DE3506766C2 - - Google Patents
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- B60S1/02—Cleaning windscreens, windows or optical devices
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Description
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.
Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, das Fluor
gegen das Wasserstoffatom der C-H-Bindung zu ersetzen,
um eine C-F-Bindung zu bilden und somit ein Wischerblatt
anzugeben, das einen niedrigen Reibungskoeffizienten
besitzt und eine ausgezeichnete Widerstandsfähigkeit
gegen Alterung, Ozon, Chemikalien, Abnutzung und bleibende
Verformung hat.
Gemäß der Erfindung wird ein Wischerblatt aus halogenbehandeltem
elastischem Material angegeben, das durch
Formen von Ethylen-Propylen-Copolymer (EPM) oder Ethylen-
Propylen-Dien-Copolymer (EPDM) und Fluorieren dieses
Wischerblattes in einer Fluorgas enthaltenden Atmosphäre,
derart, daß die Fluoratome an die Kohlenstoffatome des
Copolymers in der Oberflächenschicht des Wischerblattes
gebunden werden hergestellt wird.
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 100°C. 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.
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 40°C 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 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 höher ist als die Lebensdauer des
üblichen Wischerblattes.
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.
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.
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±3°C 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.
Aus der Tabelle 3 kann entnommen werden, 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.
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 Nautkautschuk und Chlorierung.
Diese Wischerblätter wurden gestreckt auf eine Länge
von 120% der ursprünglichen Länge, stehengelassen in
einer Atmosphäre, die auf 40°C 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.
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 Widerstandsfähigkeit
gegen Ozon überlegen sind.
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 Wischerblätter mit einem Gewicht von
15,5 kg/cm bei 100°C 72 Stunden zusammengedrückt wurden.
Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 gezeigt. In Tabelle 5
haben A bis C dieselben Bedeutungen wie oben angegeben.
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 (9)
1. Wischerblatt aus halogenbehandeltem elastischem
Material,
dadurch gekennzeichnet,,
daß es durch Formen von Ethylen-Propylen-Copolymer
(EPM) oder Ethylen-Propylen-Dien-Copolymer (EPDM)
und Fluorieren dieses Wischerblattes in einer
Fluorgas enthaltenden Atmosphäre, derart, daß die
Fluoratome an die Kohlenstoffatome des Copolymers
in der Oberflächenschicht des Wischerblattes
gebunden werden, hergestellt wird.
2. Wischerblatt nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, 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.
3. Wischerblatt nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fluorierung
ausgeführt wird bei einer Fluorkonzentration
im Bereich von 5 bis 100%
4. Wischerblatt nach Anspruch 3, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fluorkonzentration
etwa 10% ist.
5. Wischerblatt nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fluorierung
ausgeführt wird bei einer Temperatur im
Bereich von 0° bis 100°C.
6. Wischerblatt nach Anspruch 5, dadurch
gekennzeichnet, daß die Temperatur
etwa 40°C ist.
7. Wischerblatt nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, daß die Fluorierung
durchgeführt wird in einem fluorhaltigen
Lösungsmittel, das durch Dispergieren von Fluorgas
in einem Lösungsmittel hergestellt wird.
8. Wischerblatt nach Anspruch 7, dadurch
gekennzeichnet, daß das Lösungsmittel
Perfluorhexan ist.
9. Wischerblatt nach Anspruch 1, dadurch
gekennzeichnet, 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.
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