JPH0657778B2 - 改良風防ガラスワイパ−材料 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は風防ガラスワイパーブレードの製造に適したエ
ラストマー組成物に関する。更に詳しく言えば、本発明
は完全に飽和された主鎖をもつエラストマー、エラスト
マー用の硬化剤、補強用充てん材、および多量混入の黒
鉛粒子からなる組成物に関する。

背景となる技術 風防ガラスワイパーブレードは、天然および合成ゴム、
例えば天然または合成ポリイソプレン、ブタジエン、エ
チレン−プロピレン−ジエンゴム、ネオプレンまたはそ
の配合物を含めて種々様々なエラストマーから成形でき
る。しかし、最も一般的には、天然または合成のポリイ
ソプレンから風防ガラスワイパーがつくられる。風防ガ
ラスワイパーブレードが適切に働くためには、風防ガラ
スを横切るブレードの摩擦抗力が低くなければならな
い。もしゴムとガラスとの間の摩擦抗力を減らすことが
できるなら、ワイパー組立ては動作するのにより小さい
力で済むことは明白である。同様に、ブレードの摩擦抗
力の減少はふき取り作用を向上させるが、それは、抗力
が増すにつれてブレードがガラス上を引つぱられるとき
ブレードががたがた音を立てる傾向があるからである。
これは風防ガラスが端だけ濡れていてふき取りサイクル
中に縞になつた風防ガラスを生ずる場合に最も普通に出
会う問題である。従つて、ブレードは、より小さい作用
力でガラス上を運動しかつ縞にならずにむらなく風防ガ
ラスをふくために、摩擦抗力の度合が低くなければなら
ない。幾つかのエラストマー、例えばネオプレン、でつ
くられたブレードは、ブレードの表面摩擦を減らす処理
を必要としない程十分に低い摩擦係数をもつている。し
かし、ほとんどのブレード材料は、表面摩擦を減らすた
め何等かの処理を必要とするであろう。

典型的にはポリイソプレンからつくられた風防ガラスワ
イパーブレードは、一般にワイパーブレードの表面を塩
素または臭素いずれかでハロゲン化することにより処理
される。エラストマーの主鎖に存在するエチレン性不飽
和によるエラストマーとハロゲンとの反応は、ワイパー
ブレードの表面を硬化させ、このようにしてその摩擦を
減らす。硝酸または硫酸といつた無機酸を用いた表面処
理によりブレードの摩擦を減らすことも可能である。ワ
イパーブレードの摩擦を減らすための更にもう一つの方
法は、例えば米国特許第3,080,596号明細書に教示され
ているように、摩擦減少材料、例えば二硫化モリブデン
の表面層でブレードを被覆することである。

改善されたふき取り特性を有する風防ガラスワイパーブ
レードをつくるもう１つの試みが米国特許第4,103,385
号明細書に記載されている。この特許におけるワイパー
ブレード形成法は、最初にブレードをその表面が硬化す
るように処理し、次に表面硬化したブレードを、その摩
擦係数を低くするように被覆する、例えば最初にブレー
ドを塩素で処理し、その後特定のヤング率をもつたエラ
ストマー材料およびプラスチツク材料から選ばれた材料
からなる少なくとも一つの被覆物を適用することによつ
て摩擦係数を低くすることからなる。例えば、エチレン
−プロピレンジエンゴムからつくられたブレードの場合
のように（即ち、これは飽和主鎖をもつエラストマーで
あるので）、ハロゲン化が表面硬さの増加に無効である
場合、第一コーターでブレード表面に硬化した層を適用
し、次に第二コーターでエラストマー材料およびプラス
チツク材料からなる被覆物を適用することが該特許明細
書の中に教示されている。

しかし、風防ガラスワイパーに施されたこのような被覆
物はブレードの摩擦抗力を低下させるのに効果的かもし
れないが、これら被覆物は使用中にすり減るかもしれな
い。その上、天然ゴムのような不飽和エラストマーから
つくられた一般に使用されている風防ガラスワイパー
は、例えば紫外線、熱、酸素およびオゾンによるブレー
ドの環境攻撃により使用中に化学変化を受けやすい。一
般に、不飽和部位における反応によるエラストマーのこ
れら化学変化は、ブレードの物理的性質を変化させる。
従つて、ブレードはゆるく裂けたとき粒子を失なつて風
防ガラスにくつつくことがあり、そして硬化し始め、風
防ガラスのわん曲によく一致しない程にゆがみを帯び始
める。これは、ワイパーブレードのふき取り特性の著し
い劣化を起こし、取り替えが必要になる。

本発明の記述 本発明は、風防ガラスワイパー材料としての使用に適し
た改良エラストマー組成物に向けられていて、該材料は
低い摩擦係数と勝れた環境耐久性とを有する。本組成物
は、それが(イ)完全に飽和された主鎖をもつエラストマ
ー１００重量部、(ロ)エラストマーを橋かけ結合するの
に十分な量のエラストマー用キユラテイブ、(ハ)粒状黒
鉛少なくとも２５重量部、および(ニ)補強用粒状充てん
材からなるという点に特徴がある。本組成物は風防ガラ
スワイパー組成物に常用される他の材料を任意に含むこ
とができる。

なるべく本組成物の飽和主鎖をもつエラストマーはエチ
レン−プロピレン−ジエンゴム（EPDM）を含むか本質的
にこれから成立つのがよい。キユラテイブは促進硫黄硬
化系からなり、組成物は約５０部と約１００重量部との
間の粒状黒鉛（EPDM１００重量部に基づく）を含む。

本特許願に教示された組成物からつくられた風防ガラス
ワイパーは、都合の良いことに、勝れた環境劣化抵抗を
示すと同時に、天然ゴムからつくられた従来のブレード
のそれよりも良好な圧縮ひずみと低い摩擦とを更にもつ
ている。本発明に用いられるエラストマーの環境安定性
は、その主鎖中に環境からの攻撃を受け易い反応性不飽
和部位を有しないことから生ずる。

本発明組成物から形成された風防ガラスワイパーブレー
ドのもう一つの利点は、摩擦を減らすように表面を処理
しただけの従来の仕方でつくられた風防ガラスワイパー
と比較して、摩擦修正用黒鉛が組成物中に添加されてい
るので、本発明に係るブレードの摩擦特性は、表面が使
用によつてすり減るときに変化を受けないことである。
更にまた、本発明組成物からつくられた風防ガラスワイ
パーブレードは、一様に摩耗するようであり、従つて、
長期に及ぶ使用においても、このワイパーは良好なふき
取り特性をもち続ける。

本発明を実施する最良様式 本特許願の発明は、風防ガラスワイパー材料としての使
用に適したエラストマー組成物に向けられている。この
組成物からつくられた風防ガラスワイパーは、従来の天
然ゴムブレードのそれよりも改善された環境耐久性と低
い摩擦を示す。本発明組成物は、それが完全に飽和さた
主鎖をもつエラストマー材料、エラストマー用キユラテ
イブ、粒状黒鉛、および補強用粒状充てん材からなると
いう点に特徴がある。これら成分の各々、ならびに組成
物中に含めることのできる任意材料を以下に詳しく説明
することにする。

本発明組成物は、完全に飽和された主鎖をもつエラスト
マー、即ち主鎖が二重結合を含まないエラストマー、１
００重量部を含む。多くのこのようなエラストマーは当
業者にとつて公知である。本発明組成物に使用される多
数のこのようなエラストマーの典型は、エチレン−プロ
ピレン−ジエンゴム（EPDM）であり、このものはエプカ
ー（Epcar）〔ポリサー社（Polysar Ltd.），サーニ
ア、カナダの商品名で、該社より入手できる〕、ロイヤ
レン（Royalene）〔ユニロイヤル（Uniroyal）、ナヌガ
タツク、コネクチカツト州の商品名〕、ビスタロン（Vi
stalon）〔エキソン（Exxon）、ヒユーストン、テキサ
ス州の商品名で、該社より入手できる〕、ノルデル（No
rdel）〔ジユポン（Dupont），ウイルミントン，デラウ
エア州の商品名で、該社より入手できる〕、およびエプ
シン（Epsyn）〔コポリマー（Copolymer），バトンルー
ジユ、ルイジアナ州の商品名で、該社より入手できる〕
として商業的に入手できる。他の適当な飽和主鎖をもつ
エラストマーには、例えばエプカー（商品名）、ロイヤ
レン（商品名）、ビスタロン（商品名）、およびエプシ
ン（商品名）として入手できるエチレンプロピレンゴム
が含まれる。同様に使用できる飽和ニトリルエラストマ
ーにはターバン（Therban）〔モベイ ケミカル（Mobay
Chemical），ピツツバーグ、ペンシルバニア州の商品
名で、該社より入手できる〕が含まれるが、これに制限
されない。更に他の飽和主鎖をもつエラストマーはクロ
ロスルホン化ポリエチレンであり、ハイパレン（Hypale
n）（ジユポンの商品名で、ここから入手できる）とし
て商業的に入手できる。

本発明組成物に使用される飽和主鎖をもつエラストマー
はまた２種以上の異なる完全に飽和された主鎖をもつエ
ラストマー、例えば上記のものの混合物でもよい。本特
許願に係るエラストマー組成物は、全体的にあるいは部
分的に、エチレン−プロピレンジエンゴムからなるのが
よい。飽和主鎖をもつエラストマーに加えて、本発明組
成物は修飾用エラストマーとして小さい割合で不飽和主
鎖エラストマーを含むことができる。しかし、ブレード
の最大の環境耐久性を維持するためには、このような不
飽和主鎖をもつエラストマーを組成物中に含めないこと
が好ましい。

本特許願に係る組成物はまたエラストマーを橋かけ結合
するのに十分な量のエラストマー用キユラテイブをも含
む。個々のエラストマー組成物に使用すべき特定のキユ
ラテイブおよび最適量の選択は、例えば、当業者にとつ
て公知のように、望まれる物理的性質、ブレード形成法
との融和性により左右され、従つてこのような選択は当
業者の判断にある。典型的には、このようなキユラテイ
ブには硫黄系、例えば在来型の硫黄、効率的および半効
率的促進硫黄系（硫黄と促進剤から成る）、過酸化物キ
ユラテイブなどが含まれるが、これらに限定はしない。
このような系はこの分野でよく知られており、文献、例
えば「Vulcanization and Vulcanizing Agents」，ダブ
リユー．ホフマン（W.Hoffman），マクラーレン アン
ド サンズ社（Maclaren and Sons Ltd.），ロンドン
（１９６７年）に広く記述されている。該文献はこのよ
うな教示を得るために本特許願に引用として特別に取り
入れている。特に適当な具体例であるEPDMエラストマー
に対しては促進硫黄硬化系（硫黄と促進剤から成る）が
好ましい。促進剤は加硫の速度を増大させるために硫黄
のような加硫剤と一緒に少量使用される配合物質であ
る。従つて、それらはこれらゴムの加工を改質又は改良
する手段を提供する。また、それらは硬化中に形成され
る網状構造のタイプおよび得られる材料の機械的性質を
制御する。実際のこととして、加硫ゴムの機械的性質は
キユラテイブ パツケージの中に使用されている促進剤
のタイプまたは量によつて実質的に変動することがあ
る。慣用されている促進剤は、チアゾール類、スルフエ
ンアミド類、チウラン類、ジチオカルバメート類等を包
含する。スルフエンアミド類は速い硬化を与えるばかり
でなく遅いスコーチ時間を与える。促進硬化系において
促進剤の使用によつて付与されるもう一つの利点は、ゴ
ム材料の老化の改良である。高温での加硫戻りが軽減さ
れる。

促進剤／硫黄（Ａ／Ｓ）比率は三次元網状組織の性質を
決定する。従つて、具体的応用における要求が、最適性
質を得るためのＡ／Ｓ比率を指示する。

風防ガラスワイパー形成に使用される組成物の摩擦を減
少させるため、エラストマー組成物の中に黒鉛を添加す
る。ワイパーブレードに受け入れられるレベルまで摩擦
を十分に減少させるには、少なくとも約２５重量部の粒
状黒鉛をエラストマー組成物の中に混入しなければなら
ない（完全飽和な主鎖をもつエラストマー１００重量部
に基づき）。エラストマー組成物の特に適当な一具体例
（完全に飽和された主鎖をもつエラストマーがEPDMから
なる）においては、エラストマー組成物が、組成物中の
飽和主鎖エラストマー１００重量部当り、約５０から約
１００重量部までの黒鉛粒子を含むのがよい。本発明組
成物に使用される黒鉛の粒径は特別な粒径に制限されな
い。幾つかの粒径の混合も使用できる。更に詳しく言え
ば、本発明組成物に使用すべき最適粒径は、ブレード製
造法により一部は示唆されるであろう。特に適当な粒径
の選択は当業者の判断にあるであろう。黒鉛は、例えば
ジクソン１１７６およびジクソン２００−４２〔ザ ジ
ヨセフジクソン クルーシブル社（The Joseph Dixon C
rucible Co.），ジヤージー市、ニユージヤージー州の
商品名で、該社より入手できる〕として商業的に入手可
能である。

本発明組成物のもう一つの成分は補強用粒状充てん材
で、このものは有機または無機粒子、またはその混合物
からなる。特に適当な有機および無機粒子の例には、カ
ーボンブラツク、酸化亜鉛、微粒状炭酸カルシウム、シ
リカおよびケイ酸塩が含まれる。なるべくは、補強用粒
子はカーボンブラツクからなるのがよい。一般に、組成
物中の補強用粒子の濃度は、飽和主鎖エラストマー１０
０重量部に基づき、約１５と約１００重量部との間であ
る。

特に適当なカーボンブラツクは２０〜６０nm（ナノメー
トル）の平均粒径をもち、組成物にゴム１００部当り約
５０から７０部使用する。補強用充てん材の最適の型と
量の選択は当業者の判断にある。

風防ガラスワイパー材料として使用されるエラストマー
組成物は、このような処方物に常用される他の材料を任
意に含むことができる。これら任意材料は、非補強用充
てん材、例えばCaCO₃、クレーなど；硬化活性化剤、例
えばステアリン酸および酸化亜鉛；ナフテン油を含めて
処理加工油、例えばサーコ軽ゴムプロセス油（Circo li
ght rubber process oil）およびサーコゾル（Circoso
l）４２４０〔両者ともサン ペトロリウム プロダク
ツ（Sun Petroleum Products），アクロン，オハイオ州
から入手できる〕、および他の添加物、例えばCaOのよ
うな乾燥剤が含まれる。酸化防止剤を組成物に含めるこ
とができる。例えば、エチレン−プロピレン型のゴムの
配合においては、酸化防止剤の添加を必要としないこと
は公知であるが、多くの場合これらは有益である。酸化
防止剤には、例えば重合キノリン、障害を受けたアミン
類、フエノール類、およびこの分野で公知の同様な材料
が含まれる。

風防ガラスワイパーは一般に押出し、トランスフア成
形、または圧縮成形によりつくられる。エラストマー組
成物のマスターバツチを、先ず一般にバンブリー型ミキ
サーあるいは２本ロールゴムロール機で均密に混和し、
一般にはキユラテイブを最後に混入し、その後組成物を
ワイパーブレードに形づくり、硬化する。この分野で公
知のように、ブレードを押出し、トランスフア成形また
は圧縮成形によりつくる場合、ブレードを縦列状態でつ
くり、その後生成物を細長く裂いて一対のブレードを得
る。裂いたふちが使用時にブレードのふき取り刃とな
る。組成物の製造法および本発明組成物からの風防ガラ
スワイパーブレードを形づくる方法は特定の方法に限定
されない。当業者にとつてよく知られているように、こ
のような形成条件ならびに組成物の具体例は、適当な最
適特性をもつワイパーブレードを得るように変化しうる
（請求の範囲内で）。

工業的応用性 本発明エラストマー組成物は風防ガラスワイパー材料と
しての使用に応用を見出すことが上記の説明から明白と
なるに違いない。

下記の例は、本発明組成物の記述として提出したのであ
り、本発明により企図された最良の様式を説明するもの
であるが、制限するものとみなすべきではない。

例１ から風防ガラスワイパーブレードを圧縮成形した。

この配合物は天然ゴム配合物に対する１１％と比較して
１４％という圧縮ひずみを有した。ワイパーモータ−電
流を検査することにより測つた摩擦は、ＮＲ（天然ゴ
ム）ブレードに対するよりも３５％低かつた。このブレ
ードは１〜１０の目盛（１０が優秀）で7.5〜8.0のふき
取り特性をもつた。

例２ 摩擦および摩耗に及ぼす黒鉛添加量の効果を調べるた
め、種々なレベルの黒鉛を有する配合物から一連のワイ
パーブレードをつくつた。配合物は次の通りである： 黒鉛を減らすと、摩擦が増加し、その結果摩損と摩耗が
増加することが判つた。ゴム１００部当り２５部におけ
る摩擦はＮＲブレードに匹敵するか、またはそれより幾
分大きい。

例３ 摩擦に及ぼす粒径の効果を調べるため、種々な粒径の黒
鉛を用いた二つの異なる配合物からブレードをつくつ
た。

これら材料からつくられた風防ガラスワイパーブレード
は同程度の摩擦特性を示した。

例４ これら材料の耐久性の証拠として、下記の配合物VIIIの
風防ガラスワイパーブレードをつくり、そして500,000
回繰返しの耐久性試験にかけた。この間にブレードを４
０秒通水、２０秒停止という水吹付けサイクルにさらし
た。ブレードの最初のふき取り特性は１〜１０（１０が
優秀）の目盛で7.0であり、100万回のサイクルの後のそ
れは依然として5.0のふき取り特性をもつていた。

例５ 製造法の選択は、当業者の知る通り、ある性質を相殺す
ることがあり、そしてエラストマー硬化系の最適選択を
示唆することがある。例えば、もしブレードを圧縮成形
するならば、IXのような組成物は１４％の圧縮ひずみを
もつブレードを生ずるだろう（ASTMＤ−３９５−方法
Ｂ、７０℃において２２時間）。これに対し、もしブレ
ードを押し出したいならば、より早く硬化はするが１７
％という幾分か悪い圧縮ひずみを有するＸのような配合
物が選ばれるかもしれない。両方の場合、圧縮ひずみは
天然ゴムについて観察された１９〜２０％よりは良い。

この記載を考慮して、本発明の多くの変法が当業者にと
つて明白であろう。本発明の真の範囲内に入るあらゆる
このような変法は請求の範囲の表現の中に含まれるもの
とする。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】風防ガラスワイパーブレード用の硬化し得
   るエラストマー組成物において、前記組成物が （イ）エチレン−プロピレン−ジエンゴムからなる完全
   に飽和された主鎖をもつエラストマー１００重量部、 （ロ）前記エラストマーを橋かけ結合するのに十分な量
   の前記エラストマー用の硬化剤、 （ハ）粒状黒鉛少なくとも２５重量部、および （ニ）補強用粒状充てん材、 の緊密な混合物からなることを特徴とする上記組成物。
2. 【請求項２】エラストマー用の硬化剤が硫黄と促進剤か
   らなる請求の範囲第１項記載のエラストマー組成物。
3. 【請求項３】組成物が約５０〜約１００重量部の粒状黒
   鉛を含む請求の範囲第１項記載のエラストマー組成物。
4. 【請求項４】補強用粒状充てん材がカーボンブラツクか
   らなる請求の範囲第１項記載のエラストマー組成物。