ES2426454T3

ES2426454T3 - Perfil en forma de barra así como procedimiento para el recubrimiento de un perfil en forma de barra

Info

Publication number: ES2426454T3
Application number: ES08804518T
Authority: ES
Inventors: Vincent Duval; Yves Verburgh; Valerie Carlier
Original assignee: Robert Bosch GmbH
Current assignee: Robert Bosch GmbH
Priority date: 2007-10-19
Filing date: 2008-09-22
Publication date: 2013-10-23
Anticipated expiration: 2028-09-22
Also published as: JP5389035B2; KR20100072033A; KR101524504B1; JP2011500412A; WO2009053186A1; EP2203332B1; DE102007050120A1; CN101827734A; EP2203332A1; CN105128823A

Abstract

Perfil en forma de barra con un sustrato de base de un material elastómero para una hoja de limpieza, enparticular una hoja de limpieza para un limpiaparabrisas, que está provista al menos en parte con un recubrimientoreductor de la fricción, caracterizado porque el recubrimiento comprende dos capas, en el que una capa de base,que está aplicada directamente sobre el sustrato de base, es un recubrimiento resistente al desgaste y una capa decubierta, que está aplicada sobre la capa de base, es reductora de la fricción, en el que la capa de cubiertareductora de la fricción contiene un lubricante seco, en el que el primer recubrimiento resistente al desgaste contienede la misma manera un lubricante seco, y en el que la porción de lubricante seco en la capa de base es menor quela porción de lubricante seco en la capa de cubierta.

Description

Perfil en forma de barra así como procedimiento para el recubrimiento de un perfil en forma de barra

Estado de la técnica

La invención parte de un perfil en forma de barra de un material elastómero para una hoja de limpiaparabrisas de acuerdo con el preámbulo de la reivindicación 1. Además, la invención se refiere a un procedimiento para el recubrimiento de un perfil en forma de barra.

Los perfiles de forma de barra de un material elastómero se emplean, por ejemplo, para hojas de limpiaparabrisas, en particular como hojas de limpieza para limpiaparabrisas. En este caso, es importante que el perfil en forma de barra empleado como hoja de limpiaparabrisas se pueda adaptar lo mejor posible al contorno del cristal de un automóvil y permanezca flexible también a diferentes temperaturas. Por este motivo, las hojas de limpiaparabrisas se fabrican, en general, de perfiles de elastómero, empleando esencialmente materiales de goma, como caucho natural o caucho de cloropreno. No obstante, adicionalmente se conocen también hojas de limpiaparabrisas de caucho de silicona o de caucho de poliuretano.

Frente a los materiales como vidrio o plástico, los elastómeros presentan, sin embargo, altos coeficientes de fricción, de manera que en el caso de una fuerza de apoyo vertical establecida de un perfil de elastómero en forma de una hoja de limpiaparabrisas sobre la superficie de un cristal, debe aplicarse con frecuencia un múltiplo de la fuerza de contacto para un movimiento horizontal. Esto no representa ningún problema cuando el limpiaparabrisas es accionado húmedo, puesto que a través de la película de agua sobre el cristal se forma una película de lubricante entre la hoja de limpiaparabrisas y el cristal, de manera que se ajusta una lubricación hidrodinámica. Sin embargo, se plantean problemas cuando la hoja de limpiaparabrisas es accionada sin agua como película lubricante, por ejemplo en el verano o después de chubasco de corta duración. En tales condiciones, tiene lugar un secado rápido del cristal, con lo que se incrementa fuertemente el coeficiente de fricción. Esto puede conducir a chirrido, traqueteo

o incluso a la parada del limpiaparabrisas.

Para reducir el coeficiente de fricción de hojas de limpiaparabrisas frente a un cristal húmedo, se realiza con frecuencia una cloración o brotación de la superficie de la hoja de limpiaparabrisas, es decir, un endurecimiento de la hoja de limpiaparabrisas. Sin embargo, esto requiere una realización exacta del proceso y no está exento de problemas desde aspectos de protección del medio ambiente. Además, a través de tales procedimientos de tratamiento se puede influir negativamente sobre la calidad de la limpieza.

De manera alternativa, se conoce también proveer la hoja de limpiaparabrisas con un recubrimiento que reduce el coeficiente de fricción.

Se conoce, por ejemplo, a partir del documento DE-A 101 16 929 un componente de laca de fricción y una lava de fricción para el recubrimiento de elastómeros para hojas de limpiaparabrisas. El componente de laca de fricción contiene en este caso un poliuretano, un siloxano así como un polvo de poliamida, un polvo de polietileno o una solución de una poliamida. Las lacas de fricción propuestas actúan como distanciadores físicos duros, que se proyectan más allá de la superficie recubierta, con el inconveniente de que de esta manera se influye negativamente sobre la calidad de la limpieza, en `particular a través de turbiedad y formación de estrías durante la limpieza. Además, las sustancias de relleno contenidas en la laca de fricción se separan fácilmente del recubrimiento, puesto que éste solamente se adhiere mal y la estructura del recubrimiento muestra una cohesión deficiente de la unión.

Un medio de recubrimiento para una hoja de limpiaparabrisas de goma se conoce de la misma manera a partir del documento DE-A 101 32 026. En este caso, la hoja de limpiaparabrisas de goma se provee con una película de recubrimiento, presentando la película de recubrimiento un lubricante de sustancia sólida en forma de partículas y un aglutinante. El aglutinante presenta un módulo de 0,5 % de 1 MPa o más y una longitud de rotura de 1 % o más. El módulo de elasticidad se refiere solamente al recubrimiento y no a la resistencia a la cohesión del compuesto de aglutinante de polímero y grafito y, por lo tanto, no a la resistencia al desgaste.

Se conoce a partir del documento US-A-4 045 838 7un limpiaparabrisas mejorado para el cristal de parabrisas, en el que la superficie de los cantos presenta un coeficiente de fricción reducido y está recubierto con un espesor efectivo de un material de recubrimiento del grupo de materiales de elastómero y de materiales de plástico. Además, se conoce a partir del documento US 2003/157257 A1 un componente de laca de fricción y una laca de fricción, que son especialmente adecuados para el recubrimiento de perfiles de elastómero, de manera que el componente de laca de fricción contiene un poliuretano, un siloxano como también un polvo de poliamida, un polvo de poliuretano o una solución de poliamida.

Publicación de la invención

Ventajas de la invención

El perfil en forma de barra configurado de acuerdo con la invención con un sustrato de base de un material elastómero para una hoja de limpiaparabrisas, en particular una hoja de limpieza para un limpiaparabrisas, está provisto, al menos parcialmente, con un recubrimiento que reduce la fricción. El recubrimiento comprende de acuerdo con la invención dos capas, de manera que una capa de base, que está aplicada directamente sobre el sustrato de base, es un recubrimiento resistente al desgaste y una capa de cubierta, que está aplicada sobre la capa de base, es reductora de la fricción.

En automóviles se emplean muchas veces cristales de parabrisas con una superficie hidrófoba. Durante el funcionamiento del limpiaparabrisas sobre la superficie hidrófoba, éste se comporta como si se deslizase sobre una superficie seca. En virtud de las propiedades repelentes desagua del cristal del parabrisas no se puede configurar ninguna película de agua lubricante entre la superficie del cristal del parabrisas y la hoja del limpiaparabrisas. A través del recubrimiento de acuerdo con la invención tanto se mejoran las propiedades de fricción como también la resistencia al desgaste. El cristal se puede limpiar sin estrías y sin turbiedad.

En la forma de realización de acuerdo con la invención, la capa de cubierta reductora de la fricción contiene un lubricante seco. Como lubricante seco son adecuados, por ejemplo, grafito, politetrafluoretano, polipropileno, polietileno, disulfuro de molibdeno o una mezcla de al menos dos de estas sustancias. La eficiencia del lubricante seco depende esencialmente de su concentración relativa en el recubrimiento. Cuanto más alta es la porción del lubricante secado, tanto menor es el coeficiente de fricción. Sin embargo, al mismo tiempo una porción más elevada de lubricante secado conduce a una disminución de la resistencia a la cohesión y, por lo tanto, a la resistencia al desgaste del recubrimiento. A través de la solución de acuerdo con la invención, en la que el recubrimiento comprende dos capas, se consigue, además de la reducción del coeficiente de fricción, al mismo tiempo también una elevación de la resistencia al desgaste. A través de la capa de cubierta, que es reductora de la fricción, se puede emplear el perfil en forma de barra también para una hoja de limpieza en un limpiaparabrisas, que es accionado sobre un cristal hidrófobo.

El lubricante seco presenta con preferencia un tamaño de partículas en el intervalo de 0,1 a 15 !m, en particular en el intervalo de 0,1 a 5 !m.

Para reducir el desgaste, es especialmente deseable que el recubrimiento se adhiera bien sobre el material de elastómero del perfil en forma de barra. Se consigue un coeficiente de fricción reducido porque la capa superior, es decir, la capa de cubierta contiene una porción mayor de lubricante seco. Al mismo tiempo es necesario, para elevar la resistencia al desgaste, que la primera capa aplicada sobre el perfil en forma de barra, es decir, la capa de base, presente una resistencia al desgaste esencialmente más la capa de cubierta.

Para conseguir un coeficiente de fricción suficientemente bajo de la hoja de limpiaparabrisas sobre el cristal, la porción del lubricante seco en la capa de cubierta está con preferencia en el intervalo de 60 a 100 % en peso. De manera especialmente preferida, la porción del lubricante seco esta en el intervalo de 75 a 95 % en peso. Esta porción de lubricante seco conduce a que el limpiaparabrisas con la hoja de limpiaparabrisas configurada de acuerdo con la invención no chirríe, traquetee o incluso permanezca colgando sobre un cristal seco.

En la forma de realización de acuerdo con la invención, la capa de base resistente al desgaste contiene de la misma manera un lubricante seco. La porción de lubricante seco en la capa de base es en este caso menor que la porción de lubricante seco en la capa de cubierta. A través de la porción reducida de lubricante seco en la capa de base se eleva la resistencia a la cohesión de la capa de base. La elevación de la resistencia a la cohesión se realiza, por ejemplo, a través de una porción mayor de aglutinante y de reticulante en el material para la capa de base. En particular, la capa de base contiene, para elevar la resistencia al desgaste, después del endurecimiento un polímero reticulado.

Para la consecución de una resistencia al desgaste suficiente, la porción de lubricante seco en la capa de base es con preferencia al menos 30 % menor que la porción de lubricante seco en la capa de cubierta, respectivamente, con relación a la capa endurecida. De manera especialmente preferida, la porción de lubricante seco en la capa de base es la menos 50 % en peso menor que la porción de lubricante seco en la capa de cubierta.

Para conseguir una resistencia al desgaste suficiente, el recubrimiento contiene con preferencia al menos un polímero reticulado, en el que la porción del polímero reticulado en la capa de base es mayor que en la capa de cubierta. Es especialmente preferido que la capa de cubierta contenga un polímero no reticulado o incluso ningún aglutinante.

Puesto que la capa de cubierta solamente contiene una porción reducida de polímeros reticulados o incluso ningún polímero reticulado o incluso, en general, ningún aglutinante, se distribuye el lubricante seco durante el funcionamiento sobre la capa de base. Se consigue una superficie esencialmente plana, a través de la cual se consigue un apoyo uniforme sobre el cristal del parabrisas. De ello resulta una buena calidad de limpieza y una alta duración de vida con traqueteo reducido sobre cristales de parabrisas hidrófobos a través de una superficie límite bien lubricada de forma duradera entre el cristal de parabrisas y el recubrimiento de la hoja de limpiaparabrisas. De esta manera, se ha mostrado especialmente en un ensayo de cristales hidrófobos que a través de la capa de cubierta que contiene el lubricante seco, se consigue un coeficiente de fricción más reducido, que permanece constante sobre el tiempo.

La invención se refiere, además, a un procedimiento para el recubrimiento de un perfil en forma de barra, en el que en una primera etapa se aplica una capa de base sobre el perfil y en una segunda etapa se aplica una capa de cubierta. La capa de base contiene entre 0 y 45 % en peso de lubricante seco y la capa de cubierta tiene entre 60 y 100 % en peso de lubricante seco. Con preferencia, la capa de base contiene entre 30 y 45 % en peso de lubricante seco y la capa de cubierta contiene entre 75 y 95 % en peso. La porción de lubricante seco es de acuerdo con la invención en la capa de cubierta mayor que en la capa de base.

El perfil en forma de banda no recubierto de material elastómero se fabrica, por ejemplo, a través de extrusión, fundición por inyección o moldeado por prensado de acuerdo con procesos habituales conocidos por el técnico.

Para conseguir un recubrimiento resistente al desgaste, es ventajoso que el agente de recubrimiento para la capa de base contenga al menos un aglutinante y al menos un reticulante. El aglutinante es con preferencia un aglutinante a base de poliuretano. Por ejemplo, como aglutinante es adecuada una resina de poliéster-poliuretano hidroxifuncional. Como endurecedor se emplea, por ejemplo, un aminoplasto de melamina metilado con alto contenido de imino. Otros aglutinantes adecuados son, por ejemplo, resinas de poliacrilato, resinas de poliéster-poliuretano, resinas de poliéter-poliuretano, resinas de poliéster, resinas de poliamida, resinas de poliamidimida y otros endurecedores adecuados con, por ejemplo, reticulantes de isocianato, reticulantes de epóxido, reticulantes de silano, reticulantes de poliaziridina, reticulantes de carbodiimida.

El material de recubrimiento para la capa de cubierta contiene, además del reticulante seco, con preferencia un aglutinante no reticulante, por ejemplo aglutinante a base de ésteres de acrilato, ésteres de metacrilato y estireno. Además, el material de recubrimiento para la capa de cubierta puede contener aditivos, como agentes espesantes y agentes dispersantes, para generar una dispersión estable. Como agentes dispersantes se emplean, por ejemplo, tensidos de venta en el comercio.

En una primera forma de realización del procedimiento de acuerdo con la invención, la capa de base se endurece antes de la aplicación de la capa de cubierta. A tal fin se seca en primer lugar la capa de base, para eliminar el disolvente. A continuación, se realiza el endurecimiento de la capa. Durante el endurecimiento se reticulan el aglutinante y el endurecedor, de manera que resulta una capa reticular resistente al desgaste. El secado para la eliminación del disolvente se realiza con preferencia a una temperatura en el intervalo de 50 a 100ºC y una duración de 1 a 5 min. El endurecimiento se realiza con preferencia a una temperatura en el intervalo de 75 a 160ºC durante un periodo de tiempo de 5 a 15 min. De manera alternativa, también es posible endurecer a temperatura ambiente durante un periodo de tiempo de al menos 6 días. De esta manera, se obtiene una película reticulada y resistente al agua. El espesor de la película está en este caso con preferencia en el intervalo de 0,2 a 5 !m.

Después del endurecimiento de la capa de base se aplica la capa de cubierta. Después de la aplicación de la capa de cubierta, ésta se seca para eliminar el disolvente. El secado se realiza con preferencia a una temperatura en el intervalo de 50 a 150ºC. El empleo de un aglutinante no reticulante obtendrá una capa de cubierta no reticulada.

En una segunda forma de realización, se aplica la capa de cubierta sobre la capa de base no endurecida todavía. Después de la aplicación de la capa de cubierta se secan ambas capas en común y se endurecen. De manera alternativa, también es posible secar en primer lugar la capa de base, luego aplicar la capa de cubierta y a continuación endurecer en común ambas capas.

En una forma de realización, se aplica el recubrimiento después de la vulcanización sobre el perfil en forma de barra. Esto posibilita generar en primer lugar el perfil en forma de barra y posteriormente aplicar el recubrimiento.

No obstante, se prefiere que el recubrimiento se aplique sobre el perfil en forma de barra no vulcanizado. El perfil es vulcanizado entonces a continuación junto con el recubrimiento. De esta manera es posible que la energía alimentada durante la vulcanización se pueda utilizar al mismo tiempo para el endurecimiento y/o reticulación térmica del recubrimiento. Además, el endurecimiento del material de recubrimiento se realiza en muy poco tiempo. Adicionalmente, en virtud de la reactividad más elevada del material de elastómero no vulcanizado para el perfil en forma de barra se consigue una reticulación mejorada del material de recubrimiento de la capa de base con el elastómero que forma el sustrato.

Para evitar que la capa de cubierta se reticule y de esta manera se reduzcan las propiedades de fricción, es prefiere que la capa de base del recubrimiento sea aplicada sobre el material elastómero no vulcanizado, a continuación el material elastómero es vulcanizado y entonces a continuación se aplica la capa de cubierta para la reducción del coeficiente de fricción.

Además, se prefiere que el perfil en forma de barra sea configurado como perfil doble, que la capa de base sea aplicada sobre el perfil doble, entonces a continuación se separe el perfil doble en dos perfiles individuales y a continuación se aplique la capa de cubierta. En la fabricación de hojas de limpiaparabrisas en forma de un perfil doble, ambos perfiles se conectan, en general, entre sí a lo largo del canto de limpieza de la hoja de limpiaparabrisas. La separación en dos perfiles individuales se realiza entonces a través de un corte del perfil a lo largo del canto del limpiaparabrisas. De esta manera se recubre la superficie de corte solamente con la capa de cubierta. Esto conduce a una calidad mejorada de la limpieza frente a un recubrimiento con capa de base y capa de cubierta.

Después de la separación en los perfiles individuales se aplica la segunda capa reductora de la fricción. Puesto que la capa reductora de la fricción solamente se reticula un poco o nada en absoluto, se configura una película uniforme sobre el canto de limpieza.

Ejemplos de realización

Ejemplo comparativo

Una composición de recubrimiento acuosa contiene una dispersión de poliéster-poliuretano, un reticulante de iminomelaminamino metilado, grafito como lubricante seco y un agente de espesamiento. Esta composición de recubrimiento se aplica sobre un sustrato de elastómero. El sustrato de elastómero es un perfil de limpiaparabrisas doble fundido por inyección a partir de una composición de goma clorada. Después de un secado inicial, para evaporar el disolvente acuoso, se endurece la composición de recubrimiento a 150ºC en el transcurso de 10 minutos. Se obtiene una película reticulada y resistente al agua de 4 !m de espesor.

La composición de la capa de base endurecida contiene 54,6 % en peso de una composición de resina reticulada de una resina de poliéster-poliuretano hidroxi-funcional (Bayhydrol PT 241® de Bayer Material Science) con una porción medio de hidroxilo de 2,5 %, reticulada con un endurecedor de melamina-aminoplasto metilado con alto contenido de imino (Cymel 303 LF® de Cytec), 34,0 % en peso de grafito, 10,6 % en peso de polietileno (HDPE) y 0,8 % en peso de espesante de acrilato.

La capa de base generada de esta manera ha sido ensayada en el transcurso de 30 minutos en un ensayo de limpieza sobre un cristal de parabrisas hidrófobo, sobre el que se ha pulverizado agua para simular condiciones de lluvia. La calidad de la limpieza inicial era menos buena y mostró franjas y turbiedades durante un periodo de tiempo largo. Después de 5 minutos, comenzó a incrementarse la amplitud de traqueteo registrada y alcanzó un nivel por encima de 14 mm.

El coeficiente de fricción de la capa de base durante el ensayo sobre un cristal hidrófobo, giratorio húmedo se elevó con el tempo y era 0,60 a una velocidad de 30 cm/s al cabo de 30 minutos.

Ejemplo 1

Sobre un perfil doble se aplicó una capa de base de acuerdo con el ejemplo comparativo. Después del endurecimiento de la capa de base se cortó el perfil doble en dos perfiles individuales. Sobre los perfiles individuales se pulverizó una dispersión de grafito para recubrir tanto la capa de base como también la superficie de corte. La dispersión de grafito se secó a 90ºC para eliminar el disolvente acuoso. Se obtuvo una capa de cubierta no reticulada. La capa de cubierta contenía 4,6 % en peso del polímero aglutinante sólido, 3,4 % en peso de agente espesante, 10,2 % en peso de tensidos y 81,8 % en peso de grafito, respectivamente, con relación a la capa de cubierta seca.

Durante el ensayo sobre un cristal hidrófobo, giratorio húmedo, el recubrimiento que comprende las dos capas mostró un coeficiente de fricción estable bajo, es decir, que el coeficiente de fricción medido permanecía constante durante el ensayo.

El coeficiente de fricción del recubrimiento que comprende las dos capas era 0,4 al cabo de 30 minutos (a una velocidad de 30 cm/s).

Las hojas de limpiaparabrisas recubiertas con el recubrimiento de dos capas se sometieron a ensayo también en un ensayo de limpiaparabrisas durante 30 minutos en un cristal de parabrisas hidrófobo de un automóvil. Sobre el cristal de parabrisas se pulverizó agua, para simular lluvia. La amplitud de traqueteo registrada permaneció muy baja durante todo el ensayo (inferir a 5 mm) y las hojas de limpiaparabrisas circulaban lisas y sin ruido sobre el cristal del parabrisas. La calidad de la limpieza permaneció excelente.

Ejemplo 2

Sobre una hoja de limpiaparabrisas de un material de goma clorada se aplicó en primer lugar una capa de base en correspondencia con la capa de base del ejemplo comparativo. Sobre la capa de base se aplicó polvo de grafito seco, que se extendió sobre la superficie de la capa de base de los perfiles individuales. Las hojas de limpiaparabrisas provistas con el recubrimiento que comprende dos capas fueron sometidas a un ensayo de limpieza en el transcurso de 30 minutos sobre un cristal de parabrisas hidrófobo, se pulverizó con agua para simular lluvia. La amplitud de traqueteo registrada durante el ensayo estaba en el intervalo entre 2 y 4 mm.

Claims

REIVINDICACIONES

1.-Perfil en forma de barra con un sustrato de base de un material elastómero para una hoja de limpieza, en particular una hoja de limpieza para un limpiaparabrisas, que está provista al menos en parte con un recubrimiento reductor de la fricción, caracterizado porque el recubrimiento comprende dos capas, en el que una capa de base, que está aplicada directamente sobre el sustrato de base, es un recubrimiento resistente al desgaste y una capa de cubierta, que está aplicada sobre la capa de base, es reductora de la fricción, en el que la capa de cubierta reductora de la fricción contiene un lubricante seco, en el que el primer recubrimiento resistente al desgaste contiene de la misma manera un lubricante seco, y en el que la porción de lubricante seco en la capa de base es menor que la porción de lubricante seco en la capa de cubierta.
2.-Perfil en forma de barra de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque el lubricante seco es grafito, politetrafluoretileno, polipropileno, polietileno, disulfuro de molibdeno o una combinación de al menos dos de estas sustancias.
3.-Perfil en forma de barra de acuerdo con la reivindicación 1 ó 2, caracterizado porque la porción de lubricante seco en la capa de cubierta está en el intervalo de 60 a 100 % en peso de la capa endurecida.
4.-Perfil en forma de barra de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque la porción de lubricante seco en la capa de base es al menos 30 % en peso menor que la porción de lubricante seco en la capa de cubierta, respectivamente, con relación a la capa endurecida.
5.-Perfil en forma de barra de acuerdo con una de las reivindicaciones 1 a 4, caracterizado porque el recubrimiento contiene un polímero reticulado, en el que la porción de polímero reticulado en la capa de base es mayor que en la capa de cubierta.
6.-Procedimiento para el recubrimiento de un perfil en forma de barra, en el que en una primera capa se aplica una capa de base sobre el perfil y en una segunda capa se aplica una capa de cubierta, en el que la capa de base contiene entre 0 y 45 % en peso de lubricante seco y la capa de cubierta contiene entre 60 y 100 % en peso de lubricante seco.
7.-Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la capa de base se endurece antes de la aplicación de la capa de cubierta.
8.-Procedimiento de acuerdo con la reivindicación 6, caracterizado porque la capa de cubierta se aplica sobre la capa de base no endurecida todavía y ambas capas se endurecen en común.
9.-Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el recudimiento se aplica después de la formación del perfil en forma de barra de un material elastómero sobre el perfil en forma de barra y a continuación se vulcaniza el perfil con el recubrimiento.
10.-Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 8, caracterizado porque el recubrimiento se aplica después de la vulcanización sobre el perfil en forma de barra.
11.-Procedimiento de acuerdo con una de las reivindicaciones 6 a 10, caracterizado porque el perfil en forma de barra se configura como perfil doble, se aplica la capa de base sobre el perfil doble, a continuación se separa el perfil doble en dos perfiles individuales y luego se aplica la capa de cubierta.