JP2011500412A - ストランド形状の異形成形材ならびにストランド形状の異形成形材を被覆する方法 - Google Patents

Abstract

本発明は、少なくとも部分的に摩擦を減少させる被覆が備えられている、ワイパブレード、殊にウィンドワイパ用ワイパブレードのためのエラストマー材料からなる基本支持体を有するストランド形状の異形成形材に関する。この被覆が、２つの層を備え、この場合直接に基本支持体上に塗布されている基本層は、耐摩耗性の被覆であり、基本層上に塗布されている上塗り層は、摩擦減少性である。更に、本発明は、ストランド形状の異形成形材の被覆方法に関し、この場合第１の工程で基本層を異形成形材上に塗布し、第２の工程で上塗り層を異形成形材上に塗布し、この場合、基本層は、乾燥滑剤を０〜４５質量％含有し、上塗り層は、乾燥滑剤を６０〜１００質量％含有する上塗り層中の乾燥滑剤の含量は、基本層中の乾燥滑剤の含量よりも高い。

Description

従来技術
本発明は、請求項１の上位概念の記載された、ワイパブレードのためのエラストマー材料からなるストランド形状の異形成形材から出発する。更に、本発明は、ストランド形状の異形成形材を被覆する方法に関する。

エラストマー材料からなるストランド形状の異形成形材は、例えばワイパブレードのために、殊にウィンドワイパ用ワイパブレードとして使用される。この場合、ワイパブレードとして使用されるストランド形状の異形成形材が自動車のウィンドの輪郭にできるだけ良好に適合することができ、異なる温度の場合でも柔軟にそのままであることは、重要なことである。この理由から、ワイパブレードは、一般にエラストマー異形成形材から完成されており、この場合には、本質的にゴム材料、例えば天然ゴムまたはクロロプレンゴムが使用される。しかし、それと共に、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ブレードも公知である。

しかし、ガラスまたはプラスチックのような材料とは異なり、エラストマーは、高い滑り摩擦係数を有し、したがってエラストマー異形成形材の確認された垂直方向の荷重力の場合には、ウィンドワイパ用ワイパブレードの形でガラス窓の表面上でしばしば水平方向の運動に対して数倍の荷重力が使用されなければならない。この結果、ウィンドワイパが湿潤時に駆動される場合には、本質的な問題は、全く生じない。それというのも、ウィンド上の水膜によって、ウィンドワイパブレードとウィンドとの間に潤滑膜が形成され、その結果、流体力学的潤滑が生じる。しかし、ウィンドワイパブレードが潤滑膜としての水なしに、即ち夏期に、または短い降雨後に駆動される場合には、問題が発生する。このような条件下でウィンドの急速な乾燥が生じ、それによって摩擦係数は、著しく上昇する。これは、ウィンドワイパの軋み、がたがたと音を立てることまたはむしろ停止状態をまねきうる。

ウィンドワイパブレードの摩擦係数を乾燥したウィンドと比較して減少させるために、しばしばウィンドワイパブレードの表面の塩素化または臭素化、即ちウィンドワイパブレードの硬化が実施される。しかし、これは、正確なプロセスの実施を必要とし、環境保護の視点から問題がないわけではない。更に、この種の処理方法によって、ワイパ品質は、不利な影響を及ぼされうる。

また、他の選択可能な方法によれば、ウィンドワイパブレードに、滑り摩擦係数を減少させる被覆を備えさせることは、公知である。

ドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１１６９２９号明細書の記載から、例えば滑りラッカー成分およびウィンドワイパブレード用エラストマーを被覆するための滑りラッカーは、公知である。この場合、滑りラッカー成分は、ポリウレタン、シロキサンならびにポリアミド粉末、ポリエチレン粉末またはポリアミド溶液を含む。提案された滑りラッカーは、被覆された表面よりも上方に突出する硬質の物理的スペーサとして作用し、それによって殊に拭き取り中の汚濁およびシュリーレン形成（Schlierenbildung）によりワイパ品質に不利な影響を及ぼすという欠点を有する。その上、滑りラッカー中に含有されている充填剤は、簡単に被覆から分離される。それというのも、この充填剤は、劣悪に付着するにすぎず、被覆構造は、結合の不足した凝集力を示すからである。

ゴム製ワイパブレードのための被覆剤は、同様にドイツ連邦共和国特許出願公開第１０１３２０２６号明細書の記載から公知である。この場合、ゴム製ワイパブレードは、被覆膜を備えており、この場合この被覆膜は、粒子状の固体滑剤および結合剤を有する。結合剤は、１ＭＰａの０．５％弾性率、または１％またはそれ以上の破断長さを有する。しかし、この弾性率は、被覆に対してのみ関連し、ポリマー結合剤と黒鉛とからなる結合の凝集強度、ひいては摩滅強度には関連しない。

発明の概要
発明の利点
本発明により構成された、ワイパブレード、殊にウィンドワイパ用ワイパブレードのためのエラストマー材料からなる基本支持体を有するストランド形状の異形成形材には、少なくとも部分的に摩擦減少性の被覆が備えられている。この被覆は、本発明によれば、２つの層を備え、この場合直接に基本支持体上に塗布されている基本層は、耐摩耗性の被覆であり、基本層上に塗布されている上塗り層は、摩擦減少性である。

自動車においては、しばしば疎水性表面を有する風防ウィンドが使用される。ウィンドワイパを疎水性表面上で動作させる場合には、このウィンドワイパは、乾燥表面上で滑動するように挙動する。風防ウィンドの撥水特性のために、風防ウィンドとウィンドワイパのワイパブレードとの間には、潤滑性水膜は全く形成することができない。本発明による被覆により、滑動特性は、改善され、ならびに耐摩耗性は、上昇される。ウィンドは、シュリーレン不含および混濁不含であるように拭き取られうる。

１つの好ましい実施態様において、摩擦減少性の上塗り層は、乾燥滑剤を含有する。乾燥滑剤として、例えば黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、モリブデンジスルフィドまたはこれら物質の少なくとも２つの混合物が適している。乾燥滑剤の効果は、本質的に被覆中の当該乾燥滑剤の濃度に依存する。乾燥滑剤の含量が高ければ高いほど、摩擦係数は、ますます低くなる。しかし、同時に乾燥滑剤のよりいっそう高い含量は、凝集強度の減少、ひいては被覆の耐摩耗性の減少をまねく。被覆が２つの層を含むような本発明による解決策によって、摩擦係数の低下と共に同時に耐摩耗性の上昇が達成される。摩擦減少性である上塗り層によって、ストランド形状の異形成形材は、疎水性のウィンド上で駆動されるウィンドワイパ中のワイパブレードに使用されることもできる。

乾燥滑剤は、特に０．１〜１５μｍの範囲内、殊に０．１〜５μｍの範囲内の粒度を有する。

摩耗を減少させるために、被覆がストランド形状の異形成形材のエラストマー材料上で良好に付着することは、殊に望ましい。低い摩擦係数は、上側層、即ち上塗り層が高い含量の乾燥滑剤を含有することによって達成される。同時に、耐摩耗性を上昇させるために、ストランド形状の異形成形材上に直接塗布された第1の層、即ち基本層は、上塗り層よりも本質的に高い耐摩耗性を有することが必要とされる。

ワイパブレードの十分に低い摩擦係数をウィンド上で達成させるために、上塗り層中の乾燥滑剤の含量は、特に当該上塗り層に対して６０〜１００質量％の範囲内にある。特に有利には、乾燥滑剤の含量は、７５〜９５質量％の範囲内にある。この乾燥滑剤の含量は、本発明により構成されたワイパブレードを有するウィンドワイパが乾燥したウィンド上でも軋まず、がたがたと音を立てることがなく、またはむしろ連結されたままであることを生じる。

本発明の１つの実施態様において、耐摩耗性の基本層は、同様に乾燥滑剤を含有する。この場合、基本層中の乾燥滑剤の含量は、上塗り層中の乾燥滑剤の含量よりも低い。基本層中の乾燥滑剤の含量が低いことによって、基本層の凝集強度が上昇される。凝集強度は、例えば基本層のための材料中で高い含量の結合剤および架橋剤によって上昇される。殊に、基本層は、耐摩耗性を上昇させるために、硬化後に架橋性ポリマーを含有する。

十分な耐摩耗性を達成させるために、基本層中の乾燥滑剤の含量は、特にそれぞれ硬化された層に対して上塗り層中の乾燥滑剤の含量よりも少なくとも３０質量％低い。特に有利には、基本層中の乾燥滑剤の含量は、上塗り層中の乾燥滑剤の含量よりも少なくとも５０質量％低い。

十分な耐摩耗性を達成させるために、被覆は、特に少なくとも１つの架橋性ポリマーを含有し、この場合基本層中の架橋性ポリマーの含量は、上塗り層中の架橋性ポリマーの含量よりも高い。特に好ましいのは、上塗り層が非架橋性ポリマーを含有するかまたはむしろ結合剤を全く含有しないことである。

上塗り層が単に僅かな含量の架橋性ポリマーを含有するかまたはむしろ架橋性ポリマーを全く含有しないか、またはむしろ概して結合剤を含有しないことによって、乾燥滑剤は、運転の際に基本層上に均一に分配される。本質的に平らな表面が達成され、この表面によって風防ウィンド上に均一な被覆が達成される。このことから、良好なワイパ品質が生じ、風防ウィンドとワイパブレードの被覆との間の持続的に良好に潤滑される境界面によって疎水性風防ウィンド上でがたがたと音を立てることを僅かに有する長い寿命が達成される。即ち、殊に湿った疎水性ウィンド上での試験の場合、乾燥滑剤を含有する上塗り層によって、一定時間に亘って一定のままである低い摩擦係数が達成されることが示された。

また、基本層の耐摩耗性は、摩擦減少性の上塗り層の保護効果によってさらに改善される。

更に、本発明は、ストランド形状の異形成形材を被覆するための方法に関し、この場合第１の工程で基本層は、異形成形材上に塗布され、第２の工程で上塗り層が塗布される。基本層は、乾燥滑剤を０〜４５質量％含有し、上塗り層は、乾燥滑剤を６０〜１００質量％含有する。好ましくは、基本層は、乾燥滑剤を３０〜４５質量％含有し、上塗り層は、乾燥滑剤を７５〜９５質量％含有する。本発明によれば、上塗り層中の乾燥滑剤の含量は、基本層中の乾燥滑剤の含量よりも高い。

エラストマー材料からなる被覆されていないストランド形状の異形成形材は、例えば押出法、射出成形法または圧縮成形法によって、当業者に公知の通常のプロセスにより製造される。

耐摩耗性の被覆を達成させるために、基本層のための被覆剤が少なくとも１つの結合剤および少なくとも１つの架橋剤を含有することは、好ましい。結合剤は、特にポリウレタンを基礎とする結合剤である。例えば、結合剤としてヒドロキシ官能性ポリエステルポリウレタン樹脂が適している。硬化剤として、例えば高いイミノ含量を有するメチル化メラミンアミノプラストが使用される。更に、適した結合剤は、例えばポリアクリレート樹脂、ポリエステルポリウレタン樹脂、ポリエーテルポリウレタン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリアミド樹脂、ポリアミドイミド樹脂であり、さらに適した硬化剤は、例えばイソシアネート架橋剤、エポキシド架橋剤、シラン架橋剤、ポリアジリジン架橋剤、カルボジイミド架橋剤である。

上塗り層のための被覆材料は、乾燥滑剤と共に、特に非架橋性結合剤、例えばアクリレートエステル、メタクリレートエステルおよびスチレンを基礎とする結合剤を含有する。更に、上塗り層のための被覆材料は、添加剤、例えば濃稠化剤および分散剤を含有し、安定した分散液を形成させる。分散剤としては、例えば市販の界面活性剤が使用される。

本発明による方法の第１の実施態様において、基本層は、上塗り層の塗布前に硬化される。このために、基本層は、例えば最初に乾燥され、溶剤が除去される。引続き、この基本層が硬化される。硬化の際に、結合剤および硬化剤が架橋し、したがって耐摩耗性の架橋された層が生じる。溶剤の除去のための乾燥は、特に５０〜１００℃の範囲内の温度および１〜５分間の時間で行なわれる。硬化は、特に７５〜１６０℃の範囲内の温度で５〜１５分間行なわれる。また、他の選択可能な方法によれば、室温で少なくとも６日間の時間で硬化させることが可能である。それによって、架橋された、耐水性の膜が得られる。この場合、膜厚は、特に０．２〜５μｍの範囲内にある。

基本層の硬化後、上塗り層は、塗布される。上塗り層の塗布後、この上塗り層は、乾燥され、溶剤が除去される。乾燥は、特に５０〜１５０℃の範囲内の温度で行なわれる。非架橋性結合剤を使用した場合には、非架橋性上塗り層が得られる。

第２の実施態様において、上塗り層は、なお硬化されていない基本層上に塗布される。上塗り層の塗布後、２つの層は、共通して乾燥され、硬化される。他の選択可能な方法によれば、基本層を最初に乾燥し、次に上塗り層を施こし、引続き２つの層を共通して硬化させることも可能である。

１つの実施態様において、被覆は、加硫後にストランド形状の異形成形材上に塗布される。これは、最初にストランド形状の異形成形材を形成させ、後に被覆を施こすことを可能にする。

しかし、被覆を加硫されていないストランド形状の異形成形材上に塗布することは、好ましい。引続き、さらに異形成形材は、被覆と一緒に加硫される。それによって、加硫の際に供給されたエネルギーは、同時に被覆の硬化および/または熱架橋に利用されうる。その上、被覆材料の硬化は、極めて短時間行なわれる。更に、ストランド形状の異形成形材のための加硫されていないエラストマー材料のよりいっそう高い反応性のために、基本層の被覆材料と下地を形成するエラストマーとの良好な架橋が達成される。

上塗り層が架橋し、それによって滑り特性が減少されることを回避させるために、被覆の基本層を加硫されていないエラストマー材料上に塗布し、引続きこのエラストマー材料を加硫し、引続き摩擦係数の減少のために上塗り層を塗布することは、好ましい。

更に、ストランド形状の異形成形材を二重異形成形材として構成させ、基本層をこの二重異形成形材上に塗布し、引続きこの二重異形成形材を２つの個別の異形成形材に分離し、その後に上塗り層を塗布することは、好ましい。ワイパブレードを二重異形成形材の形の製造する場合、２つの異形成形材は、一般にワイパブレードのワイパ縁部に沿って互いに結合されている。次に、２つの個別の異形成形材への分離は、ワイパ縁部に沿って異形成形材を切断することによって行なわれる。それによって、切断面は、上塗り層だけで被覆される。これは、基本層および上塗り層を有する被覆と比較して改善されたワイパ品質を生じる。

個別の異形成形材への分離後、第２の摩擦減少性の層が塗布される。摩擦減少性の層は、僅かしか架橋されていないかまたは全く架橋されていないので、ワイパ縁部上での均一な膜が形成される。

比較例
１つの水性被覆組成物は、ポリエステルポリウレタン分散液、メチル化イミノメラミンアミノプラスト架橋剤、乾燥滑剤としての黒鉛および濃稠化剤を含有する。この被覆組成物を、エラストマー支持体上に施こす。このエラストマー支持体は、塩素化されたゴム組成物からなる射出成形されたワイパ二重異形成形材である。水性溶剤を蒸発させるために入口乾燥した後、被覆組成物を１５０℃で１０分間硬化させる。４μｍの厚さの架橋された耐水性膜が生じる。

硬化された基本層の組成は、高いイミノ含量を有するメチル化されたメラミンアミノプラスト硬化剤（Cytec社のCymel 303 LF(登録商標)）で架橋された、２．５％の平均ヒドロキシル含量を有するヒドロキシ官能性ポリエステルポリウレタン樹脂（Bayer Material Science社のBayhydrol PT 241(登録商標)）の架橋された樹脂組成物５４．６質量％、グラフィット（Grafit）３４．０質量％、ポリエチレン１０．６質量％（ＨＤＰＥ）およびアクリレート増粘剤０．８質量％を含有する。

こうして製造された基本層を３０分間ワイパ試験において、水が噴霧された疎水性風防ウィンド上で、降雨条件をシミュレーションするために、試験した。初期のワイパ品質は、僅かに良好であり、長時間に亘って縞模様および混濁を示した。５分後、記録されるがたがたと音を立てる振幅（Ratter-Amplitude）の上昇を開始し、１４ｍｍを上廻る水準を達成した。

湿った回転する疎水性ウィンド上での試験の際の基本層の摩擦値は、時間と共に上昇し、３０ｃｍ／秒の速度で３０分後に０．６０であった。

実施例１
二重異形成形材上に、基本層を比較例に相応して施こす。基本層の硬化後、二重異形成形材を２つの個別の異形成形材に切断する。個別の異形成形材上に黒鉛分散液を噴霧し、基本層ならびに切断面を被覆した。黒鉛分散液を９０℃で乾燥し、水性溶剤を除去した。架橋されていない上塗り層が得られた。この上塗り層は、乾燥した上塗り層に対してそれぞれ固体の結合剤ポリマー４．６質量％、濃稠化剤３．４質量％、界面活性剤１０．２質量％および黒鉛８１．８質量％を含有する。

湿った回転する疎水性ウィンド上での試験の場合、２つの層を含む被覆は、安定した低い摩擦係数を示し、即ち測定された摩擦係数は、試験中に一定のままであった。

２つの層を含む被覆の摩擦値は、３０分後に０．４であった（３０ｃｍ／秒の速度で）。

２つの層からなる被覆で被覆されたワイパブレードを、ウィンドワイパ試験でも３０分間、自動車の疎水性風防ウィンド上で試験した。風防ウィンド上で水を噴霧し、降雨をシミュレーションした。記録されるがたがたと音を立てる振幅（Ratter-Amplitude）は、全ての試験中、極めて低いままであり（５ｍｍ未満）、ワイパブレードは、風防ウィンド上に亘って騒音なしに滑りを提供した。ワイパ品質は、顕著なままであった。

実施例２
塩素化されたゴム製材料からなるワイパブレード上に、最初に基本層を比較例の基本層に相応して塗布した。基本層上に乾燥した黒鉛粉末を塗布し、この場合この黒鉛粉末は、個別の異形成形材の基本層の表面上を擦った。２つの層を含む被覆を備えたワイパブレードを、ワイパ試験において３０分間、水が噴霧された疎水性風防ウィンド上で、降雨条件をシミュレーションするために、試験した。この試験中に記録されたがたがたと音を立てる振幅（Ratter-Amplitude）は、２〜４ｍｍの範囲内にあった。

Claims (13)

1. 少なくとも部分的に摩擦を減少させる被覆が備えられている、ワイパブレード、殊にウィンドワイパ用ワイパブレードのためのエラストマー材料からなる基本支持体を有するストランド形状の異形成形材において、
   この被覆が、２つの層を備え、この場合直接に基本支持体上に塗布されている基本層は、耐摩耗性の被覆であり、基本層上に塗布されている上塗り層は、摩擦減少性であることを特徴とする、ワイパブレードのためのエラストマー材料からなる基本支持体を有するストランド形状の異形成形材。
2. 摩擦減少性の上塗り層が乾燥滑剤を含有する、請求項１記載のストランド形状の異形成形材。
3. 乾燥滑剤が黒鉛、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、モリブデンジスルフィドまたはこれら物質の少なくとも２つの組合せ物である、請求項２記載のストランド形状の異形成形材。
4. 上塗り層中の乾燥滑剤の含量が硬化された層に対して６０〜１００質量％の範囲内にある、請求項２または３記載の異形成形材。
5. 第１の耐摩耗性被覆が同様に乾燥滑剤を含有し、この場合基本層中の乾燥滑剤の含量は、上塗り層中の乾燥滑剤の含量よりも低い、請求項１から４までのいずれか１項記載のストランド形状の異形成形材。
6. 基本層中の乾燥滑剤の含量は、硬化された層に対してそれぞれ上塗り層中の乾燥滑剤の含量よりも少なくとも３０質量％低い、請求項５記載のストランド形状の異形成形材。
7. 被覆が架橋ポリマーを含有し、この場合基本層中の架橋ポリマーの含量は、上塗り層中の架橋ポリマーの含量よりも高い、請求項１から６までのいずれか１項記載のストランド形状の異形成形材。
8. ストランド形状の異形成形材の被覆方法において、第１の工程で基本層を異形成形材上に塗布し、第２の工程で上塗り層を異形成形材上に塗布し、この場合、基本層は、乾燥滑剤を０〜４５質量％含有し、上塗り層は、乾燥滑剤を６０〜１００質量％含有することを特徴とする、ストランド形状の異形成形材の被覆方法。
9. 基本層を上塗り層の塗布前に硬化させる、請求項８記載の方法。
10. 上塗り層をなお硬化されていない基本層上に塗布し、２つの層を共通して硬化させる、請求項８記載の方法。
11. 被覆をエラストマー材料からなるストランド形状の異形成形材の形成後にストランド形状の異形成形材上に塗布し、引続きこの異形成形材を被覆と一緒に加硫する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
12. 被覆を加硫後にストランド形状の異形成形材上に塗布する、請求項８から１０までのいずれか１項記載の方法。
13. ストランド形状の異形成形材を二重異形成形材として構成させ、基本層をこの二重異形成形材上に塗布し、引続きこの二重異形成形材を２つの個別の異形成形材に分離し、その後に上塗り層を塗布する、請求項８から１２までのいずれか１項記載の方法。