DE60207527T2 - Zusammengesetztes dichtungsprofil mit partikelbeschichtung auf einer harten lagerschicht - Google Patents

Zusammengesetztes dichtungsprofil mit partikelbeschichtung auf einer harten lagerschicht Download PDF

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Description

  • Gebiet der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf Verbundprofilstreifen zum Kontakt mit einer Scheibe und insbesondere auf ein Dichtungsprofil mit einem Profilkörper aus Elastomer, einer harten Lagerschicht und einer reibungsvermindernden Oberflächenbeschichtung auf der Lagerschicht, wobei die Beschichtung Partikel einschließen kann.
  • Hintergrund der Erfindung
  • Viele Fahrzeuge verwenden aus Glasscheiben gebildete Fenster, wobei das Fenster auf einen Fahrzeugabschnitt bezogen fest oder beweglich angebracht sein kann. Eine übliche Konstruktion schließt die Verwendung einer Glasscheibe in einer Tür ein, wobei die Tür und die Glasscheibe auf den Rest des Fahrzeuges bezogen beweglich ist und die Glasscheibe auf die Tür bezogen beweglich ist. Bei dieser Konstruktion wird die Glasscheibe, auf die Tür und/oder einen Abschnitt des Fahrzeugrahmens bezogen, häufig zwischen einer geöffneten Position und einer geschlossenen Position bewegt. Vorgänge einer verstärkten Geschäftstätigkeit, wie bei einem Restaurant-, Banken-, oder Apothekenservice, werden heute regulär im Durchfahrbetrieb angeboten. Solche Vorgänge erfordern ein wiederholtes Freigeben und wieder Eingreifen zwischen der Glasscheibe und dem Fahrzeug. Das wiederholte Öffnen und Schließen der Glasscheibe bringt eine signifikante Beanspruchung der Dichtung zwischen Glasscheibe und Fahrzeug mit sich.
  • Dichtungsprofile werden auch an der Grenzfläche zwischen einer festen Scheibe, wie der Windschutzscheibe oder Heckscheibe und dem angrenzenden Fahrzeugabschnitt verwendet.
  • Herkömmlich werden Dichtungsprofile an der Grenzfläche zwischen der Glasscheibe und der Fahrzeugtür und/oder dem Fahrzeug verwendet. Die Grenzfläche zwischen dem Dichtungsprofil und der Glasscheibe muss ausreichend beschaffen sein, um im Wesentlichen das Durchdringen von Wasser, luftgetragenen Partikeln und Luft den Umfang der Glasscheibe entlang auszuschließen und dabei noch ohne weiteres das Eingreifen und wieder Trennen der Glasscheibe zu gestatten, ohne eine übermäßige Kraftanstrengung zu erfordern.
  • EP-A2-0 021 989 offenbart eine Dichtungskomponente für eine Oberfläche, die bezogen auf einen festen Rahmen, in welchem sie montiert ist, bewegt werden kann. Die Dichtungskomponente umfasst eine Befestigungsauflage (1, 6, 10) aus einem harten Elastomer oder Plastomer und eine Dichtungslippe (2, 7, 16) aus einem flexiblen Elastomer oder Plastomer, dadurch gekennzeichnet, dass die Dichtungslippe (2, 7, 16) aus einem flexiblen Elastomer oder Plastomer mit einer Härte von höchstens 75 nach Shore A in ihrer Berührungszone mit der beweglichen Oberfläche mit mindestens einer Rippe (3, 8, 12) aus einem harten Elastomer oder Plastomer mit niedrigem Reibungskoeffizienten versehen ist, und wobei der als Härte nach Shore A ausgedrückte Härteunterschied zwischen der Dichtungslippe (2) aus flexiblem Material und den Rippen (3, 8, 12) aus hartem Material in der Größenordnung von 30 liegt.
  • Deshalb besteht Bedarf für ein Dichtungsprofil, das beim Eingreifen an einer Fensterscheibe und wieder Trennen von derselben eine verminderte Reibung bietet. Es besteht auch Bedarf für ein Dichtungsprofil, das eine Scheibe auf ihrer Bewegung relativ zum Dichtungsprofil führen kann und dabei eine verminderte Gleitreibung beibehält. Ferner besteht Bedarf für ein Dichtungsprofil, das Ermüdungsprüfungen hinsichtlich der Gleitkraft besteht, ohne relativ kostspielige Materialien zu erfordern.
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung sieht einen Verbundprofilstreifen zum Eingriff an einer Scheibe vor, wobei der Verbundprofilstreifen die Reibung bei der relativen Bewegung zwischen Profilstreifen und Scheibe reduziert. Die vorliegende Erfindung sieht einen Verbundprofilstreifen zum wieder trennbaren oder ständigen Eingriff an einer Scheibe vor.
  • In einer ersten Konfiguration schließt der Verbundprofilstreifen der vorliegenden Erfindung einen Elastomerkörper ein, der in Bereichen der Berührung mit der Scheibe eine harte Lagerschicht aufweist, wobei die Lagerschicht eine Oberflächenbeschichtung zur Reduzierung der Reibung einschließt. Eine Konfiguration der Oberflächenbeschichtung kann Partikel oder aus Partikeln bestehendes Material einschließen. Die Lagerschicht und die Oberflächenbeschichtung wird so ausgewählt, dass der Kraftaufwand für die Gleitbewegung der Scheibe relativ zum Verbundprofilstreifen reduziert wird. Die mit Partikeln besetzte Oberflächenbeschichtung bildet eine unregelmäßige Oberflächentextur für den Eingriff an der Scheibe. Eine Konfiguration der vorliegenden Erfindung umfasst einen Verbundprofilstreifen, der einen relativ weichen Elastomerkörper, wie etwa mit einer Härte von 70 nach Shore A, eine harte Lagerschicht mit einer Härte von mehr als annähernd 40 nach Shore D und eine Oberflächenbeschichtung auf der Lagerschicht aufweist, wobei die Oberflächenbeschichtung wahlweise Partikel einschließen kann. In einer weiteren Konfiguration hat die Lagerschicht eine Härte zwischen annähernd 60 und 65 nach Shore D.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 ist eine Perspektivansicht eines Fahrzeuges, das eine Anzahl von Dichtungen verwendet.
  • 2 ist eine Perspektivansicht eines Dichtungsprofils, in das die vorliegende Erfindung aufgenommen ist.
  • 3 ist eine Querschnittsansicht, aus der die Beziehung zwischen einer Scheibe und einem Dichtungsprofil ersichtlich ist.
  • 4 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Konfiguration des Dichtungsprofils.
  • 5 ist eine Perspektivansicht einer alternativen Konfiguration des Dichtungsprofils.
  • 6 ist eine Perspektivansicht einer weiteren Konfiguration des Dichtungsprofils.
  • Ausführliche Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • sDer Verbundprofilstreifen 10 der vorliegenden Erfindung kann in einem Kraftfahrzeug 12 verwendet werden, wie in 1 gezeigt. Der Verbundprofilstreifen 10 kann an verschiedenen Stellen als Dichtungsprofil für den wiederholten, wieder trennbaren Eingriff an einer Scheibe 14 verwendet werden. Für Zwecke der Beschreibung wird der Verbundprofilstreifen 10 der vorliegenden Erfindung als Dichtungsprofil in einem Kraftfahrzeug beschrieben, aber es ist zu verstehen, dass die vorliegende Erfindung nicht auf diese besondere Anwendung begrenzt ist.
  • Der Begriff „Verbundprofilstreifen" 10 schließt Extrudate, Formartikel, Verzierungen, Verzierungsstücke, Kantenstücke, Fensterführungskomponenten, Fensterführungen, Dichtungsprofile und Dichtungen ein, ohne darauf begrenzt zu sein. Der vorliegende Verbundprofilstreifen 10 kann als Dichtungsprofil für die Abdichtung von Konstruktionen, einschließlich von Wohn- und Geschäftsgebäuden, sowie in der Kraftfahrzeugindustrie verwendet werden. In der Kraftfahrzeugindustrie sind Dichtungsprofil-Konfigurationen des vorliegenden Verbundprofilstreifens für den Einsatz in vielen Bereichen geeignet, einschließlich, aber nicht begrenzt auf Fensterführungskomponenten, Fensterscheibenführungen, Türdichtungen, Dachleisten, Kofferraumklappen, Dichtungen zwischen Motorhaube und Motorraum, Fensterdichtungen, Schiebedachdichtungen, oder Fensterführungsschachtdichtungen. Insbesondere findet die vorliegende Erfindung Anwendung für Fensterführungsschachtdichtungen.
  • Die Scheiben 14 können aus einer Reihe verschiedener Materialien bestehen und sie begrenzen die vorliegende Erfindung nicht. Zum Beispiel kann eine Scheibe 14 aus Glas, Metall oder ein Verbundkörper sein, lackiert, oberflächenbehandelt oder blank. In der Betriebsumgebung kann die Scheibe 14 wiederholt mit dem Dichtungsprofil 10 in Eingriff gebracht und wieder getrennt werden. Der Eingriff zwischen der Scheibe 14 und dem Dichtungsprofil 10 kann sich aus der Bewegung der Scheibe relativ zum Dichtungsprofil ergeben. Alternativ kann das Dichtungsprofil 10 relativ zur Scheibe 14 bewegt werden.
  • Das Dichtungsprofil 10 der vorliegenden Erfindung schließt einen Elastomerkörper 40, eine Lagerschicht 60 und eine Oberflächenbeschichtung 90 ein, wobei die Oberflächenbeschichtung mit oder ohne eine Vielzahl von Partikeln ausgebildet werden kann.
  • Elastomerkörper
  • Der Elastomerkörper 40 bildet eine Unterlage oder ein Substrat, mit dem die Lagerschicht 60 verbunden wird. Der Elastomerkörper 40 kann aus einer Reihe verschiedener Materialien, einschließlich von thermoplastischem oder in Wärme aushärtendem Material, einschließlich, aber nicht begrenzt auf TPE, EPDM oder Kombinationen davon, ausgebildet werden. Geeignete vulkanisierte oder vernetzte (in Wärme aushärtende) Polymere schließen EPDM, mit Chlorbutyl modifiziertes EPDM, mit Nitril modifiziertes EPDM, Polyäthylen, Äthylenvinylacetat oder Polypropylen ein.
  • Der Elastomerkörper 40 kann einen relativ steifen Abschnitt und einen relativ weichen Abschnitt aufweisen. Das heißt, der Elastomerkörper 40 kann zwei verschiedene Härtekennlinien aufweisen. Der Elastomerkörper 40 kann ein Verstärkungselement 42, wie etwa Draht oder Metallträger, auch in einer bekannten Konstruktion (wie etwa Drahtgewirk, geschlitztes oder geprägtes Metall) einschließen. Es ist beabsichtigt, dass der Elastomerkörper 40 auch einen thermoplastischen Abschnitt und einen in Wärme aushärtenden Abschnitt einschließen kann, wobei jeder dieser beiden Abschnitte eine eigene Steifheit hat und wobei der thermoplastische Abschnitt üblicherweise die Steifheit des Dichtungsprofils 10 erhöht. Zusätzlich kann der Elastomerkörper 40 in unterschiedlicher Dicke ausgebildet werden, um unterschiedliche Steifheitsgrade zu erhalten. Der Elastomerkörper 40 kann eine Reihe verschiedener Querschnitte haben. Zum Beispiel kann der Querschnitt allgemein U-förmig, J-förmig, L-förmig oder planar sein. Der Elastomerkörper 40 kann einen äußeren oder Zierabschnitt 80 einschließen, der die Scheibe 14 nicht berührt.
  • Es wurde entdeckt, dass ein thermoplastisches Material (TPE) oder eine Gummimischung auf Grundlage von EPDM ein zufriedenstellendes Material für den Elastomerkörper 40 ist. Der Elastomerkörper 40 hat eine Härte von annähernd 50 bis 80 nach Shore A, wobei eine Härte von annähernd 70 Shore A bevorzugt wird.
  • Lagerschicht
  • Die Lagerschicht 60 wird mit dem Elastomerkörper 40 so verbunden, dass sie im Bereich der Berührung zwischen der Scheibe 14 und dem Dichtungsprofil 10 gelegen ist. Die Lagerschicht 60 wird mit dem relativ weichen Abschnitt des Elastomerkörpers 40 verbunden. Das heißt, wenn der Elastomerkörper 40 ein Verstärkungselement 42 einschließt, liegt die Lagerschicht 60 eher auf dem relativ weichen Abschnitt als auf dem Verstärkungselement. Die Lagerschicht 60 kann so auf dem weicheren Elastomerkörper 40 angeordnet werden, dass sie einen Abschnitt dieses Körpers überdeckt.
  • Alternativ kann die Lagerschicht 60 stumpf an den weicheren Elastomerkörper 40 angrenzen. Das heißt, die Lagerschicht 60 kann einen Abschnitt des Querschnittsprofils des Dichtungsprofils 10 bilden. Wie in 2 zu sehen ist, überdeckt die Lagerschicht 60 hier nicht einen Abschnitt des Elastomerkörpers 40, sondern grenzt an diesen Körper an.
  • Die Lagerschicht 60 hat mit Ausnahme bestimmter Konstruktionen des Verstärkungselementes 42 eine wesentlich größere Härte, als der Elastomerkörper 40. Vorzugsweise hat die Lagerschicht 60 eine Härte von annähernd 40 bis 80 Shore D, wobei eine Härte von 60 bis 65 Shore D mehr bevorzugt wird. Somit hat die Lagerschicht 60 eine wesentlich größere Härte als der angrenzende Abschnitt des Körpers 40.
  • Die Lagerschicht 60 hat allgemein eine obere Oberfläche und eine untere Oberfläche, wobei die Oberflächenbeschichtung 90 auf der oberen Oberfläche angeordnet und der Elastomerkörper 40 mit der unteren Oberfläche verbunden ist. Somit kann die Lagerschicht 60 so mit dem Elastomerkörper 40 verbunden werden, dass sich ihre obere Oberfläche im Abstand von einem angrenzenden Abschnitt des Körpers 40 befindet, mit diesem koplanar oder in denselben eingelassen ist. Ferner können Abschnitte der Lagerschicht 60 eingelassen sein, während ein verbleibender Abschnitt im Abstand vom angrenzenden Abschnitt des Körpers 40 angeordnet ist. Es ist jedoch zu verstehen, dass die Lagerschicht 60 so angeordnet werden kann, dass ihre obere und untere Oberfläche freiliegen und ein Randabschnitt der Lagerschicht mit dem Körper 40 verbunden ist.
  • Die Härte der Lagerschicht 60 ist von einer Steifheit der Lagerschicht zu unterscheiden. Deshalb kann die Lagerschicht 60 eine Dicke haben, die allgemein flexibel ist, zumindest flexibel genug, um auszuschließen, dass die Lagerschicht 60 den Körper die Kurven oder Biegungen des Dichtungsprofils 10 entlang verformt, während eine ausreichende Härte aufrecht erhalten wird, um die Reibung im Zusammenwirken mit der Oberflächenbeschichtung 90 zu reduzieren.
  • Die Lagerschicht 60 kann aus einer Reihe verschiedener Materialien bestehen, welche die gewünschte Härte zeigen und mit dem Körper 40 ausreichend kompatibel für eine Bindung an den Körper mit oder ohne ergänzende Haftmittel sind. Die Lagerschicht 60 kann die Form eines getrennten Streifens oder Bandes zur Anbringung am Körper 40 haben. Alternativ kann die Lagerschicht 60 vor oder nach der Aushärtung des Körpers 40 (falls der Körper aus einem aushärtbaren Material besteht) auf dem Körper 40 aufextrudiert werden.
  • Die Lagerschicht 60 hat eine Dicke, die zumindest teilweise durch die erwünschten Betriebsparameter des resultierenden Dichtungsprofils 10 bestimmt wird. Das heißt, die Dicke der Lagerschicht 60 steht in Beziehung zur relativen Härte des Materials der Lagerschicht, zum erwarteten Kraftaufwand am Dichtungsprofil 10 und zur Oberflächenbeschichtung 90. Für eine Lagerschicht 60 mit einer annähernden Härte von 65 Shore D hat sich eine Dicke zwischen annähernd 10 μm bis 500 μm als zufriedenstellend erwiesen. Ein Hartgummi, wie zum Beispiel Ebonit kann ebenfalls verwendet werden. Auch ein Polyäthylen von ultrahohem Molekulargewicht (UHMW) kann verwendet werden. In den Konstruktionen, in denen die Lagerschicht 60 die Kanten entlang mit dem Körper verbunden ist, hat die Lagerschicht allgemein eine Dicke, die der Dicke des angrenzenden Abschnittes des Körpers entspricht.
  • Geeignete Materialien für die Lagerschicht 60 schließen ohne darauf begrenzt zu sein Thermoplaste, in Wärme aushärtendes Material, TPE oder UHMW-Polyäthylen mit einer Härte von mehr als 50 shore D ein. Zufriedenstellende Materialien schließen Hartgummi (härter als 60 Shore D) oder UHMW-Polyäthylen ein. Vorzugsweise wird die Lagerschicht 60 so gewählt, dass sie alle Verarbeitungsparameter einschließlich der mit der relevanten Ausformung des Körpers 40 verbundenen erhöhten Temperaturen oder der Anbringung der Oberflächenbeschichtung 90 auf der Lagerschicht aushält.
  • Oberflächenbeschichtung
  • Die Oberflächenbeschichtung 90 wird auf der Oberfläche der Lagerschicht 60 angebracht. Die Oberflächenbeschichtung 90 bildet eine Kontaktfläche für die Berührung mit der Scheibe 14. Die Oberflächenbeschichtung 90 kann selektiv so ausgebildet werden, dass sie eine Vielzahl von Partikeln einschließt und dadurch eine partikelbesetzte Beschichtung bildet. Die partikelbesetzte Beschichtung 90 schließt ein Trägerharz 92 und eine Vielzahl von Partikeln 94 ein. Bezugnehmend auf die 46 bildet die Vielzahl von Partikeln 94 zumindest einen Abschnitt einer Kontaktfläche. Alternativ kann die Ober flächenbeschichtung 90, wie aus 2 ersichtlich, mit dem Trägerharz 92 ausgebildet werden, ohne die Partikel 94 einzuschließen.
  • Die Partikel 94 werden so ausgewählt und in ihrer Größe bemessen, dass sie eine ausreichende Rauheit bieten, um die Reibung zwischen dem Dichtungsprofil 10 und der Scheibe 14 ohne Einbuße in der erwünschten Dichtungsfunktion zu reduzieren. Das heißt, das Dichtungsprofil 10 schließt unter den vorgesehenen Gebrauchsparametern im Wesentlichen eine Umgebungsmigration, wie etwa Leckagen von Wasser oder Luft über die Grenzfläche zwischen Scheibe und Dichtungsprofil aus.
  • Die Partikel 94 können gleichförmig über die Oberflächenbeschichtung 90 verteilt werden. Alternativ können die Partikel 94 proximal zur Oberfläche der Beschichtung 90 angeordnet sein. Die Kontaktfläche wird somit definiert durch eine Vielzahl von Vorsprüngen, die sich aus der Oberfläche der relativ harten Lagerschicht 60 heraus erstrecken. Die Oberflächenvorsprünge definieren allgemein die Kontaktfläche zwischen dem Dichtungsprofil 10 und der Scheibe 14. Die Oberflächenvorsprünge können eine Dichte von annähernd 1 bis 5 Vorsprünge pro Quadratmillimeter haben. Üblicherweise erstrecken sich die Oberflächenvorsprünge von einem angrenzenden Abschnitt der Beschichtung aus über eine Entfernung von 5 bis 125 μm. Es ist zu verstehen, dass Konstruktionsüberlegungen Vorsprünge und damit Partikel 94 einer alternativen Größenbemessung erfordern können.
  • Die Oberflächenvorsprünge können ausgebildet werden, wenn die Partikel 94 im Trägerharz 92 eingekapselt sind. Dass heißt, eine konvexe Wölbung im Harz wird von einem darunterliegenden Partikel ausgebildet. Alternativ können die Vorsprünge durch eine freiliegende Oberfläche der Partikel 94 gebildet werden. Das heißt, der Partikel 94 ist teilweise im Harz 92 eingebettet und ein Abschnitt des Partikels ist als Oberflächenvorsprung freigelegt. Ferner kann der Partikel 94 effektiv oben auf dem Harz 92 aufliegen, wobei im Wesentlichen der gesamte Partikel den Vorsprung definiert.
  • Die durch die Vorsprünge definierten, relativ hohen Punkte sorgen dafür, dass ein reduzierter Oberflächenbereich mit der Scheibe 14 in Berührung kommt. Die Vorsprünge haben eine ausreichende Größe und ausreichende Abstände, um die Abdichtung zwischen dem Dichtungsprofil 10 und der Platte 14 aufrecht zu erhalten. Wegen der durch die Partikel geschaffenen reduzierten Kontaktfläche ergibt sich ein reduzierter statischer und dynamischer Reibungskoeffizient zwischen dem Dichtungsprofil und der Scheibe 14. Zusätzlich wird durch die vorliegende Konfiguration die Gleitreibung vermindert.
  • Die Partikel 94 und das Trägerharz 92 werden so gewählt, dass eine ausreichende Bindung geschaffen wird, um eine Trennung der Partikel vom Trägerharz auszuschließen, sowie um eine nicht beabsichtigte Trennung der Lagerschicht 60 bei der Herstellung, Montage und Verwendung des Dichtungsprofils 10 auszuschließen.
  • Die Partikel 94 können aus einer Reihe verschiedener Materialien, einschließlich von Keramik, Mineralien, in Wärme aushärtendem und thermoplastischem Material ausgebildet werden. Üblicherweise für die Partikel 94 verwendete Materialien schließen Polyäthylen, UHMW-Polyäthylen (mit ultrahohem Molekulargewicht), Polypropylen, Polyamid oder vernetzte Versionen davon ein. Es ist auch zu verstehen, dass die Partikel 94 oberflächenbehandelt sein können, um die Haftung am Harz 92 und/oder an der Lagerschicht 60 zu verbessern. Vorzugsweise bewirken die Partikel 94 keine Verschlechterung der Scheibe 14. Die Vielzahl von Partikeln 94 kann aus unterschiedlichen Materialien hergestellt werden. Das heißt, ein erster Abschnitt der Vielzahl von Partikeln 94 kann aus einem ersten Material und ein zweiter Abschnitt der Vielzahl von Partikeln aus einem zweiten Material bestehen.
  • In einer ersten Konfiguration, wie in 2 gezeigt, ist die Vielzahl von Partikeln chemisch am Harz 92 und an der Lagerschicht 60 gebunden. Vorzugsweise werden die Partikel 94, das Trägerharz 92 und die Lagerschicht 60 so gewählt, dass eine ausreichende chemische Bindung entsteht, ohne dass sekundäre Haftmittel erforderlich sind. Es ist jedoch zu erwarten, dass Haft mittel oder Abbindemittel verwendet werden können, um die Retention der Partikel 94 zu unterstützen. Es wird auch in Betracht gezogen, die Partikel 94 durch mechanische Verbindung mit dem Harz 92 zu verbinden oder in der Beschichtung oder der Lagerschicht 60 festzuhalten. Das heißt, die primäre Rückhaltekraft ergibt sich aus der entsprechenden Struktur, die zwischen den Partikeln 94 und dem Harz 92 für die mechanische Zurückhaltung der Partikel besteht. Ferner können die Partikel 94 durch eine Kombination von chemischer Bindung und mechanischer Retention festgehalten werden.
  • Die partikelbesetzte Konfiguration der Oberflächenschicht 90 kann unterschiedliche Dicken aufweisen, wie sie durch die beabsichtigte Betriebsumgebung des Dichtungsprofils 10 diktiert werden. Zum Beispiel kann die Beschichtungsdicke zwischen annähernd 25 μm und annähernd 1000 Mikron betragen. Die Partikelgröße kann in Verbindung mit der gewünschten Beschichtungsdicke gewählt werden.
  • Bei den partikelbesetzten Konfigurationen der Oberflächenbeschichtung 90 schließt eine Konfiguration eine Vielzahl thermoplastischer Partikel 94 in einem warmaushärtenden Trägerharz 92 ein, wobei die Vielzahl von Partikeln eine Schmelztemperatur hat, die höher ist, als die Aushärtetemperatur des Trägerharzes. In dieser Konfiguration sind die Partikel 94 Olefinpartikel von ultrahohem Molekulargewicht (UHMW) und das Trägerharz 92 ist ein vernetzbares Urethan.
  • In dieser Konfiguration wird das warmaushärtende Trägerharz 92, sowie die zugehörigen Partikel 94 auf der Lagerschicht 60 aufgebracht und das Harz wird danach ausgehärtet (vernetzt). Ein geeignetes Material für das Trägerharz 92 ist eine Urethanbasis mit einem Katalysator und einem Silikon zur Erhöhung der Lubrizität. Das Trägerharz 92 kann aus einem warmaushärtenden Harz ausgebildet werden, das unter Einsatz einer Reihe verschiedener Mechanismen, einschließlich von Chemikalien, Wärme und Strahlung ausgehärtet werden kann. Üblicherweise für das warmaushärtende Harz 92 verwendete Materialien schließen, ohne darauf begrenzt zu sein, vernetzbares Urethan oder eine Mischung auf Grundlage von Kautschuk, wie etwa EPDM und modifiziertes EPDM, ein. Ein spezielles Material für das Trägerharz 92 ist eine vernetzbare Urethanlösung CHEMLOK Z320 von der Lord Corporation, mit einem Katalysator, wie zum Beispiel Z320 B. Das Trägerharz 92 hat eine Aushärtetemperatur, bei der das Material vernetzt wird und warm aushärtet. In dieser Konfiguration erfährt das Trägerharz 92 eine ausreichende Bindung an der Lagerschicht 60, um die Notwendigkeit, Haftmittel dazwischen einzufügen, zu erübrigen.
  • Die thermoplastischen UHMW-Olefinpartikel 94 werden so im warmaushärtenen Trägerharz 92 eingebettet, dass sie sich mit dem Trägerharz und damit auch mit der Lagerschicht 60 verbinden. Vorzugsweise werden die UHMW-Olefinpartikel 94 chemisch mit dem warmaushärtenden Material des Trägerharzes verbunden.
  • In dieser Konstruktion der partikelbesetzten Konfiguration der Oberflächenbeschichtung 90 können die UHMW-Olefinpartikel 94 aus Polypropylen mit ultrahohem Molekulargewicht bestehen und das warmaushärtende Trägerharz 92 kann ein vernetztes Urethan sein. Die resultierende partikelbesetzte Konfiguration der Oberflächenbeschichtung 90 kann eine Dicke im Bereich von annähernd 25 μm bis annähernd 1000 μm haben.
  • Die UHMW-Olefinpartikel 94 können eine Größe im Bereich von annähernd 20 μm bis annähernd 200 μm aufweisen, mit einem ausgewählten Bereich von annähernd 35 μm bis annähernd 120 μm und einem bevorzugten Bereich von annähernd 35 μm bis annähernd 65 μm.
  • Die UHMW-Olefinpartikel 94 sind thermoplastisch und deshalb haben sie eine Schmelztemperatur. Durch Steuerung des Molekulargewichtes der Partikel 94 und des Materials der Partikel kann die Schmelztemperatur ausgewählt werden. Üblicherweise liegen die Molekulargewichte für das UHMW-Olefinmaterial zwischen annähernd 3 Millionen und annähernd 6 Millionen. Die Schmelztemperatur der UHMW-Olefinpartikel 94 wird so gewählt, dass sie die Aushärtetemperatur des Trägerharzes 92 übersteigt. UHMW-Ole finpartikel 94 wie die oberflächenmodifizierten Partikel INHANCETM von der Fluoro-Seal, Inc., Houston, Texas, haben sich als geeignet erwiesen.
  • In der partikelbesetzten Konfiguration der Oberflächenbeschichtung 90 sind die Partikel 94 im warmaushärtenden Trägerharz 92 zumindest teilweise eingebettet. Ein Prozentsatz der thermoplastischen Partikel 94 ist vollständig im Trägerharz 92 eingekapselt und ein Prozentsatz der UHMW-Olefinpartikel ist zumindest teilweise im Trägerharz eingekapselt.
  • Man glaubt, dass das Trägerharz 92 an seiner Oberfläche von den thermoplastischen (UHMW-Polyäthylen) Partikeln 94 abgenützt werden kann, wodurch das UHMW-Olefinmaterial an der Scheibe 14 freigelegt wird. Die Partikel 94 aus modifiziertem UHMW-Polyäthylen haben eine ausreichende chemische Bindung am Trägerharz 92 aus modifiziertem Urethan, die eine Trennung der Partikel vom Trägerharz im Wesentlichen ausschließt. Wenn das überdeckende Trägerharz 92 entfernt, abgerieben oder abgebaut wird, trennen sich die Partikel 94 aus UHMW-Olefin nicht vom Trägerharz und von der Lagerschicht 60. Ferner induziert die Beanspruchung der Partikel 94 aus UHMW-Olefin beim Eingriff und wieder Trennen der Scheibe 14 keine Trennung der UHMW-Olefinpartikel vom Trägerharz 92.
  • In einer alternativen Konstruktion kann das Trägerharz 92 ein thermoplastisches Harz, wie etwa ein Olefin sein und kann Polypropylen oder Polyäthylen mit niedrigem Schmelzindex einschließen. Es ist zu verstehen, dass Füllstoffe, Bindemittel oder Zusatzstoffe im Trägerharz 92 eingeschlossen sein können. Vorzugsweise wird das Trägerharz 92 so ausgewählt, dass eine Bindung am Material der Lagerschicht 60 und an den Partikeln 94 ohne sekundäre Haftmittel erreicht wird.
  • In einer weiteren Konfiguration kann die Vielzahl von Partikeln 94 aus einem warmaushärtenden Material bestehen, wie etwa aus einer Reihe von Materialien, die keine Schmelztemperatur aufweisen, sondern sich bei einer ausreichenden Wärmeanwendung auflösen oder abbauen, ohne zu schmelzen. Das heißt, dass die Partikel 94 nicht schmelzbar sind und bei Wärmeanwen dung zunächst ihren festen Aggregatzustand behalten. Nach Anwendung einer ausreichend hohen Wärmebeanspruchung werden die Oberflächenpartikel unumkehrbar abgebaut, so dass sie nach dem Abkühlen nicht mehr zu ihrer ursprünglichen Zusammensetzung zurückgelangen. Vorzugsweise werden die Partikel 94 aus PTFE, Molybdändisulfid, keramischem Material oder Strahlungsveernetztem Polyäthylen mit ultrahohem Molekulargewicht ausgebildet. Die Partikel 94 werden so ausgewählt, dass sie eine ausreichend hohe Festigkeit haben, um bei ihrer Gebrauchsbelastung nicht brüchig zu werden oder zu zerbrechen.
  • Die Lagerschicht 60, das Trägerharz 92 und die Vielzahl von Partikeln 94 werden so ausgewählt, dass die Partikel bei Anwendung einer Kompressionskraft gegen die Beschichtung und gegen die Vorsprünge nicht im Wesentlichen in die Lagerschicht 60 hinein verschoben werden. Das heißt, die Partikel 94 halten die Kontaktfläche zwischen dem Dichtungsprofil 10 und der Scheibe 14 aufrecht und die Kontaktfläche wird bei einer Druckerhöhung nicht signifikant vergrößert.
  • Die ohne Partikel 94 ausgebildete reibungsvermindernde Oberflächenbeschichtung 90 kann aus einer Reihe verschiedener Beschichtungen, einschließlich der vorstehend erörterten Trägerharze 92 bestehen, wie zum Beispiel aus CHEMLOK Z320 und einem Katalysator, wie etwa Z230 B, beide von der Lord Corporation. Die Oberflächenbeschichtung 90 wird so ausgewählt, dass sie einen niedrigeren Reibungskoeffizienten bietet, als die darunterliegende Lagerschicht 60. In einer bevorzugten Konfiguration bietet die Oberflächenbeschichtung 90 einen niedrigeren Koeffizienten der statischen Reibung und der dynamischen Reibung als die unbeschichtete Lagerschicht 60. In Abhängigkeit von den vorgesehenen Betriebsparametern kann die Oberflächenbeschichtung 90 mit oder ohne die Partikel 94 verwendet werden.
  • Herstellungsverfahren
  • Der Elastomerkörper 40 kann nach einer Reihe verschiedener herkömmlicher Herstellungsverfahren ausgebildet werden. Extrusion, Formpressen und Umformung sind alle als Formgebungsverfahren für den Körper 40 bekannt, mit oder ohne ein Verstärkungselement 42.
  • Die Lagerschicht 60 kann in einer Reihe von Konfigurationen ausgebildet werden, wie etwa als vorgeformtes Band, zusammen mit dem Körper 40 koextrudiert oder nachher auf den Körper aufextrudiert.
  • Die partikelbesetzte Konfiguration der Oberflächenbeschichtung 90 kann auf der Lagerschicht 60 aufgebracht werden, vor oder nach Anbringung der Lagerschicht 60 auf dem Körper 40. Das heißt, die Partikel 94 können nach Verbindung der Lagerschicht mit dem Körper und Anwendung des Harzes durch eine Reihe von Belagbildungsverfahren, wie streichen, sprühen oder mit Walzen auftragen im Harz 92 aufgenommen werden. Somit kann die Oberflächenbeschichtung 90 Partikel 94 einschließen, die durch Streichen, Sprühen oder Auftragen mit Walzen auf dem Trägerharz 92 aufgetragen oder in das Trägerharz 92 eingebracht wurden. In einer bevorzugten Konstruktion wird der Körper 40 durch Extrusion ausgebildet und die Lagerschicht 60 am Körper angebracht. Dann wird das Teil einer Oberflächenbehandlung durch chemische Grundierung oder Coronabehandlung unterzogen. Eine übliche chemische Grundierung schließt CHEMLOK 459x von Lord Chemical ein. Das Material für die partikelbesetzte Beschichtung (das Harz 92 und die Mischung von Partikeln 94) wird dann auf die Lagerschicht 60 gesprüht, zerstäubt, gegossen oder gestrichen. Das Dichtungsprofil 10 wird dann im Ofen ausgehärtet, damit die partikelbesetzte Konfiguration der Oberflächenbeschichtung 90 auf der Lagerschicht 60 anhaftet. Die ohne die Partikel 94 ausgebildete Oberflächenbeschichtung 90 kann mit ähnlichen Verfahren so angewandt werden, wie es durch die spezifischen Verarbeitungsparameter diktiert wird.
  • Während eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung gezeigt und ausführlich beschrieben wurde, ist voll einzusehen, dass sich dem Fachmann aus der Lehre der vorliegenden Erfindung verschiedene Änderungen und Modifikationen anbieten können. Es ist beabsichtigt, dass alle solchen Änderungen und Modifikationen, die im Rahmen der angefügten Ansprüche liegen, mit erfasst sind.

Claims (13)

  1. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge mit einem Dichtungsprofilkörper (40), gekennzeichnet durch (a) eine Lagerschicht (60) auf dem Dichtungsprofilkörper (40), wobei die Lagerschicht (60) eine Härte über 40 Shore D hat und (b) eine reibungsvermindernde Oberflächenbeschichtung (90) auf der Lagerschicht (60).
  2. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1, wobei der Dichtungsprofilkörper (40) eine Fensterscheibenführung ist.
  3. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach Anspruch 1 oder 2, wobei der Dichtungsprofilkörper (40) aus Elastomer besteht.
  4. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 3, wobei der Dichtungsprofilkörper (40) eine Härte unter 80 nach Shore A hat.
  5. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 4, wobei die Lagerschicht (60) eine Härte von mehr als 60 nach Shore D hat.
  6. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 5, wobei die reibungsvermindernde Oberflächenbeschichtung (90) eine Vielzahl von Partikeln (94) aufweist, die so bemessen sind, dass sie aus der Oberfläche vorstehen.
  7. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 6, wobei der Dichtungsprofilkörper (40) ein Verstärkungselement (42) aufweist.
  8. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 7, wobei die Lagerschicht (60) ein Polyäthylen mit besonders hohem Molekulargewicht (UHMW) oder einen vulkanisierten Gummi einschließt.
  9. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 8, wobei die Lagerschicht (60) eine Dicke zwischen 10 μm und 500 μm hat.
  10. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 9, wobei die Lagerschicht (60) härter ist als der Dichtungsprofilkörper (40).
  11. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 10, wobei der Dichtungsprofilkörper (40) eine Härte von weniger als 40 Shore D hat.
  12. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 11, wobei der Dichtungsprofilkörper (40) ein Verstärkungselement (42) aus Metall aufweist.
  13. Dichtungsprofil (10) für Kraftfahrzeuge nach einem der Ansprüche 1 bis 12, wobei die Oberflächenbeschichtung (90) dünner als die Lagerschicht (60) ist.
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