WO2003080717A1 - Verfahren zur herstellung eines gummiartikels und gummiartikel - Google Patents

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Definitions

  • the invention is based on a method for producing a rubber article according to the type defined in more detail in the preamble of claim 1 and on a rubber article according to the type defined in more detail in the preamble of claim 6.
  • Such a rubber article is known from DE 196 12 231 AI and designed as a wiper blade for a wiper.
  • the wiper blade comprises a wiper rubber, which can be made on the basis of natural rubber.
  • the squeegee is coated with a lubricating varnish, which is made of an air-hardening two-component dry lubricant.
  • One of the components is a solid lubricant, especially polytetrafluoroethylene (PTFE), and the other Component is a hardener, which consists essentially of polyisocyanate.
  • This lubricating varnish has a curing time of about 5 minutes at an ambient temperature of 100 ° C and a curing time of about 24 hours at an ambient temperature of 20 ° C.
  • a wiper blade of a windshield wiper is known from JP 3 042 355, which has a wiper rubber with a coating containing lubricant. During the manufacture of the squeegee, part of the coating in the area of a wiper lip of the squeegee is scraped off using a suitable tool.
  • Chlorination releases chlorine, which affects the working environment in question during production.
  • the surface coating generally gradually becomes detached, which leads to contamination in the area around the squeegee and deteriorates the wiping properties.
  • Chlorination cannot be used for the inline production of a squeegee.
  • the inventive method for producing a rubber article with the features according to the preamble of claim 1, in which the basic shape of the rubber article is generated, the basic shape is coated with a photochemically curing lubricating varnish and the photochemically curing lubricating varnish is then cured, has the advantage that further processing of the Rubber article is possible after a very short time after applying the lubricating varnish, because a photochemically curing lubricating varnish usually hardens within seconds or fractions of a second.
  • a photochemically curing lacquer is a polymerization lacquer that hardens with the help of photoinitiators under the influence of, for example, ultraviolet light in a short time.
  • the photoinitiators absorb light energy and break down into responsive fission products, which in turn trigger a chain reaction, until the paint film has completely hardened.
  • the lubricating varnish is preferably cured by means of ultraviolet radiation.
  • the rubber article is a wiper rubber of a windshield wiper, drive a squeegee that has a low dry friction coefficient ⁇ tr .
  • the layer thickness of the lubricating varnish which is expediently about 10 ⁇ m, is preferably monitored during the manufacture of the wiper rubber. As is usual in practice, this can be done by means of a photothermal measurement.
  • a squeegee is usually made of a soft rubber material, the softness of the shape making it difficult to handle in an automated manufacturing process. It is therefore a particular advantage to be able to grasp and rework a squeegee shortly after coating and curing the lubricating varnish, without damaging the lubricating varnish coating. This has not been possible with previously proposed sliding varnishes.
  • a coating of a squeegee in the sense of the invention produces a dry friction coefficient ⁇ t r on glass of less than or equal to 1.2. This advantageously also results in a low level of noise in the interior of a motor vehicle.
  • such a squeegee has a high resistance to abrasion, so that the functionality of the squeegee is guaranteed during the normal life of a standard wiping system.
  • the method according to the invention allows the extrusion and the surface chain treatment together and perform "inline”.
  • the direct and indirect costs of the surface treatment are reduced.
  • the lubricating varnish is applied to the basic shape of the rubber material using a customary method that is adapted to the respective application.
  • the lubricating varnish can be sprayed, poured or applied to the basic shape of the rubber article using an inkjet or a vacuum.
  • the photochemically curing lubricating varnish generally comprises a lubricant, such as polytetrafluoroethylene and / or graphite, a solvent, preferably water, and a radiation-crosslinkable binder.
  • a lubricant such as polytetrafluoroethylene and / or graphite
  • solvent preferably water
  • radiation-crosslinkable binder Usually, various additives are also used to optimize the processing or Layer properties added.
  • An acrylate is preferably used as the radiation-crosslinkable binder.
  • the radiation-crosslinkable binder can also be polyurethane compounds or mixtures of polyurethane compounds or epoxides.
  • the rubber article is a squeegee of a windshield wiper
  • the surface of the basic mold In order to produce a homogeneous surface before coating the rubber article with the lubricating varnish, it may be necessary to pretreat the surface of the basic mold. This can be done, for example, by plasma treatment or flame treatment. The surface of the rubber material is also preheated, which can prove to be positive with regard to the coating behavior of the rubber article.
  • the invention also relates to a rubber article, in particular a wiper rubber for a windshield wiper.
  • the rubber article is provided with a friction-reducing coating, which is formed from a sliding varnish.
  • a photochemically curing lacquer is provided as the sliding lacquer.
  • Such a rubber article which can also be a sealing material, for example, is characterized by low manufacturing costs compared to conventional rubber articles with a friction-reducing coating.
  • FIG. 1 An embodiment of a wiper blade according to the invention is shown schematically simplified in the drawing and is explained in more detail in the following description.
  • the single figure shows a cross section through a wiper blade of a wiper.
  • a wiper blade 10 which comprises a wiper lip 12 having a wiper edge 11 made of rubber material, a head part 13 made of rubber material only partially shown here and a so-called folding bar 14 made of rubber material, which is arranged between the head part 13 and the wiper lip 12.
  • the wiper lip 12, the head part 13 and the fold-over web 14 are provided with a surface which is formed from a lubricating lacquer layer 15 which, for the sake of clarity, is shown enlarged compared to the wiper lip 12, the head part 13 and the fold-over web 14.
  • the sliding lacquer layer 15 in the present case has a thickness of approximately 10 ⁇ m and is produced from a photochemically hardening lacquer which uses polytetrafluoroethylene as the lubricant and water as the solvent and comprises an acrylate as the radiation-crosslinkable binder.
  • the lubricating lacquer layer 15 is formed only in the areas which, as a rule, can come into contact with a window of a motor vehicle during the wiping process.
  • the wiper blade 10 shown in the drawing is produced in such a way that first a basic shape consisting of the head part 13, the flap 14 and the wiper lip
  • the wiper blade 10 is cut to the desired cutting dimension, so that the wiper edge 11 is sufficiently sharp.

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Abstract

Es wird ein Verfahren zur Herstellung eines Gummiartikels und ein Gummiartikel mit einer reibungsmindernden Beschichtung, die aus einem Gleitlack gebildet ist, beschrieben. Bei der Herstellung wird eine Grundform des Gummiartikels erzeugt, welche mit einem fotochemisch härtenden Gleitlack beschichtet wird. Der fotochemisch härtende Gleitlack wird dann ausgehärtet.

Description

Verfahren zur Herstellung eines Gummiartikels und Gummiartikel
Stand der Technik
Die Erfindung geht von einem Verfahren zur Herstellung eines Gummiartikels gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 1 näher definierten Art sowie von einem Gummiartikel gemäß der im Oberbegriff des Patentanspruches 6 näher definierten Art aus .
Ein derartiger Gummiartikel ist aus der DE 196 12 231 AI bekannt und als Wischblatt für einen Scheibenwischer ausgebildet. Das Wischblatt umfaßt einen Wischgummi, der auf der Basis von Naturkautschuk hergestellt sein kann. Der Wischgummi ist mit einem Gleitlack beschichtet, der aus einem lufthärtenden Zwei-Komponenten-Trockenschmierstoff hergestellt ist. Eine der Komponenten ist ein Festschmierstoff, insbesondere Polytetrafluorethylen (PTFE) , und die andere Komponente ist ein Härter, der im wesentlichen aus Poly- isocyanat besteht. Dieser Gleitlack hat bei einer Umgebungstemperatur von 100°C eine Aushärtzeit von etwa 5 Minuten und bei einer Umgebungstemperatur von 20°C eine Aus- härtzeit von etwa 24 Stunden.
Mit derart langen Aushärtzeiten ist dieser bekannte Wischgummi jedoch nachteiligerweise für eine Inline-Fertigung, welche für solche Massenartikel die Regel ist, nicht akzeptabel .
Aus der JP 3 042 355 ist ein Wischblatt eines Scheibenwischers bekannt, das einen Wischgummi mit einer gleitmittel- haltigen Beschichtung aufweist. Bei der Herstellung des Wischgummis wird ein Teil der Beschichtung im Bereich einer Wischlippe des Wischgummis mittels eines geeigneten Werkzeuges abgeschabt.
Ferner ist es bekannt, den Reibwert eines Wischgummis eines Scheibenwischers dadurch herabzusetzen, daß er nach dem Extrudieren einer Chlorierung und anschließend einer Graphitierung ausgesetzt wird.
Bei der Chlorierung wird Chlor freigesetzt, was eine Beeinträchtigung des betreffenden Arbeitsumfeldes bei der Produktion darstellt. Zudem hat es sich gezeigt, daß sich bei einem Wischgummi, der graphitiert wurde, in der Regel allmählich die Oberflächenbeschichtung ablöst, was zu Verschmutzungen im Umfeld des Wischgummis führt sowie die Wischeigenschaften verschlechtert. Des weiteren kann das Chlorieren nicht zur Inline-Fertigung eines Wischgummis eingesetzt werden.
Vorteile der Erfindung
Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Gummiartikels mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1, bei welchem die Grundform des Gummiartikels erzeugt, die Grundform mit einem fotochemisch härtenden Gleitlack beschichtet und der fotochemisch härtende Gleitlack dann ausgehärtet wird, hat den Vorteil, daß eine Weiterbearbeitung des Gummiartikels nach dem Auftragen des Gleitlackes schon nach sehr kurzer Zeit möglich ist, denn ein fotochemisch härtender Gleitlack härtet in der Regel innerhalb von Sekunden bzw. Sekundenbruchteilen aus.
Ein fotochemisch aushärtender Lack stellt einen Polymerisationslack dar, der mit Hilfe von Fotoinitiatoren unter Einwirkung von beispielsweise ultraviolettem Licht in kurzer Zeit aushärtet. Die Fotoinitiatoren nehmen Lichtenergie auf und zerfallen in reaktionsfreudige Spaltprodukte, die wiederum eine Kettenreaktion auslösen, und zwar so lange, bis der Lackfilm vollständig ausgehärtet ist.
Bei dem Verfahren nach der Erfindung wird der Gleitlack bevorzugt mittels ultravioletter Strahlung ausgehärtet.
Insbesondere wenn der Gummiartikel ein Wischgummi eines Scheibenwischers ist, kann nach dem erfindungsgemäßen Ver- fahren ein Wischgummi hergestellt werden, der einen geringen Trockenreibwert μtr hat .
Bei Einsatz des Verfahrens nach der Erfindung wird die Schichtdicke des Gleitlackes, die zweckmäßig etwa 10 μm beträgt, während der Fertigung des Wischgummis vorzugsweise überwacht. Dies kann, wie in der Praxis üblich, mittels einer fotothermischen Messung erfolgen.
Des weiteren ist ein Wischgummi in der Regel aus einem weichen Gummimaterial gefertigt, wobei die Weichheit der Form ihre Handhabbarkeit in einem automatisierten Fertigungsprozeß erschwert. Es stellt somit einen besonderen Vorteil dar, einen Wischgummi schon kurz nach der Beschichtung und der Aushärtung des Gleitlackes greifen und nachbearbeiten zu können, und zwar ohne die Gleitlackbeschichtung zu beschädigen. Dies war bei bisher vorgeschlagenen Gleitlacken nicht möglich.
Eine Beschichtung eines Wischgummis im Sinne der Erfindung erbringt einen Trockenreibwert μtr auf Glas kleiner oder gleich 1,2. Dies hat vorteilhafterweise auch eine geringe Geräuschbelastung im Innenraum eines Kraftfahrzeugs zur Folge. Zudem weist ein derartiger Wischgummi eine hohe Abriebbeständigkeit auf, so daß die Funktionalität des Wischgummis während der üblichen Lebensdauer eines Standard- Wischsystems gewährleistet ist.
Das Verfahren nach der Erfindung erlaubt es, bei der Fertigung von Wischgummis deren Extrusion und deren Oberflächen- behandlung miteinander zu verketten und „Inline" durchzuführen.
Ferner reduzieren sich aufgrund der Inline-Fähigkeit des Verfahrens nach der Erfindung und der wenigen Verfahrensschritte, die erforderlich sind, die direkten und indirekten Kosten der Oberflächenbehandlung beispielsweise gegenüber einer Oberflächenbehandlung, bei der der Gummiartikel chloriert und graphitiert wird.
Der Gleitlack wird nach einem dem jeweiligen Anwendungsfall angepaßten üblichen Verfahren auf die Grundform des Gummi- materials aufgebracht. So kann der Gleitlack beispielsweise gespritzt, gegossen oder mittels eines Inkjets oder eines Vakumats auf die Grundform des Gummiartikels aufgebracht werden .
Der fotochemisch härtende Gleitlack umfaßt in der Regel ein Gleitmittel, wie Polytetraflourethylen und/oder Graphit, ein Lösungsmittel, vorzugsweise Wasser, und ein Strahlen- vernetzbares Bindemittel. Üblicherweise werden zusätzlich verschiedene Additive zur Optimierung der Verarbeitungsbzw. Schichteigenschaften zugesetzt. Als strahlenvernetzba- res Bindemittel wird bevorzugt ein Acrylat verwendet. Es kann sich bei dem strahlenvernetzbaren Bindemittel aber auch um Polyurethanverbindungen bzw. um Mischungen aus Polyurethanverbindungen oder Epoxiden handeln.
Wenn der Gummiartikel einen Wischgummi eines Scheibenwischers darstellt, ist es zweckmäßig, die Wischlippe des Wischgummis nach dem Aushärten des Gleitlackes auf das ge- wünschte Schneidmaß zu schneiden, so daß eine scharfe Wischkante an der Wischlippe erzeugt wird.
Um vor dem Beschichten des Gummiartikels mit dem Gleitlack eine homogene Oberfläche zu erzeugen, kann es erforderlich sein, die Oberfläche der Grundform vorzubehandeln. Dies kann beispielsweise durch eine Plasmabehandlung oder eine Beflammung erfolgen. Dabei wird auch die Oberfläche des Gummimaterials vorgewärmt, was sich hinsichtlich des Be- schichtungsverhaltens des Gummiartikels als positiv erweisen kann.
Um das Lösungsmittel aus dem Gleitlack auszutreiben, kann es erforderlich sein, den Gleitlack vor dem Aushärten zu trocknen. Dies kann durch eine Infrarot-Bestrahlung erfolgen.
Die Erfindung hat auch einen Gummiartikel, insbesondere einen Wischgummi für einen Scheibenwischer, zum Gegenstand. Der Gummiartikel ist mit einer reibungsvermindernden Beschichtung versehen, welche aus einem Gleitlack gebildet ist. Als Gleitlack ist erfindungsgemäß ein fotochemisch härtender Lack vorgesehen.
Ein derartiger Gummiartikel, der beispielsweise auch ein Dichtmaterial darstellen kann, zeichnet sich im Vergleich zu herkömmlichen Gummiartikeln mit einer reibungsvermindernden Beschichtung durch niedrige Herstellungskosten aus . Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstandes nach der Erfindung sind der Beschreibung, der Zeichnung und den Patentansprüchen entnehmbar.
Zeichnung
Ein Ausführungsbeispiel eines Wischblattes nach der Erfindung ist in der Zeichnung schematisch vereinfacht dargestellt und wird in der nachfolgenden Beschreibung näher erläutert. Die einzige Figur zeigt einen Querschnitt durch ein Wischblatt eines Scheibenwischers.
Beschreibung des Ausführungsbeispieis
In der Zeichnung ist ein Wischblatt 10 dargestellt, das eine eine Wischkante 11 aufweisende Wischlippe 12 aus Gummimaterial, ein hier nur teilweise dargestelltes Kopfteil 13 aus Gummimaterial und einen sogenannten Umlegesteg 14 aus Gummimaterial umfaßt, der zwischen dem Kopfteil 13 und der Wischlippe 12 angeordnet ist.
Die Wischlippe 12, das Kopfteil 13 und der Umlegsteg 14 sind mit einer Oberfläche versehen, die aus einer Gleitlackschicht 15 gebildet ist, die der Anschaulichkeit halber im Vergleich zu der Wischlippe 12, dem Kopfteil 13 und dem Umlegesteg 14 vergrößert dargestellt ist. Die Gleitlack- schicht 15 hat vorliegend eine Dicke von etwa lOμm und ist aus einem fotochemisch härtendem Lack hergestellt, der als Gleitmittel Polytetraflourethylen, als Lösungsmittel Wasser und als strahlenvernetzbares Bindemittel ein Acrylat umfaßt.
Im vorliegenden Fall ist die Gleitlackschicht 15 nur in den Bereichen ausgebildet, die in der Regel während des Wischvorganges mit einer Scheibe eines Kraftfahrzeuges in Berührung kommen können. Es ist aber in weiteren Ausführungen des erfindungsgemäßen Verfahrens auch möglich, die Gleitlackschicht 15 vollflächig auszubilden.
Die Herstellung des in der Zeichnung dargestellten Wischblatts 10 erfolgt derart, daß zunächst eine Grundform, die aus dem Kopfteil 13, dem Umlegesteg 14 und der Wischlippe
12 besteht, extrudiert, anschließend in einem Salzbad vulkanisiert und dann einem Waschprozeß unterzogen wird. Im Anschluß daran wird die Grundform mit dem vorstehend beschriebenen Gleitlack nach einem Spritzverfahren beschichtet. Um das Lösungsmittel auszutreiben, wird der Gleitlack dann getrocknet. Im Anschluß daran wird der Gleitlack unter Einwirkung ultravioletten Lichts ausgehärtet.
Gegebenenfalls kann eine Vorbehandlung der Oberfläche des aus der Wischlippe 12, dem Umlegesteg 14 und dem Kopfteil
13 bestehende Gummikörpers notwendig sein, um eine homogene Oberfläche zu erzeugen und die Gummioberfläche vorzuwärmen.
Nach dem Aushärten der Gleitlackschicht 15 wird das Wischblatt 10, insbesondere die Wischlippe 12 auf das gewünschte Schneidmaß geschnitten, so daß die Wischkante 11 hinreichend scharf ist.

Claims

Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Gummimaterials mit einer reibungsmindernden Beschichtung, die aus einem Gleitlack gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß eine Grundform des Gummiartikels erzeugt, die Grundform mit einem fotochemisch härtenden Gleitlack beschichtet und der fotochemisch härtende Gleitlack dann ausgehärtet wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitlack unter Einwirkung ultravioletter Strahlung ausgehärtet wird.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Gummiartikel ein Wischgummi (10) eines Scheibenwischers ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Grundform des Gummimaterials nach - lo ¬
dern Aushärten des Gleitlacks auf das gewünschte Schneidmaß geschnitten wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, daß die Oberfläche des Gummiartikels vor dem Beschichten mit dem Gleitlack zumindest bereichsweise vorbehandelt wird, so daß eine homogene Oberfläche des Gummimaterials erzeugt wird.
6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitlack vor dem Aushärten getrocknet wird.
7. Gummiartikel, insbesondere Wischgummi für einen Scheibenwischer, mit einer zumindest bereichsweise ausgebildeten reibungsmindernden Beschichtung (15), die aus einem Gleitlack gebildet ist, dadurch gekennzeichnet, daß der Gleitlack (15) ein fotochemisch härtender Lack ist.
8. Gummiartikel nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß der fotochemisch härtende Lack (15) ein Gleitmittel, ein Lösungsmittel, das vorzugsweise Wasser ist, und ein strahlenvernetzbares Bindemittel umfaßt.
9. Gummiartikel nach Anspruch 8, dadurch gekennzeichnet, daß das strahlenvernetzbare Bindemittel mindestens ein Acrylat umfaßt .
10. Gummiartikel nach Anspruch 8 oder 9, dadurch gekennzeichnet, daß das Gleitmittel Polytetraflourethylen (PTFE) und/oder Graphit und oder MoS2 und/oder Polyamid umfaßt .
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