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Title:
WIPER BLADE FOR WINDSCREEN WIPER AND METHOD FOR PRODUCING THE SAME
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/106575
Kind Code:
A1
Abstract:
The invention relates to a wiper blade, in particular for a windscreen wiper, at least sections of said blade being provided with a friction reducing coating, which is formed by a lubricating lacquer. Said lacquer contains a polyurethane, a siloxane and graphite, polytetrafluorethylene, polypropylene and/or molybdenum sulphide as the dry lubricant.

Inventors:
WILMS CHRISTIAN (DE)
GRUHN HERBERT (DE)
HASENKOX ULRICH (DE)
SCHMID HELLMUT (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/001423
Publication Date:
December 24, 2003
Filing Date:
May 05, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
WILMS CHRISTIAN (DE)
GRUHN HERBERT (DE)
HASENKOX ULRICH (DE)
SCHMID HELLMUT (DE)
International Classes:
B60S1/38; B05D5/00; B05D7/02; B05D7/24; C08J7/043; C08J7/046; C09D5/00; C09D7/12; C09D123/06; C09D123/12; C09D127/18; C09D175/04; C09D177/00; C09D183/04; (IPC1-7): C09D175/04; C09D7/12; C08J7/04; B60S1/38
Domestic Patent References:
WO2002081582A22002-10-17
Foreign References:
JPH0848800A1996-02-20
DE19612231A11997-10-02
DE3400852A11985-07-25
Attorney, Agent or Firm:
ROBERT BOSCH GMBH (Stuttgart, DE)
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Claims:
Ansprüche
1. Wischblatt, insbesondere für Scheibenwischer, das zu mindest bereichsweise mit einer reibungsvermindernden Be schichtung versehen ist, die durch einen Gleitlack gebildet ist, der ein Polyurethan und ein Siloxan aufweist, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung als Trockenschmier stoff Graphit, Polytetrafluorethylen, Polypropylen und/oder Molybdändisulfid enthält.
2. Wischblatt nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung zusätzlich Polyethylen und/oder ein Polyamid enthält.
3. Wischblatt nach Anspruch loder 2, dadurch gekenn zeichnet, dass der Trockenschmierstoff eine Teilchengröße von weniger als 30 p. m aufweist.
4. Wischblatt nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtung mindestens 6 Gew. % an Trockenschmierstoff enthält.
5. Wischblatt nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, dass der Gleitlack als Einkomponen tensystem auf das Wischblatt aufbringbar ist.
6. Verfahren zum Beschichten eines Wischblatts nach ei nem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass das Wischblatt zunächst einer Plasmavorbehandlung unterzogen wird und danach ein Gleitlack aufgebracht und ausgehärtet wird.
7. Verfahren zum Beschichten eines Wischblatts nach ei nem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass auf ein Wischblatt ein Lack oder Gleitlack aufgebracht wird und danach auf den Lack oder Gleitlack ein Trockenschmierstoff in trockener Form oder in alkoholischer oder wässriger Lö sung aufgetragen wird.
8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack oder Gleitlack vor dem Aufbringen des Trocken schmierstoffs einer trocknenden und/oder zumindest den Lack oder Gleitlack thermisch vernetzenden Temperaturbehandlung unterzogen wird.
9. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass das lackierte Wischblatt nach dem Aufbringen des Tro ckenschmierstoffes einer trocknenden und/oder zumindest den Lack oder Gleitlack thermisch vernetzenden Temperaturbehand lung unterzogen wird.
10. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack oder Gleitlack sowie der Tro ckenschmierstoff auf das Wischblatt unmittelbar nach dessen Extrusion aufgebracht wird, und dass danach das mit Lack oder Gleitlack sowie Trockenschmierstoff versehene Wisch blatt vulkanisiert wird.
11. Verfahren nach einem der Ansprüche 7 bis 9, dadurch gekennzeichnet, dass der Lack oder Gleitlack sowie der Tro ckenschmierstoff auf ein vulkanisiertes Elastomerprofil auf gebracht wird.
Description:
Wischblatt für Scheibenwischer und Verfahren zur Herstellung desselben Die Erfindung betrifft ein Wischblatt insbesondere für Scheibenwischer sowie Verfahren zu dessen Herstellung nach dem Oberbegriff der unabhängigen Ansprüche.

Stand der Technik Bei Scheibenwischblättern ist es wichtig, dass sie sich der Kontur der Scheibe eines Kraftfahrzeugs möglichst gut anpas- sen können und auch bei unterschiedlichen Temperaturen fle- xibel bleiben. Daher werden Wischblätter in der Regel aus E- lastomerprofilen gefertigt, wobei im Wesentlichen Gummimate- rialien wie Naturkautschuk oder Chloroprenkautschuk verwen- det werden. Daneben sind auch Wischblätter aus Silikonkau- tschuk oder Polyurethankautschuk bekannt.

Elastomere weisen gegenüber Materialien wie Glas oder Kunst- stoff hohe Gleitreibungskoeffizienten auf, so dass bei einer festgelegten vertikalen Auflagekraft eines Elastomerprofils in Form eines Scheibenwischblattes auf der Oberfläche einer Glasscheibe häufig ein Vielfaches der Auflagekraft für eine Horizontalbewegung aufgewendet werden muss. Wird der Schei- benwischer bei Nässe betrieben, stellt dies kein wesentli- ches Problem dar, da durch den Wasserfilm auf der Scheibe ein dünner Schmierfilm zwischen dem Scheibenwischblatt und der Scheibe gebildet wird, so dass sich eine hydrodynamische Schmierung einstellt. Probleme treten jedoch auf, wenn das Scheibenwischblatt ohne Wasser als Schmierfilm betrieben wird, beispielsweise im Sommer oder nach kurzen Regenschau- ern. Unter derartigen Bedingungen erfolgt ein schnelles Ab- trocknen der Scheibe, wodurch der Reibungskoeffizient stark ansteigt, was zu Quietschen, Rattern oder sogar Stillstand des Scheibenwischers führen kann.

Um den Reibungskoeffizienten von Scheibenwischblättern ge- genüber einer trockenen Glasscheibe herabzusetzen, wird bis- her häufig eine Chlorierung oder Bromierung der Oberfläche des Scheibenwischblattes, d. h. eine Härtung, durchgeführt.

Dies erfordert jedoch eine sehr exakte Prozessführung und ist unter Umweltschutzaspekten nicht unproblematisch. Dar- über hinaus kann durch derartige Behandlungsverfahren die Wischqualität negativ beeinflusst werden.

Weiter wurde auch bereits vorgeschlagen, Elastomerprofile mit einer Beschichtung zu versehen, die insbesondere den Reibungskoeffizienten unter trockenen Bedingungen, d. h. den Trockenreibwert trocken herabsetzt. So wird in JP 55 015 873 eine Wischerlippe mit einem Silikongummi beschichtet, in das zur Reduzierung des Reibwertes als Trockenschmierstoff Mo- lybdändisulfid eingebracht worden ist. Ein ähnlicher Ansatz wird in der DE 38 38 904 verfolgt, bei dem ein Polyurethan- lack als Binder eingesetzt wird, in den Graphitpulver einge- lagert ist.

Daneben ist aus DE 38 39 937 Al ein einkomponentiger Polyu- rethanlack zur Beschichtung von Elastomeren bekannt, der re- aktive Polysiloxane enthält. In EP 293 084 Al ist eine Be- schichtung beschrieben, die neben einem Polyurethan und ei- nem Siloxan auch einen Zusatzstoff wie Ruß, Teflon, Graphit oder Talkum enthält. Mit diesem Material können Beschichtun- gen auf Elastomeren erzeugt werden, die einen niedrigen Rei- bungskoeffizienten unter trockenen Bedingungen aufweisen.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Wischblatt und die erfindungsgemäßen Verfahren zu dessen Herstellung haben gegenüber dem Stand der Technik den Vorteil, dass ein Wischblatt mit einer Be- schichtung verfügbar ist, das einen besonders niedrigen Tro- ckenreibwert aufweist und somit auf trockenen oder abtrock- nenden Fahrzeugscheiben besonders günstige Eigenschaften zeigt.

Insbesondere wird durch die erfindungsgemäße Beschichtung die zur Bewegung des Wischarms über die Scheibe notwendige Kraft deutlich verringert, so dass auch der den Wischarm an- treibende Elektromotor kleiner ausgelegt werden kann. Dies erlaubt auch den Einsatz preisgünstigerer Motoren und senkt den Energieverbrauch im Kraftfahrzeug. Die genannten Vortei- le machen sich vor allem bei Fahrzeugtypen bemerkbar, bei denen zur Senkung des Luftwiderstandes große, flache Schei- ben vorgesehen sind, die sehr lange Wischarm und Wischblät- ter erfordern.

Weiter ist vorteilhaft, dass durch die erfindungsgemäße Be- schichtung auf Scheibenwischblättern eine Reduzierung von unangenehmen Geräuschen wie Quietschen oder Rattern auch un- ter sehr ungünstigen Betriebsbedingungen, wie beispielsweise bei abtrocknender oder trockener Scheibe, erreicht wird.

Ein weiterer Vorteil des erfindungsgemäßen Gleitlackes und der erfindungsgemäßen Verfahren liegt darin, dass eine damit erzeugte Beschichtung auf einem Scheibenwischblatt über ei- nen längeren Zeitraum, insbesondere entsprechend der Zeit zwischen den normalen Inspektionsintervallen eines Kraft- fahrzeugs, eine gleichbleibend gute Wischqualität gewähr- leistet.

Gegenüber der aus dem Stand der Technik bekannten Halogenie- ren von Elastomerprofilen haben die erfindungsgemäßen Ver- fahren den Vorteil, dass der aufgebrachte Gleitlack zuver- lässig mit gleichbleibender Qualität und einfacher Verfah- renstechnik aufbringbar ist. Zudem ist die erfindungsgemäße Gleitlackbeschichtung deutlich umweltfreundlicher.

Vorteilhafte Weiterbildungen der Erfindung ergeben sich aus den in den Unteransprüchen genannten Maßnahmen.

So ist vorteilhaft, wenn der im Gleitlack vorgesehene Tro- ckenschmierstoff eine Teilchengrösse von weniger als 30 jum aufweist. Dies gewährleistet ein weitgehend schlierenfreies Wischbild des Wischblatts.

Vorteilhaft ist weiter, dass der erfindungsgemäße Gleitlack als wässriger 1-Komponentenlack vorliegt, der keine Gefähr- dung für die Umwelt darstellt. Auf diese Weise werden die Prozesskosten reduziert und die Lagerung vereinfacht.

Daneben erfolgt das Aufbringen des Gleitlacks auf das Wisch- blatt vorteilhaft schon vor dessen Vulkanisation, so dass die bei der Vulkanisation zugeführte Energie gleichzeitig zum Aushärten und/oder thermischen Vernetzen genutzt werden kann und die Aushärtung des Gleitlacks zudem in sehr kurzer Zeit erfolgt. Weiter wird aufgrund der höheren Reaktivität des unvulkanisierten Materials in diesem Fall eine bessere Vernetzung des Gleitlacks mit dem den Untergrund bildenden Elastomer des Wischblatts erzielt.

Alternativ kann die Beschichtung jedoch auch nach der Vulka- nisation erfolgen. Dies ermöglicht es, die Lackierung des Wischblatts außerhalb der eigentlichen Produktionslinie auf- zubringen.

Ausführungsbeispiele Die Erfindung geht zunächst von einem von der Firma Henkel KGaA, Düsseldorf unter dem Markennamen Sipiol vertriebenen Lack zur Beschichtung von Elastomeren aus. Dieser Sipiol- Lack, bei dem es sich um ein Polyurethansystem handelt, das reaktive Polysiloxane enthält, ist speziell für die Be- schichtung von Gummiprofilen geeignet. Dabei vernetzten die Polysiloxane mit dem Polyurethansystem, so dass sie einen reibwertsenkenden, in das Polymer integrierten Bestandteil bilden. Er liegt, je nach Wahl des konkreten Sipiol-Lacks, zunächst als wässriger 1-Komponenten-Lack oder 2-Komponen- ten-Lack vor, und enthält als Zusatzstoffe zudem Ruß und ge- ringe Mengen an Polytetrafluorethylen.

Im Einzelnen wurden zunächst übliche Elastomerprofile für Wischblätter mit einem Gleitlack auf Sipiol-Basis im Rahmen eines Vergleichsversuches beschichtet. Dazu wurde die von der Firma Henkel KGaA vertriebene Lackkomponente Sipiol WL 2000-21, die als ruß-und polytetrafluorethylenhaltige Sus- pension vorliegt, im Verhältnis 100 : 6 mit dem ebenfalls von der Firma Henkel KGaA vertriebenen Härter auf Isocyanat- Basis WV20 nach Vorschrift zusammengemischt. Dieser Gleit- lack wurde dann in Form einer Beschichtung auf die Elasto- merprofile aufgetragen, die zuvor zur Haftverbesserung mit einem ebenfalls von der Firma Henkel KGaA unter dem Namen Cuvertins X8536 vertriebenen Primer vorbehandelt worden wa- ren.

Nach dem Auftragen des Gleitlackes auf das Wischblatt wurde dieses 90 Minuten bei 90°C getrocknet, geschnitten, und an- schließend der Trockenreibwert gegen Glas ermittelt. Diese Messung ergab noch relativ hohe, unbefriedigende Trocken- reibwerte trocken von 1,5 bis 2,5. Weiter wurde zur Überprü- fung der Haftfestigkeit der erzeugten Beschichtung das Wischblatt stark in Längsrichtung gedehnt. Der Gleitlack haftete dabei sehr gut auf dem Elastomerprofil, d. h. es konnte insbesondere keine Ablösung festgestellt werden.

Im Rahmen eines zweiten Vergleichsversuches wurde von dem ebenfalls von der Firma Henkel KGaA vertriebenen Lacksystem Sipiolo WL 1000-21 ausgegangen, das ebenfalls als ruß-und polytetrafluorethylenhaltige Suspension vorliegt, dem jedoch im Gegensatz zu dem System Sipiol WL 2000-21 vor dem Be- schichten kein Härter zugemischt werden muss, d. h. es han- delt sich um ein 1-Komponentensystem. Ansonsten war das Vor- gehen wie vorstehend. Mit dem härterfreien System Scipio10 WL 1000-21 wurden analoge Ergebnisse wie mit dem mit Härter versetzten System Sipiol WL 2000-21 erzielt.

Als Ergebnis der Vergleichsversuche ist somit festzuhalten, dass diese bekannten Gleitlacke zwar keine ausreichend nied- rigen Trockenreibwerte aufweisen, dass sie aber zum Erzeugen einer haftfesten Beschichtung auf Elastormerprofilen gut ge- eignet sind. Daher wird einer dieser Gleitlacke im Weiteren als Matrixsystem verwendet, dem weitere Trockenschmierstoffe zugesetzt werden, die eine deutliche Verminderung des Tro- ckenreibwertes hervorrufen.

Dabei wurde gefunden, dass als Trockenschmierstoff besonders Gaphit geeignet ist. Weiterhin ist die Zugabe von Polypropy- lenpulver oder von pulverförmigem Polytetrafluorethylen oder Molybdändisulfid von Vorteil. Weiterhin können auch zwei oder mehr der genannten Trockenschmierstoffe dem Gleitlack zugesetzt werden, eventuell auch in Kombination mit einem Polyamid-oder mit Polyethylenpulver oder einer Lösung eines Polyamids. Derartig modifizierte Gleitlacke führen zu sehr gut haftenden Beschichtungen auf Wischblättern mit besonders niedrigen Trockenreibwerten trocken von unter 1.5, teilweise unter 1.0, die gleichzeitig abrieb-und witterungsbeständig sind. Zudem zeigen sie keinen Übertrag auf den Gegenkörper, d. h. das gewischte Glas. Dies ist speziell bei Windschutz- scheiben von Bedeutung, um keinen unerwünschten Schmierfilm zu hinterlassen, der die Sicht beeinträchtigen könnte.

Konkret wurde im Rahmen eines ersten Ausführungsbeispiels der Erfindung, ausgehend von dem erwähnten System Sipiol WL 2000-21, dem der Härter WV20 auf Isocyanat-Basis zugesetzt wurde, oder alternativ ausgehend von dem härterfreien System Sipiol WL 1000-21, auf 50 g härterfreies bzw. härterhalti- ges Lacksystem 12 g Graphitpulver mit einer Teilchengröße von bevorzugt unter 30 J. m zugesetzt. Die erhaltene Suspensi- on wurde dann gut gerührt und in Form einer Beschichtung auf ein noch unvulkanisiertes, extrudiertes Elastomerprofil, das als Scheibenwischblatt geformt war, aufgetragen. Zuvor wurde das Elastomerprofil noch mit dem Primer Cuvertin X8536, der eine Lösung von chlorierten Polymeren in organischen Lö- sungsmitteln ist, zur Haftverbesserung vorbehandelt. Der Auftrag der Beschichtung auf dem Elastomerprofil erfolgte im erläuterten Beispiel durch Tauchen.

Nach dem Aufbringen des beschriebenen Gleitlackes mit einem Polyurethan, einem Siloxan, gegebenenfalls dem Härter und dem als Trockenschmierstoff zugesetzten Graphitpulver in Form einer dünnen Beschichtung auf das Elastomerprofil er- folgte zunächst eine Trocknung für 10 min bei 120°C. Danach wurden das beschichtete Elastomerprofil geschnitten und der Trockenreibwert trocken gegen Glas analog dem Vergleichsver- such gemessen. Dabei wurden diesem gegenüber deutlich ver- minderte Trockenreibwerte gemessen, die zwischen trocken = 0. 65 und 1.0 lagen.

Durch die Verwendung von besonders feinem Graphitpulver mit Teilchengrößen von bevorzugt < 30 ym wird erreicht, dass bei Verwendung der beschichteten Elastomerprofile als Scheiben- wischblätter keine negativen Auswirkungen auf das Wischbild bei nasser Scheibe auftreten.

Der Feststoffanteil des zugesetzten Graphitpulvers im Gleit- lack kann bis zu 75 Gew. %, bezogen auf die fertige Gleit- lacksuspension, erreichen. Bevorzugt liegt er unter 25 Gew. %, da bei höheren Anteilen die erhaltene Beschichtung teilweise nicht elastisch genug bleibt, d. h. es tritt eine verminderte Haftung der Beschichtung auf dem Elastomerprofil auf.

Alternativ eignen sich als pulverförmige Trockenschmierstof- fe auch Polytetrafluorethylen, Molybdändisulfid oder Po- lypropylen. Als besonders vorteilhaft haben sich dabei Mi- schungen von Graphit mit einem weiteren Trockenschmierstoff herausgestellt. So eignet sich insbesondere Graphit in Kom- bination mit Polytetrafluorethylen, Polyamid, Polypropylen, Polyethylen oder Molybdändisulfid. Einige ausgewählte Rezep- turen unter Angabe der resultierenden Trockenreibwerte sind in der folgenden Tabelle angegeben. Menge an Sipiol Trocken-Menge Trocken-Menge trocken WL 2000-21/WL schmier-in schmier-in 1000-21 in Gramm stoff 1 Gramm stoff 2 Gramm 50 Graphit 12--0. 65-1.0 50 Graphit 16 PTFE 12 0.8-1. 0 50 Graphit 6 PA 6 1. 0-1. 2 50 Graphit 6 PE 12 0. 8-1. 0 Als Polyethylenpulver eignet sich beispielsweise das unter dem Namen PE-UHMW Hostalen GUR 2126 von der Firma Ticona, Oberhausen, vertriebene Polyethylenpulver.

Als Polyamid werden bevorzugt N-methoxymethylierte Polyami- de verwendet.

Bei den erwähnten Sipiol-Systemen handelt es sich um wäss- rige Polyurethan-Polysiloxan-Dispersionen, die auch weitere Additive enthalten. Weitere Details zu diesen an sich be- kannten Produkten der Firma Henkel KGaA sind aus den ent- sprechenden Datenblättern zu entnehmen.

In diesem Zusammenhang sei weiter betont, dass es auch mög- lich ist, das Elastomerprofil eines Wischblatts zunächst mit einer unmodifizierten Sipiol-Lacksystem-Härter-Mischung oder dem härterfreien Sipiol-Lacksystem, d. h. ohne Trocken- schmierstoff, zu beschichten, und auf diese Beschichtung dann vor einem. nachfolgenden Aushärten den Trockenschmier- stoff aufzutragen. Das Aufbringen des Trockenschmierstoffs kann dabei sowohl auf der bereits luftrockenen ersten Be- schichtung oder auch auf der noch nassen ersten Beschichtung erfolgen. Dazu wird der Trockenschmierstoff auf die noch nasse Beschichtung beispielsweise aufgestreut oder aufgebla- sen und anschließend die mit dem Pulver bestreute bzw. be- blasene Beschichtung über 15 min bei 120°C getrocknet. Nach- folgende Messungen der Trockenreibwerte derart hergestell- ter, beschichteter Scheibenwischblätter ergaben Trockenreib- werte von 0.6 bis 0.9.

Diese Vorgehensweise hat den Vorteil, das die erste Be- schichtung vor allem eine verbesserte Haftung auf dem Elastomerprofil des Wischblatts vermittelt, während der Auf- trag des Trockenschmierstoffs in erster Linie die Trocken- reibung des Wischblattes gegenüber Glas vermindert.

Zur weiteren Verbesserung der Wischeigenschaften des Wisch- blatts kann zusätzlich eine mechanische Nachbehandlung des beschichteten Wischblatts z. B. durch Bürsten vorgesehen sein.

Insgesamt wird auf diese Weise ein verringerter Abrieb und eine verlängerte Lebensdauer des hergestellten Scheiben- wischblattes erzielt.

Hinsichtlich der Verfahren zum Aufbringen der erläuterten Beschichtungen auf die Elastomerprofile von Wischblätter und des Verfahrens zu deren Herstellung oder deren thermischer Nachbehandlung sei generell noch ausgeführt, dass die Elastomerprofile von Wischblättern in der Regel mit Hilfe eines Extruders erzeugt werden, wobei die Beschichtungen ge- mäß den erläuterten Ausführungsbeispielen bevorzugt unmit- telbar nach der Extrusion durch Sprühen, Tauchen oder Bürs- ten aufgebracht werden. Nach dem Auftragen der Beschichtung erfolgt dann ein üblicher Vulkanisationsprozess der Elasto- merprofile, beispielsweise in einem Salzbad oder in einem Ofen, bevor abschließend das beschichtete und vulkanisierte Elastomerprofil geschnitten wird.

Alternativ kann der Auftrag der Beschichtung auf das Elasto- merprofil aber auch erst nach der Vulkanisation erfolgen, was jedoch eine weitere Temperaturbehandlung mit vorzugswei- se geringerer Temperatur als bei der vorausgehenden Vulkani- sation erfordert. Diese Temperaturbehandlung erfolgt dann beispielsweise hinter dem Salzbad bzw. hinter dem Ofen in einer weiteren Wärmezone.

Die Temperaturbehandlung bei der Vulkanisation oder in der nachgeschalteten Wärmezone bewirkt eine chemische Vernetzung innerhalb der Beschichtung und auch eine Verbindung bzw.

Vernetzung der Beschichtung mit dem darunter befindlichen Elastomerprofil.

Weiterhin ist es möglich, gezielt nur bestimmte Oberflächen- partien eines Wischblattes zu beschichten. So kann durch ge- eignete Prozessführung bei gezieltem Abdecken nicht zu be- schichtender Bereiche des Wischblatts beispielsweise ledig- lich die in Kontakt mit der zu reinigenden Oberfläche ste- hende Wischleiste des Wischblattes beschichtet werden oder zusätzlich bzw. alternativ eine Führungsnut des Wischblat- tes, mit denen das Wischblatt in eine entsprechende Wisch- blatthalterung eingeführt werden kann.