KR20020004873A - 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제 및 그를 구비한 와이퍼블레이드 러버 - Google Patents

와이퍼 블레이드 러버용 코팅제 및 그를 구비한 와이퍼블레이드 러버 Download PDF

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Abstract

본 발명은 운송수단 등에 이용되는 와이퍼 블레이드 러버 및 상기 와이퍼 블레이드 러버에 코팅되는 코팅제에 관한 것으로, 미립자 상태의 고형 윤활제 및 상기 고형 윤활제를 와이퍼 블레이드 러버에 고정시키기 위한 접합제를 포함하며, 상기 접합제가 건조 또는 경화 후 1MPa 이상의 0.5%계수 및 1% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제와, 그의 립 부분 양면에 코팅 필름이 구비되되, 상기 코팅 필름이 입자 상태의 고형 윤활유 및 접합제를 포함하며, 상기 접합제가 1MPa 이상의 0.5%탄성계수 및 1% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드 러버와, 직렬형 와이퍼 블레이드 러버의 립 부분 양면에 코팅제를 도포하는 공정과, 상기 코팅제를 건조 또는 경화시키는 공정과, 상기 립 부분의 측면에서 코팅막의 경계부가 형성되도록 립 부분의 종단부를 절단하는 공정을 포함하며, 상기 코팅제가 미립자 상태의 고형 윤활제 및 접합제를 포함하며, 상기 접합제가 건조 또는 경화후에 1MPa 이상의 0.5%의 탄성계수 및 1% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드 러버의 제조방법을 제공한다.

Description

와이퍼 블레이드 러버용 코팅제 및 그를 구비한 와이퍼 블레이드 러버 {COATING AGENT FOR WIPER BLADE RUBBER, AND WIPER BLADE RUBBER WITH THE SAME}
본 발명은 운송수단 등에 이용되는 와이퍼 블레이드 러버(wiper blade rubber) 및 상기 와이퍼 블레이드 러버에 코팅되는 코팅제에 관한 것이다.
와이퍼 블레이드 러버는 와이핑 시의 마찰저항을 감소시키고, 유리와 접촉하게 되는 립(lip) 부분 단부의 마멸 특성을 증진시키기 위해 염소로 표면처리된다. 이러한 염소처리는 적어도 와이퍼 블레이드 러버의 립 부분을 염소계 용제에 담궈 표면을 경화시키는 공정을 포함한다. 염소 처리된 와이퍼 블레이드 러버가 발수처리된 유리 표면에서 물에 젖은 상태로 작동될 때, 채터링(chattering)이 발생하게 된다. 더욱이, 와이퍼가 100,000회 작동된 후에는 와이핑 특성의 감각에 의한 평가에서 다수의 줄(streak)이 남는다.
자동차 등에서 양호한 시야를 보장하기 위해, 그 유리는 때때로발수처리(water-repellent treatment)된다. 본 발명의 연구에 따르면, 이러한 처리는 발수처리된 유리가 물을 볼 형상으로 튀기게 되어 잔류하는 줄무늬 등과 같은 것이 쉽게 생기지 않도록 하기는 하지만, 수막(water film)이 형성되기 어렵기 때문에, 유리와 고무가 직접 접촉하게 되기 쉽고, 물기가 있는 상태에서도, 특히 저속 작동 중의 마찰계수가 건조 상태의 정지마찰력에 비해 증가하고, 젖은 상태의 정지마찰계수도 비처리된 유리의 경우에 비해 과도하게 증가되며, 이에 따라, 마찰계수의 속도 종속성이 증가되어 채터링(소음)이 쉽게 발생되는 문제점이 있음이 확인되었다.
발수처리되지 않은 유리 표면의 경우에도, 왁스와 같은 것이 발라졌을 때에는, 수막이 형성되기 어렵기 때문에 때때로 채터링이 쉽게 발생한다. 또한, 와이퍼 블레이드 러버는 장기간의 사용에 따른 마멸이나 이물질의 끼임에 의해 잔류 줄무늬를 생성하거나 불균일한 와이핑을 일으키게 되어 시야를 저해하게 된다.
더욱이, 장기간의 사용시에는, 발수처리된 유리도 발수처리가 부분적인 손상을 입게되고 유리층이 노출된다. 따라서, 와이퍼 블레이드 러버는 발수처리된 유리와 비처리된 유리 모두에 대하여 우수한 와이핑 성능과 높은 소음 방지 효과를 구비해야 된다.
따라서, 본 발명은 상기의 제반 문제점을 해결하기 위하여 안출된 것으로서, 발수처리된 유리와 비처리된 유리 모두에 대하여 우수한 와이핑 성능과 높은 소음방지 효과를 나타낼 수 있는 와이퍼 블레이드 러버를 제공하는 것에 그 목적이 있다.
도1은 본 발명에 따른 와이퍼 블레이드 러버의 직렬형 코팅막을 구비한 예를 도시한 단면도.
도2는 여러 접합제의 0.5%의 신장율에서의 탄성계수과 정지 마찰계수의 관계를 나타내는 그래프.
도3은 실시예1과 비교예1의 와이퍼 블레이드 러버의 이동속도(transfer speed)와 발수 유리(water-repellent glass) 상에서의 마찰계수의 관계를 나타낸 그래프.
도4는 실시예1과 비교예1의 와이퍼 블레이드 러버의 이동속도와 발수처리되지 않은 유리 상에서의 마찰계수의 관계를 나타낸 그래프.
도5는 발수처리되지 않은 유리상에서의 와이핑 동작 횟수와 감각에 의한 평가 지점의 관계를 나타내는 그래프.
도6은 실시예1과 비교예1에서 발수처리되지 않은 유리가 100,000회 와이핑되었을 때의 마멸된 면적()을 나타낸 그래프.
도7은 도5의 와이핑의 감각적 평가에서 표준적인 지점의 수를 나타내는 도면.
* 도면의 주요부분에 대한 부호의 설명
1 : 와이퍼 블레이드 러버 2 : 립
3 : 코팅제 4 : 절단면
(1) 상기 목적을 달성하기 위하여, 본 발명은 미립자 상태의 고형 윤활제 및 상기 고형 윤활제를 와이퍼 블레이드 러버에 고정시키기 위한 접합제를 포함하되, 상기 접합제가 건조 또는 경화 후 1MPa 이상의 0.5%계수(modulus)(탄성계수를 대용) 및 1% 이상의 파단 신장율(elongation to break)을 갖는 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제를 제공한다.
(2) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제에서, 상기 접합제에 대한 고형 윤활제의 부피비는 대략 0.25 내지 1.0 정도로 이루어지는 것이 바람직하다.
(3) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제에서, 상기 접합제에 대한 고형 윤활제의 부피비는 대략 0.4 내지 0.7 정도로 이루어지는 것이 바람직하다.
(4) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제에서, 상기 고형 윤활제는 흑연 미립자로 이루어지는 것이 바람직하다.
(5) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제에서, 상기 접합제는 우레탄 수지, 폴리아미디마이드 수지(polyamideimide resin) 및 에폭시 수지 중의 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
(6) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제에서, 상기 접합제는 건조 또는 경화 후 4MPa 이상의 0.5%탄성계수 및 2% 이상의 파단 신장율을 갖는 것이 바람직하다.
(7) 또한, 본 발명은, 그의 립 부분 양면에 코팅 필름이 구비되되, 상기 코팅 필름이 입자 상태의 고형 윤활유 및 접합제를 포함하며, 상기 접합제가 1MPa 이상의 0.5%탄성계수 및 1% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드 러버를 제공한다.
(8) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버는 직렬형 와이퍼 블레이드 러버의 립 부분 양면에 코팅제를 도포하는 공정과, 상기 코팅제를 건조 또는 경화시키는 공정과, 상기 립 부분의 측면에서 코팅막의 경계부가 형성되도록 립 부분의 종단부를 절단하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조된다.
(9) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버에서, 상기 코팅막은 대략 2 내지 10 ㎛ 의 두께로 이루지는 것이 바람직하다.
(10) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버에서, 와이퍼 블레이드 러버를 구동시키기 위한 모터의 단자 전압이 7V일 때, 발수처리된 유리와의 정지 마찰계수는 대략 0.65이거나 그 이하인 것이 바람직하다.
(11) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버에서, 상기 접합제에 대한 고형 윤활제의 부피비는 대략 0.25 내지 1.0 정도로 이루어지는 것이 바람직하다.
(12) 상기 접합제에 대한 고형 윤활제의 부피비는 대략 0.4 내지 0.7 정도로 이루어지는 것이 바람직하다.
(13) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버에서, 상기 고형 윤활제는 흑연 미립자로 이루어지는 것이 바람직하다.
(14) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버에서, 상기 접합제는 우레탄 수지, 폴리아미디마이드 수지(polyamideimide resin) 및 에폭시 수지 중의 어느 하나로 이루어지는 것이 바람직하다.
(15) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버에서, 상기 접합제는 건조 또는 경화 후 4MPa 이상의 0.5%탄성계수 및 2% 이상의 파단 신장율을 갖는 것이 바람직하다.
(16) 또한, 본 발명은 직렬형 와이퍼 블레이드 러버의 립 부분 양면에 코팅제를 도포하는 공정과, 상기 코팅제를 건조 또는 경화시키는 공정과, 상기 립 부분의 측면에서 코팅막의 경계부가 형성되도록 립 부분의 종단부를 절단하는 공정을 포함하되, 상기 코팅제가 미립자 상태의 고형 윤활제 및 접합제를 포함하며, 상기 접합제가 건조 또는 경화후에 1MPa 이상의 0.5%의 탄성계수 및 1% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드 러버의 제조방법을 제공한다.
(17) 본 발명의 와이퍼 블레이드 러버의 제조방법에서, 상기 코팅제를 건조 또는 경화시키는 공정은 약120℃에서 약30분 이하의 조건하에서 코팅제를 열처리하는 단계인 것이 바람직하다.
비처리된 유리에 대하여 양호한 와이핑 성능과 높은 소음 방지효과를 나타낼 수 있는 와이퍼 블레이드 러버는 공지된 바와 같이, 진동흡수, 저온 특성, 내열성, 내마모성, 오존에 대한 내구성 등간의 균형을 고려하여 설계된다. 예를 들어, 이러한 와이퍼 블레이드 러버는 천연고무, 클로로프린(chloroprane), 천연고무와 클로로프린의 혼합물, 에틸렌 프로필렌 고무, 실리콘 고무 등으로 제조된다. 본 발명에서, 이러한 공지의 와이퍼 블레이드 러버 및 개량된 와이퍼 블레이드 러버가 와이퍼 블레이드 러버의 몸체로 사용될 수 있다. 본 발명에서, 와이퍼 블레이드 러버를 코팅하는 표면 개선 방법에 의해 마찰이 감소되어 발수처리된 유리상에서의 와이핑 불량 및 소음의 발생이 방지되고, 비처리된 유리상에서의 와이핑 성능 및 소음 방지 효과가 증진되며, 이에 따라 와이퍼 블레이드 러버 몸체의 특성들에 기인하는 진동흡수, 저온 특성, 내열성, 오존에 대한 저항성 등이 유지된다.
본 발명에 따르면, 미립자 상태의 고형 윤활제 및 접합제를 포함하는 코팅제가 와이퍼 블레이드 러버의 립 부분 양면에 도포된 후 건조 또는 경화되어 와이퍼 블레이드 러버의 마찰을 감소시키게 된다. 유리와의 마찰계수의 감소는 주로 미립자 상태의 고형 윤활제의 성질, 접합제의 성질 및 그 둘간의 혼합비에 영향을 받는다. 바람직한 고형 윤활제는 흑연이지만, 이것으로 한정되지는 않는다. 특히, 마찰계수가 더 작기 때문에 편형 흑연(scaly graphite)이 더욱 바람직하다. 또한, 폴리테트라플루오로에틸렌 및 이황화몰리브덴(molybdenum disulfide)이 사용될 수 있으며, 상기 폴리테트라플루오로에틸렌은 현탁액 상태로 중합된 미립자보다 유화액 상태로 중합된 미립자의 경우가 더 바람직하다.
비록 고형 윤활제의 입자 크기가 미치는 영향은 작지만, 입자의 크기가 작을수록 마찰계수는 작아지기 쉽고, 또한 입자의 크기가 클수록 입자가 떨어질 확율이 높기 때문에 입자의 크기는 코팅 두께보다 작게 한다. 일반적으로, 코팅막의 두께는 2 내지 10 ㎛ 인 것이 바람직하며, 상기 고형 윤활제의 입자 크기는 상기 코팅 두께보다 작은 것이 바람직하다. 상기 미립자 상태의 고형 윤활제의 입자 크기가 10 ㎛ 를 초과하면, 코팅면이 거칠게 되어 비처리된 유리에서의 와이핑 불량을 유발하게 될 것이다.
상기 코팅제의 접합제는 건조 또는 경화후에 1MPa 이상의 0.5%의 탄성계수 및 1% 이상의 파단 신장율를 갖아야 한다. 상기 코팅이 와이퍼의 립으로 간주될 수 있고, 마찰이 일어나는 동안의 마찰계수는 탄성계수에 반비례하므로, 요구되는 낮은 마찰계수를 얻기 위해 상기한 0.5% 탄성계수는 1MPa 이상이어야 한다. 상기 탄성계수가 1 MPa 보다 작으면, 와이퍼 블레이드 러버의 마찰계수가 충분히 낮아질 수 없다. 상기한 0.5% 탄성계수는 4 MPa 이상인 것이 바람직하다. 그러나, 파단되는 신장율이 1%보다 작으면, 코팅제를 코팅하고 건조나 경화시킨 후 또는 사용 중에 상기 코팅의 립 부분 단부가 금이 가거나 벗겨지게 될 것이다. 그러므로 파단되는 신장율은 1% 이상이 되어야 한다. 상기 파단되는 신장율은 2% 이상인 것이 바람직하다.
접합제로서의 이러한 특성을 만족하는 수지는 우레탄 수지, 폴리아미디마이드 수지, 또는 에폭시 수지가 바람직하나, 이것으로 한정되지는 않는다.
접합제에 대한 고형 윤활제의 혼합비(이하 P/B비로 칭함)는, 부피비로 0.25 내지 1.0인 것이 바람직하며, 0.4 내지 0.7인 것이 더욱 바람직하다. 고형 윤활제의 양이 작으면 마찰계수가 충분히 감소되지 않아 채터링(소음)이 발생하기 쉬운 반면에, 고형 윤활제의 양이 과도하게 많으면 입자의 탈착이 발생하기 쉽다.
코팅막의 두께는 2 내지 10㎛ 인 것이 바람직하다. 상기 두께가 10㎛ 를 초과하면 와이핑 불량이 일어나는 반면에, 그 두께가 2㎛ 보다 작으면 와이퍼 블레이드 러버의 유리와의 마찰계수가 커지는 문제점이 있다.
필요에 따라, 적절한 용제가 사용될 수 있다. 본 발명의 코팅제는 미립자 상태의 접합제와 미립자 상태의 고형 윤활제를 포함하며, 통상적으로, 상기 접합제 및 고형 윤활제를 포함하는 고형 내용물은 사용전에 용제에 용해된다. 고형 내용물에 기초한 사용 용제의 양은 준비된 코팅제의 사용방법에 따라 달라서 특정하게 제한할 수는 없지만, 고형물의 질량에 100에 대하여 150 내지 1200에 해당하는 양의 용제가 사용된다.
본 발명의 와이퍼 블레이드 러버는 와이퍼 블레이드 러버의 립 부분 양면에 코팅제를 도포하는 공정과, 상기 코팅제를 건조 또는 경화시키는 공정과, 상기 립 부분의 측면에서 코팅막의 경계부가 형성되도록 립 부분의 종단부를 절단하는 공정을 포함하는 방법에 의해 제조될 수 있다.
상기 커팅공정 전의 와이퍼 블레이드 러버는 직렬형인 것이 바람직하다. 이러한 형태를 가짐에 따라, 상기 립 부분의 단부를 깨끗이 절단하기 쉽게 되며, 코팅막이 도포된 립 부분을 구비한 와이퍼 블레이드 러버의 생산성이 높아질 수 있다.
상기 코팅제를 건조 또는 경화시키기 위한 열처리는 120℃에서 30분 이하의 조건하에서 수행되는 것이 바람직하다. 상기 열처리 조건이 이보다 과도하게 되면, 와이퍼 블레이드 러버 몸체의 구성 물질에 따라 다르겠지만, 상기 와이퍼 블레이드 러버 몸체의 성질이 저하되어 비처리된 유리에 대한 와이핑 또는 소음방지 성능이 떨어지게 될 것이다.
도1은 상기 코팅제를 사용한 와이퍼 블레이드의 립 부분을 코팅한 일예를 도시한 도면이다. 도1에 도시된 바와 같이, 와이퍼 블레이드 러버(1)의 립 부분(2)의 양면에 코팅제(3)가 스프레이 방식으로 코팅된 후 건조 또는 경화되어 코팅막을 형성하게 된다. 상기 와이퍼 블레이드 러버는 그 립 부분(2)의 중앙이 절단되어 립 부분에 코팅막이 구비될 수 있도록 한다. 미설명 부호 4는 절단면을 나타낸다.
(실시예)
단계적으로 다른 탄성계수를 갖으며, 입자 크기가 4 내지 6㎛ 인 흑연 및 아래의 (a) 내지 (g)와 같은 접합제를 이용한 와이퍼 블레이드 러버용 코팅막이 준비된다. 여기서, 상기 흑연과 접합제는 분진 낙하를 방지하고 마찰을 감소시키기 위해 효과적인 혼합비율인 0.5의 P/B비로 혼합된다.
(a) 폴리올 폴리에테르 기반의 우레탄(polyol polyether-based urethane)/방향족 이소시안염(isocyanate) (질량비로 100의 "니폴란(Nippolan) 3016" (상표명, 일본폴리우레탄산업(주)(Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)제조)/질량비로 5의 "콜로네이트 L(Colonate L)" (상표명, 일본폴리우레탄산업(주)(Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)제조, 경화제))
(b) 테트라플루오로에틸렌 (tetrafluoroethylene), 헥사플루오로프로필렌 (hexafluoropropylene) 및 플루오르화 비닐리덴(vinylidene fluoride)의 혼성중합체 ("THV200P", 상표명, 스미토모 3M(Sumitomo 3M) 제조)
(c) 실리콘 변형된 우레탄 폴리올(silicon-modified urethane polyol)/이소포론 이이소시안염 (isophorone diisocyanate) (질량비로 100의 "타켈락 TE-520(Takelac TE-520)" (상표명, 타케다화학산업(주)(Takeda Chemical Industry,Ltd.)제조)/질량비로 33의 "타케나테 D-140N(Takenate D-140N)" (상표명, 타케다화학산업(주)(Takeda Chemical Industry, Ltd.)제조, 경화제))
(d) BPA 타입 액상 에폭시/방향족 폴리아미드 (질량비로 100의 "아데카레진(Adecaresin) EP-4100" (상표명, 아사히 덴카 코교(Asahi Denka Kogyo) K.K. 제조)/질량비로 60의 "아데카하드너(Adecahardener) EH-540" (상표명, 아사히 덴카 코교(Asahi Denka Kogyo) K.K. 제조, 경화제))
(e) 폴리아미디마이드 ("HPC-5000-37" (상표명, 히타치화학(주)))
(f) 폴리올 폴리에테르 기반의 우레탄(polyol polyether-based urethane)/이소시안염(isocyanate) 덩이 (질량비로 100의 "니폴란(Nippolan) 179" (상표명, 일본폴리우레탄산업(주)(Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)제조)/중량비로 124의 "콜로네이트(Colonate) 2513" (상표명, 일본폴리우레탄산업(주)(Nippon Polyurethane Industry Co., Ltd.)제조, 경화제))
(g) 아크릴 ("아크리딕(Acrydic) 56-1155"(상표명, 다이니폰 잉크/화학사 (Dainippon Ink and Chemicals, Inc.) 제조))
본 발명의 코팅제는 다음과 같이 제조된다. 상기 접합제에 따라 유기용제가 선택되어 용기에 담겨진 후 상기 접합제가 혼합되고 교반기에 의해 용해된다. 상기와 같이 제조된 용제에 흑연을 조금씩 첨가하면서 굵은 알갱이가 사라질 때까지 휘저어주면 코팅제가 얻어진다. 경화제를 사용하는 경우에는, 미리 정해진 양의 경화제를 와이퍼 블레이드에 코팅하기 직전 및 완전히 혼합되기 직전에 첨가한다.
상기한 바에 의해 립 부분에 코팅막이 구비된 와이퍼 블레이드의 발수처리된유리와의 정지마찰계수가 측정되었다. 상기 정지마찰계수는 10 cm 길이의 와이퍼 블레이드 러버 시편을 1,67 N (170 gf) 의 하중(P)으로 유리 표면에 가압하면서, 유리 표면과 상기 와이퍼 블레이드 시편간의 상대속도를 0 내지 2 m/s 의 범위에서 변화시킨 후 스트레인 게이지를 이용하여 유리표면에 마찰되는 상기 시편의 하중(F)을 측정함으로써 정해진다. 이에 사용된 발수 처리된 유리는 두 가지 액체 계 코팅제를 코팅함으로써 얻어졌다. 즉, 먼저 플루오르 함유 실리콘 및 90%의 이소프로필알콜을 포함하는 제1용제를 유리에 도포한 후 85%의 에틸알콜을 포함하는 제2용제(최종 용제)를 도포하였다. 상기 측정이 이루어지는 동안의 주변 온도는 실온이었다. 상기의 측정에 의해 얻어진 값으로부터, μ=P/F 에 따라 마찰계수가 계산되었다.
(a)부터 (b)까지의 접합제들 각각의 응력-변형율 곡선(S-S curve)은 상기 접합제를 30 내지 150 ㎛ 의 두께와 10 mm 의 폭을 갖는 조각으로 처리하고 10 mm/min. 의 인장 속도로 인장시켜 구해졌다. 상기 응력 변형율 곡선에서 0.5%의 신장율에서의 계수는 탄성계수에 대한 표준으로 사용되었으며, 상기 0.5%의 신장율에서의 계수와 정지마찰계수의 관계를 표1 및 도2에 나타내었다. 도2에서, 상기 0.5% 계수는 대수로 표시되었다.
접합제의 종류 0.5% 신장시의 계수 정지마찰계수
a 0.02 MPa 0.96
b 0.10 MPa 0.74
c 0.25 MPa 0.73
d 4.58 MPa 0.60
e 4.67 MPa 0.62
f 5.00 MPa 0.56
g 7.22 MPa 0.58 (0.88)
주) 접합제(g)의 값 "0.88"은 코팅의 벗겨짐이 발생한 후의 값이다.
건조 또는 경화된 접합제의 0.5% 계수가 대수축에 표시된 도2에 도시된 바와 같이, 상기 계수가 커질수록 정지마찰계수는 작아지며, 또한, 계수가 1 MPa 이상이 되면 정지마찰계수는 0.65 이하가 된다. 이와 별개로, 0.65 이하의 마찰계수에서는, 발수처리된 유리상에서 작동하는 와이퍼 블에이드 러버는 구동속도가 낮을 때에도 (와이퍼 구도모터의 전극 전압이 낮을 때에도) 거의 채터링을 발생시키지 않는다는 것이 확인되었다.
그 후, 건조 또는 경화된 각 접합제의 파단되는 신장율(%)이 측정되고, 각 접합제를 이용한 코팅제를 도포하고 건조 및 경화시킨 후에, 상기 신장율과 코팅의 벗겨짐을 발생시키는 상기 립 부분 단부의 절단면의 크랙(crack)간의 관계가 조사되었다.
그 결과가 표2에 표시되어 있다. 표2로부터, 0.8%의 파단 신장율에서, 코팅막의 두께 또는 절단부의 영향에 의해 코팅에 금이 갈 수 있음을 알 수 있다.
접합제 파단시의 신장율 (%) 크랙의 발생 유무
a 554 무
b 948 무
c 141 무
d 4.8 무
e 7.0 무
f 3.1 무
g 0.8 때때로 발생
상기 접합제(a) 내지 (g), 각각의 접합제를 이용한 와이퍼 블레이드용 코팅제의 구성, 및 대응하는 실시예 또는 비교예가 아래에 설명된다.
접합제 접합제 접합제(경화제) 고형 윤활제 P/B비 용제 대응하는 실시예 또는 비교예
제품명 질량비 제품명 질량비 질량비 질량비 질량비 질량비
a 니폴란 3016 31.0 콜로네이트 L 1.56 비늘형 흑연 8.0 0.5 셀로솔브 아세테이트 61.0 - - - - 비교예2
b 타켈락 TE-520 9.42 타케나테 D-140 3.14 비늘형 흑연 8.0 0.5 N,N-디메틸아세타미드 10.0 크실렌 15.0 메틸에틸케톤 54.44 비교예3
c 니폴란 179 4.9 콜로네이트 2513 6.1 비늘형 흑연 8.0 0.5 N,N-디메틸아세타미드 10.0 크실렌 15.0 메틸에틸케톤 56.0 실시예1
d THV-200P 8.0 - - 비늘형 흑연 8.0 0.5 - - 크실렌 50.0 메틸에틸케톤 134.0 -
e 아데카레진 EP-4100 5.0 아데카하드너 EH-540 3.0 비늘형 흑연 8.0 0.5 셀로솔브 아세테이트 25.5 크실렌 33.3 n-부탄 25.2 실시예3
f HPC-5000-37 21.62 - - 비늘형 흑연 8.0 0.5 N,N-디메틸아세타미드 70.38 - - - - 실시예2
g 아크리딕 56-1155 18.0 - - 비늘형 흑연 8.0 0.5 테트라하이드로퓨란 10.0 크실렌 40.0 톨루엔 24.0 -
(실시예1)
도1에 도시된, 두 개의 천연고무/클로프린의 합성재질의 와이퍼 블레이드 러버가 구비된 직렬형 몸체는 몰드 성형된다. 상기 직렬형 몸체는 처리용제에 담궈져 그 표면이 염소처리된 후 끓는 물로 세정된다. 그 후, 스프레이 건(spray gun)에 의해 주로 립 부분의 일면에 코팅제가 도포되고 상기 와이퍼 블레이드 러버를 뒤집은 뒤에 반대면에도 코팅제가 도포되며, 이어서 오븐에서 구워진다. 구워진 몸체는 상기 립부분의 중아부가 절단되어 두 개의 와이퍼 블레이드로 분리된다.
상기 몸체에 사용되는 코팅제는 고형 윤활제로 8.0 wt% 의 비늘형 흑연("UF-2", 상표명, SKW East Asia K.K 제조)과 접합제로 11.0 wt%의 폴리올 폴리에테르 기반의 우레탄/이소시안염 덩이(질량비로 100의 "니폴란 3016", 상표명, 일본폴리우레탄산업(주)제조)/질량비로 15의 "콜로네이트 2513", 상표명, 일본폴리우레탄산업(주) 제조)를 0.5의 P/B비로 용매인 56.0 wt% 의 메틸 에틸 케톤(metyl ethyl keton), 15.0 wt% 의 크실렌(xylene) 및 10.0 wt% 의 N-디메틸아세타미드(N-dimethylacetamide)와 함께 용기에 담고 상기 혼합물을 균일한 용액이 얻어질 때까지 저어줌으로써 제조된다.
(실시예2)
접합제가 폴리아미디마이드(polyamideimide)로, 주용매가 N,N-디메틸아세타미드(N,N-dimethylacetamide)로 변경되는 것을 제외하고는 실시예1에서와 동일한 방법으로 제조된 코팅제가 코팅된다.
(실시예3)
접합제가 비소페놀 A (BPA, bisphenol A)형 액상 에폭시/방향족 폴리아미드로, 주용매가 셀로솔브 아세테이트(cellosolve acetate)로 변경되는 것을 제외하고는 실시예1에서와 동일한 방법으로 제조된 코팅제가 코팅된다.
(비교예1)
직렬형 몸체가 염소처리될 때까지는 실시예1과 동일하되, 코팅제를 도포하지 않고 상기 직렬형 몸체가 그 중앙이 절단되어 와이퍼 블레이드 러버를 이룬다.
(비교예2)
접합제가 폴리올 폴리에테르 기반의 우레탄/방향족 이소시안염으로, 주용매가 셀로솔브 아세테이트로 변경되는 것을 제외하고는 실시예1에서와 동일한 방법으로 제조된 코팅제가 코팅된다.
(비교예3)
접합제가 실리콘 변형 우레탄 폴리올/이소포론 디이소시아네이트로 변경되는 것을 제외하고는 실시예1에서와 동일한 방법으로 제조된 코팅제가 코팅된다.
실시예1 및 비교예1에서의 와이퍼 블레이드 러버에 의한 발수처리된 와이퍼 블레이드 러버의 속도와 정지마찰력간의 관계가 도3에 표시되어 있다. 실시예1 내지 3과 비교예1 내지 3의 모터 전극 전압 및 채터링 상태는 표4에 표시된다. 표4에서, 채터링의 유무는 모터 전극전압을 와이퍼 작동 한계인 6V로 감소시켜 검사한다.
샘플 모터전극전압 (V)
14 13 12 11 10 9 8 7 6
실시예1 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예2 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
실시예3 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예1 ○ ○ ○ × × × × × ×
비교예2 ○ ○ × × × × × × ×
비교예3 ○ ○ ○ ○ ○ × × × ×
○ : 채터링이 발생하지 않음 × : 채터링이 발생함
표4에 표시한 바와 같이, 실시예1 내지 3의 와이퍼 블레이드 러버는 모터의 전극 전압이 와이퍼의 작동한계인 6V로 감소된 경우에도 채터링을 발생시키지 않았다. 상기 실시예1 내지 실시예3의 와이퍼 블레이드 러버 각각은 아래와 같은 탄성계수 (0.5% 계수) 및 파단 신장율을 갖는다.
0.5% 계수 파단되는 신장율
실시예1 : 5.00 MPa 3.1%
실시예2 : 4.67 MPa 7.0%
실시예3 : 4.58 MPa 4.8%
비교예1 : - -
비교예2 : 0.02 MPa 554%
비교예3 : 0.25 MPa 948%
발수처리되지 않은 유리를 사용하여, 실시예1 및 비교예1의 와이어 블레이드 러버에 대하여 와이퍼 블레이드 러버 속도 및 마찰계수와의 관계 (도4), 와이퍼 블레이드를 작동시키기 위한 모터의 전극 전압의 변화에 따른 채터링 상태 (표5),100,000회의 와이핑 동작에서의 와이핑 내구성에 대한 감각적 평가 (도5), 및 100,000회의 와이핑 동작에서의 내마멸성 (도6)에 대한 실험을 실시하였다. 그 결과는 도4, 표5, 도5 및 도6에 표시되었다.
도4에 나타낸 정지마찰계수는 상기 유리 표면과 와이퍼 블레이드 러버간의 상대속도의 변화를 제외하면, 전술한 정지마찰계수의 측정 방법과 동일한 방법으로 측정되었다. 도5에 나타낸 와이핑의 감각적 측정에서 점의 수(점1부터 점5까지)는 도7에 표시된 기준에 기초하여 산출되었다. 도6에 도시된 100,000 와이핑 동작시의 마멸에 대한 내구성은 100,000 회의 와이핑 동작 후의 도6에 도시된 와이퍼 블레이드 러버의 립 단부의 마멸 면적으로 나타난다.
샘플 모터 전극 전압 (V)
14 13 12 11 10 9 8 7 6
예1 ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○ ○
비교예1 ○ ○ ○ ○ ○ ○ × × ×
○ : 채터링이 발생하지 않음 × : 채터링 발생
도4 및 도3을 비교하면, 비처리된 유리의 경우에는 젖은 상태의 마찰계수가 와이퍼 블레이드 러버의 속도와 무관하게 낮으며, 발수처리된 유리의 경우에는 젖은 상태에서도 와이퍼 블레이드 러버의 속도가 낮아질수록 마찰계수가 커진다. 특히, 비교를 위한 비교예1에서의 와이퍼 블레이드 러버는 극단적인 마찰계수의 증가를 나타내었다. 이에따라, 발수 처리된 유리 상에서의 마찰계수는 와이퍼 블레이드러버의 속도가 낮을 때, 즉 와이퍼 블레이드 러버를 구동시키기 위한 모터의 전극 전압이 낮을 때 극단적으로 높아지고, 이로 인해 채터링(소음)이 발생하게 된다는 것이 확인된다. 반면에, 본 발명의 실시예1에서는 와이퍼 블레이드 러버의 속도가 낮을 때, 즉 와이퍼 블레이드 러버를 구동시키기 위한 모터의 전극 전압이 낮을 때에도 발수처리된 유리와의 마찰계수가 비교예1(코팅하지 않음)에 비하여 충분히 감소될 수 있으며, 마찰계수의 속도 의존성이 증가되어 채터링의 발생이 방지될 수 있게 된다. 상기 정지마찰계수가 6.5 이하인 범위 내에서는 와이퍼 블레이드 러버의 속도가 낮을 때, 즉 와이퍼 블레이드 러버를 구동시키기 위한 모터의 전극 전압이 낮을 때에도 채터링이 방지될 수 있다. 도2를 참조하면, 코팅이 1MPa 이상, 바람직하게는 4MPa 이상의 0.5% 계수를 갖을 때, 발수처리된 유리에서도 채터링이 방지될 수 있도록 와이퍼 블레이드 러버의 립 단부에 6.5 이상의 정지마찰계수가 형성되도록 해야됨을 알 수 있다. 더욱이, 비교예1에서 와이퍼 블레이드 러버를 구동시키기 위한 모터 전극전압이 8V까지 감소될 때 채터링이 발생하는데 반해, 실시예1에서는 모터 전극전압이 6V까지 감소될 때에도 채터링이 발생하지 않음을 도5로부터 알 수 있다.
또한, 도5로부터, 비교예1(코팅하지 않음)에서는 내구성 시험시의 와이핑 성능이 감소되는 반면에, 실시예1에서는 100,000 회 와이핑 동작의 내구성 시험에 있어서도 와이핑 성능의 감소가 현저하게 억제되는 것을 알 수 있다. 더욱이, 도6에 도시된 바와 같이, 비교예1의 와이퍼 블레이드 러버가 900이상으로 심하게 마모되는 반면에, 실시예1에서의 와이퍼 블레이드 러버의 마모는 200로 현저하게 감소된다. 다시 말하면, 비교예1의 와이퍼 블레이드 러버는 마모되어 와이핑이 불균일하게 되는 반면, 실시예1의 와이퍼 블레이드는 마모가 방지되어 장시간의 사용 후에도 균일한 와이핑 성능을 유지할 수 있게 된다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고, 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 여러 가지 치환, 변형 및 변경이 가능하다는 것이 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어 명백할 것이다.
상기한 바와 같은 본 발명에 따르면, 와이퍼 블레이드 러버의 마찰이 낮아지게 되어 채터링이 현격히 방지된다. 낮은 모터 전극 전압에서도, 채터링이 발생하지 않으면, 와이퍼 블레이드 암의 강성을 더 낮게 제작할 수 있으므로, 그 구동모터가 최소화되고, 채터링을 방지하기 위한 부쉬(bush)가 필요없게 되어 와이퍼 시스템의 비용이 현격하게 감소되는 효과가 있다. 또한, 와이퍼 블레이드 러버의 마모를 현저하게 낮출 수 있는 효과가 있다.

Claims (17)

  1. 미립자 상태의 고형 윤활제 및 상기 고형 윤활제를 와이퍼 블레이드 러버에 고정시키기 위한 접합제를 포함하하며, 상기 접합제가 건조 또는 경화 후 1MPa 이상의 0.5%계수 및 1% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 접합제에 대한 고형 윤활제의 부피비가 0.25 내지 1.0인 와이퍼 블레이드 러버용 코팅제.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 접합제에 대한 고형 윤활제의 부피비가 0.4 내지 0.7인 와이퍼 블레이드용 코팅제.
  4. 제1항에 있어서,
    상기 고형 윤활제가 흑연 미립자인 와이퍼 블레이드용 코팅제.
  5. 제1항에 있어서,
    상기 접합제는 우레탄 수지, 폴리아미디마이드 수지 및 에폭시 수지 중의 어느 하나로 이루어진 와이퍼 블레이드용 코팅제.
  6. 제1항에 있어서,
    상기 접합제는 건조 또는 경화 후 4MPa 이상의 0.5%계수 및 2% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드용 코팅제.
  7. 그의 립 부분 양면에 코팅 필름이 구비되되, 상기 코팅 필름이 입자 상태의 고형 윤활유 및 접합제를 포함하며, 상기 접합제가 1MPa 이상의 0.5%계수 및 1% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드 러버.
  8. 제7항에 있어서,
    직렬형 와이퍼 블레이드 러버의 립 부분 양면에 코팅제를 도포하는 공정과, 상기 코팅제를 건조 또는 경화시키는 공정과, 상기 립 부분의 측면에서 코팅막의 경계부가 형성되도록 립 부분의 종단부를 절단하는 공정을 포함하는 방법에 의해제조되는 와이퍼 블레이드 러버.
  9. 제7항에 있어서,
    상기 코팅막이 2 내지 10 ㎛ 의 두께로 이루어지는 와이퍼 블레이드 러버.
  10. 제7항에 있어서,
    와이퍼 블레이드 러버를 구동시키기 위한 모터의 단자 전압이 7V일 때, 발수처리된 유리와의 정지 마찰계수가 0.65 이하인 와이퍼 블레이드 러버.
  11. 제7항에 있어서,
    상기 접합제에 대한 고형 윤활제의 부피비가 0.25 내지 1.0인 와이퍼 블레이드 러버.
  12. 제7항에 있어서,
    상기 접합제에 대한 고형 윤활제의 부피비가 0.4 내지 0.7인 와이퍼 블레이드 러버.
  13. 제7항에 있어서,
    상기 고형 윤활제가 흑연 미립자를 포함하는 와이퍼 블레이드 러버.
  14. 제7항에 있어서,
    상기 접합제가 우레탄 수지, 폴리아미디마이드 수지 및 에폭시 수지 중의 어느 하나로 이루어지는 와이퍼 블레이드 러버.
  15. 제7항에 있어서,
    상기 접합제가 건조 또는 경화 후 4MPa 이상의 0.5%탄성계수 및 2% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드 러버.
  16. 직렬형 와이퍼 블레이드 러버의 립 부분 양면에 코팅제를 도포하는 공정과, 상기 코팅제를 건조 또는 경화시키는 공정과, 상기 립 부분의 측면에서 코팅막의 경계부가 형성되도록 립 부분의 종단부를 절단하는 공정을 포함하며, 상기 코팅제가 미립자 상태의 고형 윤활제 및 접합제를 포함하고, 상기 접합제가 건조 또는 경화후에 1MPa 이상의 0.5%의 탄성계수 및 1% 이상의 파단 신장율을 갖는 와이퍼 블레이드 러버의 제조방법.
  17. 제16항에 있어서,
    상기 코팅제를 건조 또는 경화시키는 공정은 약120℃에서 약30분 이하의 조건하에서 코팅제를 열처리하는 단계로 이루어지는 와이퍼 블레이드 러버의 제조방법.
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