 등의 외부 입자를 습동면에서 제거하고 습동면과 유리문 사이에서 발생되는 외부 입자에 의한 소음과 마모를 감소시킬 수 있도록 개선된 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물에 관한 것이다.

Description

글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물{The paint and varnish composite for glass run weather strip}
본 발명은 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물, 점착제 및 유기용제를 포함함으로써, 웨더스트립의 습동면에 존재하는 액체를 흡수하거나 표면에서 넓게 퍼지게 하여 액체와 함께 먼지 등의 외부 입자를 습동면에서 제거하고 습동면과 유리문 사이에서 발생되는 외부 입자에 의한 소음과 마모를 감소시킬 수 있도록 개선된 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물에 관한 것이다.
웨더스트립은 차량의 도어 등의 가장자리에 설치되는 고무 패킹을 말하는 것으로서, 씰(seal) 부분을 가지고 있어서 물, 풍절음(wind noise), 먼지 등이 차량 내부로 유입되는 것을 차단하는 기능을 한다. 웨더스트립에는 픽스드 윈도우 씰, 프랜지 씰, 글래스 런 웨더스트립, 벨트 스트립 씰 등 여러 종류가 있는데, 이 중에서 특히 글래스 런 웨더스트립(glass run weather strip)은 외부 물질을 차 내부로 침투하지 못하게 하는 씰링 역할을 할 수 있어야 할 뿐만 아니라, 유리문의 오작동 또는 고장을 방지할 수 있어야 한다.
웨더스트립의 습동면(slide way)은 자동차 유리문의 상하 운동에 따라 유리문과 접촉하게 되는 글래스 런 웨더스트립 부분을 의미하는데, 이 부분은 세차를 하는 경우에도 깨끗이 닦기 어려운 부분이고, 자동차 구조상 외부와 직접 접촉이 가능하여 먼지 등의 외부 물질이 웨더스트립 습동면과 유리문 사이에 위치하는 경우 유리문의 반복적인 상하 운동에 따라 소음과 마모가 자주 발생하는 문제가 있었다.
따라서, 종래에는 글래스 런 웨더스트립의 윤활 기능을 확보하기 위하여 고무로 된 웨더스트립의 표면에 실리콘, 우레탄 등의 코팅제를 처리하였다. [대한민국 실용신안등록 제2001-32908호, 일본국 특공소 제56-19813호, 일본국 특개소 제55-157661호 등] 이러한 코팅 처리는 웨더스트립과 글래스의 마찰력을 감소시켜 유리문이 부드럽게 열리게 하는 역할을 할 수는 있었으나, 실리콘을 코팅제로 사용한 경우는 마찰에 의해서 쉽게 떨어질 수 있어서 효과의 지속성이 없었으며, 우레탄을 코팅제로 사용한 경우에는 마찰음이 발생되는 단점이 있었다.
이에 본 발명자는 종래 문제점을 해결하기 위하여 연구 노력한 결과, 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하거나 그의 표면장력을 감소시키는 화합물, 점착제 및 유기용제를 포함하는 도료를 웨더스트립용 고무에 도포하면 웨더스트립 습동면의 액체와 함께 먼지 등의 외부 물질을 제거할 수 있어서 웨더스트립 고무의 구조나 물성을 특별히 변경하지 않더라도 유리문의 상하 작동에 따라 먼지 등의 외부 물질에 의해 발생되는 소음 및 마모를 감소시킬 수 있다는 사실을 알게 되어 본 발명을 완성하였다.
따라서 본 발명은 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하거나 그의 표면장력을 감소시키는 화합물, 점착제 및 유기용제를 포함하는 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물을 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명은 고무 매트릭스가 원재료인 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물에 있어서, 고무 매트릭스 100 중량부에 대하여 웨더스트립 표면의 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물 10 ∼ 20 중량부, 점착제 80 ∼ 120 중량부 및 유기용제 80 ∼ 120 중량부를 포함하는 것을 특징으로 한다.
이와 같은 본 발명을 더욱 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명은 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물, 점착제 및 유기용제를 포함함으로써, 웨더스트립의 습동면에 존재하는 액체를 흡수하거나 표면에서 넓게 퍼지게 하여 액체와 함께 먼지 등의 외부 입자를 습동면에서 제거하고 습동면과 유리문 사이에서 발생되는 외부 입자에 의한 소음과 마모를 감소시킬 수 있도록 개선된 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물에 관한 것이다.
본 발명의 도료 조성물을 도포할 글래스 런 웨더스트립은 고무 매트릭스, 충전제 및 기타 첨가제로 구성된 일반적인 고무 웨더스트립이면 무방하고 특정 고무 조성물로 제조한 것에 한정되지 않는다. 다만 고무 매트릭스로서 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM), 에틸렌 프로필렌 디엔 고무와 스틸렌-부타디엔 고무(SBR)의 혼합 고무 또는 열가소성 폴리올레핀(TPO) 고무 등을 사용하는 것이 본 발명에 따른 효과를 나타내는데 바람직하다.
본 발명에 따른 도료 조성물의 필수 구성 성분인 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물, 점착제 및 유기용제의 적정 함량은 고무 매트릭스 100 중량부를 기준으로 정해지고 이는 도료 조성물이 도포되는 웨더스트립의 모듈러스를 90 ∼ 250 Mpa로 하기 위함이다.
본 발명의 필수 구성 성분인 상기 액체를 흡수하는 화합물은 친수성기를 가지는 전해질 고분자 등에 가교결합을 도입한 3차원 망상 구조물로 물에 녹지 않고 액체를 보유하는 능력이 뛰어난 화합물을 말하고, 상기 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물은 액체의 자유표면에서 표면을 작게 하는 힘을 의미하는 표면장력을 감소시켜 액체와 표면이 접촉하는 부분이 넓어질 수 있게 하는 화합물을 의미한다.
상기 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물은 특정한 구조를 갖거나 특정 조성을 반드시 포함하여야 하는 것은 아니며, 본 발명의 목적을 달성하기 위한 액체를 흡수하는 기능 또는 액체의 표면장력을 감소시키는 기능을 하는 화합물로서 고무 모듈러스가 350 ∼ 1300 Mpa인 것은 모두 포함될 수 있다.
다만, 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하는 화합물로는 이소부틸렌과 말레이트(maleate)의 공중합물, 스타치(starch)와 아크릴레이트의 그래프트 중합물, 아크릴산이 가수분해된 중합물, 폴리비닐 알코올 중합체, 셀룰로오스, 스타치, 아크릴레이트 및 셀룰로오스의 공중합물, 폴리아마이드계 화합물 등이 바람직하게 사용될 수 있고, 웨더스트립 표면에 존재하는 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물로는 아크릴 산 수지, 아크릴로니트릴, 폴리비닐클로라이드, 폴리알킬렌 중합체, 페놀계 화합물, 하이드록시벤젠 산(hydroxybenzoic acid) 유도체, 폴리설폰, 폴리에테르에테르케톤, 폴리페닐렌 설파이드, 폴리이미드, 폴리에테르 이미드 등이 대표적인 예라고 할 수 있다.
액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물의 형태는 분말형 또는 섬유질형이 좋고, 그 함량은 고무 매트릭스 100 중량부에 대하여 10 ∼ 20 중량부를 포함하는 것이 바람직하다. 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물이 10 중량부 미만이면 소음과 마모 감소 효과가 저하되고, 20 중량부를 초과하면 습동면의 저온 작동성에 문제가 발생될 수 있다.
또한, 웨더스트립의 생산성, 내구성, 가격 등을 고려하여 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하거나 그의 표면장력을 감소시키는 화합물을 단독으로 사용하는 대신 상기 화합물과 실리콘 수지, 폴리카본네이트 수지, 마이카, 몰리브데니움, 칼슘카본네이트 등을 혼합하여 사용할 수도 있다.
본 발명의 필수 구성 성분인 상기 점착제는 크게 두 가지 기능을 하는데, 첫째로 액체를 흡수하거나 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물을 웨더스트립 고무에 점착시키는 기능과, 둘째로 본 발명에 적합하도록 웨더스트립 고무의 모듈러스를 조정하는 기능을 한다.
이러한 점착제로는 예컨대, 우레탄, 실리콘, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 6-나일론, 66-나일론, 폴리아미드 수지, 폴리스티렌 수지, 유레아 수지, 페놀 수지, 멜라닌 수지 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1 종 또는 2 종 이상의 혼합물이 사용될 수 있는데, 모듈러스의 조정을 위해서는 2 종 이상의 화합물을 혼합하여 사용하는 것이 바람직하다.
점착제는 고무 매트릭스 100 중량부에 대하여 80 ∼ 120 중량부가 포함되는 것이 바람직하다. 우레탄, 실리콘 등의 함량이 80 중량부 미만이면 침투된 먼지에 따른 소음의 발생이 줄어들지 않고, 120 중량부를 초과하면 글래스 상하 작동에 의한 소음이 증가하는 문제가 있다.
만약 2종 이상의 화합물을 혼합하여 사용하는 경우는 그 총함량이 80 ∼ 120 중량부가 되도록 하되, 우레탄의 경우는 10 ∼ 80 중량부, 실리콘, 폴리부틸렌 테레프탈레이트, 6-나일론, 66-나일론, 폴리아미드 수지, 폴리스티렌 수지, 유레아 수지, 페놀 수지, 멜라닌 수지의 경우는 10 ∼ 60 중량부가 포함되는 것이 바람직하다.
점착제가 위와 같이 포함될 경우, 웨더스트립 고무의 모듈러스는 90 ∼ 250 Mpa로 조정되어 웨더스트립 습동면과 유리문 사이의 소음이 감소된다.
본 발명에 따른 도료 조성물의 필수 구성 성분인 유기용제는 도료 조성물이 잘 혼합되고 웨더스트립 고무와 잘 부착되도록 하기 위하여 사용되는데, 톨루엔과 메틸에틸케톤(MEK)을 함께 사용하는 것이 바람직하다.
유기용제의 총함량은 고무 매트릭스 100 중량부에 대하여 80 ∼ 120 중량부가 바람직한데, 톨루엔과 메틸에틸케톤을 각각 40 ∼ 60 중량부씩 함유하는 것이 보다 바람직하다. 유기용제의 함유량이 80 중량부 미만이면 혼합이 불량하고 접착 강도가 떨어지며, 120 중량부를 초과하면 건조에 악영향을 주어 접착력이 저하될 수 있다.
상기에서 사용된 필수 구성요소 이외에 본 발명의 목적에 어긋나지 않는 범위에서 다른 여러 첨가제의 사용이 가능하다. 예컨대, 친수성 금속 산화물, 알칼리 실리케이트, 알칼리 보로실리케이트 등을 사용하여 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하거나 그의 표면장력을 감소시키는 화합물의 기능을 촉진시키고 글래스 런 웨더스트립 습동면의 수분의 양을 적절히 유지할 수 있도록 할 수 있다. 이러한 친수성 금속 산화물의 예로는 Al2O3, ZrO2, TiO2 및 이들의 혼합물 중에서 선택된 1종 또는 2종 이상의 혼합물이 사용될 수 있다.
본 발명의 도료 조성물은 스프레이, 롤, 브러쉬, 압출 코팅 등의 방법에 의해 글래스 런 웨더스트립의 습동면에 도포될 수 있다.
이하, 본 발명을 실시예에 의거하여 더욱 상세하게 설명하겠는바, 본 발명이 실시예에 한정되는 것은 아니다.
실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 4
표 1의 성분을 함유하는 웨더스트립 고무에 표 2의 성분을 함유한 본 발명 도료 조성물을 스프레이 도포하고 100 ℃ 건조로에서 건조하였다.
글래스 런 웨더스트립 고무의 성분 함량 (중량부)
고무 매트릭스 에틸렌 프로필렌 디엔 고무(EPDM) 100
충전제 카본블랙N-550 100
지방산 스테아르 산 2
가공촉매제 산화아연(ZnO) 4
가공유 파라핀 오일 90
가황제 0.5
가황촉진제 ZDBC(징크 디-n-부틸 디티오카르바메이트) 4
ZDMC(징크 디-n-메틸 디티오카르바메이트) 4
TETD(테트라에틸 티우람 다이설파이드) 4
DTDM(4,4'-디티오 디모르폴린) 2
성분(중량부) 실 시 예 비 교 예
1 2 3 4 1 2 3 4
액체를 흡수하거나 그 표면장력을 감소시키는 화합물 페 놀 10 - - - - - - -
셀룰로오스 - 10 - - - - - -
폴리(메틸 메타아크릴레이트) - - 10 - - - - -
폴리에틸렌 - - - 10 - - - -
테 프 론 - - - - 10 - - -
점착제 우 레 탄 70 40 40 40 - 70 40 60
실 리 콘 30 60 60 60 - 30 60 40
유기용제 톨 루 엔 50 50 50 50 - 50 50 50
메틸에틸케톤 50 50 50 50 - 50 50 50
실험예
아래의 방법으로 실시예 1 ∼ 4 및 비교예 1 ∼ 4의 도료를 도포한 웨더스트립의 물성을 측정하여 표 3에 나타내었다.
<측정방법>
1) 모듈러스
모듈러스는 단위 변형에 대한 단위 응력의 비를 측정하여 구하였다.(JIS K6301의 (3)항)
2) 물의 접촉각(contact angle)
글래스 런 웨더스트립의 습동면에 증류수를 한 방울 떨어뜨려서 웨더스트립 표면과 액면 매니스커스(meniscus)가 만나는 점에서 액면에 그은 접선과 웨더스트립 면이 이루는 각을 측정하였다.
3) 표면장력
메틸렌 아이오다이드(methylene iodide)를 이용해서 습동면의 표면장력을 측정하였다. 메틸렌 아이오다이드의 접촉각을 구하고 우의 방정식(Wu's equation)을 이용하여 표면장력을 구하였다.
4) 용해도 변수 (Solubility Parameter)
용해도 변수는 분자간의 상호 친밀성을 나타내는 값으로서 분자의 결합 에너지를 분자의 부피로 나누어 측정하였다.
5) 표면 거칠기
표면 거칠기는 JIS(Japanese Industrial Standard) B 0651-1973에 준하여 측정하였다.
6) 소음 및 마모도 측정
웨더스트립의 단면을 잘라 웨더스트립의 습동면을 포함하는 시험편을 준비한 후 이를 지그에 고정시켰다. 습동면에 글래스를 맞대고 지그에 함께 고정시킨 후 글래스에 대한 면압을 10 kg/㎠으로 하였다. 10 mg의 먼지를 습동면과 글래스 사이에 끼우고 먼지에 물 5 ml를 떨어뜨린다. 면압을 1.0 kg/㎠ 가한 상태에서 글래스와 습동면이 있는 작동판을 움직인다. 작동판을 100 mm/s의 속도로 1초 동안 반복적으로 운동시켜서 마이크로폰 레코더(microphone recorder)를 이용하여 소음을 측정하였다. 1.0 kg/㎠ 였던 면압을 1.5 kg/㎠, 2.0 kg/㎠, 2.5 kg/㎠ 및 3.0 kg/㎠ 로 점차적으로 증가시키면서 각각 소음을 측정하였다.
또한 면압 1.5kg/㎠ 하에서 작동판의 반복 횟수를 500회, 1000회 및 2000회로 늘려가면서 광학 현미경(optical microscope)으로 웨더스트립의 습동면에 마모가 있는지 관찰하였다.
물 성 실시예 비교예
1 2 3 4 1 2 3 4
액체를 흡수하거나 그 표면장력을 감소시키는 화합물의 고무 모듈러스(MPa) 640 640 240 382 - - - -
습동면 고무 모듈러스(MPa) 95 88 85 88 240 88 80 80
습동면 표면장력(*10 N/m) 3.8 3.7 3.8 3.7 3.2 3.4 3.4 3.4
물의 접촉각(도) 84 86 83 87 90 90 92 92
SP 값 (J/ml) 25.0 25.0 32.2 20.1 16.2 12.0 12.0 12.0
표면거칠기(Ra) 2.4 2.5 1.8 2.2 1.8 1.8 1.7 1.9
소음발생 면압 1.0 kg/㎠
면압 1.5 kg/㎠
면압 2.0 kg/㎠
면압 2.5 kg/㎠
면압 3.0 kg/㎠
마모발생 500 회
1000 회
2000 회
고무 모듈러스가 350 ∼ 1300 Mpa인 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물, 점착제 및 유기용제를 본 발명의 범위 내에서 포함하는 실시예 1 ∼ 4의 경우는 습동면의 고무 모듈러스가 90 ∼ 250 Mpa로 조정됨으로써 소음과 마모를 현격하게 줄일 수 있음을 알 수 있다.
액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물을 포함하는 실시예 1 ∼ 4의 경우는 물의 접촉각에 있어서 비교예 1 ∼ 4 보다 작음을 알 수 있다. 물의 접촉각이 작을수록 습동면 표면에서 물이 넓게 퍼져서 먼지 등의 외부입자에 의한 마모 및 소음은 감소될 수 있고, 습동면의 수분은 적정한 수준을 유지할 수 있게 된다. 또한 SP 값은 20 J/ml 이상, 표면 거칠기는 1.8 ∼ 10.0 Ra인 경우에 먼지가 습동면에 부착되는 경향이 적어지는데, 실시예 1 ∼ 4의 경우는 모두 이를 충족시키므로 비교예 1 ∼ 4 보다 우수한 웨더스트립이라고 판단할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명의 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물은 웨더스트립 표면에 존재하는 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물, 점착제 및 유기용제를 포함함으로써, 습동면에 먼지 등의 외부입자가 부착되지 못하게 하거나, 액체와 함께 습동면에서 제거하여 습동면과 유리문 사이에서 발생되는 외부 입자에 의한 소음과 마모를 감소시키는 현저한 효과가 있다. 이는 자동차 산업을 비롯하여, 고무 글래스 런 웨더스트립을 사용하는 여러 산업 분야에 널리 사용될 수 있을 것으로 기대된다.

Claims (6)

  1. 고무 매트릭스가 원재료인 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물에 있어서,
    고무 매트릭스 100 중량부에 대하여 웨더스트립 표면의 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물 10 ∼ 20 중량부, 점착제 80 ∼ 120 중량부 및 유기용제 80 ∼ 120 중량부를 포함하는 것을 특징으로 하는 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 웨더스트립 표면의 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물이 페놀인 것을 특징으로 하는 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 웨더스트립 표면의 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물이 셀룰로오스인 것을 특징으로 하는 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 웨더스트립 표면의 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물이 폴리(메틸 메타아크릴레이트)인 것을 특징으로 하는 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 웨더스트립 표면의 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물이 폴리 에틸렌인 것을 특징으로 하는 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 웨더스트립 표면의 액체를 흡수하거나 그 액체의 표면장력을 감소시키는 화합물이 테프론인 것을 특징으로 하는 글래스 런 웨더스트립용 도료 조성물.
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Citations (3)

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