KR20020067195A - 압출식 솔리드－코팅재 및 이를 이용한 웨더스트립스폰지튜브 표면처리방법 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 압출식 솔리드-코팅재 및 이를 이용한 웨더스트립 스폰지튜브 표면처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨더스트립 스폰지튜브에 대한 압출식 표면처리에 적합한 솔리드-코팅재 및 이 코팅재를 이용해 웨더스트립 스폰지튜브에 얇은 솔리드층을 도입한 웨더스트립 스폰지튜브 표면처리방법에 관한 것이다. 이러한 본 발명에 따르면, 웨더스트립 스폰지튜브의 외관미는 물론, 압축하중 및 압축영구줄음율 등에서도 우수한 내마모성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 코팅액 표면처리방법과는 달리 경제적이면서도 환경오염을 방지할 수 있는 효과를 나타낸다.

Description

압출식 솔리드－코팅재 및 이를 이용한 웨더스트립 스폰지튜브 표면처리방법{Solid coating method of weather strip sponge part by extrusion process}
본 발명은 압출식 솔리드-코팅재 및 이를 이용한 웨더스트립 스폰지튜브 표면처리방법에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 웨더스트립 스폰지튜브에 대한 압출식 표면처리에 적합한 솔리드-코팅재 및 이 코팅재를 이용해 웨더스트립 스폰지튜브에 얇은 솔리드층을 도입한 웨더스트립 스폰지튜브 표면처리방법에 관한 것이다.
자동차용 웨더스트립(weather strip)은 차체를 씰링(sealing)하는 부품으로 풍절음(wind noise), 물, 먼지 등이 차량 내부에 유입되는 것을 막는다. 외부환경으로부터 씰링(sealing)기능을 하면서 도어(door)나 트렁크(trunk)드의 개폐시 필요한 힘이나 유리(glass) 승하강시 힘이 최소화되기 위해서는 웨더스트립은 균일하고 일정한 면압을 유지하여야 한다. 이러한 웨더스트립은 고무 솔리드(solid)형태나 스폰지 폼(sponge foam)의 형태를 가지고 있으며, 사용재료는 주로 내후성이 우수한 에틸렌-프로필렌 고무(EPDM)가 사용되고 있다. 에틸렌-프로필렌 고무 외에 열가소성 고무(TPV)재료가 적용되고 있는데, 열가소성 고무재료는 에틸렌-프로필렌 고무에 비해 생산공정이 간편하고, 원가 절감의 효과가 있어 적용이 확대되고 있는 추세이다. 이외에도 글래스 런 챈널(glass run channel) 등의 웨더스트립에 있어 표면의 마찰계수는 글래스(glass)의 작동에 큰 영향을 미치고 있어, 표면에 실리콘(silicon)이나 우레탄(urethane coating) 등이 실시되고 있다.
이러한 웨더스트립은 도 1에서와 같이 솔리드 캐리어(solid carrier; A) 부분과 스폰지 튜브(sponge tube; B)부로 구성되어 있다. 이중 솔리드 캐리어 부분은 차체에 치부되어 웨더스트립을 유지고정하는 기능을 하며, 스폰지튜브부는 차체와 도어사이의 틈새를 막아 외부환경으로부터 차량내부로의 물, 소음 및 먼지 등의 유입을 막는 기능을 한다. 특히, 이 스폰지튜브부는 차체와 반복적인 접촉이 이루어지며, 차체와 도어간의 미세진동에 의해 차체도장면에 오염을 발생시키며 웨더스트립에 마모를 일으킨다. 이러한 현상은 슬라이딩 도어구조를 갖고 있는 밴형 승용차나 차체의 진동이 많이 발생되는 디젤 엔진을 탑재한 차량의 경우 더욱 심하다. 따라서, 이런 경우 이 부분의 외관미 향상 및 내마모성 향상을 위해 여러 가지 표면처리제가 적용되고 있다. 즉, 웨더스트립 스폰지튜브부에 표면처리를 하는 경우는 슬라이딩 도어(sliding door), 하드탑(hard top) 및 승객의 승하차가 많은 택시 사양의 경우와 같이 내마모성이 많이 요구되는 부분이나, 고급차량의 외관미 향상을 위해 적용되는 추세이며, 이러한 표면처리제로서 실리콘 타입 및 우레탄 타입이 가장 많이 적용되고 있다.
그러나, 실리콘 표면처리제를 도입처리 할 경우 용매에 의한 환경오염 및 작업환경 저하를 초래하며, 제품에 적용후에도 초기적 성능은 만족되나 사용기간이 증가함에 따라 이의 성능은 급감하며, 표면번들거림 현상과 코팅액이 차체 샤시부분에 점착되어 오염발생의 원인이 되는 문제가 있어왔다. 또한, 우레탄 코팅 적용의 경우, 초기 및 장기적 성능은 우수하나 코팅액 구입비, 코팅을 위한 스프레이 건(spray gun)과 같은 추가적인 공정설비 및 코팅액 건조를 위한 코팅건조로 등의 부가적인 건조 공정이 필요하기 때문에 비용상승 및 용매에 의한 환경오염과 작업환경 저하를 초래한다. 특히, 최근에는 용매에 의한 환경오염 방지를 위해 수용성 타입의 코팅제가 개발중이나 여전히 이의 물성은 기존의 코팅액수준에 미치지 않는 문제점이 있다.
따라서, 웨더스트립 스폰지튜브의 외관미와 내마모성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 코팅액 표면처리방법과는 달리 경제적이면서도 환경오염을 방지할 수 있는 새로운 코팅방법의 개발 필요성이 절실히 대두되고 있는 실정이었다.
이에, 본 발명의 별명자는 상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여 예의 노력한 결과, 코팅액에 의한 표면처리방식 대신 압출식에 의한 표면처리용 코팅재를 개발하고 웨더스트립 스폰지튜브에 상기 코팅재를 압출식 표면처리방식으로 도입함으로써 외관 및 내마모성을 향상시키면서 환경오염 등이 없음을 확인함으로써, 본 발명을 완성하였다.
결국, 본 발명의 주된 목적은 EPDM(원재료) 100 중량부에 대하여 파라핀계 오일 60 내지 70 중량부 및 디티오카바메이트 또는 티아졸계 가류촉진제 1.5 내지 3 중량부를 포함하는 압출식 솔리드-코팅재를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 또다른 목적은 스폰지 부분 압출(A), 솔리드 캐리어 부분 압출(C) 및 인서트(insert)물(B) 압출의 3중 압출방식에 있어서, 압출기(D)에서의 제품 프로파일(profile) 온도가 80 내지 88℃이며, UHF(Ultra High Frequency) 챔버(E, F)의 온도는 240 내지 260℃이며 UHF 챔버(E, F)의 출구에서의 제품 표면온도는 140 내지 170℃, 그리고 HAV(Hot Air Vulcanization) 챔버(G, H)의 온도는 260 내지 280℃이며 HAV 챔버(G, H)의 출구에서의 제품 표면온도는 230 내지 260℃이고, 이들의 압출속도가 11 내지 13m/min인 것을 특징으로 하는 압출식 표면처리방법을 제공하는 것이다.
도 1은 웨더스트립의 일반적 형상을 나타낸 것이다.
도 2는 본 발명에 따른 웨더스트립의 단면구조를 나타낸 것이다.
도 3은 본 발명에 따른 압출 생산 공정도를 나타낸 것이다.
도 4는 실시예 및 비교예에서 제작한 웨더스트립 스폰지 튜브의 외관 품질과 구조를 촬영한 사진(10배, 50배)이다.
[도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명]
1 : 스폰지 튜브
2 : 솔리드 캐리어
이하, 본 발명의 압출식 솔리드-코팅재 및 이를 이용한 웨더스트립 스폰지튜브 표면처리방법에 대하여 보다 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.
우선, 본 발명은 에틸렌-프로필렌 고무(EPDM) 100 중량부에 대하여 파라핀계 오일 60 내지 70 중량부, 디티오카바메이트 가류촉진제 0.7 내지 1.4 중량부 및 티아졸계 가류촉진제 2.1 내지 3.5 중량부를 포함하는 압출식 솔리드-코팅재를 그 특징으로 한다.
여기서, 이러한 솔리드-코팅재는 재질의 무늬점도(mooney viscosity), 경도(hardness), 오염성 및 재질의 물성이 특히 중요한데, 무늬점도(mooney viscosity)는 ML1+4(125℃) 30 내지 38이며, 또한 경도(hardness)는 50 내지 70이어야 하고, 차체의 도장면과 접촉하는 부분이므로 오염성이 전혀 없는 것이 바람직하다. 따라서, 오일로는 오염성을 제거하기 위해 방향족그룹이 전혀 없는 파라핀 계열의 오일, 즉 P-6 오일을 사용하며, 그 함량으로는 EPDM 100 중량부에 대하여 60 내지 70 중량부가 바람직하다. 왜냐햐면, 이들의 함량이 60 중량부 미만이면 압출이 어렵게 되는 반면, 70 중량부를 초과하여 과량이면 남아있는 오일에 의해 오염을 발생시킬 수 있는 문제점이 있게 된다.
또한, 본 발명에서는 가류를 빠르게 하면서 오염성 인자를 제거하기 위해 디티오카바메이트(dithiocarbamate)계 촉진제 및 티아졸(thiazole)계 촉진제를 사용하는데, 이들의 함량은 EPDM 100 중량부에 대하여 각각 0.7 내지 1.4 중량부, 2.1 내지 3.5 중량부가 바람직하다. 이때, 미가류에 의한 오염을 방지하기 위해 이들 촉진제에 의한 가류시간을 빠르게 조정한다. 즉, 레오미터(rheometer)에 의해 측정되는 가류시간은 레오(RHEO; 12min) 170℃에서의 토크수치 T90 도달시간이 5 분 내지 6분이 되어야 한다.
그밖에도, 본 발명에서는 솔리드-코팅재의 특성을 만족시키기 위해 EPDM 100 중량부에 대하여 카본블랙 FEF(Fast Extrusion Furnace) 60 내지 70 중량부, 카본블랙 SRF(Semi Reinforcing Furnace) 30 내지 50 중량부, 탄산칼슘(CaCO3-L) 30 내지 35 중량부, 산화아연(ZnO) 4 내지 6 중량부, 스테아르산(stearic acie) 1 내지 2 중량부, 폴리에틸렌글리콜 2.5 내지 3.5 중량부, 수분제거제 7 내지 10 중량부, 및 황(S) 1.7 내지 2.3을 추가적으로 포함한다.
또한, 본 발명은 도 3에 나타낸 바와 같이, 스폰지 부분 압출(A), 솔리드 캐리어 부분 압출(C) 및 인서트(insert)물(B) 압출의 3중 압출방식으로 웨더스티립 스폰지튜브를 표면처리하는 방법에 관한 것으로서, 압출기, UHF 챔버 및 HAV 챔버로의 순차적인 과정을 거치는데, 각각의 온도 및 압출속도 조건은 다음과 같다.
즉, 본 발명에 따른 압출식 표면처리방법은 압출기(D)에서의 제품 프로파일(profile) 온도가 80 내지 88℃인 것이 바람직하며, UHF 챔버(E, F)의 온도는 240 내지 260℃, UHF 챔버(E, F)의 출구(outlet)에서의 제품 표면온도는 140 내지 170℃, 또한, HAV 챔버(G, H)의 온도는 260 내지 280℃, HAV 챔버(G, H)의 출구(outlet)에서의 제품 표면온도는 230 내지 260℃인 것이 바람직하다. 그리고, 이들의 압출속도는 너무 늦으면 생산성이 떨어지므로 단가상승의 원인이 되고, 너무 빠를 경우 가류가 완전하게 되지 않아 제품의 형상 유지성 및 오염성 등의 문제가 있어 바람직하지 않기 때문에 11 내지 13m/min 인 것이 바람직하다.
이상에서와 같은 방법으로 본 발명에 따른 웨더스트립 스폰지튜브는 제작되며, 이때, 솔리드(solid) 층의 두께는 0.1 내지 0.3mm이내가 되도록 해야 한다(참조: 도 2). 왜냐하면 두께가 너무 두꺼울 경우 웨더스트립의 압축시 하중이 매우 커지게 되어 도어필링(door feeling)성이 급감하며, 씰링성 또한 나빠지게 되어 바람직하지 않게 되기 때문이다.
이하, 본 발명을 실시예에 의하여 더욱 상세히 설명하고자 한다. 그러나, 이들 실시예는 오로지 본 발명을 보다 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 이들 실시예에 의하여 본 발명의 범위가 한정되지 않는다는 것은 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 있어서 자명할 것이다.
실시예 및 비교예:
다음 표 1에 나타낸 바와 같은 조성 및 함량으로 통상의 방법을 이용하여 솔리드 코팅재를 제조한 다음, 구금상에서 게이트(gate)를 만들어 스폰지튜브 상부에 도입되도록 하는 방식으로 웨더스트립 스폰지튜브의 시편을 제작하였다. 비교예로서는 종래 사용되어오던 웨더스트립 스폰지튜브의 시편을 제작하여 비교 하였다. 그리고, 다음 표 1에 정리된 조건하에서 각각 마모성, 압축하중, 압축영구줄음율을 통상의 방법으로 측정하여 그 결과를 표 1에 요약하여 함께 나타내었다. 또한, 외관품질성과 구조를 10배, 50배율로 촬영한 결과를 도 4에 나타내었으며, 그 결과 실시예에 의해 제작된 시편의 외관이 보다 양호함을 알 수 있었다.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명은 압출식 솔리드 코팅 웨더스트립 스폰지튜브에 관한 것이다. 따라서, 이러한 본 발명에 따르면, 웨더스트립 스폰지튜브의 외관미는 물론, 압축하중 및 압축영구줄음율 등에서도 우수한 내마모성을 향상시킬 수 있을 뿐만 아니라, 종래의 코팅액 표면처리방법과는 달리 경제적이면서도 환경오염을 방지할 수 있는 효과를 나타낸다.

Claims (2)

  1. 에틸렌프로필렌 고무(EPDM) 100 중량부에 대하여 파라핀계 오일 60 내지 70 중량부, 디티오카바메이트계 가류촉진제 0.7 내지 1.4 중량부 및 티아졸계 가류촉진제 2.1 내지 3.5 중량부를 포함하는 압출식 솔리드-코팅재.
  2. 스폰지 부분 압출(A), 솔리드 캐리어 부분 압출(C) 및 인서트(insert)물(B) 압출의 3중 압출방식에 있어서, 압출기(D)에서의 제품 프로파일(profile) 온도가 80 내지 88℃이며, UHF(Ultra High Frequency) 챔버(E, F)의 온도는 240 내지 260℃이며UHF 챔버(E, F)의 출구에서의 제품 표면온도는 140 내지 170℃, 그리고 HAV(Hot Air Vulcanization) 챔버(G, H)의 온도는 260 내지 280℃이며 HAV 챔버(G, H)의 출구에서의 제품 표면온도는 230 내지 260℃이고, 이들의 압출속도가 11 내지 13m/min인 것을 특징으로 하는 압출식 표면처리방법.
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