KR102175654B1 - 자동차용 실리콘 핸들커버 - Google Patents

Abstract

본 발명은 실리콘, 폴리케톤, 항균제를 포함하는 수지 조성물로 이루어지는 자동차용 실리콘 핸들커버에 관한 것으로서, 은(Ag)을 함유하는 제올라이트를 항균제로 사용함으로써 실리콘 핸들커버의 특성을 살리면서도 항균성 및 내구성이 향상된 실리콘 핸들커버를 제공하는 효과를 나타낸다.

Description

자동차용 실리콘 핸들커버{SILICONE STREEING WHEEL COVER FOR VEHECLE}

본 발명은 자동차용 실리콘 핸들커버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 항균성 및 내구성이 향상된 자동차용 실리콘 핸들커버에 관한 것이다.

자동차의 핸들에는 핸들커버를 장착하여 사용하는 경우가 많은데, 최근에는 두께가 얇아 탈부착이 용이하고 미끄러짐 방지 기능이 있는 실리콘 핸들커버가 많이 사용되고 있다. 이러한 핸들커버는 장시간 손과 접촉하고 있으므로 항균 성능을 부여한 핸들커버도 개발되고 있다.

예를 들어, 대한민국 등록특허공보 10-1553070호, 10-1561977호 등에서는 수산화칼슘, 탄산칼슘, 이산화규소, 삼산화황, 산화칼슘, 산화알루미늄, 산화철, 산화스트론튬, 인산, 산화마그네슘, 산화붕소로 조성된 항균제를 내부에 포함하여 일체로 성형된 핸들커버를 통해 항균성을 향상시키고 있다. 그러나 이러한 무기 항균제를 포함하는 핸들커버는 두께가 얇은 실리콘 핸들커버의 성형 공정에는 적용하기 곤란한 문제가 있다.

또한, 대한민국 등록실용신안공보 20-0386370호에는 옥, 숯, 황토, 고분자 키토산, 은나노 물질, 목초액, 태양석, 맥섬석, 맥반석, 음이온재, 토르말린 석 등의 고분자 나노기법 물질이 하나 이상 배합되어진 항살균기능막을 핸들커버의 부재와 부직포의 사이에 위치하도록 하는 기술이 개시되어 있으나, 항균층을 적층하는 경우에도 핸들커버의 두께가 두꺼워져 실리콘 핸들커버에 적용하기는 어려운 문제점이 있다.

본 발명은 상기와 같은 종래기술을 감안하여 안출된 것으로서, 두께가 얇은 실리콘 핸들커버의 특성을 살리면서도 항균성 및 내구성이 향상된 실리콘 핸들커버를 제공하는 것을 그 목적으로 한다.

상기와 같은 목적을 달성하기 위한 본 발명의 실리콘 핸들커버는 실리콘, 폴리케톤, 항균제를 포함하는 수지 조성물로 이루어지는 것으로서, 상기 항균제는 은(Ag)을 함유하는 제올라이트인 것을 특징으로 한다.

이때, 상기 폴리케톤은 에틸렌을 포함하는 반복단위 및 프로필렌을 포함하는 반복단위의 몰비가 1:0.01 내지 1:0.1이며, 상기 은을 함유하는 제올라이트는 제올라이트 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부의 은을 함유하는 것이 바람직하다.

본 발명에 따른 실리콘 핸들커버는 두께가 얇은 실리콘 핸들커버의 특성을 살리면서도 항균성 및 내구성이 향상되는 효과를 나타낸다.

이하 본 발명을 상세하게 설명한다.

본 발명에 따른 실리콘 핸들커버는 실리콘(silicone), 폴리케톤, 항균제를 포함하는 수지 조성물로 이루어지는 것으로서, 종래의 실리콘 핸들커버가 실리콘 및 첨가제로 이루어진 수지 조성물을 사용하여 제조되는 것에 대하여, 폴리케톤을 포함함으로써 실리콘 핸들커버의 내구성을 향상시키는 것을 특징으로 한다.

상기 수지 조성물은 실리콘 50 내지 90 중량%, 폴리케톤 5 내지 40 중량%, 및 항균제 1 내지 10 중량%로 이루어질 수 있는데, 실리콘과 폴리케톤의 혼합에 의해 내화학성, 내마모성 등의 내구성이 향상되게 된다.

자동차의 핸들에는 열선이 장착되는 경우가 많은데, 열선에서 발생하는 열로 인해 실리콘 핸들커버의 초기 장착시 냄새나 유해성분이 발생하는 경우가 많고 핸들커버에 이물질이 묻는 경우에도 쉽게 제거할 수 있어야 하기 때문에 제조원가를 낮추면서도 실리콘 핸들커버의 품질 향상을 위해 내구성의 향상이 필요하다.

상기 실리콘과 함께 사용되는 폴리케톤은 일산화탄소와 올레핀으로 이루어지는 수지로서 충격강도가 우수하여 대한민국 공개특허공보 10-2012-0118737호 등에서 자동차용 부품, 휠커버, 휩캡, 도어핸들 등에 적용하는 폴리케톤 조성물로서 개발되고 있다. 상기 폴리케톤 조성물을 적용하는 경우 탄성율이나 강도에서 우수한 물성을 나타내고 있는데, 이러한 점에 착안하여 본 발명에서는 실리콘에 폴리케톤을 소량 함유하는 수지 조성물을 제조함으로써 그 물성을 향상시키고 있다.

상기 실리콘은 실리콘 핸들커버에 일반적으로 사용되는 폴리실록산으로서, 통상적으로 사용되는 실리콘이라면 어떠한 것이라도 사용할 수 있으며, 가공성 및 미끄럼 방지를 위하여 실리콘 고무를 사용하는 것이 바람직하다.

실험적으로 일반식 (1)로 표시되는 에틸렌을 포함하는 반복단위 및 일반식 (2)로 표시되는 프로필렌을 포함하는 반복단위가 결합한 일반식 (3)으로 표시되는 공중합체를 적용하는 것이 유리한 것으로 나타났는데, 이러한 폴리케톤을 사용함으로써 점도 및 가공성 향상을 통해 실리콘과의 상용성이 향상되는 효과를 얻을 수 있다.

-[CH₂CH₂-CO]_x- (1)

-[CH₂CH(CH₃)-CO]_y- (2)

-[CH₂CH₂-CO]_x- [CH₂CH(CH₃)-CO]_y- (3)

이때 상기 x와 y는 1:0.01 내지 1:0.1인 것이 바람직한데, y의 몰비가 지나치게 적은 경우 에틸렌을 포함하는 반복단위로 이루어지는 통상의 폴리케톤과 물성의 차이가 없는 것으로 나타났으며, y의 몰비가 지나치게 큰 경우 실리콘과의 상용성이 저하되는 것으로 나타났다. 상기 공중합체는 일반식 (1)로 표시되는 반복단위가 주성분이고 일반식(2)로 표시되는 반복단위가 일부 혼합된 랜덤 공중합체 형태의 수지를 형성하게 된다.

상기 폴리케톤은 융점이 210 내지 270℃이며, 수 평균 분자량이 50,000 내지 100,000인 것을 사용하는 것이 바람직하다. 또한, 분자량 분포는 2.0 내지 2.5인 것이 바람직한데, 분자량 분포가 지나치게 낮으면 함수율이 저하되어 상용성 및 성형성이 저하되고 분자량 분포가 너무 커도 성형성이 저하되어 기계적 물성이 저하되는 문제점이 있다.

실리콘 수지 조성물에 함유되어 성형하는 경우 항균제로는 무기물을 사용하는 것이 바람직하다. 유기물 형태의 항균제는 성형공정의 압력과 온도에서 성분의 파괴가 발생할 가능성이 높기 때문이다.

상기 항균제로는 공지기술에 기재된 것과 같은 조성물을 사용할 수도 있으나, 실리콘 핸들커버의 경우 10㎜ 이하의 두께로 성형되기 때문에 조성물을 사용할 경우 분산성 및 성형 후 항균성의 문제가 발생하게 된다.

따라서 본 발명에서는 상기 항균제로서 은(Ag)을 함유하는 제올라이트를 사용한다. 상기 제올라이트로는 천연 제올라이트 또는 합성 제올라이트를 사용할 수 있다. 상기 제올라이트는 3차원 골격 구조를 갖는 다공성 물질로서 1가 또는 2가의 금속이온을 이온 교환함으로써 금속을 이온화하여 제올라이트의 구조에 함유할 수 있는데, 이온 교환 용량을 고려하여 X형, Y형, A형 제올라이트 또는 소다라이트 를 사용하는 것이 바람직하다. 이들 제올라이트는 일반적인 이온 교환 용량이 X형, Y형, A형 제올라이트, 소다라이트에서 각각 6.4, 5, 7, 11.5mgq/g으로 이온 교환 용량이 높으므로 은 이온의 담지에 유리하다.

대한민국 등록실용신안공보 20-0294260호에서는 핸들커버에 규사를 함유함으로써 방사되는 원적외선과 음이온이 운전자의 손을 통해 운전자 및 자동차 내부로 전달되도록 하여 피로 저감의 효과를 얻고 있다. 이러한 견지에서 볼 때, 제올라이트도 원적외선과 음이온을 방출하는 세라믹 재료의 일종이므로, 항균효과뿐만 아니라 공지기술에서 제시된 원적외선 및 음이온 방출에 의한 효과도 얻을 수 있을 것으로 생각된다.

상기 이온 교환에 의해 제올라이트에는 다양한 항균성 금속 이온이 흡착할 수 있는데, 상기 항균성 금속 입자로는 은, 구리, 아연, 크롬 등을 들 수 있는데, 은을 함유할 때 최적의 항균성을 나타내는 것으로 나타났다.

상기 은을 함유함에 따른 항균성을 최적화하기 위해서는 제올라이트 100 중량부에 대하여 0.1 내지 5 중량부의 은을 함유하는 것이 바람직하다. 은의 함유량이 지나치게 적으면 충분한 항균 활성을 얻을 수 없고 함유량이 너무 많아도 제올라이트에 결합하지 않은 과량의 은이 존재하게 되어 핸들커버의 물성을 저하시키는 원인이 된다.

상기 수지 조성물에는 상기 성분 이외에 본 발명의 효과를 방해하지 않는 범위에서 필요에 따라 첨가제를 부가할 수 있다.

첨가제로서는 중량제로서 분쇄 석영, 탄산칼슘 등의 충전제를 들 수 있고, 핸들커버의 그립감을 향상시키기 위하여 아조비스이소부티로니트릴, 디니트로펜타메틸렌테트라민, 벤젠술폰히드라지드 등의 발포제를 혼합할 수 있다. 이러한 발포제는 수지 조성물 100 중량부에 대하여 3 내지 10 중량부의 범위에서 혼합할 수 있다.

또한, 착색제, 내열성 향상제, 반응 제어제, 이형제 또는 충전제용 분산제 등을 첨가할 수 있다.

상기 수지 조성물은 각 성분을 2본 롤러, 밴버리 믹서, 도우(dough) 믹서(니더) 등의 혼련기를 이용해서 균일하게 혼합하고, 필요에 따라 가열 처리함으로써 제조할 수 있다. 또한, 융점이 높은 폴리케톤과 항균제를 미리 혼합하여 1차 혼합물을 제조한 후 여기에 실리콘 및 기타 첨가제를 혼합하여 수지 조성물을 제조할 수도 있다.

이와 같이 제조된 수지 조성물은 주형 성형, 금형 가압 성형, 압출 성형 등의 방법에 의해 핸들커버를 제조할 수 있다. 또한, 필요에 따라서 100 내지 200℃에서 30분 내지 24시간 동안 후경화하는 공정을 추가적으로 수행할 수도 있다.

본 발명에 따른 실리콘 핸들커버의 물성을 확인하기 위하여 다음과 같은 시험을 실시하였다. 비교를 위하여 표 1에서와 같은 조성으로 수지 조성물을 제조한 후 주형 성형을 통해 시편을 제조하였다.

폴리케톤은 대한민국 등록특허공보 10-1849200호에 개시된 바와 같이 초산 팔라듐, 트리플루오로 초산, (시클로헥산-1,1-디일비스(메틸렌))비스(비스(2-메톡시페닐)포스핀으로부터 생성한 촉매 조성물의 존재 하에서 합성하였으며, 폴리케톤 1은 일반식 (1)로 표시되는 에틸렌을 포함하는 반복단위 및 일반식 (2)로 표시되는 프로필렌을 포함하는 반복단위가 1:0.05의 몰비로 함유된 것이며, 폴리케톤 2는 일반식 (1)로 표시되는 에틸렌을 포함하는 반복단위 및 일반식 (2)로 표시되는 프로필렌을 포함하는 반복단위가 1:0.2의 몰비로 함유된 것이며, 폴리페놀 3은 일반식 (1)로 표시되는 에틸렌을 포함하는 반복단위만으로 이루어진 것이다. 표 1에서 단위는 중량부이다.

	실리콘고무	폴리케톤1	폴리케톤2	폴리케톤3
실시예1	80	20
실시예2	50	50
실시예3	80		20
실시예4	80			20

제조된 핸들커버에 대한 열전도율, 굴곡강도, 굴곡탄성율을 측정하였으며 그 결과는 표 2와 같다.

	열전도율(W/m·℃)	굴곡강도(MPa)	굴곡탄성율(MPa)
실시예1	0.11	68	1,920
실시예2	0.14	51	1,545
실시예3	0.12	60	1,734
실시예4	0.10	56	1,638

표 2의 결과를 살펴보면, 실시예 1의 경우 열전도율이 높고 굴곡강도와 굴곡탄성율이 높게 나타났다. 이에 대하여 실시예 3의 경우 일반식 (2)로 표시되는 프로필렌을 포함하는 반복단위의 함량이 증감함에 따라 굴곡강도와 굴곡탄성율이 저하되는 것으로 나타났으며, 일반식 (2)로 표시되는 프로필렌을 포함하는 반복단위를 포함하지 않는 실시예 4에서도 굴곡강도와 굴곡탄성율이 낮은 것으로 나타났다. 또한, 폴리케톤의 함량이 지나치게 많은 경우에도 실시예 2에서와 같이 열전도율은 상대적으로 높았으나 굴곡강도와 굴곡탄성율이 저하되는 경향을 나타내었다.

다음으로 표 3에서와 같이 이온을 함유하는 제올라이트를 제조하였다. 표 3에서 단위는 제올라이트 100 중량부에 대한 중량부이다.

	제올라이트	은	구리	백금
실시예5	A형 제올라이트	1
실시예6	소다라이트	1
실시예7	소다라이트	10
실시예8	모르데나이트	1
실시예9	A형 제올라이트		1
실시예10	A형 제올라이트			1

실시예 5 내지 10에 따른 이온 교환 제올라이트 5 중량%를 실리콘 75 중량%, 폴리케톤 20 중량%와 배합하여 수지 조성물을 제조하고 이를 사용하여 주형 성형으로 핸들커버를 제조하였다.

제조된 핸들커버로부터 5×5㎝의 시편을 제조한 후 초기 세균 농도와 24시간 후 세균 농도를 측정하였다. Escherichia coli ATCC 8739, Pseudomonas aeruginose ATCC 15442, Staphylococcus aureus ATCC 6538P를 사용균주로 하였으며, 대조편은 5×5㎝의 Stomacher film을 사용하였다. 접종균의 세균농도는 대장균, 녹농균, 황색 포도상구균에 대하여 각각 3.5×10⁵, 3.6×10⁵, 2.8×10⁵이었다. 시험방법은 KCL-FIR-1003 : 2011에 의거하였다. 초기 세균 농도에 대한 24시간 경과 후의 세균 농도에 따른 세균 감소율(%)은 표 4와 같으며, Blank는 초기의 대장균, 녹농균, 황색 포도상구균에 대하여 24시간 경과 후 각각 5.4×10⁵, 5.5×10⁵, 4.5×10⁵로 증가하였다.

	대장균	녹농균	황색 포도상구균
실시예5	99.9	99.9	99.9
실시예6	99.9	99.9	99.9
실시예7	90.0	90.0	90.0
실시예8	95.0	95.0	95.0
실시예9	85.5	85.5	85.5
실시예10	99.9	99.9	99.9

표 4의 결과를 살펴보면, 실시예 5, 6에서는 모두 우수한 항균 활성을 나타내어 본 발명에 따른 은 이온을 함유하는 제올라이트를 적용한 핸들커버의 항균성이 우수한 것을 확인할 수 있었다. 반면에 실시예 7의 경우 항균 활성이 상대적으로 낮은 것으로 나타났는데, 과량의 은이 미반응한 상태로 남아 있는 경우 오히려 항균 활성을 악화시키는 것으로 파악되었다. 또한, 실시예 8의 경우 제올라이트로서 모르데나이트를 사용하였는데 이온 교환 용량이 2.8meq/g로서 상대적으로 이온 교환 용량이 적었으며, 이로 인해 은 이온 교환이 불충분한 것으로 파악되었다.

또한, 구리 이온 교환한 제올라이트에서는 충분한 항균 활성을 얻을 수 없었다. 다만, 백금 이온 교환한 제올라이트에서 높은 항균 활성을 나타내었으나, 재료가 상대적으로 고가여서 경제성이 떨어지며 이온 교환량도 은에 비해 적은 것으로 나타나 은 이온 교환한 제올라이트가 가장 효율적인 항균성을 나타내는 것으로 파악되었다.

상술한 바와 같이 바람직한 실시예를 들어 본 발명을 설명하였으나, 상기 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 통상의 기술자에 의해 다양한 변형과 변경이 가능하며, 그러한 변형예 및 변경예는 본 발명과 첨부된 특허청구범위의 범위 내에 속하는 것으로 보아야 한다.

Claims (3)

1. 실리콘(silicone), 폴리케톤(polyketone), 항균제를 포함하는 수지 조성물로 이루어지는 자동차용 실리콘 핸들커버로서,
   상기 폴리케톤은 에틸렌을 포함하는 반복단위 및 프로필렌을 포함하는 반복단위의 몰비가 1:0.05이며, 융점이 210 내지 270℃, 수 평균 분자량이 50,000 내지 100,000, 분자량 분포가 2.0 내지 2.5이며,
   상기 항균제는 은(Ag)을 함유하는 제올라이트이며,
   상기 은을 함유하는 제올라이트는 제올라이트 100 중량부에 대하여 1 중량부의 은을 함유하는 것으로서,
   상기 제올라이트는 A형 제올라이트 또는 소다라이트인 것을 특징으로 하는 자동차용 실리콘 핸들커버.
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