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Erfindungsgebiet
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Die
Erfindung betrifft ein verstärktes
Wischerblatt und ein längliches
Element, das dafür
ausgelegt ist, ein Wischerblatt zu verstärken.
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Allgemeiner
Stand der Technik
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Ein
Wischerelement wird durch ein Wischerblatt gebildet, das aus einem
elastomeren Material wie etwa Kautschuk hergestellt ist. Herkömmlicherweise
wird das Wischerblatt durch zwei längliche Elemente verstärkt, die
in zwei in Längsrichtung
verlaufenden Nuten des Wischerblatts eingesetzt sind.
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Die
Verstärkungselemente
erleichtern den Wischkontakt mit der zu wischenden Oberfläche durch
Ausgleichen der für
das Wischen erforderlichen Kräfte.
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In
der Regel ist die zu wischende Oberfläche eine gekrümmte Glasoberfläche.
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Die
Verstärkungselemente
müssen über ihre
ganze Länge
hinweg in einer Richtung zu und weg von der Windschutzscheibe ohne
weiteres flexibel sein, damit sich das Wischerelement der Kontur
der Windschutzscheibe anpassen kann, damit man eine effiziente Reinigung
der Windschutzscheibe erhalten kann.
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Außerdem weisen
die Verstärkungselemente
eine begrenzte Flexibilität
in einer quer dazu verlaufenden Richtung auf, damit das Wischerelement
eine gewisse Starrheit erhält,
während
es über
das Glas hin und her angetrieben wird.
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Die
Verstärkungselemente
bestehen im allgemeinen aus Metall. Da Wischerelemente allen Wetterbedingungen
widerstehen müssen,
ist es notwendig, daß die
Metallelemente eine hohe Korrosionsfestigkeit aufweisen. Deshalb
sind die Wischerelemente in der Regel mit Streifen aus rostfreiem
Stahl verstärkt.
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In
der Technik ist auch die Verwendung von galvanisierten Drähten bekannt,
um Wischerblätter
zu verstärken.
Galvanisierte Stahldrähte
erfüllen
jedoch nicht immer die strengen Anforderungen hinsichtlich Korrosionsfestigkeit.
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Da
die Kraftfahrzeugindustrie nach schwarz gefärbten Metallelementen sucht,
legt dies den Verstärkungselementen
eines Wischerblatts eine weitere Anforderung auf.
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Beide,
die herkömmlich
verwendeten Streifen aus rostfreiem Stahl wie die galvanisierten
Stahldrähte, haben
den Nachteil, daß sie
nicht schwarz gefärbt
sind.
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EP-A-0908362
beschreibt ein mit mindestens einem länglichen Element verstärktes Wischerblatt.
Das längliche
Element ist mit einer Zinklegierungsbeschichtung und einer Chrom
umfassenden Beschichtung beschichtet.
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Kurze Darstellung
der Erfindung
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Eine
Aufgabe der vorliegenden Erfindung wie in den Ansprüchen 1 und
9 definiert besteht in der Bereitstellung eines mit mindestens einem
länglichen
Element verstärkten
Wischerblatts, gekennzeichnet durch eine hohe Korrosionsfestigkeit
und somit durch eine ausgezeichnete Wetterhaltbarkeit.
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Eine
weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht in der Bereitstellung
eines Wischerblatts, das leicht, stark, zuverlässig und preiswert in der Herstellung
ist. Noch eine weitere Aufgabe besteht in der Bereitstellung eines
Verstärkungselements
für ein
Wischerblatt mit einer gefärbten
Beschichtung wie etwa einer schwarz gefärbten Beschichtung. Zudem besteht
eine Aufgabe in der Bereitstellung eines Verstärkungselements mit einer Beschichtung,
die dem Metallelement eine hohe Korrosionsfestigkeit und eine gute
Wetterhaltbarkeit verleiht und die gekennzeichnet ist durch eine
starke Haftung an dem Metallelement und durch eine gute Beibehaltung
der Haftung unter feuchten Bedingungen.
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Gemäß einem
ersten Aspekt der Erfindung umfaßt ein Wischerelement ein aus
einem elastomeren Material wie etwa Kautschuk hergestelltes Wischerblatt.
Das Wischerblatt ist mit einer Reihe länglicher Elemente verstärkt. Bevorzugt
ist ein Wischerblatt mit einer Reihe von Verstärkungselementen verstärkt, die
symmetrisch und longitudinal in einer Reihe von sich in Längsrichtung
erstreckenden Nuten des Wischerblatts eingesetzt sind.
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Beispielsweise
wird ein Wischerblatt mit einem oder zwei Verstärkungselementen verstärkt.
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Ein
Verstärkungselement
umfaßt
einen Kern und ein Beschichtungssystem. Der Kern umfaßt einen Stahldraht,
der ein Stahldraht mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt
ist.
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Das
Beschichtungssystem umfaßt
zwei Beschichtungsschichten: eine Zinklegierungsbeschichtungsschicht
und eine Polyesterbeschichtungsschicht.
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Die
Zinklegierung wird auf den Stahldraht und die Polyesterbeschichtung
auf diese Zinklegierungsbeschichtung aufgebracht.
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Nachdem
das Verstärkungselement
mit dem Beschichtungssystem beschichtet ist, wird das Element auf
eine vorbestimmte Länge
abgeschnitten. Nach diesem Schneidschritt weist das Verstärkungselement
unbeschichtete geschnittene Enden gemäß der Erfindung auf.
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Zu
Fixierungszwecken wird möglicherweise
eine Reihe von Kerben in dem beschichteten Verstärkungselement ausgebildet.
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Die
Kerbe oder Kerben werden bevorzugt an der äußeren Längsseite des Elements in der
Nähe seines Endes
ausgebildet.
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Die
Kerben werden durch eine Materialentfernungsoperation erzeugt, nachdem
der Draht mit dem Beschichtungssystem beschichtet worden ist.
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Geeignete
Materialentfernungsoperationen sind Schneiden, Sägen, Prägen oder Stanzen.
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Nachdem
die Materialentfernungsoperation durchgeführt ist, bleiben die seitlichen
Ränder
der Kerben unbeschichtet.
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Möglicherweise
wird Teil der Zinkaluminiumbeschichtung nach der Materialentfernungsoperation über die
unbeschichteten geschnittenen Enden verbreitet.
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Der
Stahldraht weist bevorzugt einen rechteckigen oder im wesentlichen
rechteckigen Querschnitt auf, beispielsweise einen rechteckigen
Querschnitt mit gerundeten Rändern.
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Der
Draht weist bevorzugt eine Breite zwischen 1 mm und 10 mm auf, beispielsweise
2,5 mm oder 4,10 mm.
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Die
Dicke des Drahts liegt bevorzugt im Bereich von 0,50 bis 1,30 mm.
Die Dicke beträgt
beispielsweise 0,70 mm.
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Eine
Zugfestigkeit von mindestens 1500 N/mm2 wird
bevorzugt, besonders bevorzugt ist die Zugfestigkeit größer als
1700 N/mm2, beispielsweise 1800 oder 2000
N/mm2.
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Um
die gewünschte
Zugfestigkeit zu erhalten, liegt der Kohlenstoffgehalt über 0,40%.
Besonders bevorzugt liegt der Kohlenstoffgehalt im Bereich zwischen
0,60 und 0,85%.
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Der
Schutz von Stahl vor Korrosion wurde traditionell durch Galvanisieren
erreicht.
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Um
die Korrosionsfestigkeit zu verbessern, kann auf ein Stahlelement
eine Zinkaluminiumlegierung aufgebracht werden.
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Es
wurde bewiesen, daß ein
mit einer Zinkaluminiumlegierungsschicht beschichtetes Stahlelement eine
längere
Korrosionsfestigkeit als ein verzinkter Stahldraht aufweist.
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Mit
einer Zinkaluminiumlegierung beschichteter Stahl erfüllt jedoch
nicht die ständig
steigenden Anforderungen hinsichtlich Korrosionsfestigkeit, insbesondere
nicht, wenn der Stahl einer feuchten Umgebung ausgesetzt wird.
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Ein
mit Zink und den meisten Zinklegierungsbeschichtungen assoziiertes
bekanntes Problem ist das Auftreten von Weißrost.
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Gemäß der vorliegenden
Erfindung wurde ein Beschichtungssystem entwickelt, das dem Stahldraht eine
verbesserte Korrosionsfestigkeit verleiht. Das Beschichtungssystem
umfaßt
eine Zinklegierungsschicht und eine Polyesterbeschichtung auf dieser
Zinklegierungsbeschichtung.
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Die
Zinklegierungsschicht umfaßt
bevorzugt zwischen 2 und 15% Al. Möglicherweise können zwischen
0,1 und 0,4% eines Seltenerdelements wie etwa Ce und/oder La zugesetzt
werden, um Eigenschaften wie Fließvermögen und Benetzbarkeit der Schmelze
zu verbessern.
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Die
Zinklegierungsschicht kann über
eine beliebige herkömmliche
Technik wie etwa chemisches Plattieren, Schmelzplattieren, Schmelzsprühen und
Elektroplattieren aufgebracht werden. Ein bevorzugtes Verfahren
zum Aufbringen der Zinklegierungsschicht ist durch Heißtauchen.
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Die
Zinklegierungsschicht weist bevorzugt eine Dicke von über 50 g/m2 auf, beispielsweise 70 g/m2.
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Eine
organische Beschichtungsschicht wird auf der Zinklegierungsschicht
aufgebracht. Die organische Beschichtung muß eine Reihe von Anforderungen
erfüllen.
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Eine
erste Anforderung besteht darin, daß eine gute Haftung mit der
Metallbeschichtungsschicht erreicht werden muß.
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Zudem
sollte die Haftung während
der Lebenszeit des Wischerelements aufrechterhalten werden; selbst
wenn es einer feuchten Umgebung und/oder Wasser, Schnee und Eis
ausgesetzt wird.
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Zudem
sollte die organische Beschichtung ausreichend verformbar sein,
so daß das
Verstärkungselement
seine Flexibilität
behält.
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Polyesterbeschichtungen
erfüllen
diese Anforderungen. Geeignete Polyesterbeschichtungen sind Polyethylenterephthalat
(PET), Polyethylennaphthalat (PEN) und Polybutylenterephthalat (PBT).
Innerhalb des Kontextes der vorliegenden Anmeldung bezeichnen die
Ausdrücke „Polyethylenterephthalat", „Polyethylennaphthalat" und „Polybutylenterephthalat" nicht nur Homopolymere
von Ethylenterephthalat, Ethylennaphthalat und Butylenterephthalat,
sondern auch Copolymere von Ethylenterephthalat, die beispielsweise
nicht mehr als 20% anderer copolymerisierter Einheiten enthalten,
z.B. abgeleitet von anderen Säuren
als Terephthalsäure,
wie etwa Isophthalsäure,
oder von anderen Glykolen als Ethylenglykol. Das Polymer kann auch
Mischungen von Polymeren enthalten, um bestimmte der Eigenschaften
zu modifizieren.
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Polyethylenterephthalat
weist den Vorteil auf, daß es
gute Barriereneigenschaften zum Beispiel gegenüber Wasser und eine gute Haftung
mit einem ordnungsgemäß vorbereiteten
Stahldraht aufweist, ohne daß ein
Primer erforderlich ist, um die Haftung sicherzustellen. Polyethylennaphthalat
weist noch bessere Barriereneigenschaften als Polyethylenterephthalat
auf, hat aber den Nachteil, daß es
teurer ist als Polyethylenterephthalat.
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Die
Polyesterbeschichtung kann über
eine beliebige herkömmliche
verwendete Technik aufgebracht werden. Bevorzugt wird die Polyesterbeschichtung
durch Extrusion aufgebracht.
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Die
Dicke der Polyesterbeschichtung liegt bevorzugt im Bereich von 15 μm bis 250 μm und besonders bevorzugt
zwischen 30 μm
und 100 μm.
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Das
die Zinklegierungsschicht und die Polyesterbeschichtung umfassende
Beschichtungssystem bietet dem Verstärkungselement einen ausgezeichneten
Korrosionsschutz.
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Überraschenderweise
hat sich herausgestellt, daß das
Beschichtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
der Verstärkung
einen guten Korrosionsschutz an den Oberflächen des Elements, die nicht
beschichtet sind, bietet, d.h. an den geschnittenen Enden und an
den seitlichen Rändern
der Kerben.
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Die
Zinklegierungsbeschichtung liefert den kathodischen Schutz an diesen
unbeschichteten Oberflächen.
Der Schutz wird weiter durch die auf dieser Zinklegierungsbeschichtung
aufgebrachte Polyesterbeschichtung verbessert. Die Polyesterbeschichtung
zeigt eine ausgezeichnete Haftung an der Zinklegierungsbeschichtung.
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Der
Korrosionsschutz an diesen unbeschichteten Oberflächen ist
erheblich höher
als die unbeschichteten Oberflächen
eines Stahlelements, auf dem nur eine Zinklegierungsbeschichtung
aufgebracht ist.
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Durch
Verwendung des Beschichtungssystems gemäß der vorliegenden Erfindung
sind teure und zeitraubende Behandlungen, um die unbeschichteten
Teile des Verstärkungselements
vor Korrosion zu schützen, redundant.
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Bei
weiteren Ausführungsformen
sind die Verstärkungselemente
gekrümmt
oder gefaltet, entweder an ihren Enden oder über ihre ganze Länge hinweg.
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Die
Kerbe kann eine beliebige Gestalt aufweisen. Im Prinzip ist jede
Gestalt möglich,
die dafür
ausgelegt ist, eine Klaue anzuordnen. Möglicherweise weisen die Kerben
eine rechteckige oder dreieckige Gestalt auf.
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Alternativ
kann eine Kerbe durch ein Paar in Längsrichtung entfernte Anschläge definiert
sein, die dafür
ausgelegt sind, eine Klaue zwischen diesen Anschlägen anzuordnen.
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Gemäß einem
zweiten Aspekt wird ein längliches
Element vorgesehen, das dafür
ausgelegt ist, ein Wischerblatt zu verstärken. Das Verstärkungselement
umfaßt
einen Kern und ein Beschichtungssystem.
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Der
Kern ist ein Stahldraht mit einem im wesentlichen rechteckigen Querschnitt.
Das Beschichtungssystem umfaßt
eine Zinklegierungsbeschichtung und eine Polyesterbeschichtung.
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Die
Zinklegierungsbeschichtung wird auf dem Stahlkern und die Polyesterbeschichtung
wird auf der Zinklegierungsbeschichtung aufgebracht. Das Element
weist unbeschichtete geschnittene Enden auf, wobei das Beschichtungssystem
das längliche
Element mit einem Korrosionsschutz an den unbeschichteten geschnittenen
Enden versieht.
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Zu
Fixierungszwecken sind möglicherweise
eine oder mehrere Kerben in dem beschichteten Verstärkungselement
ausgebildet. Die Kerbe oder Kerben sind bevorzugt an der äußeren Längsseite
des Elements in der Nähe
seiner Enden hergestellt.
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Kurze Beschreibung
der Zeichnungen
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Die
Erfindung wird nun unter Bezugnahme auf die beiliegenden Zeichnungen
ausführlicher
beschrieben. Es zeigen:
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1 eine
Ansicht eines Wischerelements, das ein Wischerblatt mit zwei Verstärkungselementen
gemäß der vorliegenden
Erfindung umfaßt;
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2 einen
Querschnitt durch ein Wischerelement wie in 1 gezeigt;
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3 eine
Teilansicht eines Elements, das dafür ausgelegt ist, ein Wischerblatt
zu verstärken,
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4 und 5 zwei
weitere Ausführungsformen
von Verstärkungselementen.
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Beschreibung
der bevorzugten Ausführungsformen
der Erfindung
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1 zeigt
eine Perspektivansicht eines Teils eines Windschutzscheibenwischerelements 10 gemäß der Erfindung. 2 ist
eine Querschnittsansicht des in 1 gezeigten
Wischerelements.
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Das
Wischerblatt 12 ist aus Kautschuk hergestellt und ist mit
zwei Verstärkungselementen 14 verstärkt, die
in zwei in dem Wischerblatt vorgesehenen, sich in Längsrichtung
erstreckenden Vertiefungen eingesetzt sind.
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Die
Verstärkungselemente
versteifen das Kautschukwischerblatt, während sie gestatten, daß es ausreichend
flexibel ist, so daß es
sich der Oberfläche
einer gekrümmten
Windschutzscheibe anpassen kann.
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Eine
an einem Rahmen 17 fixierte Verankerungsklaue 16 umgibt
teilweise den oberen Abschnitt des Wischerblatts. Die Klaue wird
dadurch in einem Paar Kerben positioniert. Sie komprimiert die Verstärkungselemente
in Richtung aufeinander zu auf dem Wischerblatt und immobilisiert
sie.
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Andere
Ausführungsformen
von Wischerblättern
werden durch nur ein Verstärkungselement
verstärkt, das
in einer zentral in dem Wischerblatt vorgesehenen, sich in Längsrichtung
erstreckenden Vertiefung angeordnet ist. Möglicherweise ist ein derartiges
Verstärkungselement
mit Kerben auf beiden Längsseiten
versehen.
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3 zeigt
eine Ansicht eines Abschnitts eines Verstärkungselements 30 gemäß der vorliegenden
Erfindung.
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Der
Kern umfaßt
einen abgeflachten Stahldraht 32 mit einer Dicke von 0,70
mm und einer Breite von 2,40 mm. Der Stahldraht weist einen Kohlenstoffgehalt
zwischen 0,50 und 0,70% auf und ist gekennzeichnet durch eine Zugfestigkeit
zwischen 1600 und 1800 N/mm2.
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Das
Beschichtungssystem umfaßt
eine Zinkaluminiumbeschichtung 34 und eine PET-Beschichtung 36 auf
dieser Zinkaluminiumbeschichtung.
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Die
Zinkaluminiumbeschichtung umfaßt
95% Zn und 5% Al. Die Dicke der Zinkaluminiumbeschichtung beträgt 60 g/m2. Der verzinkte Stahldraht wird mit Hilfe
eines Extrusionsprozesses mit einer PET-Beschichtung bedeckt. Die
PET-Beschichtung ist schwarz gefärbt.
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Nach
dem Aufbringen des Beschichtungssystems weist das beschichtete Verstärkungselement
eine Dicke von 0,80 mm und eine Breite von 2,50 mm auf.
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Das
beschichtete Element wird schließlich auf die gewünschte Länge zugeschnitten.
Nach diesem Schneidschritt bleiben die geschnittenen Enden unbeschichtet.
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Möglicherweise
wird nach dem Schneidschritt Teil der Zinkaluminiumbeschichtung über den
unbeschichteten geschnittenen Enden verbreitet.
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Der
Längs-Endabschnitt
wird randgestanzt, um eine Klauenhaltekerbe 38 auszubilden.
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Ein
weiteres Beispiel eines Verstärkungselements
umfaßt
einen abgeflachten Stahldraht mit einer Dicke von 0,90 mm und einer
Breite von 7,0 mm.
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Der
Stahldraht weist eine Zugfestigkeit zwischen 1850 und 2050 N/mm2 auf.
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Eine
Zinkaluminiumbeschichtung mit einer Dicke von 40 g/m2 wird
auf dem Stahldraht aufgebracht, und schließlich wird eine PET-Beschichtung
auf der Zinkaluminiumbeschichtung aufgebracht.
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Die
Enddicke des beschichteten Drahts beträgt 1,0 mm, die Endbreite beträgt 7,20
mm.
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Noch
ein weiteres Beispiel eines Verstärkungselements umfaßt einen
abgeflachten Stahldraht mit einer Dicke von 0,70 mm und einer Breite
von 4,10 mm. Nachdem das Beschichtungssystem aufgebracht ist, weist
der beschichtete Draht eine Dicke von 0,80 mm und eine Breite von
4,35 mm auf.
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Einige
Ausführungsformen
der randgestanzten Verstärkungselemente
sind in den 4 und 5 gezeigt.
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Das
oben beschriebene Verstärkungselement
wird wie folgt hergestellt:
Ein Stahldraht wird in verschiedenen
aufeinanderfolgenden Schritten auf den gewünschten Durchmesser gezogen.
Gegebenenfalls können
sich die Ziehschritte mit einer oder mehreren thermischen Zwischenbehandlungen
abwechseln wie etwa einem Patentieren.
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Die
Stahldrähte
werden einer Heißtauchbehandlung
unterzogen, um die Zinklegierungsbeschichtung aufzubringen.
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Der
beschichtete Draht wird in einem nachfolgenden Schritt zu einem
flachen Draht gewalzt.
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Eine
PET-Beschichtung mit einer Dicke von 50 μm wird auf dem flachen Draht
aufgebracht. Der Draht wird auf die gewünschte Länge zugeschnitten, und die
Längs-Endabschnitte werden
randgestanzt, um Kerben 38 zu bilden.
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Um
die Korrosionsfestigkeit des Verstärkungselements auszuwerten,
wird dieses Element einem Salzsprühtest gemäß ASTM B117 oder DIN 5002 SS
unterzogen.
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Die
Zeit bis zum Erscheinen des ersten Rotrostes auf den unbeschichteten
Oberflächen
wird gemessen. Drei verschiedene beschichtete flache Stahldrähte werden
in Tabelle 1 und Tabelle 2 verglichen: Der erste Draht umfaßt einen
Stahldraht, auf dem eine PET-Beschichtung aufgebracht ist; der zweite
Draht umfaßt
einen Stahldraht, der mit einer Zinkaluminiumbeschichtung beschichtet
ist, wohingegen der dritte Draht einem Stahldraht entspricht, auf
dem ein Beschichtungssystem gemäß der vorliegenden
Erfindung aufgebracht ist.
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Tabelle
1 zeigt die Korrosionsfestigkeit an den unbeschichteten geschnittenen
Enden, wohingegen Tabelle 2 die Korrosionsfestigkeit an den unbeschichteten
seitlichen Rändern
der Kerben zeigt.
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Aus
Tabelle 1 und Tabelle 2 kann geschlossen werden, daß die Zinklegierungsbeschichtung
dem Draht einen ausgezeichneten kathodischen Schutz bietet.
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Selbst
wenn ein mit dem Beschichtungssystem gemäß der vorliegenden Erfindung
beschichteter Stahldraht einem Salzsprühtest von 2000 Stunden unterzogen
wird, tritt kein Rotrost auf.
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Die
Korrosionsfestigkeit an den unbeschichteten Oberflächen wird
durch Aufbringen einer PET-Beschichtung
auf der Zinklegierungsbeschichtung stark verbessert.
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Ein
Standardtest zum Auswerten der Haftung oder Bindung zwischen der
Polyesterbeschichtung und dem Zugglied wird wie folgt durchgeführt.
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Unter
Bezugnahme auf 3 nimmt man eine Länge eines
Stahldrahts 32 mit einer Zinklegierungsbeschichtung 34 und
auf dieser Zinklegierungsbeschichtung einer PET-Beschichtung 36.
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Die
Polyesterbeschichtung 36 wird in der Längsrichtung über eine
Länge von
etwa fünf
cm auf beiden Seiten des Drahts mit Hilfe der scharfen Seite eines
Schneidmessers entfernt. Mit Hilfe der stumpfen Seite des Schneidmessers
wird die Polyesterbeschichtung 36 geringfügig angehoben.
Schließlich
wird versucht, die Polyesterbeschichtung mit den Fingern von dem
Stahldraht abzuziehen. Eine Auswertung erfolgt gemäß den folgenden
Beobachtungen:
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Alle
getesteten Zugelemente erhielten eine Einstufung von 0, 1 oder 2.
Es kann infolgedessen geschlossen werden, daß zwischen der Polyesterbeschichtung
und dem Metall eine starke Haftung vorliegt.