DE60116120T2

DE60116120T2 - Verfahren zur Verwendung einer Beschichtungszusammensetzung für Fensterführungsschienen

Info

Publication number: DE60116120T2
Application number: DE60116120T
Authority: DE
Inventors: Nobumasa Hiroshima-shi Sato; Sei Hiroshima-shi Tomohiro; Keogo Hiroshima-shi Matsumoto
Original assignee: Nishikawa Rubber Co Ltd
Current assignee: Nishikawa Rubber Co Ltd
Priority date: 2000-07-14
Filing date: 2001-03-13
Publication date: 2006-07-20
Anticipated expiration: 2021-03-14
Also published as: EP1318170A3; US20030088017A1; EP1333054B1; EP1333054A3; US6805913B2; DE60115278D1; US6790479B2; EP1172403A1; DE60115278T2; EP1318170B1; EP1318170A2; EP1172403B1; US6590027B2; US20020032274A1; US20030088018A1; DE60101245T2; JP3727010B2; JP2002030247A; DE60101245D1; EP1333054A2

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung von Fensterführungen für Kraftfahrzeuge.
Bei den meisten Fensterführungen für Kraftfahrzeuge wird die Oberfläche eines Trägerwerkstoffs mit härtbaren Lacken auf Urethanbasis zwecks Verleihung spezieller Eigenschaften, wie z.B. Verschleißfestigkeit und Gleitfähigkeit, oder zwecks Erziehlung eines besseren Aussehens beschichtet.
Herkömmlicherweise werden lösungsmittelhaltige härtbare Lacke auf Urethanbasis bei der Herstellung von Fensterführungen für Kraftfahrzeuge verwendet, jedoch durch die seit einiger Zeit bestehenden Besorgnis hinsichtlich der globalen Umwelt und der Gesundheit der arbeitenden Belegschaft ist jedoch die Notwendigkeit für einen Wechsel zu wässrigen oder anderen Lacken die lösungsmittelfrei sind, entstanden.
Wasser, das Medium für wässrige Lacke, hat jedoch mehr latente Verdunstungswärme als andere Lösungsmittel, so dass die wässrigen Lacke mehr Wärme benötigen als Lacke mit Lösungsmitteln, um das Wasser nach dem Auftragen zum Trocknen zu bringen. Im Gegensatz zu Lösungsmittellacken, bei denen eine Einstellung der Verdunstungstemperatur und -geschwindigkeit durch Kombination verschiedener Lösungsmittel möglich ist, erfordern wässrige Lacke außerdem eine Vortrocknung, um ein schlagartiges Verdampfen („Flashing") zu verhindern, das aufgrund der fast sofortigen Verflüchtigung von Wasser entsteht. Als Folge sind durch die wässrigen Lacke längere Trocknungszeiten erforderlich und um dieses Problem der geringen Produktivität zu lösen, wird es erforderlich, neue Trocknungsöfen zu bauen, um den Wechsel von lösungsmittelhaltigen Lacken zu wässrigen Lacken zu vollziehen.
Bei den meisten Fensterführungen für Kraftfahrzeuge werden Trägerwerkstoffe benutzt, die aus wärmehärtbaren Elastomeren wie z.B. EPDM-Kautschuk (Ethylen-Propylen-Kautschuk) oder thermoplastischen Elastomeren wie z.B. TPO (thermoplastische Polyolefine) bestehen.
Bei Verwendung von thermoplastischen Elastomeren als Trägerwerkstoff sollte das Trocknen bei niedrigen Temperaturen von 150°C oder darunter durchgeführt werden, um thermische Verformungen zu verhindern, die sonst während des Trocknens nach dem Auftragen auftreten würden. Wenn jedoch der aufgetragene Lack Wasser enthält, ist das Trocknungsverfahren nicht sehr produktiv, da Wasser sehr schwierig zu trocknen ist.
EPDM-Kautschuk, ein Beispiel für ein wärmehärtbares Elastomer, ist nicht-polar und weist ein geringes Adhäsionsvermögen auf und ist darüber hinaus hydrophob. Folglich können wasserhaltige Lacke keine besser haftende Beschichtung ergeben als lösungsmittelhaltige Lacke.
Um diese Probleme zu lösen, wird die Oberfläche des Trägerwerkstoffs üblicherweise vorbehandelt, z. B. durch Koronaenentladung oder durch das Auftragen von Grundiermitteln, doch die Probleme, wie z.B. hohe Vorkosten und die Schwierigkeit, bei komplex geformten Erzeugnissen eine gute Vorbehandlung durchzuführen, bleiben bestehen.
Aus diesem Grund ist es eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren bereitzustellen, durch das Führungsschienen für Kraftfahrzeuge, die eine hohe Verschleißfestigkeit im Bodenabschnitt aufweisen und dabei sehr weich und elastisch in den Lippenabschnitten sind, wirtschaftlich und mit einem Minimum an globaler Umweltbelastung hergestellt werden können.
Die Aufgabe der Erfindung kann durch ein Verfahren zur Herstellung von Fensterführungen für Kraftfahrzeuge gelöst werden, das entweder die Schritte Extrudieren eines Halbfertigerzeugnisses für eine Fensterführung für Fahrzeuge bei gleichzeitiger kontinuierlicher Beschichtung mit einem Silan-vernetzbaren Polyethylen sowie darauffolgendes Trocknen und Aushärten des Erzeugnisses in einem Wärmeofen umfasst, oder die Schritte Extrudieren eines Halbfertigerzeugnisses einer Fensterführung für Fahrzeuge, Erwärmen des Erzeugnisses, dem unmittelbar die kontinuierliche Beschichtung mit einem Silan-vernetzbaren Polyethylen folgt, worauf sich das Trocknen und Aushärten des Erzeugnisses in einem Wärmeofen anschließt, oder die Schritte Abrollen eines extrudierten Halbfertigerzeugnisses für eine Fensterführung für Fahrzeuge bei gleichzeitiger kontinuierlicher Beschichtung mit einem Silan-vernetzbaren Polyethylen, wobei jedes dieser Verfahren ferner das Aufbringen eines wässrigen Lackes auf Urethanharzbasis, der eine Silikonverbindung mit einer Amino-Gruppe oder eine Lösung davon enthält, auf die Silan-vernetzbare Polyethylenschicht beinhaltet, sowie das nachfolgende Erwärmen des behandelten Erzeugnisses in einem Wärmeofen, um den aufgetragenen wässrigen Lack, die Silikonverbindung oder Lösung zu trocknen und auszuhärten und das Silan-vernetzbare Polyethylen zu vernetzen.
Besondere Ausführungsformen und erfindungsgemäße Beispiele werden nachstehend unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen beschrieben, wobei:
1 eine schematische Darstellung eines Abriebprüfgeräts ist, das gemäß einem Verfahren arbeitet, das durch die japanische Gesellschaft zur Förderung der wissenschaftlichen Forschung festgelegt wurde;
2 eine Darstellung eines Fensterführungserzeugnisses zeigt,
3 eine Darstellung eines weiteren Typs einer Fensterführung zeigt und
4 zeigt, wie ein Fensterführungserzeugnis einer Abriebprüfung oder einem Gleitwiderstandstest unterzogen wird.
Der härtbare Emulsionslack auf Urethanbasis, der als Grundlage der Lackzusammensetzung verwendet wird, ist ein Emulsionslack auf Urethanbasis, der typischerweise ein Vernetzungsmittel auf Isocyanat-, Melamin-, Epoxid- oder Carbodiimid-Basis enthält.
Zu den Beispielen von Silan-Haftmitteln mit einer Amino-Gruppe gehören γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan und N-β-(Aminoethyl)-γ-Aminopropyltrimethoxysilan.
Zu den Beispielen von Silan-Haftmitteln mit einer Epoxygruppe gehören γ-Glycidoxypropyltrimethoxysilan, γ-Glycidoxypropyltriethoxysilan und β-(3,4-Epoxycyclohexyl)-ethyltrimethoxysilan.
Zu den Beispielen von Silan-Haftmitteln mit einer Methacryloxygruppe gehören γ-Methacryloxypropyltrimethoxysilan, γ-Methacryloxypropylmethyldiethoxysilan und 3-Acryloxypropylmethoxysilan.
Zumindest zwei der vorstehend aufgeführten Haftmittel oder deren Reaktionsprodukte werden vorzugsweise in einer Menge von 10 bis 40 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des nicht-flüchtigen Gehalts in dem härtbaren Grundemulsionslack auf Urethanbasis zugefügt.
Es folgt die Beschreibung einer Ausübungsart der Erfindung, wie sie ein Verfahren zur Herstellung von Fensterführungen für Fahrzeuge betrifft.
Bei dem wässrigen Emulsionslack auf Urethanbasis kann es sich um einen Emulsionslack auf Urethanbasis handeln, der typischerweise ein Vernetzungsmittel auf Isocyanat-, Melamin-, Epoxid- oder Carbodiimid-Basis verwendet.
Das Silan-vernetzbare Polyethylen, das auf den Bodenabschnitt eines extrudierten Halbfertigerzeugnisses einer Fensterführung für Fahrzeuge aufgebracht werden soll, ist genauso leicht zu verarbeiten wie herkömmliche Polyethylene vor der Vernetzung. Es weist aber nach der Verarbeitung bessere Gleit- und Verschleißfestigkeits eigenschaften auf als Polyethylene mit ultrahohem Molekulargewicht. Folglich ist das Silan-vernetzbare Polyethylen für die Verwendung als Gleitbauteil in den Bodenabschnitten von Fensterführungen geeignet, die eine hohe Verschleißfestigkeit erfordern.
Das Silan-vernetzbare Polyethylen reagiert mit Wasser und kondensiert durch das Entfernen von Alkohol, wodurch es vernetzt wird. Wenn der wässrige Lack, der die Silikonverbindung mit einer Amino-Gruppe enthält, auf die Silan-vernetzbare Polyethylenschicht aufgetragen wird, die dann in einem Wärmeofen getrocknet und ausgehärtet wird, wirken das Wasser im wässrigen Lack und die Silikonverbindung mit der Aminogruppe, die eine katalytische Wirkung bei der Kondensation der Silanvernetzungen durch das Entfernen von Alkohol hat, zusammen, um eine schnelle Vernetzung und Härtung der aufgebrachten Silan-vernetzbaren Polyethylenschicht herbeizuführen. Die Silikonverbindung mit der Amino-Gruppe bietet den zusätzlichen Vorteil, dass sie das Aushärten des wässrigen Lackfilms unterstützt, wodurch die Adhäsion an dem EPDM-Kautschuk oder dem Silan-vernetzbaren Polyethylen erhöht wird.
Die Lippenabschnitte der Fensterführungen erfordern keine so große Verschleißfestigkeit wie deren Bodenabschnitte. Andererseits sollten sie bessere Abdichtungs- sowie Bedienungs- und Handhabungseigenschaften aufweisen, Klappergeräusche und Staubkratzer wirksamer verhindern und ein ansprechenderes Aussehen haben. Aus diesem Grund sollte das in den Lippenabschnitten verwendete Gleitbauteil nicht die Weichheit und Flexibilität des Trägerkautschuks beeinträchtigen und geeigneterweise auf der Basis von Polyurethanharzen hergestellt sein.
Zu den bevorzugten Beispielen der Silikonverbindung mit einer Amino-Gruppe gehören Aminosilan-Haftmittel wie z.B. γ-Aminopropyltrimethoxysilan, γ-Aminopropyltriethoxysilan und N-β-(Aminoethyl)-γ-aminopropyltrimethoxysilan sowie aminomodifizierte Silikonöle. Die Silikonverbindung mit einer Amino-Gruppe ist vorzugsweise in einer Menge im Bereich von 2 bis 15 Gewichtsteilen pro 100 Gewichtsteile des nicht-flüchtigen Gehalts des wässrigen Lacks enthalten.
Das Beschichten mit dem Silan-vernetzbaren Polyethylen kann durch Koextrusion mit Kautschuk erzielt werden oder es kann nach der Vulkanisation aufgebracht werden, während der Gummi noch heiß ist.
BEISPIELE
Die vorliegende Erfindung wird nachstehend detaillierter unter Bezugnahme auf die folgenden Beispiele dargestellt, jedoch versteht es sich, dass die Erfindung nicht darauf beschränkt ist.
BEISPIELE 1–3 UND VERGLEICHSBEISPIELE 1–3
Die Daten in Tabelle 1 zeigen die Vorteile des Verfahrens zur Herstellung einer Fensterführung gemäß der Erfindung. Fensterführungserzeugnisse, die unter Verwendung von γ-Aminopropyltrimethoxysilan als Silikonverbindung mit einer Amino-Gruppe herstellt werden, wurden auf Verschleißfestigkeit, Gleitwiderstand und Adhäsion an EPDM-Gummi und vernetztem Polyethylen (PE) geprüft. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 zusammen mit denen von Vergleichserzeugnissen abgebildet.

1) Silan-Haftmittel: Gamma-Aminopropyltrimethoxysilan (KBM-903 von Shin-Etsu Chemical Co., Ltd.; TSL 8330 von GE Toshiba Silicone.
2) Verschleißfestigkeit: Ein Fensterführungserzeugnis (siehe 2 oder 3) wurde in eine Prüfvorrichtung (siehe 4) eingelegt und man ließ eine Glasscheibe (100 × 70 mm; t = 3,5 mm) darauf vor- und zurückgleiten, bis der Trägerstoff in den beschichteten Lippenabschnitten und den Bodenabschnitten sichtbar wurde. Die Verschleißfestigkeit wurde in Form der Anzahl von Zyklen bewertet, während der die Glasscheibe vor- und zurückbewegt wurde, bevor der Trägerstoff sichtbar wurde.
3) Gleitwiderstand: Ein Fensterführungserzeugnis (siehe 2 oder 3) wurde in eine Prüfvorrichtung (siehe 4) eingelegt und man ließ eine Glasscheibe (100 × 70 mm; t = 3,5 mm) über eine Strecke von 70 mm gleiten. Der dabei auftretende Widerstand wurde gemessen.
4) Anhaftung : Die beschichtete Oberfläche wurde unter einer Last von 1 kg mit einem Calico-Stofftuch gerieben, bis entweder die Beschichtung auf das Tuch überging oder die Trägerschicht sichtbar wurde. (Die Kriterien für die Bewertung waren: O: es kam weder zu einem Übergang auf das Tuch, noch zu einer Freilegung des Trägerwerkstoffs; X: der Trägerwerkstoff wurde sichtbar).

Die erfindungsgemäßen Verfahren zur Herstellung von Fensterführungen für Kraftfahrzeuge sind so ausgelegt, dass Fensterführungen für Kraftfahrzeuge, die durch die Verwendung dieser Verfahren eine größere Verschleißfestigkeit im Bodenabschnitt haben, während sie in den Lippenabschnitten sehr weich und elastisch sind, wirtschaftlich und mit einem Minimum an globaler Umweltbelastung hergestellt werden können.

Claims

Verfahren zur Herstellung einer Fensterführung für Kraftfahrzeuge umfassend, Aufbringen einer Beschichtung aus einem Silan-vernetzbaren Polyethylen auf ein Halbfertigerzeugnis der Fensterführung, Trocknen und Aushärten des beschichteten Erzeugnisses in einem Wärmeofen, Aufbringen einer Silikonverbindung mit einer Amino-Gruppe auf die beschichtete Oberfläche und Erwärmen des mit der Silikonverbindung beschichteten Halbfertigerzeugnisses.
Verfahren nach Anspruch 1, wobei die genannte aufzubringende Silikonverbindung mit einer Amino-Gruppe in einem wässrigen Lack auf Urethanharzbasis enthalten ist.
Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, wobei die genannte Silikonverbindung mit einer Amino-Gruppe in Form einer Lösung aufgebracht wird.