JP2014008575A - ワイパーとその製造方法 - Google Patents

Abstract

【課題】本体部の幅と略等しい短いリップ部を備えるワイパーにおいて、被清掃面と接触するリップ部の摩擦係数を低くして摺動抵抗を小さくすると共に、リップ部と本体部の間のコーナー部への応力集中を防止して寿命を長くする。
【解決手段】ワイパー１は、被清掃面の直交方向に延在する本体部２０と、被清掃面に接触可能であり本体部２０の幅と略等しい幅の短いリップ部１０とを備える。リップ部１０は、被清掃面の直交方向に対して所定角度αで傾斜する方向に延在する傾斜面１１と、傾斜面１１の先端部１５を形成する第１面１２と、傾斜面１１のコーナー部１４を形成する第２面１３と、第１面側から第２面側へと先細り状に切り込まれる切欠部１６とで囲われて、短繊維を分散したゴム層からなり先端部を含む先端領域１７と、コーナー部１４を含み本体部２０と一体化される屈曲領域１８とが配置されて屈曲可能に構成される。
【選択図】図１

Description

本発明は、対象物の被清掃面に対して摺動することにより、被清掃面に付着した異物を除去するワイパーとその製造方法であって、特に、本体部の幅と略等しい短いリップ部を備えるワイパーとその製造方法に関する。

従来から、工作機械には、摺動部材間における金属屑やゴミ等の異物の噛み込みを防止するために、摺動部材表面（被清掃面）に付着した異物を拭き取るワイパーが取り付けられている。このようなワイパーは、全体が屈曲しつつ先端部が被清掃面に沿って摺動することができるように、ゴムや合成樹脂等の弾性体で形成されている。そして、ドライ状態で用いられる場合、ワイパーが被清掃面に対してスムーズに摺動して、被清掃面に付着した異物を確実に除去することができるように、被清掃面と接触するリップ部の摩擦係数が低くなっていることが好ましい。

そこで、摺動部の摩擦係数が小さくなるように構成されたワイパーが開発されている。例えば、特許文献１の短いリップ部を備えるワイパーにおいては、剛性板で補強される基板部と、スクレーパ部（短いリップ部）とが、短繊維補強ゴムで一体成形されていること、短繊維補強ゴム内に添加された短繊維はスクレーパ部の摺動面に直角となるように配向され、また摺動面に短繊維の一部がバフ加工により露出されている。このように、被清掃面に対して摺動する短いリップ部が繊維材料で被覆されていることにより、被清掃面と接触する摺動部の摩擦係数が低下する。

また、特許文献２のワイパーは、取付部に一体的に形成された弾性材料からなるワイパー本体のリップ部が摺動面に摺動し得る工作機械用ワイパーであり、このリップ部が短い場合及びこのリップ部が長い場合の両方について、ワイパー本体のリップ部が繊維材料（織物、編布等）で被覆され、ワイパー本体の少なくともリップ部の摺動面側に繊維材料が設けられている。このように、リップ部の摺動面の表面に繊維材料が存在することによって、摺動部表面の摩擦係数が小さくなり、被清掃面と摺動部の間に生じる摩擦抵抗が低下する。

また、特許文献３の長いリップ部を備えるワイパーは、屈曲部の先端からさらにその延在方向に沿って延びた摺動部（リップ部の先端側）には被清掃面との間の摩擦抵抗を低減するための摩擦低減材が配合される一方で、被清掃面に接触しない屈曲部（リップ部の基端側）には摩擦低減材が配合されていない。このように、摩擦低減材の配合する部分を分けることにより、摺動部を被清掃面に沿って摺動させるのに必要な屈曲性を備えるとともに、摺動部表面の摩耗が進行しても摩擦係数が低下した状態が維持される。

特許文献２のように、長いリップ部を備えるワイパーは、長いリップ部自体が屈曲することにより、屈曲性に優れ、推奨押付け量も３ｍｍ前後と大きい。それでも、摺動面側の全体に繊維材料を設けると、長いリップ部の全体の剛性が上がる傾向になる。そのため、特許文献３のように、リップの先端に摩擦低減材を含ませ、長いリップ部全体の剛性の上昇を抑えることが提案されている。

ところが、短いリップ部を備えるワイパーにあっては、短いリップ部そのものが屈曲しにくく、長いリップ部を備えるワイパーとは異なる剛性の上昇カーブを示すことが判った。すなわち、本体部の幅と略等しい短いリップ部を備える特許文献１や特許文献２に示すような従来のワイパーにおいて、ワイパーを被清掃面に押し付ける際の押付け量である押量（ｍｍ）と先端（リップ部）剛性（Ｎ／ｃｍ）との関係では、押量が増すにつれて先端剛性は大きくなり、ある押量（Ａ）から急激に大きくなるという特異な傾向を示すことが判った。

ここで、具体的な比較例を用いて、実際の測定結果を説明する。比較例１として用いる従来のワイパー１０１は、図９に示すように、短繊維を分散させたゴム層１１７を短いリップ部１１０と本体部１２０の表面に位置するように構成される。また、比較例２として用いる従来のワイパー２０１は、図１０に示すように、短繊維を分散させたゴム層が短いリップ部１１０と本体部１２０とに存在せず構成される。

そして、図４に示すように、オートグラフ４０にワイパー（図ではワイパー１）を取り付け、テーブル状に短いリップ部を押し付けて、押量と先端剛性の関係を求める。このときの条件は、圧縮速度が１０ｍｍ／ｍｉｎ、測定変位量が２．０ｍｍ、室温で測定した。測定結果は、図１１の通りである。図１１は、従来のワイパーについて測定した押量と先端剛性と関係を示すグラフである。図１１に示すように、短繊維を分散させたゴム層１１７が存在するワイパー１０１は、押量Ａ＝１．０ｍｍ付近から先端剛性が急激に大きくなるのに対し、短繊維を分散させたゴム層が存在しない比較例２は、押量Ａ＝１．７５ｍｍ近傍まで急激な上昇はなく、安定していることがわかる。しかしながら、短繊維を分散させたゴム層が存在しない比較例２のワイパー２０１は、短繊維を分散させたゴム層が存在する比較例１のワイパー１０１よりも摺動抵抗が高くなってしまう。

この比較例１，２のタイプの推奨押付け量は、０．５ｍｍ前後である。この推奨押付け量の前後であれば、比較例１，２のいずれも問題が生じない。しかし、この推奨押付け量を超えて大きく押し付ける場合、すなわち、ある押量（Ａ）を越えて摺動させる場合には、先端剛性が大きくなるため、強い力で押す必要がある。ところが、ワイパーのリップ部は、被清掃面に沿って摺動させるのに必要な屈曲性を備えるように形成されるため、本来変形しやすい部分である。そのため、変形しやすいリップ部が本体部と略等しい程度の短いリップ部の場合には、リップ部と本体部との間のコーナー部は応力集中を受けて変形し、疲労破壊する恐れがある。

尚、上述したように、特許文献３に示すような本体部の幅よりも長いリップ部を備えるワイパーにおいて、ワイパーを被清掃面に押し付ける際の押付け量である押量（ｍｍ）と、先端剛性（Ｎ／ｃｍ）との関係では、先端剛性は押量が増すにつれ大きくなるが、ある押量（Ａ）から急激に大きくなるということは生じにくい。これは、リップ部が長いことからリップ部全体が変形してたわみ応力が分散されることにより、リップ部と本体部の間のコーナー部に応力が集中しないからであると考えられる。

特許第２９４７３７６号公報 特許第３１９３３６１号公報 特開２００８−２６４７７６号公報

そこで、本体部の幅と略等しい短いリップ部を備えるワイパーにおいて、押付け量を大きくして使用された場合でも、被清掃面と接触するリップ部の摩擦係数を低くすると共に、リップ部と本体部の間のコーナー部への応力集中を防止して寿命を長くするワイパーとその製造方法を提供するものである。

本発明に係るワイパーは、対象物の被清掃面に対して摺動することにより、前記被清掃面を拭き取るワイパーであって、前記被清掃面の直交方向に延在する本体部と、前記被清掃面の直交方向に対して所定角度で傾斜する方向に延在する傾斜面を有し、前記本体部と一体化されるとともに前記被清掃面に接触可能であり、前記本体部の幅と略等しい幅の短いリップ部とを備え、前記短いリップ部は、前記傾斜面と、前記傾斜面の先端部を形成する第１面と、前記傾斜面のコーナー部を形成する第２面と、前記第１面側から前記第２面側へと先細り状に切り込まれる切欠部とで囲われて、短繊維を分散したゴム層からなり前記先端部を含む先端領域と、前記コーナー部を含み前記本体部と一体化され前記短繊維を含まない屈曲領域とが配置されて屈曲可能に構成されることを特徴とする。

これによると、短繊維を分散したゴム層が先端領域にだけ設けられていることから、リップ部の屈曲自由度が確保され、ワイパーの押量に対してリップ部の先端剛性が急激に大きくなることが生じにくくなる。従って、先端剛性が急激に大きくなることによる、リップ部と本体部の間のコーナー部の応力集中が防止される。そして、コーナー部を含む屈曲領域の疲労破壊が防止されて、寿命を長くすることができる。また、被清掃面に接触するリップ部の先端領域には短繊維が分散されたゴム層で形成されていることから、摩擦係数が低減され、耐摩耗性を維持しつつ、摺動抵抗を小さくすることができる。
ここで、リップ部の「本体部の幅と略等しい幅」とは、本体部の幅と同じ幅で製造されるものの、研削代や製造誤差（本体部の幅の約１．１倍程度の誤差）が含むという意味である。また、所定角度αとは、約６５度であり、６０〜７０度の範囲である。

また、本発明に係るワイパーは、前記短繊維を分散したゴム層の長さＭが、前記先端部と前記コーナー部との間の長さＬの１０〜７０％の範囲にあることが好ましい。更に、本発明に係るワイパーは、前記短繊維を分散したゴム層の長さＭが、前記先端部と前記コーナー部との間の長さＬの１０〜４０％の範囲にあることが好ましい。

これによると、短繊維を分散したゴム層の長さＭが先端部とコーナー部との間の長さＬの１０〜７０％の範囲にあると、ある押量までリップ部の先端剛性を小さく維持することができる。より好ましくは、当該範囲が、１０〜４０％であると、リップ部の先端剛性をある押量までより小さく維持することができる。

また、本発明に係るワイパーは、前記先端領域の短繊維を分散したゴム層は、その表面が研磨されて表面に短繊維が露出していることが好ましい。

これによると、摩擦抵抗をより確実に低減することができる。

また、本発明に係るワイパーの製造方法は、請求項１乃至４の何れかに記載のワイパーの製造方法であって、前記切欠部を形成する突起部と、前記突起部から一方の側に設けられ前記本体部を形成する本体部キャビティと、前記突起部から他方の側に設けられ前記短いリップ部を形成するリップ部キャビティとそれに連通するように設けられたゴム溜め部とを備える一方の型と、前記コーナー部を形成するコーナー部キャビティを備える他方の型と、を用意し、前記一方の型における前記本体部キャビティ内に、フレームと短繊維を含まない未加硫シートとを順次積層し、前記一方の型における前記ゴム溜め部に、前記短いリップ部の前記先端領域の容量に応じた長さの短繊維を分散した未加硫シートを位置設定して載置し、前記一方の型に前記他方の型を組み合わせた後、加熱加圧して未加硫シートを加硫し、成形体を脱型することを特徴とする。

これにより、短繊維を分散したゴム層が先端領域にだけ設けられ、リップ部の屈曲自由度が確保され、ワイパーの押量に対してリップ部の先端剛性が急激に大きくなることが生じにくくなるワイパーを製造することができる。従って、先端剛性が急激に大きくなることによる、リップ部と本体部の間のコーナー部の応力集中が防止される。そして、コーナー部を含む屈曲領域の疲労破壊が防止されて、寿命を長くすることができる。また、被清掃面に接触するリップ部の先端領域には短繊維が分散されたゴム層で形成されていることから、摩擦係数が低減され、耐摩耗性を維持しつつ、摺動抵抗を小さくすることができる。

本発明のワイパーとその製造方法は、本体部の幅と略等しい短いリップ部を備えるワイパーにおいて、押付け量を大きくして使用された場合でも、被清掃面と接触するリップ部の摩擦係数を低くして摺動抵抗を小さくすると共に、リップ部と本体部の間のコーナー部への応力集中を防止して寿命を長くすることができる。

本実施形態に係るワイパーの正面図である。 本実施形態に係るワイパーの製造方法を説明する図である。 本実施形態に係るワイパーの製造方法を説明する図である。 本実施形態に係るワイパーの先端剛性の測定方法を説明する図である。 本実施形態に係るワイパーの摺動抵抗の測定方法を説明する図である。 本実施形態に係るワイパーと比較例についての摺動抵抗の測定結果を示す図である。 本実施形態に係るワイパーと比較例について測定した押量と先端剛性との関係を示すグラフである。 本実施形態の変形例に係るワイパーの正面図である。 従来のワイパー（比較例１）の正面図である。 従来のワイパー（比較例２）の正面図である。 従来のワイパーについて測定した押量と先端剛性との関係を示すグラフである。

以下、図面を参照しつつ、本発明に係るワイパーとその製造方法を実施するための形態について、具体的な一例に即して説明する。尚、以下に説明するものは、例示したものにすぎず、本発明に係るワイパーとその製造方法の適用限界を示すものではない。すなわち、本発明に係るワイパーとその製造方法は、下記の実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

まず、本実施形態に係るワイパーについて、図１に基づいて説明する。図１は、本実施形態にワイパーの正面図である。ワイパー１は、工作機械（図示省略）を構成する金属部品の表面（被清掃面）に対して後述する短いリップ部１０が摺動することにより、リップ部１０の先端部が被清掃面に付着した異物を拭き取るものである。

図１に示すように、ワイパー１は、被清掃面に接触可能な先端側の短いリップ部１０と基端側の本体部２０とを備えており、リップ部１０と本体部２０とは一体形成されている。このワイパー１は、リップ部１０が被清掃面に押し付けられて、その被清掃面側に位置する先端部１５が被清掃面に接触した状態で、被清掃面に沿って移動することにより、被清掃面に付着した異物を拭き取るように構成されている。

本体部２０は、被清掃面の直交方向に延在し、取付部２１を有している。取付部２１は、金属板からなるフレームが接着剤より接合されており、このフレームを介して、取付部２１は図示しない工作機械に取り付けられている。尚、ワイパー１に金属製のフレームが接合される必要は必ずしもなく、ワイパー１の取付部２１が、工作機械を構成する金属部品に直接取り付けられる構成も可能である。

ここで、本体部２０は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等のゴム材料や、ポリウレタン等の弾性材料からなり、短繊維の補強部材は含まれない。

また、本体部２０がゴム材料からなる場合、通常、補強のためのカーボンブラック、老化防止剤、可塑剤、加硫促進剤、加硫剤等の配合剤が配合されることが好ましい。更に、本体部２０は、被清掃面に接触する部分ではないことから、リップ部１０とは違って、摩擦係数を下げるために摩擦低減材が配合される必要はそもそもない。逆に、本体部２０にも摩擦低減材が配合されることによってその硬度が高くなりすぎると、本体部２０（特に、フレームに接合される取付部２１とリップ部１０の屈曲領域１８とを連結する領域）の屈曲性が失われる。そのため、リップ部１０が被清掃面に沿って摺動しにくくなり、被清掃面の異物を確実に拭き取ることができなくなる。そこで、本実施形態においては、本体部２０には、繊維材料やグラファイト等の摩擦低減材が配合されていない。これにより、本体部２０に適度な剛性と屈曲性を備えさせることが可能になり、被清掃面に付着した異物を確実に拭き取ることができるようになる。

リップ部１０は、被清掃面の直交方向に対して所定角度αで傾斜する方向に延在する傾斜面１１と、傾斜面１１の先端部１５を形成し、本体部２０の一側面と平行に延在する第１面１２と、傾斜面１１のコーナー部１４を形成し、本体部２０の他側面から延長する第２面１３と、第１面１２の基端側から第２面１３側へと先細り状に切り込まれる切欠部１６で囲われて構成される。ここで、切欠部１６は、ワイパー１が被清掃面に押し付けられたときに、リップ部１０の先端部１５が被清掃面に密着するように変形しやすくするために設けられる。また、所定角度αとは、約６５度であり、６０〜７０度の範囲である。

ここで、リップ部１０は、本体部２０の幅と略等しい幅で形成される。ここで、略等しい幅とは、リップ部１０と本体部２０とは、等しい幅となるように製造されるものの、研削代や製造誤差が生じるため、本体部の幅の約１．１倍程度の誤差を含む意味である。ここで、本体部２０の幅と略等しい幅で形成されるリップ部１０と、前記所定角度αとによって、比較的小スペースの短いリップ部１０が形成される。

また、リップ部１０は、短繊維を分散したゴム層からなり先端部１５を含む先端領域１７と、先端領域１７以外のコーナー部１４を含み本体部２０と一体化される屈曲領域１８とが配置されて屈曲可能に構成される。ここで、短繊維を分散したゴム層からなる先端領域１７は、傾斜面１１から切欠き部１６に亘って、リップ部１０のコーナー部１４に存在しないように構成される。
図１に示す本実施形態に係るワイパー１の場合、屈曲領域１８及び本体部２０が短繊維を含まないゴム層からなり、この先端領域１７は、先端領域１７を形成する短繊維を分散した一層のゴム層と、屈曲領域１８を形成する短繊維を含まないゴム層とを突き合わせ、傾斜面１１から切欠き部１６に至る境界面となるように、構成されている。尚、本体部２０と一体化される屈曲領域１８は、後述するように、短繊維を含まないゴム層に限らず、短繊維を含まない弾性材料で形成されていても良い。
そして、リップ部１０の先端部１５とコーナー部１４間（傾斜面１１）の長さをＬとし、リップ部１０の先端部１５とコーナー部１４間（傾斜面１１）の内の先端領域１７の長さをＭとすると、先端領域１７の長さＭが、傾斜面１１の長さＬの１０〜７０％、好ましくは１０〜４０％である範囲になるように形成される。これにより、ある押量まで、リップ部１０の先端剛性を小さく維持することができる。尚、この先端領域１７は、屈曲領域１８と溶着や一体プレス加硫等により一体化されている。

先端領域１７は、クロロプレンゴム（ＣＲ）、ニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等のゴム材料からなる。さらに、先端領域１７には、通常、補強のためのカーボンブラック、老化防止剤、可塑剤、加硫剤といった配合剤が配合される。尚、先端領域１７に求められる低い摺動抵抗を実現するためには、ゴムに対してカーボンブラック、短繊維やグラファイト、超高分子量ポリエチレン等の摩擦低減材、老化防止剤、酸化亜鉛、可塑剤、加硫剤を配合する。

先端領域１７には、６ナイロン、６６ナイロン、６１０ナイロン等の脂肪族ポリアミド短繊維、メタ系アラミド、パラ系アラミド、ポリエステル繊維、綿繊維、レーヨン等の短繊維を用いる。また、短繊維の長さは１〜８ｍｍ程度の範囲であり、短繊維の太さは５〜１０デニールのものが好ましい。そして、ゴム材料に対する短繊維の配合量は、ゴム１００質量部に対して１０〜５０質量部に設定されることが好ましい。短繊維の配合量を１０質量部以上に設定することによって摩擦係数を小さくすることでき、一方５０質量部を超えると、ゴム材料中での短繊維の分散が悪くなってゴム物性が低下するためである。

先端領域１７は、短繊維をゴム材料内に分散して配合することにより、短繊維を分散したゴム層が形成される。ここで、先端領域１７において、短繊維はゴム層内で被清掃面と交差する方向（例えば、図１において、ワイパー１の幅方向（左右方向）と直交する縦方向）に配向されていることが好ましいが、実際にはやや傾斜している。摩擦低減材となる短繊維が、配向性が無い場合、あるいは、被清掃面と平行に配向されている場合（例えば、図１において、ワイパー１の幅方向に配向されている場合）には、成形後のリップ部１０が波打ち形状になりやすく、外観形状が悪化する。さらに、先端部１５と被清掃面との間に隙間が生じて密着性が悪くなる。これに比べて、短繊維が縦方向に配向されている場合には、成形後にリップ部１０が波打ち状になりにくく、外観形状の悪化といった問題が生じにくい。さらに、先端部１５の被清掃面への密着性が高くなり、拭き取り性能が向上する。即ち、先端領域１７中での短繊維の配向方向は、リップ部１０の幅方向（左右方向）と直交する縦方向であることが、リップ部１０の外観や寸法安定性において好ましい。

更に、先端領域１７の先端部１５付近は、その表面が研磨され、表面に短繊維が露出していることが好ましい。これにより、摩擦係数を低下することができる。

一方、屈曲領域１８は、本体部２０と同じ材料からなり、クロロプレンゴム（ＣＲ）、アクリロニトリルゴム（ＮＢＲ）、水素化ニトリルゴム（Ｈ−ＮＢＲ）、スチレンブタジエンゴム（ＳＢＲ）、エチレン・プロピレンジエンモノマー（ＥＰＤＭ）等のゴム材料や、ポリウレタン等の弾性材料からなり、短繊維の補強部材は含まれない。

また、屈曲領域１８も本体部２０と同様に、ゴム材料からなる場合、通常、補強のためのカーボンブラック、老化防止剤、可塑剤、加硫促進剤、加硫剤等の配合剤が配合されることが好ましい。更に、屈曲領域１８も本体部２０と同様に、被清掃面に接触する部分ではないことから、先端領域１７とは違って、摩擦係数を下げるために摩擦低減材が配合される必要はそもそもない。逆に、屈曲領域１８も本体部２０と同様に、摩擦低減材が配合されることによってその硬度が高くなりすぎると、屈曲領域１８の屈曲性が失われる。そのため、リップ部１０が被清掃面に沿って摺動しにくくなり、被清掃面の異物を確実に拭き取ることができなくなる。そこで、本実施形態においては、屈曲領域１８においても本体部２０と同様に、繊維材料やグラファイト等の摩擦低減材が配合されていない。これにより、屈曲領域１８に適度な剛性と屈曲性を備えさせることが可能になり、被清掃面に付着した異物を確実に拭き取ることができるようになる。

ここで、本実施形態に係るワイパーの製造方法について、図２及び図３に基づいて説明する。図２及び図３は、本実施形態に係るワイパーの製造方法を説明する図である。尚、図２及び図３では、図１に示す本実施形態に係るワイパー１であって、屈曲領域１８及び本体部２０が短繊維を含まないゴム層からなる場合のワイパー１の製造方法について、説明する。

図２に示すように、まず、ワイパー１の切欠部１６を成形する突起部３３と、突起部３３から一方の側（図２の右側）に設けられ本体部２０を形成する本体部キャビティ３４と、突起部３３から他方の側（図２の左側）に設けられリップ部１０を形成するリップ部キャビティ３５とそれに連通するように設けられたゴム溜め部３５ａ、３５ｂとを備える下型（一方の型）３２を用意する。また、図３に示すコーナー部１４を形成するコーナー部キャビティ３６を備える上型（他方の型）３１を用意する。次に、図２に示すように、本体部キャビティ３４内に、フレーム２１と本体部２０及びリップ部１０の屈曲領域１８を形成するためのゴム層からなる短繊維を含まない未加硫シート２０ａとを順次積層する。そして、ゴム溜め部３５ａに、リップ部１０の先端領域１７を形成するための短繊維分散ゴム層の未加硫シート１７ａを未加硫シート２０ａから所定長さだけ離して設置する。

次に、図３に示すように、上型３１を下型３２に組み合わせて、所定時間、加熱加圧して、未加硫シート２０ａ及び未加硫シート１７ａを加硫する。加硫条件は通常のゴムの加硫条件であり、特に限定されるものではない。このとき、短繊維分散ゴム層の未加硫シート１７ａが先端領域を区画すると同時に、未加硫シート２０ａから流れ込んで、突き合わせ状の境界が形成される。同時に、余剰の未加硫シート１７ａが下型３２に設けられたゴム溜め部３５ａ、３５ｂに流れ込む。特に、大きいゴム溜め部３５ａには未加硫シート１７ａが部分的あるいは完全に充満し、これにより先端領域１７の容量が調整される。そして、成形体を上型３１及び下型３２から脱型してワイパー１を成形する。その後、リップ部１０の短繊維分散ゴム層からなる先端領域１７を研磨して、短繊維を露出させる。このように製造することにより、図１に示すように、ワイパー１のリップ部１０には、短繊維分散ゴム層からなる先端領域１７が充填される。また、未加硫シート１７ａの長さを変えることにより、先端領域の長さＭを変更することができる。即ち、先端領域１７の長さＭに基づいて求まる先端領域１７の容量に応じて、未加硫シート１７ａの長さを変えることにより、先端領域１７の長さＭを変更することができる。この場合、未加硫シート１７ａは、その左端部を大きいゴム溜め部３５ａの壁面に当てることで、位置設定される。

このように、本実施形態のワイパー１とその製造方法は、短繊維を分散したゴム層が先端領域１７にだけ設けられていることから、リップ部１０の屈曲自由度が確保され、ワイパー１の押量に対してリップ部１０の先端剛性が急激に大きくなることが生じにくくなる。従って、先端剛性が急激に大きくなることによる、リップ部１０と本体部２０の間のコーナー部１４の応力集中が防止される。そして、コーナー部１４を含む屈曲領域１８の疲労破壊が防止されて、寿命を長くすることができる。また、被清掃面に接触するリップ部１０の先端領域１７には短繊維が分散されているゴム層で形成されることから、摩擦係数が低減され、耐摩耗性を維持しつつ、摺動抵抗を小さくすることができる。

以上、本発明の好適な実施の形態について説明したが、本発明は、前記実施の形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した限りにおいてさまざまな変更が可能なものである。

上記実施形態に係るワイパー１では、リップ部１０において、短繊維を分散したゴム層からなる先端領域１７は、傾斜面１１から切欠き部１６に亘って構成されているが、それに限らない。即ち、リップ部１０において、短繊維を分散したゴム層からなる先端領域１７は、その長さＭが、傾斜面１１の長さＬの１０〜７０％（好ましくは１０〜４０％）である範囲になり、且つ、コーナー部１４に存在しないように構成されていればよく、例えば、図８に示すように、傾斜面１１から第１面１２に亘って構成されるものであっても良い。

図８に示す本実施形態の変形例に係るワイパー１の製造方法は、図２において、下型３２に設けたワイパー１の切欠き部１６を成形する突起部３３の一方の側（図２の右側）のキャビティ３４内に、フレーム２１と本体部２０及びリップ部１０の屈曲領域１８を形成するためのゴム層からなる未加硫シート２０ａとを順次積層する。そして、突起部３３の他方の側（図２の左側）に、リップ部１０の先端領域１７を形成するための短繊維分散ゴム層の未加硫シートと短繊維を含まない未加硫シートとの二層シートを所定長さだけ離して設置する。これにより、傾斜面１１から切欠き部１６に亘って断面Ｌ字状の境界面を形成することができる。

次に、上述した本実施形態に係るワイパーとその製造方法を適用した具体的な実施例について、以下に説明する。

本実施例に係るワイパー１では、本体部２０及びリップ部１０の屈曲部１８のゴム配合は、ＮＢＲ１００質量部、ＦＥＦカーボンブラック５０質量部、プロセスオイル１０質量部、硫黄２．５質量部、加硫促進剤１．５質量部である。そして、これらをバンバリーミキサーで均一に混合した後、カレンダーロールによって６ｍｍ厚さのゴムシートを作製し、本体部２０及びリップ部１０の屈曲部１８の未加硫シート２０ａを作製した。

また、リップ部１０の先端領域１７の短繊維分散ゴム層のゴム配合は、上記配合に６６ナイロン短繊維（繊維長３ｍｍ、繊維径６ｄｔｅｘ）２０質量部を添加したものである。ＮＢＲに短繊維、ＦＥＦカーボンブラック、可塑剤、硫黄、加硫促進剤等を配合してバンバリーミキサーで均一に混合した後、カレンダーロールによって短繊維を配向させて２ｍｍ厚さのゴムシートを作製し、短繊維分散ゴム層の未加硫シート１７ａを作製した。

また、フレーム２１は、１．６ｍｍ厚みのＬ字状の鉄板である。

そして、短繊維分散ゴム層の未加硫シートの長さを変えることにより、短繊維を分散したゴム層からなるリップ部１０の先端領域１７の長さＭを変化させ、実施例Ａ〜Ｅのワイパー１を製造した。ここで、実施例ＡはＭ／Ｌ＝１３％、実施例ＢはＭ／Ｌ＝２６％、実施例ＣはＭ／Ｌ＝３９％、実施例ＤはＭ／Ｌ＝５３％、実施例ＥはＭ／Ｌ＝６６％とした。尚、実施例Ａ〜Ｅについては、先端領域１７の長さＭが、傾斜面１１の長さＬの１０〜７０％の範囲である。

一方、比較する評価サンプルとして、上述した比較例１及び比較例２を用いる。比較例１は、図９に示す短繊維を分散させたゴム層１１７をリップ部１１０と本体部１２０の表面に位置するように構成されるワイパー１０１である。また、比較例２は、図１０に示す短繊維を分散させたゴム層がリップ部１１０と本体部１２０とに存在せず構成されるワイパー２０１である。図９に示すワイパー１０１は、下型のキャビティにフレームとその上に本体部の未加硫シートを積層し、そして短繊維分散ゴム層の未加硫シートを本体部の未加硫シートの上に積層するとともに、突出させて設置した後、上型を組み合わせて、所定時間、加熱加圧して未加硫シートを加硫し、成形体を脱型してワイパーを成形して製造する（図２及び図３で示した本実施形態のワイパー１の製造方法を参照）。

そして、実施例Ａ〜Ｅ及び比較例１，２のそれぞれについて、先端剛性と摺動抵抗とを測定し、比較評価した。

先端剛性は、図４に示すように、オートグラフ４０にワイパー１を取付け、テーブル４１上にリップ部１０を押付けて、押し付け量（ｍｍ）と先端剛性（Ｎ／ｃｍ）の関係を求める。測定するときの条件は、圧縮速度が１０ｍｍ／ｍｉｎ、測定変位量が２．０ｍｍ、温度が室温である。

摺動抵抗は、図５に示すように、室温下でガイド５１により鉛直方向に案内されたワイパー１を、ステンレス板５０に０．５ｍｍ押さえつけて、リップ部１０の先端部１５をステンレス板５０に接触させた状態で、ステンレス板５０を水平方向に速度５０ｍｍ／秒で移動させた。このときの、ワイパー１に作用する水平方向の力をロードセル５２で測定し、これを摺動抵抗（Ｎ／ｃｍ）とした。尚、図５では、本実施例に係るワイパーについて適用した図である。

実施例１（実施例Ｃ）及び比較例１，２のそれぞれについての摺動抵抗（押付け量０．５ｍｍ）の測定値は、図６に示すとおりである。図６に示すように、ステンレス板５０に接触させたリップ部の先端部が短繊維を分散させたゴム層からなる実施例１と比較例１は、摺動抵抗値が低く、ステンレス板５０に接触させたリップ部の先端部が短繊維を含まないゴム層からなる比較例２は、摺動抵抗値が高いことが判る。

そして、実施例Ａ〜Ｅ及び比較例１，２のそれぞれについての先端剛性の測定値は、図７に示すとおりである。比較例１は、押付量１．０ｍｍ付近から摺動抵抗は増加する恐れがある。また、比較例２は、１．７５ｍｍ近傍まで急激な上昇はなく安定している。そして、実施例Ａ〜Ｃは、比較例２とほぼ同様で、１．７５ｍｍ近傍まで急激な上昇はなく安定している。実施例Ｄは、１．５ｍｍ近傍まで急激な上昇はなく、実施例Ｅは、１．３ｍｍ近傍まで急激な上昇はなく、安定している。

以上の比較結果により、本実施例Ａ〜Ｅのワイパー１は、短繊維を分散したゴム層が先端領域１７にだけ設けられていることから、リップ部１０の屈曲自由度が確保され、ワイパー１の押量に対してリップ部１０の先端剛性が急激に大きくなることが生じにくくなっていることが判る。実施例Ａ〜Ｃは、特に、ワイパー１の押量に対してリップ部１０の先端剛性が急激に大きくなることが生じにくくなっており、先端領域１７の長さＭが傾斜面１１の長さＬの１０〜４０％の範囲であることが好ましいことが判る。

従って、本実施例Ａ〜Ｅのワイパーは、先端剛性が急激に大きくなることによる、リップ部１０と本体部２０の間のコーナー部１４の応力集中が防止される。そして、コーナー部１４を含む屈曲領域１８の疲労破壊が防止されて、寿命を長くすることができる。また、被清掃面に接触するリップ部１０の先端領域１７には短繊維が分散されているゴム層で形成されることから、摩擦係数が低減され、耐摩耗性を維持しつつ、摺動抵抗を小さくすることができる。
すなわち、押量が１ｍｍを超える等のように押し付け量を大きくして使用される場合でも、被清掃面と接触するリップ部の摩擦係数を低くすると共に、リップ部と本体部の間のコーナー部への応力集中を防止して寿命を長くすることができる。

１ ワイパー
１０ 短いリップ部
１１ 傾斜面
１２ 第１面
１３ 第２面
１４ コーナー部
１５ 先端部
１６ 切欠部
１７ 先端領域
１８ 屈曲領域
２０ 本体部
３１ 上型（他方の型）
３２ 下型（一方の型）
３３ 突起部
３４ 本体部キャビティ
３５ リップ部キャビティ
３５ａ ゴム溜め部
３５ｂ ゴム溜め部
３６ コーナー部キャビティ

Claims (5)

1. 対象物の被清掃面に対して摺動することにより、前記被清掃面を拭き取るワイパーであって、
   前記被清掃面の直交方向に延在する本体部と、
   前記被清掃面の直交方向に対して所定角度で傾斜する方向に延在する傾斜面を有し、前記本体部と一体化されるとともに前記被清掃面に接触可能であり、前記本体部の幅と略等しい幅の短いリップ部とを備え、
   前記短いリップ部は、前記傾斜面と、前記傾斜面の先端部を形成する第１面と、前記傾斜面のコーナー部を形成する第２面と、前記第１面側から前記第２面側へと先細り状に切り込まれる切欠部とで囲われて、短繊維を分散したゴム層からなり前記先端部を含む先端領域と、前記コーナー部を含み前記本体部と一体化され前記短繊維を含まない屈曲領域とが配置されて屈曲可能に構成されることを特徴とするワイパー。
2. 前記先端部と前記コーナー部との間の長さＬの内、前記先端領域の長さＭが、１０〜７０％の範囲にある請求項１記載のワイパー。
3. 前記先端部と前記コーナー部との間の長さＬの内、前記先端領域の長さＭが、１０〜４０％の範囲にある請求項１記載のワイパー。
4. 前記先端領域の短繊維を分散したゴム層は、その表面が研磨されて表面に短繊維が露出している請求項１乃至３の何れかに記載のワイパー。
5. 請求項１乃至４の何れかに記載のワイパーの製造方法であって、
   前記切欠部を形成する突起部と、前記突起部から一方の側に設けられ前記本体部を形成する本体部キャビティと、前記突起部から他方の側に設けられ前記短いリップ部を形成するリップ部キャビティとそれに連通するように設けられたゴム溜め部とを備える一方の型と、前記コーナー部を形成するコーナー部キャビティを備える他方の型と、を用意し、
   前記一方の型における前記本体部キャビティ内に、フレームと短繊維を含まない未加硫シートとを順次積層し、
   前記一方の型における前記ゴム溜め部に、前記短いリップ部の前記先端領域の容量に応じた長さの短繊維を分散した未加硫シートを位置設定して載置し、
   前記一方の型に前記他方の型を組み合わせた後、加熱加圧して未加硫シートを加硫し、成形体を脱型することを特徴とするワイパーの製造方法。

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