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Title:
WINDSHIELD WIPER BLADE AND METHOD FOR THE PRODUCTION THEREOF
Document Type and Number:
WIPO Patent Application WO/2003/078511
Kind Code:
A1
Abstract:
Disclosed are a windshield wiper blade and a method for the production thereof, according to which a friction-reducing coating (15) is applied at least to some sectors of a basic shape (12, 13, 14) that is made of a rubber-elastic material. Said friction-reducing coating (15) is made of a polymer solution containing an initial polymer which is modified by introducing cross-linkable unsaturated side groups therein. The modified initial polymer is cross-linked after being applied to the basic shape.

Inventors:
MUELLER LUTZ (DE)
HASENKOX ULRICH (DE)
Application Number:
PCT/DE2003/000233
Publication Date:
September 25, 2003
Filing Date:
January 29, 2003
Export Citation:
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Assignee:
BOSCH GMBH ROBERT (DE)
MUELLER LUTZ (DE)
HASENKOX ULRICH (DE)
International Classes:
B60S1/38; C08J5/16; C08J7/043; C08J7/046; (IPC1-7): C08J7/04; B60S1/38
Foreign References:
DE19508738A11995-09-14
US6004709A1999-12-21
JPH107903A1998-01-13
JPH04309534A1992-11-02
US6004709A1999-12-21
Other References:
DATABASE WPI Week 9731, Derwent World Patents Index; AN 1997-337112, XP002243128
DATABASE WPI Week 9250, Derwent World Patents Index; AN 1992-412064, XP002243129
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Claims:
Patentansprüche
1. Verfahren zur Herstellung eines Wischblatts eines Scheiben wischers, wobei auf einen Grundkörper (12,13, 14) aus gum mielastischem Material zumindest bereichsweise eine rei bungsmindernde Beschichtung (15) aufgebracht wird, dadurch gekennzeichnet, daß die reibungsmindernde Beschichtung (15) aus einer Polymerlösung hergestellt wird, die ein Ausgangs polymer enthält, das dadurch modifiziert ist, daß es unge sättigte Seitengruppen aufweist, die vernetzbar sind, und daß das modifizierte Ausgangspolymer nach dem Aufbringen auf die Grundform vernetzt wird.
2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß das Ausgangspolymer ein Polyamid ist.
3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß die Seitengruppen eine organische Gruppe der Struktur CH20R aufweisen, wobei R ein beliebiger organischer Rest mit mindestens einer KohlenstoffKohlenstoffDoppelbindung ist.
4. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekenn zeichnet, daß als Lösungsmittel für das modifizierte Aus gangspolymer ein Alkohol und/oder eine organische Säure ein gesetzt wird.
5. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekenn zeichnet, daß der Polymerlösung Monomere mit mindestens zwei KohlenstoffKohlenstoffDoppelbindungen zugegeben werden, die die Vernetzung des Polymers modifizieren.
6. Verfahren nach einem der vorhergehenden Ansprüche, dadurch gekennzeichnet, daß der Polymerlösung Verbindungen mit ein oder zwei KohlenstoffKohlenstoffDoppelbindungen zugegeben werden, welche mindestens ein Fluoratom und/oder ein Silizi umatom aufweisen und bei der Vernetzung des Polymers mit den ungesättigten Seitengruppen vernetzen.
7. Wischblatt eines Scheibenwischers, mit einem Grundkörper (12,13, 14) aus einem gummielastischen Material, der zumin dest bereichsweise mit einer reibungsmindernden Beschichtung versehen ist, dadurch gekennzeichnet, daß die reibungsmin dernde Beschichtung (15) aus einem modifizierten Polymer ge bildet ist, das ungesättigte Seitengruppen aufweist, die vernetzbar sind.
8. Wischblatt nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, daß das modifizierte Polymer ein Polyamid ist.
9. Wischblatt nach Anspruch 7 oder 8, dadurch gekennzeichnet, daß die ungesättigten Seitengruppen eine Vinyloder eine Allylgruppe aufweisen.
10. Wischblatt nach einem der Ansprüch 8 oder 9, dadurch gekenn zeichnet, daß zwischen 2 % und 100 % der Amidfunktionen des Polyamids mit der Seitengruppe substituiert sind.
11. Wischblatt nach einem der Ansprüche 8 bis 10, dadurch ge kennzeichnet, daß ein Teil der Amidfunktionen zusätzlich mit einer organischen Gruppe substituiert ist, die zwischen 1 und 20 Kohlenstoffatome und mindestens 1 Fluoratom aufweist.
12. Wischblatt nach einem der Ansprüche 7 bis 11, dadurch ge kennzeichnet, daß die Beschichtung (15) Gleitpartikel mit einer Teilchengröße von weniger als 50 Mm, bevorzugt weniger als 10 gm, aufweist.
13. Wischblatt nach einem der Ansprüche 7 bis 12, gekennzeichnet durch seine Herstellung gemäß einem Verfahren nach Anspruch 1 bis 6.
Description:
Wischblatt eines Scheibenwischers und Verfahren zu dessen Her- stellung Stand der Technik Die Erfindung bezieht sich auf ein Wischblatt und ein Verfahren zu dessen Herstellung gemäß dem Oberbegriff der unabhängigen An- sprüche.

Aus der Praxis ist es bekannt, ein Wischblatt eines Scheibenwi- schers mit einer reibungsmindernden Beschichtung zu versehen, die den Reibungskoeffizienten eines das Wischblatt bildenden E- lastomers, wie Natur-oder Chloroprenkautschuk, bei einer Gleit- reibung auf einer Scheibe aus Glas oder Kunststoff herabsetzt.

Dies ist insbesondere von Bedeutung, wenn der Scheibenwischer bei trockener bzw. fast trockener Glasscheibe betätigt wird, beispielsweise um Insekten oder Staub von der Scheibe zu entfer- nen oder bei schwachem Nieselregen oder auch beim Einfahren in einen Tunnel oder eine Garage während eines Regenschauers. Der bei einer trockenen Scheibe erhöhte Reibungskoeffizient kann dann gegebenenfalls zu einem starken Quietschen, Rattern oder sogar zu einem Stillstand des Scheibenwischers führen.

Zur Herabsetzung des Reibungskoeffizienten bei Benutzung eines Wischblattes auf einer trockenen Scheibe wurden bisher verschie- denste Technologien vorgeschlagen. So ist es beispielsweise be- kannt, ein aus Kautschuk bestehendes Wischblatt mit Halogenen zu behandeln. Beispielsweise wird der Kautschuk chloriert oder bro- miert, was zu einer Härtung der Oberfläche des Kautschuks führt und den Trockenreibwert gTR des Naturkautschuks auf Glas stark herabsetzt. Im Anschluß daran werden die Wischblätter auf das gewünschte Maß zugeschnitten und mit einer Graphitsuspension nachbehandelt. Das Graphit verbleibt auf der Oberfläche und führt zu einer weiteren Herabsetzung des Trockenreibwerts ßTR.

Jedoch ist bei einer derartigen Behandlung des Kautschuks eine exakte und daher aufwendige Prozeßführung erforderlich, da es ansonsten zu einer Beeinträchtigung des Kautschuks, d. h. des Wischblattmaterials, und damit der mit dem Wischblatt zu errei- chenden Wischqualität kommen kann. Ferner ist eine derartige Be- handlung aus Umweltschutzgründen problematisch.

Ein Verfahren der einleitend genannten Art ist aus der JP 10 007 903 bekannt. Bei diesem Verfahren wird ein Wischblatt eines Scheibenwischers mit einer Beschichtung versehen, die aus einem löslichen Polyamid, Zusatzstoffen sowie Trockenschmier- stoffen, wie PTFE, Polyethylen, MoS2, Graphit oder Talkum, be- steht.

Aus der JP 4 309 534 ist es bekannt, ein Wischblatt eines Schei- benwischers zur Herabsetzung des Reibwerts auf einer Glasscheibe mit einem methoxymethylierten Polyamid zu beschichten, und zwar vor dem Vulkanisieren der aus einem gummielastischen Material bestehenden Grundform des Wischblatts. Bei der Vulkanisation vernetzt das methoxymethylierte Polyamid und haftet damit auf der Grundform. Gegebenenfalls sind der Beschichtung zur weiteren Herabsetzung des Reibwertes Trockenschmierstoffe zugesetzt.

Ferner ist aus der US 6,004, 709 die Herstellung eines Allyloxymethylpolyamids bekannt, welches als Binder für eine photoleitende Schicht eingesetzt wird.

Vorteile der Erfindung Das erfindungsgemäße Verfahren zur Herstellung eines Wischblatts eines Scheibenwischers mit den Merkmalen nach dem Oberbegriff des Patentanspruches 1 sieht vor, daß die reibungsmindernde Be- schichtung aus einer Polymerlösung hergestellt wird, die ein Ausgangspolymer enthält, das dadurch modifiziert ist, daß es un- gesättigte Seitengruppen aufweist, die vernetzbar sind, wobei das modifizierte Ausgangspolymer nach dem Aufbringen auf die Grundform vernetzt wird.

Eine derart hergestellte Beschichtung, die mittels eines geeig- neten Radikalstarters, wie AIBN 2, 2'-Azobis- (2-methyl- propionitril), vernetzt werden kann, führt zu einem niedrigen Reibwert des Wischblattes insbesondere auf trockenen oder ab- trocknenden Fahrzeugscheiben.

Dadurch ist die zur Bewegung eines das Wischblatt tragenden Wi- scherarms über die Fahrzeugscheibe erforderliche Kraft gering, so daß ein zum Antrieb des Wischerarms eingesetzter Elektromo- tor, der den Wischerarm direkt oder über ein Gestänge antreibt, im Vergleich zu einem Elektromotor, der bei einem nicht erfin- dungsgemäß beschichteten Wischblatt eingesetzt wird, klein aus- gelegt werden kann, was wiederum zu einer Verringerung des Ener- gieverbrauchs sowie der Kosten zur Herstellung des Motors führt.

Dies ist insbesondere bei sehr großen und flachen Scheiben von Vorteil, bei denen sehr lange Wischerarme und Wischblätter benö- tigt werden. Selbst bei derartigen Scheiben kann bei Einsatz ei- nes nach dem Verfahren nach der Erfindung hergestellten Wisch- blattes der eingesetzte Elektromotor vergleichsweise klein aus- gelegt werden.

Ferner sind aufgrund des niedrigen Reibwerts des Wischblatts die bei Betätigung des Scheibenwischers auf insbesondere trockenen oder abtrocknenden Scheiben auftretenden Geräusche gering. Dies erhöht den Komfort im Innenraum des betreffenden Kraftfahrzeu- ges.

Des weiteren kann durch Einsatz des Verfahrens nach der Erfin- dung ein Wischblatt hergestellt werden, das eine widerstandsfä- hige Beschichtung aufweist, so daß über einen längeren Zeitraum, beispielsweise einen den Inspektionsintervallen entsprechenden Zeitraum, eine gleichbleibend gute Wischqualität gewährleistet ist.

Beim Einsatz des Verfahrens nach der Erfindung kann eine Vernet- zung der reibungsmindernden Beschichtung bei niedrigen Tempera- turen, und zwar nach dem Vulkanisieren der Grundform aus gummi- elastischem Material erfolgen. Die Vernetzung kann beispielswei- se thermisch bei einer Temperatur zwischen 80 °C und 120 °C oder auch durch Bestrahlung mit ultraviolettem Licht erfolgen. Insbe- sondere im letzteren Fall erfolgt die Vernetzung der Beschich- tung innerhalb weniger Sekunden, was sich hinsichtlich der Her- stellungszeiten für das Wischblatt und einer Inline-Fertigung von Wischblättern als positiv erweist.

Bei dem Ausgangspolymer kann es sich um ein in Alkohol lösliches Polyamid handeln. Insbesondere kann es sich um ein Polyamid des Typs-CO-(CH2) X-NH-, mit x = 3 bis 20, ein Polyamid des Typs-CO- (CH2) X-CO-NH-(CH2) y~NH~t mit x, y = 3 bis 20, oder auch um Copoly- amide mit beliebigen organischen Resten zwischen den Amidfunkti- onen handeln.

Bei einer bevorzugten Ausführungsform des Verfahrens nach der Erfindung werden die Seitengruppen derart angeordnet, daß ein Teil der Protonen an dem Stickstoffatom der Amidfunktion durch eine organische Gruppe der Struktur-CH2-O-R ersetzt ist, wobei R ein beliebiger organischer Rest mit mindestens einer Kohlen- stoff-Kohlenstoff-Doppelbindung ist.

Der organische Rest kann beispielsweise jeweils eine Vinyl-oder eine Allylgruppe sein. Es kann sich bei dem organischen Rest a- ber auch um eine andere geeignete Gruppe handeln, die sich in einem nachfolgenden Verfahrensschritt vernetzen läßt.

Die Seitengruppen können beispielsweise jeweils eine Allyl- oxymethylgruppe oder auch eine Acrylat-oder eine Methacry- latgruppe sein. Besonders vorteilhaft ist die Einführung einer Seitengruppe, die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen auf- weist.

Grundsätzlich ist die Funktionalität des organischen Restes nicht auf die Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindung beschränkt.

Vielmehr können die Seitengruppen jeweils auch weitere funktio- nelle Gruppen tragen.

Durch die Einführung der Seitengruppen werden die Wasserstoff- brückenbindungen zwischen den Polymerketten abgeschwächt, so daß durch die Modifizierung ein beispielsweise alkohollösliches Po- lyamid vorliegt, mit dem die Grundform beschichtet wird. Aus der alkohollöslichen Beschichtung entsteht beim Vernetzen ein ver- netztes, unlösliches Polymer. Wird Polyamid auf diese Weise ver- netzt, so zeigt es gegenüber Glas einen niedrigen Reibwert und ist zugleich abriebbeständig.

Es erweist sich als zweckmäßig, daß zwischen 2 % und 100 % der Amidfunktionen des Polyamids mit der Seitengruppe substituiert werden.

Als Lösungsmittel für das modifizierte Ausgangspolyamid kann ein Alkohol, Wasser und/oder eine organische Säure eingesetzt wer- den. Es können jedoch auch andere geeignete organische Verbin- dungen und deren Mischungen als Lösungsmittel dienen.

Gegebenenfalls kann es hinsichtlich des resultierenden Reibwerts des Wischblatts vorteilhaft sein, einen Teil der Amidfunktionen des Ausgangspolymers zusätzlich mit einer organischen Gruppe zu substituieren, die zwischen 1 und 20 Kohlenstoffatome und min- destens 1 Fluoratom aufweist. Dazu eignen sich beispielsweise fluorierte Alkohole. Durch Einsatz geeigneter Ausgangsverbindun- gen werden damit poly-und perfluorierte Seitengruppen in das Polymer eingebracht, welche das Polymer in seinen Eigenschaften vorteilhaft beeinflussen. Fluorierte Oberflächen sind in der Re- gel antiadhäsiv und wasserabweisend und weisen einen niedrigen Reibwert auf Glas auf.

Des weiteren können der Polymerlösung zur weiteren Reibwerther- absetzung Gleitpartikel zugegeben werden, deren Teilchengröße 0,01 bis 50 ßm, bevorzugt weniger als 10 Mm, beträgt. Geeignete Gleitpartikel bestehen beispielsweise aus Teflon, Polyethylen, Polyethylen UHMW, Polyamid und/oder Siliciumdioxid.

Der Polymerlösung können auch Monomere mit mindestens zwei Koh- lenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen zugegeben werden, welche die Vernetzung der Polymerketten modifizieren.

Der Polymerlösung können aber auch Verbindungen mit ein oder zwei Kohlenstoff-Kohlenstoff-Doppelbindungen zugegeben werden, welche bei der Vernetzung mit den ungesättigten Seitengruppen des Polymers vernetzen und mindestens ein Fluoratom und/oder mindestens ein Siliziumatom aufweisen.

Die Erfindung hat auch ein Wischblatt eines Scheibenwischers zum Gegenstand, das eine Grundform aus einem gummielastischen Mate- rial aufweist, die zumindest bereichsweise mit einer reibungs- mindernden Beschichtung versehen ist. Die reibungsmindernde Be- schichtung ist aus einem modifizierten Polymer gebildet, das un- gesättigte Seitengruppen aufweist, die vernetzbar sind.

Ein derartiges Wischblatt hat einen niedrigen Trockenreibwert auf Glas und ist kostengünstig sowie materialschonend herstell- bar.

Weitere Vorteile und vorteilhafte Ausgestaltungen des Gegenstan- des 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 ein- zige Figur zeigt einen Querschnitt durch ein Wischblatt eines Scheibenwischers.

Beschreibung des Ausführungsbeispiels In der Zeichnung ist ein Wischblatt 10 dargestellt, das gute Gleiteigenschaften auf Glas hat und eine eine Wischkante 11 auf- weisende Wischlippe 12 aus Gummimaterial, ein hier nur teilweise dargestelltes Kopfteil 13 aus Gummimaterial und einen sogenann- ten Umlegesteg 14 aus Gummimaterial umfaßt, der zwischen dem Kopfteil 13 und der Wischlippe 12 angeordnet ist.

Die Wischlippe 12, das Kopfteil 13 und der Umlegesteg 14 sind mit einer Beschichtung 15 versehen, die zur Herabsetzung des Trockenreibwerts des Wischblattes 10 dient und die der Anschau- lichkeit halber im Vergleich zu der Wischlippe 12, dem Kopfteil 13 und dem Umlegesteg 14 vergrößert dargestellt ist. Die Be- schichtung 15 besteht vorzugsweise aus einem vernetzten Allylo- xymethylpolyamid.

Die Herstellung des in der Figur dargestellten Wischblattes 10 erfolgt in nachfolgend beschriebener Weise.

Zur Herstellung des Wischblattes 10 wird zunächst nach einem Extrusionsverfahren aus einem Elastomer-Ausgangsmaterial, wie Naturkautschuk, Chloroprenkautschuk, Silikonkautschuk oder Poly- urethankautschuk, eine Grundform bzw. ein Grundkörper herge- stellt, der die Wischlippe 12, den Umlegesteg 14 und das Kopf- teil 13 umfaßt. Dieser Grundkörper wird vulkanisiert und dann einem Waschprozeß unterzogen.

Im Anschluß daran wird der Grundkörper mit einer Polymerlösung beschichtet, die ein modifiziertes Polyamid in Form von Allylo- xymethylpolyamid umfaßt, das an einem Teil der Amidfunktionen ungesättigte Seitengruppen aufweist, die vernetzbar sind.

Das Wischblatt bzw. das Wischgummiprofil wird dann in einem Tauch-, Sprüh-oder Bürstverfahren mit der Polymerlösung be- schichtet und für eine Zeitdauer von 5 Minuten einer Temperatur von 120 °C ausgesetzt, so daß das Lösungsmittel verdampft und die Beschichtung auf thermischem Wege zu einem elastischen, in Lösungsmitteln unlöslichen Polymerfilm vernetzt. Der Polymerfilm haftet gut auf der aus dem Elastomer bestehenden Grundkörper.

Das Trocknen des aufgetragenen Polymersystems erfolgt in einem Umluftofen, durch Infrarot-Strahlung oder durch Einwirkung von Mikrowellen. Das Vernetzen des Polymersystems kann thermisch beim Trocknen oder auch durch W-Licht, Licht, Infrarot-Strahlen oder eine andere geeignete elektromagnetische Strahlung erfol- gen.

Nach der Vernetzung kann der Wischgummi auf das gewünschte Maß geschnitten werden.

Das bei dem gezeigten Ausführungsbeispiel verwendete Allyl- oxymethylpolyamid zeichnet sich durch seine gute Vernetzbarkeit aus und läßt sich unter für das Gummimaterial des Wischblattes schonenden Bedingungen auf den Grundkörper aufbringen und ver- netzen, während bei bisher für Wischblättern eingesetzten Polya- miden sehr hohe Temperaturen zur Vernetzung benötigt werden, so daß die Polyamide vor der Vulkanisation auf den Grundkörper auf- gebracht werden müssen, was einen erheblichen fertigungstechni- schen Aufwand erfordert.

Das im vorliegenden Fall eingesetzte Allyloxymethylpolyamid läßt sich beispielsweise in nachfolgend beschriebener Weise herstel- len.

Zunächst werden 6 g Polyamid 6.6 bei 60 °C in 90 %-iger Ameisen- säure unter Rühren gelöst. Gleichzeitig werden 6 g Paraformalde- hyd in 11,6 g Allylalkohol mit ca. 0,1 g festem Kaliumhydroxid unter Erwärmen gelöst, bis eine klare Lösung vorliegt.

Die klare und warme Lösung wird zum gelösten Polyamid gegeben.

Dies erfolgt bei einer Temperatur von etwa 60 °C. Die Temperatur sollte hierbei 65 °C nicht übersteigen. Die Zugabe erfolgt zu- nächst langsam, dann etwas schneller, so daß die Gesamtmenge der Lösung vorliegend nach etwa 4 Minuten dem gelösten Polyamid zu- gegeben ist.

Vorzugsweise 11 Minuten nach Beginn der Zugabe werden weitere 11,6 g Allylalkohol zugegeben. Das Gemisch wird dann für eine Dauer von 40 Minuten bei einer Temperatur von 60 °C gerührt. Die so entstandene Lösung wird anschließend einem Gemisch aus Aceton und Wasser, das Aceton und Wasser im Verhältnis 1 : 1 enthält, zu- gegeben und unter Rühren langsam mit Ammoniak NH3 neutralisiert.

Das Polyamid, das nun modifiziert vorliegt, fällt hierbei aus und wird dann abfiltriert und getrocknet.

Das getrocknete Polyamid wird unter Einfluß von Wärme in Ethanol gelöst und dann abgekühlt. Der abgekühlten Lösung werden dann etwa 5 Massen-% eines Radikalstarters, beispielsweise Azoisobu- tyronitril AIBN, zugegeben.

Ein mit dieser Lösung beschichtetes Wischgummiprofil hat nach dem Trocknen und Vernetzen einen Trockenreibwert auf Glas von etwa 1,0 bis 1,2, ist abriebbeständig und weist eine für Wisch- blätter hinreichende chemische Beständigkeit auf.