JP2005529791A - フロントガラスワイパー用ワイパーブレードおよびその製造方法 - Google Patents

Abstract

少なくとも部分的に摩擦を減少する被膜が備えられ、前記被膜が滑り塗料により形成されている、特にガラスワイパー用ワイパーブレードが提案される。滑り塗料はポリウレタン、シロキサンおよび乾燥減摩剤としてグラファイト、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンおよび／または二硫化モリブデンを含有する。

Description

本発明は請求項１および６の上位概念に記載された、特にフロントガラスワイパー用ワイパーブレードおよびその製造方法に関する。

技術の水準
フロントガラスワイパーブレードにおいてはワイパーブレードが自動車のガラスの輪郭にできるだけ良好に適合することができ、種々の温度で柔軟性であることが重要である。従ってワイパーブレードは一般にエラストマー形材から製造され、その際主に天然ゴムまたはクロロプレンゴムのようなゴム材料を使用する。このほかにシリコーンゴムまたはポリウレタンゴムからなるワイパーブレードが公知である。

エラストマーはガラスまたはプラスチックのような材料に比べて高いすべり摩擦係数を有し、窓ガラスの表面にガラスワイパーブレードの形のエラストマー形材の垂直な支持力が固定された場合に水平運動のために何倍もの支持力を使用しなければならない。ガラスワイパーを湿らせて運転する場合は、ガラス上の水皮膜によりガラスワイパーブレードとガラスの間に薄い潤滑皮膜が形成され、水力学的潤滑が生じるので、このことは重大な問題でない。しかし例えば夏期または短いにわか雨の後にガラスワイパーブレードを潤滑皮膜として水なしに運転する場合は、問題が生じる。この種の条件下でガラスの速い乾燥が行われ、それにより摩擦係数が著しく増加し、これがガラスワイパーのきしむ音、がたがた音または更に停止を生じることがある。

乾いたガラス板に対してガラスワイパーブレードの摩擦係数を低下するために、従来はしばしばガラスワイパーブレードの表面の塩素化または臭素化、すなわち硬化を実施する。しかしこれはきわめて正確な処理の実施を必要とし、環境保護の観点から問題がないわけでない。更にこの種の処理方法により洗浄特性に不利に作用することがある。

更に特に乾燥条件下の摩擦係数、すなわち乾燥摩擦値μtrockenを低下する皮膜をエラストマー形材に備えることがすでに提案された。例えば特開昭５５−０１５８７３号において、摩擦値を低下するために、乾性潤滑材として二硫化モリブデンを配合したシリコーンゴムでワイパーリップを被覆する。類似の配合物はドイツ特許第３８３８９０４号に実施され、この場合に結合剤としてグラファイト粉末が混入されたポリウレタン塗料を使用する。

このほかドイツ特許第３８３９９３７号から反応性ポリシロキサンを含有する、エラストマーを被覆するための一成分ポリウレタン塗料が公知である。欧州特許第２９３０８４号にはポリウレタンとシロキサンのほかにカーボンブラック、テフロン、グラファイトまたはタルクを含有する被膜が記載されている。この材料を使用して乾燥条件下で低い摩擦係数を有する被膜をエラストマーに製造することができる。

本発明のワイパーブレードおよび本発明によるその製造方法は技術水準に比べて特に低い乾燥摩擦値を有し、乾いたまたは乾燥した自動車ガラスに特に有利な特性を示す被覆を有するワイパーブレードを利用できる利点を有する。

特に本発明による被膜によりガラス上にワイパーアームを動かすために必要な力が明らかに低下し、ワイパーアームを動かす電気モーターが少ない負荷で運転できる。これは廉価なモーターの使用を可能にし、自動車におけるエネルギー消費を低下する。前記利点は特に空気抵抗を低下するために大きく、平らなガラスが備えられ、きわめて長いワイパーアームおよびワイパーブレードが必要である自動車の種類において顕著になる。

更にガラスワイパーブレード上の本発明による被膜により、例えば乾いたまたは乾燥したガラスの場合のようなきわめて不利な作業条件においてもきしむ音またはガタガタ音のような不快な雑音の減少が達成されることが有利である。

本発明による滑り塗料および本発明による方法の他の利点はガラスワイパーブレード上のこれにより製造される被膜が長い時間にわたり、特に自動車の標準的監視間隔の時間に相当して一様な良好なワイパー特性が保証されることにある。

技術水準から公知のエラストマー形材のハロゲン化に比べて、本発明の方法は被覆される滑り塗料が信頼性をもって一様な品質でおよび簡単な処理技術で被覆できる利点を有する。更に本発明の滑り塗料被覆は明らかに環境に適している。

本発明の有利な構成は従属請求項に記載された手段から生じる。

例えば滑り塗料に備えられた乾性潤滑剤が３０μｍ未満の粒度を有する場合が有利である。これはワイパーブレードの十分にすべりのないワイパー形状物を保証する。

更に本発明の滑り塗料が環境に不安のない水性一成分塗膜として存在することが有利である。この方法で製造費用が減少し、保存が簡単になる。

このほかにワイパーブレード上の滑り塗料の被覆は有利にすでに加硫の前に行われ、加硫の際に供給されるエネルギーを同時に硬化におよび／または熱架橋に利用することができ、更に滑り塗料の硬化をきわめて短い時間で行う。更に加硫されない材料の高い反応性によりこの場合に滑り塗料とワイパーブレードの基材を形成するエラストマーのより良好な架橋が達成される。

しかし選択的に被覆を加硫の後に行うこともできる。これは本来の製造ラインの外部のワイパーブレードの塗膜の被覆を可能にする。

本発明はまずシピオール（Ｓｉｐｉｏｌ、Ｈｅｎｋｅｌ社、Ｄｕｅｓｓｅｌｄｏｒｆの登録商標）の名称で販売されている、エラストマーを被覆する塗料から出発する。反応性ポリシロキサンを含有するポリウレタン系であるこのシピオール塗料はゴム形材を被覆するために特に適している。その際ポリシロキサンがポリウレタン系と架橋し、摩擦値を低下するポリマーに組み込まれた成分を形成する。この成分は具体的なシピオール塗料の選択に応じてまず水性一成分塗料または二成分塗料として存在し、添加剤として更にカーボンブラックおよび少量のポリテトラフルオロエチレンを含有する。

詳しくはまずワイパーブレードのための通常のエラストマー形材を、比較試験の枠内でシピオールベース滑り塗料で被覆した。これにカーボンブラックおよびポリテトラフルオロエチレン含有懸濁液として存在する、Ｈｅｎｋｅｌ社から販売されている塗料成分シピオールＷＬ２０００−２１を、同様にＨｅｎｋｅｌ社から販売されているイソシアネートベース硬化剤ＷＶ２０と１００：６の比率で指示書により一緒に混合した。この滑り塗料を引き続き被膜の形でエラストマー形材に被覆し、この被膜は付着を改良するために同様にＨｅｎｋｅｌ社からクベルチン（Ｃｕｖｅｒｔｉｎ）Ｘ８５３６の名称で販売されているプライマーで前処理していた。

ワイパーブレードに滑り塗料を被覆後、ワイパーブレードを９０℃で９０分間乾燥し、切断し、引き続き硝子に対する乾燥摩擦値を測定した。この測定により１.５〜２.５のなおかなり高い不十分な乾燥摩擦値μtrockenを得た。更に得られた被膜の付着強度を検査するためにワイパーブレードを長手方向に強く引っ張った。その際滑り塗料はきわめて良好にエラストマー形材に付着し、すなわち特に剥離が確認できなかった。

第二の比較試験の範囲で、同様にカーボンブラックおよびポリテトラフルオロエチレン含有懸濁液として存在するが、シピオールＷＬ２０００−２１と異なり、被覆する前に硬化剤を混合してはいけない、すなわち一成分系である、Ｈｅｎｋｅｌ社から販売されている塗料系シピオールＷＬ１０００−２１から同様に出発した。そのほかは前記と同様に行った。硬化剤を含まない系シピオールＷＬ１０００−２１を使用して硬化剤を備えた系シピオールＷＬ２０００−２１を使用したと類似の結果を達成した。

従って比較試験の結果としてこの公知の滑り塗料は十分に低い乾燥摩擦値を有していないが、エラストマー形材に付着に強い被膜を形成するためには良好に適していることが確認された。従ってこの滑り塗料を引き続きマトリックス系として使用し、これに乾燥摩擦値を明らかに低下する他の乾燥減摩剤を添加する。

その際乾燥減摩剤として特にグラファイトが適していることが示された。更にポリプロピレン粉末または粉末状ポリテトラフルオロエチレンまたは二硫化モリブデンの添加が有利である。更に二種以上の前記乾燥減摩剤を滑り塗料に、場合によりポリアミドまたはポリエチレン粉末またはポリアミドの溶液と組み合わせて添加することができる。この種の変性滑り塗料はワイパーブレードに１.５未満、部分的に１.０未満の特に低い乾燥摩擦値μtrockemを有し、同時に耐摩擦性および耐候性であるきわめて良好な付着性被膜を生じる。更に対応する物体、すなわちふき取ったガラスに移らない。これは、視界に影響を与える好ましくない滑り塗料を残さないために、フロントガラスの場合に特に重要である。

具体的に本発明の第一の実施態様の範囲内で前記系シピオールＷＬ２０００−２１から出発して、これにイソシアネートベース硬化剤ＷＶ２０を添加するかまたは選択的に硬化剤を含まない系シピオールＷＬ１０００−２１から出発して、硬化剤不含または硬化剤含有塗料系５０ｇに有利に３０μｍ未満の粒度を有するグラファイト粉末１２ｇを添加する。得られた懸濁液を引き続き良好に撹拌し、硝子ワイパーブレードとして形成された、なお加硫していない押し出したエラストマー形材に被膜の形で被覆する。更にエラストマー形材を、付着を改良するために、有機溶剤中の塩素化ポリマーの溶液であるプライマー、クベルチン（登録商標）Ｘ８５３６でなお前処理する。エラストマー形材への被膜の被覆は説明した実施例で浸漬により行う。

前記滑り塗料をエラストマー形材に薄い被膜の形でポリウレタン、シロキサン、場合により硬化剤および乾燥減摩剤として添加されたグラファイト粉末で被覆後、まず１２０℃で１０分間乾燥する。その後被覆されたエラストマー形材を切断し、ガラスに対する乾燥摩擦値μtrockenを比較試験と同様に測定する。その際これに比べて明らかに減少した乾燥摩擦値を測定し、μtrocken＝０.６５〜１.０であった。

有利に３０μｍ未満の粒度を有する特に微細なグラファイト粉末を使用することにより、ガラスワイパーブレードとして被覆したエラストマー形材を使用する場合に湿ったガラスの場合にワイパー形状物に不利な作用が生じないことが達成される。

滑り塗料中の添加されたグラファイト粉末の固形分は製造した滑り塗料懸濁液に対して７５質量％までを達成することができる。有利に２５質量％であり、それは高い割合の場合に得られた被膜の柔軟性が部分的に十分に保持されず、すなわちエラストマー形材への被膜の減少した付着を生じるからである。

選択的に粉末状乾燥減摩剤としてポリテトラフルオロエチレン、二硫化モリブデンまたはポリプロピレンが適している。その際グラファイトと他の乾燥減摩剤の混合物が特に有利であることが示された。従ってポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド、ポリプロピレン、ポリエチレンまたは二硫化モリブデンと組み合わせたグラファイトが特に適している。若干の選択された組成物が得られた乾燥摩擦値を表示して以下の表に示される。

ポリエチレン粉末として、例えば商標名、ＰＥ−ＵＨＭＷ Ｈｏｓｔａｌｅｎ（登録商標）ＧＵＲ２１２６、Ｔｉｃｏｎａ社、Ｏｂｅｒｈａｕｓｅｎで販売されているポリエチレン粉末が適している。

ポリアミドとして有利にＮ−メトキシメチル化ポリアミドを使用する。

前記シピオール系は水性ポリウレタン−ポリシロキサン分散液であり、他の添加剤を含有する。この自体公知のＨｅｎｋｅｌ社の製品に関する詳細は相当する文献に記載される。

この関係でワイパーブレードのエラストマー形材をまず変性されていないシピオール（登録商標）塗料系−硬化剤混合物または乾燥減摩剤を有しない硬化剤不含シピオール（登録商標）塗料系で被覆し、引き続きこの被覆に引き続き硬化する前に乾燥減摩剤を被覆することが更に強調すべきである。その際乾燥減摩剤の被覆はすでに空気乾燥した第一被覆またはなお湿った第一被覆上に行うことができる。このために乾燥減摩剤をなお湿った被覆に例えば散布または吹き込み、粉末が散布または吹き込まれた被覆を１２０℃で１５分にわたり乾燥する。このように製造され、被覆されたガラスワイパーブレードの乾燥摩擦値の引き続く測定は乾燥摩擦値０.６〜０.９を生じる。

この方法は第一被覆がワイパーブレードのエラストマー形材への特に改良された付着を介在し、乾燥減摩剤の被覆中にまずガラスに対するワイパーブレードの乾燥摩擦を減少する利点を有する。

ワイパーブレードの洗浄特性を更に改良するために、付加的に例えばブラシをかけることによる被覆されたワイパーブレードの機械的湿式処理を用意することができる。

全体としてこのやり方で製造したガラスワイパーブレードの減少した摩擦および延長した寿命が達成される。

ワイパーブレードのエラストマー形材に前記被膜を被覆する方法およびその製造方法またはその熱後処理に関して一般になおワイパーブレードのエラストマー形材を一般に押出機を使用して製造し、その際前記実施例による被覆を有利に押出の直後に噴霧、浸漬またはブラシかけにより被覆する。引き続き被膜を被覆後にエラストマー形材の通常の加硫工程を例えば塩浴中でまたは炉内で行い、引き続き被覆され、加硫されたエラストマー形材を切断する。

選択的にエラストマー形材への被膜の被覆を加硫の直後に行うことができるが、これは有利に先行する加硫の場合より低い温度での引き続く熱処理を必要とする。引き続きこの熱処理を例えば塩浴の後方でもしくは炉の後方で引き続く熱帯域で行う。

加硫の場合のまたは後方接続された熱帯域での熱処理は被膜内部の化学的架橋を生じ、被膜とこの下にあるエラストマー形材との結合もしくは架橋を生じる。

更にワイパーブレードの所定の表面部分を意図的に被覆することが可能である。従ってワイパーブレードの被覆すべきでない部分の意図的な被覆の場合に適当な処理により例えば洗浄すべき表面と接触するワイパーブレードのワイパーフレームを被覆するかまたは付加的にもしくは選択的にワイパーブレードを相当するワイパーブレードホルダーに導入できるワイパーブレードの案内溝を被覆する。

Claims (11)

1. 少なくとも部分的に摩擦を減少する被膜が備えられ、前記被膜が滑り塗料により形成され、滑り塗料がポリウレタンおよびシロキサンを有する、特にフロントガラスワイパー用ワイパーブレードにおいて、前記被膜が乾燥減摩剤としてグラファイト、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレンおよび／または二硫化モリブデンを含有することを特徴とするワイパーブレード。
2. 被膜が付加的にポリエチレンおよび／またはポリアミドを含有する請求項１記載のワイパーブレード。
3. 乾燥減摩剤が３０μｍ未満の粒度を有する請求項１または２記載のワイパーブレード。
4. 被膜が乾燥減摩剤少なくとも６質量％を含有する請求項１から３までのいずれか１項記載のワイパーブレード。
5. 滑り塗料が一成分系としてワイパーブレードに被覆可能である請求項１から４までのいずれか１項記載のワイパーブレード。
6. 請求項１から５までのいずれか１項記載のワイパーブレードを被覆する方法において、ワイパーブレードをまずプラズマ前処理し、その後滑り塗料を被覆し、硬化することを特徴とするワイパーブレードを被覆する方法。
7. 請求項１から５までのいずれか１項記載のワイパーブレードを被覆する方法において、ワイパーブレードに塗料または滑り塗料を被覆し、その後塗料または滑り塗料に乾燥減摩剤を乾燥した形でまたはアルコール溶液または水溶液として被覆することを特徴とするワイパーブレードを被覆する方法。
8. 塗料または滑り塗料に、乾燥減摩剤を被覆する前に、乾燥熱処理および／または少なくとも塗料または滑り塗料を熱架橋する熱処理を行う請求項７記載の方法。
9. 塗料を被覆したワイパーブレードに、乾燥減摩剤を被覆する前に、乾燥熱処理および／または少なくとも塗料または滑り塗料を熱架橋する熱処理を行う請求項７記載の方法。
10. 塗料または滑り塗料および乾燥減摩剤をワイパーブレードに押出の直後に被覆し、その後塗料または滑り塗料および乾燥減摩剤を備えたワイパーブレードを加硫する請求項７から９までのいずれか１項記載の方法。
11. 塗料または滑り塗料および乾燥減摩剤を加硫したエラストマー形材に被覆する請求項７から９までのいずれか１項記載の方法。