DE3506766A1

DE3506766A1 - Wischerblatt

Info

Publication number: DE3506766A1
Application number: DE19853506766
Authority: DE
Inventors: Hiroshi Saitama Kuramochi; Izumi Tokio/Tokyo Nishimura; Sumihiko Yagenji; Hiroshi Niiza Saitama Yoshida
Original assignee: Honda Motor Co Ltd; Kokoku Rubber Industry Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd; Kokoku Rubber Industry Co Ltd
Priority date: 1984-03-02
Filing date: 1985-02-26
Publication date: 1985-09-12
Also published as: FR2560602B1; DE3506766C2; GB2154864A; GB8505132D0; CA1233010A; GB2154864B; JPS60184531A; FR2560602A1

Description

Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein Wischerblatt für das Wischen der Windschutzscheibe eines Fahrzeugs, wie eines Automobils, einer Straßenbahn oder eines Flugzeugs.
Das Wischerblatt, das für Fahrzeuge verwendet wird, soll Wassertropfen, Schnee etc. von der Windschutzscheibenoberfläche wischen durch Gleiten auf der Windschutzscheibenoberfläche. Es ist deshalb erforderlich, ein gleichmäßiges Wischen auf der Windschutzscheibe hervorzubringen, indem es einheitlich gegen die Windschutzscheibe gepreßt wird und glatt zu arbeiten und es zu vermeiden, unerwünschten Lärm zu erzeugen durch Bildung eines niedrigen Reibungswiderstandes.
Es war deshalb üblich, das Wischerblatt aus natürlichem Kautschuk, synthetischem Kautschuk wie Chloroprenkautschuk, thermoplastischem Elastomer wie Elastomer vom Urethantyp oder synthetischem Harz wie Polyethylen zu bilden, um auf das Wischerblatt eine Elastizität zu übertragen, die hoch genug ist, daß das Wischerblatt gleichmäßig über die Windschutzscheibe gleitet und gleichzeitig die Oberfläche des Wischerblattes einer Behandlung der Chlorierung oder Bromierung zu unterwerfen, wodurch bewirkt wird, daß die Chloratome oder Bromatome an die Kohlenstoffatome in der Hauptkette des Kautschuks oder Elastomers gebunden werden und der Reibungswiderstand erniedrigt wird.
Die Behandlung der Chlorierung oder Bromierung ist jedoch nicht geeignet, den Reibungswiderstand genügend zu erniedrigen. Insbesondere ist die C-Cl-Bindung oder C-Br-Bindung chemisch instabil und wird leicht durch Hitze, Wasser, ultraviolettes Licht, Ozon, Sauerstoff oder Chemikalien zur Entfernung von Cl oder Br gelöst.
Das übliche Wischerblatt ist deshalb mangelhaft in der Widerstandsfähigkeit gegen Umweltbedingungen und verliert die Wirkungsweise als Wischerblatt innerhalb kurzer Zeit.
Wenn zum Beispiel die Behandlung der Chlorierung zu einem hohen Grad durchgeführt wird zum Zweck der Erniedrigung des Reibungswiderstandes und der Verbesserung der Lebensdauer, entstehen nachteilig leicht Risse an der Oberfläche, die Widerstandsfähigkeit gegen eine bleibende Verformung wird vermindert und auf der Oberfläche verbleibt nach dem Wischen eine Streifenspur, wodurch die Wischeigenschaften vermindert werden.
Es ist bekannt, daß Ethylen-Propylen-Copolymer (hier als EPM bezeichnet) und Ethylen-Propylen-Diencopolymer (hier als EPDM bezeichnet), das erhalten wird durch Zugabe einer kleinen Menge einer Dienverbindung zu EPM zur Verbesserung der Vulkanisierbarkeit (valcanizability), eine bemerkenswerte Qualität haben bei der Widerstandsfähigkeit gegen Alterung, Ozon, Chemikalien, Wasser und bleibende Verformung. Die oben erwähnten Probleme können deshalb gelöst werden, wenn EPM oder EPDM verwendet werden können als Material für das Wischerblatt.
Da EPM und EPDM gesättigte organische hochmolekulare Verbindungen sind, die keine Doppelbindung in der Hauptkette besitzen, bilden sie weder C-Cl-Bindungen, noch C-Br-Bindungen, auch wenn sie der Behandlung der Chlorierung oder Bromierung unterworfen werden.
Die vorliegende Erfindung wurde bewerkstelligt durch Untersuchung der Tatsache, daß Fluor extrem aktiv ist und gegen das Wasserstoffatom der C-H-Bindung ersetzt wird, um eine C-F-Bindung zu bilden.
Gemäß der Erfindung wird ein Wischerblatt geschaffen, das durch Formen einer Wischerblattmatrix aus Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM) oder Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer (EPDM) und Fluorieren der Wischerblattmatrix hergestellt wird, wodurch bewirkt wird, daß die Fluoratome an die Kohlenstoffatome des oben erwähnten Copolymers in der Oberflächenschicht der Wischerblattmatrix gebunden werden.
Aufgabe der Erfindung ist es deshalb, ein Wischerblatt zu schaffen, das einen niedrigen Reibungskoeffizienten besitzt und eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit gegen Alterung, Ozon, Chemikalien, Abnutzung und bleibende Verformung hat.
Es wird eine bevorzugte Ausführungsform der Erfindung beschrieben in Verbindung mit konkreten Experimenten.
Es wird ein Verfahren für die Herstellung eines Wischerblatts gemäß der vorliegenden Erfindung beschrieben.
Zuerst wird eine Wischerblattmatrix einer vorgeschriebenen Form aus EPM oder EPDM als Material geformt. Dann wird die so hergestellte Wischerblattmatrix fluoriert, so daß Fluoratome an die Kohlenstoffatome, die die Hauptkette der gesättigten organischen hochmolekularen Verbindung (EPM oder EPDM) in der Oberflächenschicht der Wischerblattmatrix bilden, gebunden werden.
Bei dem so verwendeten EPM liegt der Ethylengehalt im Bereich von 75 bis 50 Gew.-% und der Propylengehalt im Bereich von 25 bis 50 Gew.-%. Bei dem EPDM sind die Ethylen- und Propylengehalte in den oben erwähnten Bereichen und der Diengehalt liegt in einem sehr kleinen Verhältnis vor. Die Fluorierung kann durchgeführt werden in Form einer Gasphasenreaktion oder einer Flüssigphasenreaktion. Die Gasphasenreaktion kann ausgeführt werden, indem die Wischerblattmatrix direkt nach dem Formungsschritt einer Atmosphäre nur aus Fluorgas, einer Atmosphäre, gebildet aus Fluorgas gemischt mit einer geringen Menge Sauerstoffgas oder einer Atmosphäre, hergestellt durch Verdünnen von Fluorgas oder einer Mischung von Fluorgas und einer geringen Menge Sauerstoffgas mit einem inerten Gas wie Helium, Argon oder Stickstoff, ausgesetzt wird. Die Reaktion bei diesem Verfahren erfolgt bei einer Fluorkonzentration von 5 bis 100%, vorzugsweise etwa 10 %, bei einer Temperatur im Bereich von 0° bis 1000C. Eine besonders hohe Fluorkonzentration ist unerwünscht, weil leicht Risse an der Oberfläche des Wischerblattes entstehen. Als Mittel, um die Flüssigphasenbehandlung durchzuführen, kann das Verfahren verwendet werden, das das Eintauchen einer Wischerblattmatrix direkt nach dem Formungsschritt in ein fluorhaltiges Lösungsmittel, das erhalten wird durch Dispergieren von Fluorgas in zum Beispiel Perfluorhexan, umfaßt.
Um die Fluorierung zu fördern, kann die Behandlung entweder durch eines der oben beschriebenen Verfahren durchgeführt werden mit einer Bestrahlung von Ultraviolettlicht oder anderen Strahlen. Andererseits kann die Behandlung auch durchgeführt werden in Kombination mit einer Behandlung unter Verwendung von Plasma.
Bei dem Wischerblatt gemäß der Erfindung, das wie oben beschrieben erhalten wurde, ist der Oberflächenschichtanteil im wesentlichen vollständig fluoriert.
Es sind nun einige Beispiele dargestellt, um das Wischerblatt nach der vorliegenden Erfindung mit einem üblichen Wischerblatt in verschiedenen Eigenschaften zu vergleichen.
Beispiel 1 Wischerblattmatrizen für ein Automobil wurden verschieden aus EPM und EPDM als Ausgangsmaterial geformt und in einer Gasmischung von 90 % (bezogen auf Volumen) Stickstoff und 10 % Fluor bei 400C 40 Minuten fluoriert, um Wischerblätter gemäß der Erfindung zu erhalten.
Getrennt davon wurde eine Wischerblattmatrix geformt aus natürlichem Kautschuk und chloriert, um ein übliches Wischerblatt zu erhalten.
Hinsichtlich der Wischerblätter der vorliegenden Erfindung und des so hergestellten üblichen Wischerblattes wurde ein Test der Wischlebensdauer ausgeführt und der Koeffizient der Reibung wurde gemessen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.
Die Beschreibung des Wisch-Lebensdauertests ist wie folgt: Eine Probe Wischerblatt mit 100 mm Länge wurde auf einem flachen Tafelglas hin und her bewegt mit 45 Anschlägen pro Minute, wobei die Bedingungen waren: 155 g Armdruck und 150 mm Anschlaglänge, bei einem Zyklus von 5 Minuten, der bestand aus 4 Minuten Wassersprühen und einer Minute nicht Wassersprühen. Der Reibungskoeffizient (µ) wurde gemessen an der Probe in trockenem Zustand. In Tabelle 1 bedeutet A das übliche Wischerblatt mit der Chlorierung von natürlichem Kautschuk, B das Wischerblatt mit Fluorierung von EPDM und C das Wischerblatt mit Fluorierung von EPM.
Tabelle 1 Reibungskoeffizient (µ)

Anzahl der Blattbewegungen | A B | C

0 0,75 0,44 0,45

10.000 1,54 0,44 - 0,46

50.000 1,96 0,45 0,46

100.000 1,99 0,48 0,50

300.000 2,01 0,65 0,72

500.000 2,04 0,91 1,01

Tabelle 1 zeigt, daß die Wischerblätter gemäß der Erfindung extrem geringe Reibungskoeffizienten (µ) zeigen bei allen angezeigten Schritten zwischen 0 und 500.000 Hin- und Herbewegungsanschlägen des Lebensdauertests, verglichen mit dem üblichen Wischerblatt.
Das Ergebnis zeigt, daß sie eine Lebensdauer besitzen, die viele Male hoher ist als die Lebensdauer des üblichen Wischerblattes.
Beispiel 2 Wie im Beispiel 1 wurden Wischerblätter gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt unter Verwendung von EPM und EPDM als Ausgangsmaterialien und Durchführen einer Fluorierung und ein übliches Wischerblatt wurde hergestellt unter Verwendung von Naturkautschuk als Ausgangsmaterial und Durchführen einer Chlorierung.
Diese Wischerblätter wurden getestet mit einem Schnittkörper auf ihre Lebensdauer, gemessen durch die Menge an Abrieb (mm3) pro Längeneinheit (1 cm). Die Ergebnisse sind in Tabelle 2 aufgeführt.
Bei dem Schnittkörper-Wischlebensdauer-Test wird eine Probe Wischerblatt mit 450 mm Länge mit 45 Anschlägen pro Minute und bei 700 g Armdruck hin und her bewegt in einem Zyklus von 5 Minuten, der daraus besteht, 4 Minuten lang Wasser zu sprühen, 0,5 Minuten lang nicht Wasser zu sprühen und 0,5 Minuten ohne Antrieb. In Tabelle 2 haben A bis C dieselben Bedeutungen wie oben beschrieben.
Tabelle 2 Menge an Abrieb (mm3/cm)

Länge der Lebensdauer a B zu C

50 h 0,110 0,049 0,053

100 h 0,217 0,082 0,090

150 h 0,302 0,107 0,115

200 h 0,406 0,164 0,180

Aus Tabelle 2 geht hervor, daß die Abriebmenge der Wischerblätter gemäß der Erfindung nach 200 Teststunden im wesentlichen gleich war der Abriebmenge des üblichen Wischerblattes nach 50 Teststunden. Die Ergebnisse zeigen, daß die Wischerblätter gemäß der Erfindung unter Anwendung der Fluorierung dem üblichen Wischerblatt unter Anwendung von Chlorierung hinsichtlich der Abriebwiderstandsfähigkeit überlegen sind.
Beispiel 3 Wie im Beispiel 1 wurden Wischerblätter gemäß der Erfindung hergestellt durch Formen von Wischerblattmatrizen, jeweils aus EPM und EPDM und Fluorieren dieser Wischerblattmatrizen und ein übliches Wischerblatt wurde hergestellt durch Formen einer Wischerblattmatrix aus Naturkautschuk und Chlorieren des Wischerblatts. Diese Wischerblätter wurden auf Wetterechtheit geprüft mit einem Sonnenschein-Bewitterungsapparat. Sie wurden dann getestet auf die Wischerlebensdauer. Die Ergebnisse sind in Tabelle 3 gezeigt.
Bei dem Wettertest mit dem Sonnenschein-Bewitterungs-Apparat wurde eine Probe Wischerblatt 48 Stunden stehengelassen bei einer Temperatur vor einer schwarzen Wand von 63 + 30C mit 120 Minuten Bestrahlung und 18 Minuten Sprühen in jedem Zyklus, gefolgt von dem Verfahren JIS B7753 (Sonnenschein Bewitterungstest des Kohlelichtbogentyps) mit notwendigen Modifikationen. In Tabelle 3 haben A bis C dieselben Bedeutungen wie oben angegeben.
Tabelle 3 Reibungskoeffizient nach dem Bewitterungstest (y)

Anzahl der Blattbewegungen A B C

0 1,10 0,45 0,45

10.000 1,75 0,45 0,46

50.000 2,05 0,45 0,46

100.000 2,07 0,48 0,50

300.000 2,07 0,66 0,69

500.000 2,08 0,90 1,01

Aus der Tabelle 3 kann entnommen werde, daß auch nach dem Bewitterungstest die Wischerblätter, die unter Verwendung gesättigter organischer hochmolekularer Verbindungen und Fluorierung erhalten werden, im wesentlichen dieselben Reibungskoeffizienten zeigen wie vor dem Test. Die Ergebnisse zeigen, daß die Wischerblätter der Erfindung dem üblichen Wischerblatt hinsichtlich der Wetterbeständigkeit überlegen sind.
Beispiel 4 Wie im Beispiel 1 wurden Wischerblätter gemäß der vorliegenden Erfindung hergestellt unter Verwendung von EPM und EPDM als Ausgangsmaterialien und einer Fluorierung und ein übliches Wischerblatt wurde hergestellt unter Verwendung von Naturkautschuk und Chlorierung.
Diese Wischerblätter wurden gestreckt auf eine Länge von 120% der ursprünglichen Länge, stehen gelassen in einer Atmosphäre, die auf 400C gehalten wurde mit einer Ozonkonzentration von 50 ppm. Nach dem Stehenlassen wurden sie visuell beurteilt auf das Auftreten von Rissen. Die Ergebnisse sind in Tabelle 4 gezeigt. In Tabelle 4 haben A bis C dieselben Bedeutungen wie oben angegeben.

Tabelle 4 Auftreten von Rissen

Art des

Wischer- A B C

blattes

Auftreten Ein großer Kein Riß Kein Riß

von Rissen Riß entstand entstand entstand

sogar nach sogar nach r sogar nach

96 Stunden 2000 Stun- 2000 Stun-

stehenlassen den stehen- den stehen-

lassen lassen

Aus Tabelle 4 ist ersichtlich, daß die Wischerblätter, die erhalten wurden unter Verwendung von EPM und EPDM und Durchführung einer Fluorierung dem üblichen Wischerblatt hinsichtlich der Widerstandsfahigkeit gegen Ozon überlegen sind.

Beispiel 5 Wie im Beispiel 1 wurden Wischerblätter gemäß der Erfindung hergestellt unter Verwendung von EPM und EPDM jeweils als Ausgangsmaterialien und Durchführen einer Fluorierung und ein übliches Wischerblatt wurde hergestellt unter Verwendung von Naturkautschuk und Durchführen einer Chlorierung. Hinsichtlich dieser Wischerblätter wurde ein Test auf bleibende Verformung durchgeführt, indem die Wischerblcitter mit einem Gewicht von 15,5 kg/cm bei 1000C 72 Stunden zusammengedrückt wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. In Tabelle 5 haben A bis C dieselben Bedeutungen wie oben angegeben.
Tabelle 5 Winkel einer bleibenden Verformung

Art des Wischerblattes 4 A ; B C

Winkel der Deformation 520 220 100

Aus Tabelle 5 ist ersichtlich, daß die Wischerblätter der Erfindung extrem gut sind hinsichtlich der Widerstandsfähigkeit gegen bleibende Verformung, verglichen mit dem üblichen Wischerblatt.
Wie oben beschrieben, schafft die vorliegende Erfindung ein Wischerblatt durch Formen einer Wischerblattmatrix aus EPM oder EPDM und Fluorieren der Wischerblattmatrix, wodurch bewirkt wird, daß die Fluoratome durch Substitution an die Kohlenstoffatome, die die Hauptkette des EPM oder EPDM bilden, gebunden werden. Das so hergestellte Wischerblatt zeigt deshalb einen bemerkenswert kleinen Reibungskoeffizienten und ist ausgezeichnet in der Widerstandsfähigkeit gegen Alterung, Abrieb, Ozon und permanente Verformung und hinsichtlich der Wetterbeständigkeit, verglichen mit dem üblichen Wischerblatt.

Claims

Patentansprüche 1. Wischerblatt, hergestellt durch Formen einer Wischerblattmatrix aus Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM) oder Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer (EPDM) und Fluorieren dieser Wischerblattmatrix, wodurch bewirkt wird, daß die Fluoratome an die Kohlenstoffatome des Copolymers in der Oberflächenschicht der Wischerblattmatrix gebunden werden.
2. Wischerblatt nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fluorierung in einer Fluorgas enthaltenden Atmosphäre ausgeführt wird.
3. Wischerblatt nach Anspruch 2, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fluorgas enthaltende Atmosphäre eine Atmosphäre, die nur aus Fluorgas gebildet wird, eine Atmosphäre, in der Fluorgas mit einer geringen Menge Sauerstoffgas gemischt ist oder eine Atmosphäre die erhalten wird, durch Verdünnen einer der beiden oben erwähnten Atmosphären mit einem inerten Gas ist.
4. Wischerblatt nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fluorierung ausgeführt wird bei einer Fluorkonzentration im Bereich von 5 bis 100 %.
5. Wischerblatt nach Anspruch 4, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fluorkonzentration etwa 10 % ist.
6. Wischerblatt nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fluorierung ausgeführt wird bei einer Temperatur im Bereich von 0° bis 1000C.
7. Wischerblatt nach Anspruch 6, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Temperatur etwa 400C ist.
8. Wischerblatt nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß die Fluorierung durchgeführt wird in einem fluorhaltigen Lösungsmittel, das durch Dispergieren von Fluorgas in einem Lösungsmittel hergestellt wird.
9. Wischerblatt nach Anspruch 8, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Lösungsmittel Perfluorhexan ist.
10. Wischerblatt nach Anspruch 1, d a d u r c h g e k e n n z e i c h n e t , daß das Ethylen-Propylen-Copolymer einen Ethylengehalt im Bereich von 75 bis 50 Gew.-% und einen Propylengehalt im Bereich von 25 bis 50 Gew.-% hat.