JP2008505459A - グラフト化コーティング付き点火線およびその製造方法 - Google Patents
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Abstract
点火線は、導電性芯体と、芯体を包囲する絶縁層と、絶縁層を包囲する絶縁外皮と、絶縁外皮の外面の少なくとも一部分にグラフト化され結合されたコーティング層とを含む。コーティング層および絶縁外皮はシリコーン材から形成することが好ましい。コーティング層は、絶縁外皮の外面に耐熱性および耐摩耗性の向上のみならず、他の利点をも提供するように働く。コーティング層は透明であり、審美的に快適なクリアコートを提供することができ、あるいは色合いを付けるか着色して、点火線の外面に様々な他の化粧または加飾特性を生成することができる。コーティング層は、絶縁層または絶縁外皮いずれの電気的または機械的性能特性も低減することなく、これらの保護の増強を達成する。コーティング層はまた、絶縁外皮の外面に適用することのできる化粧層にも保護をもたらすように適応される。
Description
発明の背景
関連出願の相互参照
本願は、2004年7月2日に出願した米国特許仮出願第60/585,125号の優先権を主張し、その内容全体を参照によって本書に援用する。
関連出願の相互参照
本願は、2004年7月2日に出願した米国特許仮出願第60/585,125号の優先権を主張し、その内容全体を参照によって本書に援用する。
1.技術分野
本発明は、一般的に絶縁導電体に関し、特にスパークプラグおよび同様の点火装置のための点火線に関する。
本発明は、一般的に絶縁導電体に関し、特にスパークプラグおよび同様の点火装置のための点火線に関する。
2.関連技術
スパークプラグ用の点火線は一般的に導電性芯体、導体または半導体コーティング層、剥離コーティング、電気絶縁層、引張り強度を増強する強化層、および絶縁外装または外皮を含み、かつ様々な接着剤層およびその他の内層を含むこともできる。外皮は往々にして、その外面上に化粧層もしくは加飾層または印刷部分をも含む。上述した層は様々な組合せまたは順序で配列することができ、それらの特定の配列は、意図された適用環境および他の要因に応じて変化する。
スパークプラグ用の点火線は一般的に導電性芯体、導体または半導体コーティング層、剥離コーティング、電気絶縁層、引張り強度を増強する強化層、および絶縁外装または外皮を含み、かつ様々な接着剤層およびその他の内層を含むこともできる。外皮は往々にして、その外面上に化粧層もしくは加飾層または印刷部分をも含む。上述した層は様々な組合せまたは順序で配列することができ、それらの特定の配列は、意図された適用環境および他の要因に応じて変化する。
様々な中実金属線または金属撚線構成に加えて、導電性芯体は巻線構成を含むこともできる。巻線芯体は一般的に、引張り強度を提供するために、ロープのような編組または他の方法による編織絶縁芯部材を有する。この部材にフェライトまたは他のコーティングを塗布することができ、続いてそれに金属線が巻きつけられ、あるいは接着剤層および/または導体層または半導体層が被覆される。そのような巻線型導電性芯体の例は、Miyamotoらの米国特許第4,435,692号およびCoffeらの米国特許第4,700,171号に教示されている。Miyamotoらは、塩素化ポリエチレン/フェライト混合物で被覆したアラミド織紐のような編織部材上に抵抗線を巻回して導電性芯体にした、巻線型点火ケーブルを教示している。抵抗線およびフェライトを被覆した芯体は、続いて編織強化部材およびポリエチレンとエチレンプロピレンジエンモノマー(EPDM)とのブレンドの押出し外装によって被覆される。Coffeらは、幾つかの点ではMiyamotoらによって教示されたものと同様の点火ケーブルを開示しており、導電性芯体は、ガラス繊維束から形成された強化部材をEPDMと酸化鉄などの磁性粒子との混合物を含む絶縁層で浸漬コーティングすることによって形成される。被覆された編織芯体は次いで、様々なNi合金のような抵抗線導体を螺旋状に巻き付けられる。Coffeらの抵抗線は次いで、シリコーンまたはアクリルポリマーのような半導体熱可塑性ポリマーを浸漬コーティングされる。半導体熱可塑性ポリマーは炭素粒子および剥離剤を含有し、それらは続いて塗布された絶縁層をきれいに剥離することを可能にする。Coffeらの導電性芯体は、EDPMから形成された絶縁層、任意のガラス繊維編組層、ならびにEPDM、エチレン酢酸ビニルコポリマー、フェノール系酸化防止剤、および金属塩酸化防止剤の混合物から形成されたポリマー外皮を被覆される。一般的に、MiyamotoらおよびCoffeらに記載された導電性芯体の場合、点火線への終端またはコネクタの適用中に芯体から絶縁層を除去することを容易にするために、剥離コーティングが芯体の外側に塗布されるか、あるいは導電性コーティングに組み込まれる。
点火線の絶縁層は、電気絶縁を提供しかつ内燃機関の高温の動作温度での劣化に耐性を有する、様々な材料から作ることができる。様々なワイヤ構成の絶縁層に使用されてきた材料の例として、EPDMおよび様々なシリコーンが挙げられる。
強化層は一般的にガラス繊維から作られ、編織外装を備える。この層は、絶縁層上に直接編織するか、あるいは事前に編織して絶縁層上に適用することができる。
絶縁外皮は点火線の外壁を形成するので、一般的に、高レベルの熱のみならず、磨耗にも耐える材料から作られる。意図された用途および他の要因に応じて、EPDM、様々なシリコーン、および他の材料のような様々な材料が絶縁外皮に使用されてきた。外皮は一般的に、絶縁層の上に押出成形される。押出成形のプロセスは、外皮および下にある絶縁層の両方の熱的、機械的、かつ/または化学的性質を変化させることがあり得る。したがって、外皮の外面の全体的外観のみならず、外皮自体の耐磨耗性も影響を受けるかもしれない。
上述の通り、多くの点火線の適用分野では、ワイヤに製造者名、製品番号、ワイヤサイズ、製造者のロゴもしくは商標、性能特性、仕様、または他の重要な情報のような情報を装飾的デザインと同様に印刷するために使用される、様々なインクおよび類似物のような化粧材または加飾材を塗布することが望ましい。そのような材料は、外面に配置されるため、高温、塵埃および他のボンネット内の磨耗源による磨耗、機械的応力、それらの劣化を助長する化学薬剤およびその他の薬剤にさらされる。
絶縁ワイヤの機械的、熱的、および化学的性質を改善するために、外皮はその上に被覆されるコーティング材を含むことができる。Kawaguchiらの米国特許第4,000,362号は、金属線上に被覆された剥離層と、剥離層の上に重ね合わされた焼成絶縁層を含む電気絶縁金属線を開示している。絶縁層は、剥離能力を有するシリコーン含有の絶縁ワニスを剥離層上に被覆して焼成することによって、剥離層上に形成される。シリコーン含有の絶縁ワニスの剥離能力は、絶縁層を剥離層から容易に剥離することを可能にする。Kawaguchiの構成は、剥離コーティングの上に適用されかつ線の外皮の外面から容易に除去されるように設計されているので、化粧材もしくは加飾材の保護または外皮の耐磨耗性の向上のためには適用できないと考えられる。
したがって、外皮の外面の改善された耐熱性および耐摩耗性のような、改善された保護を有する点火線を開発することが望ましい。さらに、線の外皮の外面に適用されるインクのような化粧または加飾材への保護が増強された点火線を開発することも望ましい。
発明の概要
1態様では、本発明は、絶縁外皮の外面に化学的にグラフト化され結合されるコーティング層を有する点火線である。さらになお、コーティング層は透明であり、絶縁外皮層の外面に適用される化粧層と合わせて使用する際だけでなく、絶縁外皮層の外面にクリアコートを提供するのにも有利になる。コーティング層は、絶縁外皮に改善された耐摩耗性をもたらすように適応される。コーティングはまた、点火線の外面のクリアコート仕上げのような、審美的に快適な表面仕上げをも提供する。
1態様では、本発明は、絶縁外皮の外面に化学的にグラフト化され結合されるコーティング層を有する点火線である。さらになお、コーティング層は透明であり、絶縁外皮層の外面に適用される化粧層と合わせて使用する際だけでなく、絶縁外皮層の外面にクリアコートを提供するのにも有利になる。コーティング層は、絶縁外皮に改善された耐摩耗性をもたらすように適応される。コーティングはまた、点火線の外面のクリアコート仕上げのような、審美的に快適な表面仕上げをも提供する。
第2態様では、本発明は、導電性芯体と、導電性芯体を包囲する絶縁基材から構成される絶縁層と、絶縁層を包囲する絶縁外皮と、絶縁外皮の外面の少なくとも一部分に化学的にグラフト化され結合されたコーティング層とを含む点火線を含む。絶縁外皮はまた、コーティング層が絶縁外皮に対して提供するのと同様の保護を化粧層にも提供するように、外面に適用された化粧層をも含むことができる。
第3態様では、コーティング層、絶縁外皮、および絶縁層はシリコーンから形成するこ
とが好ましい。
とが好ましい。
第4態様では、コーティング層は、絶縁層または絶縁外皮のいずれかの電気的または機械的特性を劣化することなく、絶縁外皮の耐摩耗性を増強する。
本発明のこれらおよびその他の特徴および利点は、以下の詳細な説明および添付の図面に関連して検討すると、いっそう容易に理解されるようになるであろう。
好適な実施形態の詳細な説明
図1〜2を参照すると、点火線10は、絶縁層14と外面20を有する外皮18とによって包囲された導電性芯体12を備え、外面は化粧層22と、化学的または物理的グラフト化プロセスを用いてグラフト化されてそれに結合され、よって下にある絶縁層14、外皮18、または化粧層の機械的、熱的、および/または化学的性質に悪影響を及ぼすことなく点火線10の耐摩耗性および耐熱性を改善する、シリコーン含有コーティング層24とを含む。絶縁層14は、導電性芯体12上に押出成形される絶縁材である。次いでガラス繊維編組物16のような強化材が、機械的強化のために、絶縁層14の上に適用される。外皮18は編組層16の上に押出成形され、極端なレベルの熱に対する点火線10の耐性を改善するだけでなく、さらなる電気絶縁をも提供する絶縁材から構成される。シリコーン含有コーティング材は外皮18にグラフト化され結合される。
図1〜2を参照すると、点火線10は、絶縁層14と外面20を有する外皮18とによって包囲された導電性芯体12を備え、外面は化粧層22と、化学的または物理的グラフト化プロセスを用いてグラフト化されてそれに結合され、よって下にある絶縁層14、外皮18、または化粧層の機械的、熱的、および/または化学的性質に悪影響を及ぼすことなく点火線10の耐摩耗性および耐熱性を改善する、シリコーン含有コーティング層24とを含む。絶縁層14は、導電性芯体12上に押出成形される絶縁材である。次いでガラス繊維編組物16のような強化材が、機械的強化のために、絶縁層14の上に適用される。外皮18は編組層16の上に押出成形され、極端なレベルの熱に対する点火線10の耐性を改善するだけでなく、さらなる電気絶縁をも提供する絶縁材から構成される。シリコーン含有コーティング材は外皮18にグラフト化され結合される。
導電性芯体12は、導電性金属線もしくは撚線、可撓性の単一炭素繊維もしくは繊維の撚線、フェライトもしくは他のコーティングを有する編組もしくは編織繊維の巻線束、または点火線および/またはケーブルに一般的に使用される型の任意の他の導電線構成として設けることができる。好ましくは、芯体12は、Cu−Ni合金(12重量%のNi/88重量%のCu)の線が巻き付けられたフェライトコーティングを有する巻線型ケブラ芯体である。ケブラ芯体は、その外面上にフェライトコーティングを施した、例えば約0.035インチの直径(ケブラDT140)を有するケブラ紐のような編組ロープまたは紐構成を含むことができる。好適なフェライトコーティングは、約200〜300メッシュの平均粒径を有しかつポリマーマトリクス中で約40重量%を構成する、Cu−Znフェライト粒子の混合物を含む。Cu−Znフェライトを利用したが、他のフェライトも使用に適すると考えられる。なぜなら、それらは全て、巻線に流れる電流に対応して磁界を発生し、それによって線のインダクタンスおよび電磁干渉抑制を増大させる傾向があるためである。ポリマーマトリクスは、導電性および非導電性ラテックス材から作られたものを含め、点火線適用環境で使用するのに適した導電性および非導電性ポリマーの両方を含むことができる。適切な導電性ラテックスの1例として、Key Polymer社製のWC2193がある。好適な構成では、Cu−Ni合金線は約0.0035インチ(39ゲージ)の線径を有し、フェライト被覆ケブラ芯体の周りを約147回/インチの巻線密度で巻回される。次いで巻線導電性芯体12に、HB Fuller社製の導電性ラテックス材EFTEC WB2693、またはKey Polymer社製のWC2193、および剥離剤Grafo 1145(Fuchs Lubricants Co.社製)のような、市販の導電性ラテックス材および当業界で周知の型の剥離剤を被覆することができる。導電性芯体12の直径は約0.058インチ(+/−10%)であり、約170オーム/フィート(+/−10%)の抵抗を有する。
絶縁層14は、芯体12上に押出成形され、芯体12を電気的に絶縁しかつ機械的に保護する絶縁層を提供する。押出成形プロセスによって形成される機械的結合は比較的弱いので、絶縁層14は導電性芯体12から容易に剥離することができる。絶縁層14は約0.061インチ(+/−0.005インチ)の厚さを有し、適切な機械的強度、耐熱性、電気的絶縁、および点火用途に要求される他の特性を有する様々なシリコーン、EPDM
、および他の絶縁エラストマをはじめとする様々な絶縁エラストマのような、点火線および/またはケーブルで使用される型の可撓性絶縁熱硬化性ポリマー材から構成される。好ましくは、絶縁層14はシリコーンまたはシリコーン含有エラストマ基材から構成される。絶縁層14に使用される材料を押出成形するために用いられる方法および装置は周知である。例示的実施形態では、絶縁層14はSpecialty Products and Polymers,Inc.社製のGS67FMシリコーンから構成された。
、および他の絶縁エラストマをはじめとする様々な絶縁エラストマのような、点火線および/またはケーブルで使用される型の可撓性絶縁熱硬化性ポリマー材から構成される。好ましくは、絶縁層14はシリコーンまたはシリコーン含有エラストマ基材から構成される。絶縁層14に使用される材料を押出成形するために用いられる方法および装置は周知である。例示的実施形態では、絶縁層14はSpecialty Products and Polymers,Inc.社製のGS67FMシリコーンから構成された。
ガラス繊維編組層16は、機械的強度を有する点火線10を提供することに関与する。例示的実施形態では、ガラス繊維編組層16は、8.5ppiの標準バスケット織りを有する天然ガラス繊維糸から構成された。ガラス繊維編組物16は絶縁層14の表面上に直接編組することができるが、絶縁層を含む線を事前編織された外装内に挿入することによって適用することもできる。編組パターンは、点火線および/またはケーブルで一般的に使用されるような編織パターン、単純な螺旋状パターン、または類似物とすることができる。
ガラス繊維編組層16上に押出成形された絶縁外皮層18は、さらなる電気絶縁もしくは分離、ならびに点火線10の外面の耐熱性および耐摩耗性を提供することに関与する。外皮18は、適切な機械的強度、耐熱性、電気的絶縁、および点火用途に要求される他の特性を有する様々なシリコーンおよび他の絶縁エラストマをはじめとする様々な絶縁エラストマのような、点火線および/またはケーブルで使用される型の可撓性絶縁熱硬化性ポリマー材から構成される。好ましくは、絶縁外皮層18は、車両およびそれらの点火線の試験に一般的に使用される温度範囲全体に対して機能し、例えば−58゜Fより充分低い温度で可撓性および所望の電気的性能特性をも維持しながら、425゜Fから600゜Fまたはそれ以上の範囲の昇温に耐えることのできるシリコーン化合物から作られる。絶縁外皮層18は絶縁層14よりわずかに厚いことが好ましく、1実施形態では、約0.077インチ(+/−0.005インチ)の厚さを有していた。例示的実施形態では、絶縁外皮18は、Specialty Products and Polymers,Inc.社製のGS810LCシリコーンを押出成形することによって作られた。絶縁外皮層18はまた、外皮18の色、特に外皮18の外面20の色を制御するために使用することのできる染料または他の着色剤を組み込むこともできる。表1は、シリコーン絶縁層およびシリコーン絶縁外皮層を含む上述した一般的な構成を有する、本発明の多数の点火線の寸法を示す。
本発明の点火線構成は拡張可能であり、どんなサイズの点火線にも適用可能であると考えられる。
外皮18の表面20は、様々なインクの印刷、収縮包装アップリケの使用、エンボスおよび類似物のような多種多様な様々な材料、仕上げ、および技術を使用して、点火線10の所望のまたは改善された外部化粧または加飾層22の外観を達成するように、様々な色の表面仕上げを行なうことができる。化粧層22の色または他の物理的性質は、絶縁外皮18の外面20の外観にコントラストを提供し、あるいはそれ以外の点で向上するように選択することができる。化粧または加飾層22は、製造者名、製品番号、ワイヤサイズ、製造者のロゴもしくは商標、性能特性、仕様、または他の重要な情報のような印刷情報と同様に多岐にわたる装飾的デザインをも含め、多くの形を取ることができる。例えばシリコーン含有外皮18は、暗青色を生じるように着色剤を含むことができる一方、化粧層22は、対比する銀色の文字を外皮表面20に提供するように、銀色のインクで印刷することができる。
耐摩耗性および耐熱性が改善された点火線10を提供し、かつ外皮表面20および塗布されるいずれかの化粧または加飾層22の審美的外観または化粧外観の維持および/または向上を助けるために、コーティング層24が外皮表面20上に塗布される。コーティング層24は、透明なシリコーン系またはシリコーン含有コーティング材の比較的薄い(つまりミクロン厚さ)の層であることが好ましい。好適な実施形態では、コーティング層24は約5〜40ミクロンの間の厚さである。コーティング層24は、例えば化学的グラフト化プロセスを使用することによって、強い共有化学結合で絶縁外皮層18の外面20にグラフト化され、結合される。コーティング層24は透明なコーティングであることが好ましく、絶縁外皮層の外面にクリアコート仕上げをもたらすように、クリアコーティングであることがさらにいっそう好ましい。しかしコーティング層24は、多種多様な色合い、陰影、および色をもたらすように、層を半透明または不透明の性質にさえするために使用することのできる、様々な公知の色合い、着色剤、および類似物を組み込むこともできると考えられる。コーティング層24は、絶縁外皮層18にグラフト化または結合されたコーティング層を生成するために働くコーティング材組成物を使用して形成することができる。グラフト化は化学的グラフト化プロセスを利用することが好ましいが、他の用途向けに様々な物理的グラフト化プロセスも示唆されており、本発明に使用するように拡張可能である。絶縁外皮層18がシリコーンを含む場合、コーティング層24もグラフト化または結合シリコーンを含むことが好ましい。
好適なコーティング層24は、下の実施例1により詳細に記述するコーティング材組成物から形成することができる。
実施例1
好適な透明コーティング層24は、35から45重量部の間のシリコーンプレポリマー、1重量部未満のシラン結合剤、1重量部未満の触媒、1重量部未満のグラフト開始剤、および残部の反応性溶媒を含むコーティング材組成物から作ることができる。
好適な透明コーティング層24は、35から45重量部の間のシリコーンプレポリマー、1重量部未満のシラン結合剤、1重量部未満の触媒、1重量部未満のグラフト開始剤、および残部の反応性溶媒を含むコーティング材組成物から作ることができる。
シリコーンプレポリマーは、硬化後にシリコーンポリマーコーティング層24を提供するように適応されたRTVシリコーンであることが好ましい。結合剤はシラン結合剤であることが好ましく、アミノ官能性シラン結合剤であることがさらに好ましい。触媒は、シリコーンポリマーコーティング24の重合による絶縁外皮層18の外面へのグラフト化を促進するように働くことが好ましい。グラフト開始剤は、シリコーンプレポリマーおよび前記結合剤を含むコーティング層をグラフト化することによって受容するために、絶縁外皮層の外面を準備するように働く。グラフト開始剤は、絶縁外皮層18のその外面20におけるシリコーン材の化学結合の変化によって、絶縁外皮層にグラフトレセプタ部位を生成するように適応されると考えられる。
好適なコーティング材組成物は、
>60重量%のオクタメチルトリシロキサン、15.0〜40.0重量%のジメチルメチルフェニルメトキシシロキサン、3.0〜7.0重量%のメチルトリメトキシシラン、および3.0〜7.0重量%のトルエンを含む1液型RTVメトキシシロキサンシリコーン樹脂溶液であり、弾塑性共形コーティングを生成するように働くとされる、40.00重量部のシリコーンプレポリマー、好ましくはDC 1−2620(Dow Corning社製)と、
>60重量%のデカメチルテトラシロキサンを含むメチルシロキサン液である、60.00重量部の反応性溶媒、DC OS−30(Dow Corning社製)と、
結合剤としてガンマアミノプロピルトリエトキシシランである、0.25重量部のモノマーシラン、Silquest A−1100(GE Silicones社製)と、
約58.0重量%の2,2,4トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチレート、32〜34重量%のメチルエチルケトン過酸化物、6.0重量%のヘキシレングリコール、1〜2重量%のメチルエチルケトン、0.7%の過酸化水素、および0.7重量%の水を含む可塑剤中の有機触媒である0.10重量部のメチルエチルケトン(MEK)過酸化物(MEK中に0.01%)と、
0.10重量部の過塩素酸銀(トルエン中に0.01%)と、
を含む。これを様々な成分の重量パーセントと共に、さらに下の表2に示す。
>60重量%のオクタメチルトリシロキサン、15.0〜40.0重量%のジメチルメチルフェニルメトキシシロキサン、3.0〜7.0重量%のメチルトリメトキシシラン、および3.0〜7.0重量%のトルエンを含む1液型RTVメトキシシロキサンシリコーン樹脂溶液であり、弾塑性共形コーティングを生成するように働くとされる、40.00重量部のシリコーンプレポリマー、好ましくはDC 1−2620(Dow Corning社製)と、
>60重量%のデカメチルテトラシロキサンを含むメチルシロキサン液である、60.00重量部の反応性溶媒、DC OS−30(Dow Corning社製)と、
結合剤としてガンマアミノプロピルトリエトキシシランである、0.25重量部のモノマーシラン、Silquest A−1100(GE Silicones社製)と、
約58.0重量%の2,2,4トリメチル−1,3−ペンタンジオールジイソブチレート、32〜34重量%のメチルエチルケトン過酸化物、6.0重量%のヘキシレングリコール、1〜2重量%のメチルエチルケトン、0.7%の過酸化水素、および0.7重量%の水を含む可塑剤中の有機触媒である0.10重量部のメチルエチルケトン(MEK)過酸化物(MEK中に0.01%)と、
0.10重量部の過塩素酸銀(トルエン中に0.01%)と、
を含む。これを様々な成分の重量パーセントと共に、さらに下の表2に示す。
コーティング層24に使用されるコーティング材組成物は、下述する方法で各成分を好適な濃度比(重量部)で攪拌することによって調製される。
最初に、該方法は、グラフト前駆体ポリマーを形成するステップを含む。グラフト前駆体ポリマーを形成するために、シラン結合剤がシリコーンプレポリマーの一部分に攪拌混合される。これらの構成成分は、均質なバッチが達成されるようにミキサを使用して攪拌することによって、完全に混合された。混合後、混合物を、シラン結合剤がシリコーンプレポリマーと化学結合またはグラフトを形成し、それによってグラフト前駆体ポリマーを形成するのに充分な期間放置させた。この場合、シリコーンプレポリマーはDC 1−2620の1液型RTVメトキシシロキサンシリコーン樹脂溶液であり、結合剤はSilquest A−1100の形のガンマアミノプロピルトリエトキシシランのモノマーシランであり、充分な時間は約24時間であった。シランモノマーはシリコーンプレポリマーにグラフトして、ポリマーにくし状分子構造を形成し、それは続いてグラフト前駆体ポリマーが絶縁外皮層の外面へとグラフト反応するためのグラフト開始剤部位としても機能すると考えられる。シリコーンプレポリマーの一部分を使用することにより、プレポリマーおよび結合剤は(体積または重量で)ほぼ同量を混合してグラフト前駆体ポリマーを形成
することが好ましいことを意味する。これらの量が好適であるが、より少量のプレポリマーまたはより多量のプレポリマーを使用して、グラフト前駆体ポリマーを形成することができる。
することが好ましいことを意味する。これらの量が好適であるが、より少量のプレポリマーまたはより多量のプレポリマーを使用して、グラフト前駆体ポリマーを形成することができる。
第2に、グラフト前駆体ポリマーを形成するステップに続いて、該方法は、シリコーンプレポリマーの残量と反応性溶媒を、それらを完全に混合するのに充分な時間、混合するステップを含んだ。1実施形態では、混合時間は約5分であった。これは、言うまでも無く、混合速度等に応じて変化する。
第3に、シリコーンプレポリマー、シランモノマー、および反応性溶媒の混合に続いて、MEK過酸化物の形のグラフト重合触媒を添加し、再びミキサで約10分間攪拌することによって、これらの成分と完全に混合させた。
第4に、上述の通り充分な時間硬化させたグラフト前駆体ポリマーを添加し、約15分間バッチに混合させた。
第5に、トルエン中の過塩素酸銀の形のグラフト開始剤を添加し、再びミキサで約30分間攪拌することによって他の成分と完全に混合した。
次いでコーティング材組成物を浸漬コーティングによって塗布し、次いで化学グラフトまたはグラフト重合によって絶縁外皮層12に化学結合させた。浸漬コーティングを採用したが、噴霧コーティングおよび他の公知のコーティング方法を使用することもできる。化学グラフトによって、ある程度の架橋および共有結合がコーティング層24のコーティング材組成物と絶縁外皮層18の外面20との間に発生することを意味する。
特に、点火線10の絶縁外皮層18は、多量のコーティング材組成物に浸漬し、次いで650〜800゜Fの間の温度で動作する炉で約0.5分以下の時間部分的に硬化させた。次いで、点火線10を水浴に通して室温まで冷却させた。シリコーンプレポリマーのグラフトおよび/または硬化プロセスは完了するまで約72時間かかるので、硬化/グラフトが完了するまで、点火線が他の表面と粘着するのを防止するために、シリコーン系潤滑油を被覆層16の表面に塗布することができる。この方法により、点火線10は、シリコーンポリマーコーティング層24が完全に硬化する前に、さらに処理するかあるいは他の方法で使用することができる。
芯体12と絶縁層14との間のみならず、絶縁層14と、あるいは利用される場合には強化層16と、絶縁外皮層18との間に形成される機械的結合とは異なり、グラフトによって絶縁外皮層18とコーティング層24との間に形成される強い化学的結合は、絶縁外皮層18の耐摩耗性の改善のみならず、点火線10の耐熱性の改善にも大きく貢献し、それによって点火線の使用可能寿命を著しく改善する。コーティング層24の硬化したコーティング材組成物は透明であることが好ましいので、絶縁外皮層18の外面20は、化粧層22を追加することによってグラフト前に化粧外観を向上することができ、かつコーティング層18のような保護層を追加するために押出成形プロセスを使用する場合とは異なり、本発明のグラフトプロセスは、絶縁外皮層18の外面20の化粧外観を変化させず、望ましくない影響を与える化粧層22の除去またはひずみを生じない。これらの利点は、下にある絶縁層14または化粧層22の機械的、熱的、および/または化学的性質に悪影響を及ぼすことなく、絶縁外皮層18および本発明のコーティング層24の特定の硬化コーティング材組成物を使用して得られる。コーティング層24はまた、点火線10の外側に審美的に望ましい仕上げを提供する。この審美的に快適な外観は、この点に関して、自動車、様々な船舶、レクリエーショナルビークル、および他の品目の外観を向上するために幅広く使用されているような、塗装またはその他の方法で着色された表面の外側に適用
されるクリアコート層の塗布に類似している。コーティング層24は、点火線10の外面20の全体に、またはその一部分または複数部分のみに適用することができる。本書に記載するように、この表面にもたらされる保護を最大にするために、コーティング層24を点火線10の外面20全体に適用することが好ましい。下にある化粧または加飾層22がコーティング層24を通して見えるように、コーティング層24は透明であることが好ましい。さらに、透明であることに加えて、絶縁外皮層18の外面20上にクリアコートを提供するために、コーティング層は実質的にクリアまたは無着色であることが好ましい。しかし、この層に着色するか陰影をもたらすように、コーティング層24があらゆる種類の着色剤、ティント剤、および類似物を組み込むこともでき、かつこの層が半透明またはさらに実質的にもしくは完全に不透明になるように、それらを様々な濃度および色で含めることができることが理解されるであろう。したがって、そのような範囲の外観を、化学的にグラフト化され結合されたコーティング層24に達成することができる。
されるクリアコート層の塗布に類似している。コーティング層24は、点火線10の外面20の全体に、またはその一部分または複数部分のみに適用することができる。本書に記載するように、この表面にもたらされる保護を最大にするために、コーティング層24を点火線10の外面20全体に適用することが好ましい。下にある化粧または加飾層22がコーティング層24を通して見えるように、コーティング層24は透明であることが好ましい。さらに、透明であることに加えて、絶縁外皮層18の外面20上にクリアコートを提供するために、コーティング層は実質的にクリアまたは無着色であることが好ましい。しかし、この層に着色するか陰影をもたらすように、コーティング層24があらゆる種類の着色剤、ティント剤、および類似物を組み込むこともでき、かつこの層が半透明またはさらに実質的にもしくは完全に不透明になるように、それらを様々な濃度および色で含めることができることが理解されるであろう。したがって、そのような範囲の外観を、化学的にグラフト化され結合されたコーティング層24に達成することができる。
化粧層22について上述したような外部化粧または加飾層26を、透明なコーティング層24の外面にも適用することができる。そのような構成では、上述した保護の利点の一部は、化粧層22のそれと比較すると低減されると考えられるが、一部の用途では、化粧層26を線10およびコーティング層24の外面に適用することが必要、または非常に望ましい。また、化粧層22および外部化粧層26は各々、別個に実現することができ、あるいはそれらを一緒にかつ様々な組合せで実現することができることも理解されるであろう。
かくして、本発明に従って、本書で説明した目的および利点を達成する、スパークプラグおよび同様の点火装置のための点火線、ならびにそれを製造するための方法が提供されたことは明らかであろう。さらに、本発明は、スパークプラグおよび同様の点火装置のための点火線、ならびにそれを製造するための方法に適用するためのコーティング材組成物についても記載する。言うまでも無く、上記説明が本発明の好適な例示的実施形態に関するものであって、本発明が図示しかつ/または説明した特定の実施形態に限定されないことが理解されるであろう。例えば、グラフト化技術は、コーティング層20を外皮18に完全に硬化させグラフト化させるために放射線照射または圧縮結合プロセスを含むことができる。また、これらの技術および他の技術、例えばその内容全体を参照によって本書に援用する米国特許第6,630,644号に記載されているような技術を使用して、化学的グラフト化プロセスとは対照的に主として物理的プロセスを利用することによって、コーティング層のグラフト化および結合を促進することができることが示唆されている。そのようなグラフト化技術もまた、本発明と共に利用することができる。さらになお、本発明は、点火線10の適用要件に応じて、EPDMまたは様々な塩素化ポリエチレンエラストマ(CPE)のみならず、これらの材料および様々なシリコーンのコポリマーから作られたものなど、シリコーン外皮材以外の絶縁外皮材にも拡張可能であると考えられる。
明らかに、上記の教示に照らして多くの改変および変形が可能である。したがって、付属の特許請求の範囲内で、本発明を、具体的に記載した以外の方法で実施することができることを理解されたい。
Claims (27)
- 導電性芯体と、
前記導電性芯体を包囲する絶縁層と、
前記絶縁層を包囲する絶縁外皮層と、
前記絶縁外皮層の少なくとも一部分にグラフト化され結合されるコーティング層と、
を含む点火線。 - 前記絶縁層と前記絶縁外皮との間に介在する強化部材をさらに含む、請求項1に記載の点火線。
- 前記強化部材が編織ガラス繊維を含む、請求項2に記載の点火線。
- 前記絶縁層がシリコーンを含む、請求項1に記載の点火線。
- 前記絶縁外皮層がシリコーンを含む、請求項1に記載の点火線。
- 前記コーティング層がシリコーンを含む、請求項1に記載の点火線。
- 前記コーティング層が透明である、請求項1に記載の点火線。
- 前記コーティング層のシリコーンがシリコーンプレポリマーと、反応性溶媒と、シランモノマーと、触媒とを含む組成物を硬化することによって形成され、前記触媒が前記コーティング層の前記絶縁外皮層への重合およびグラフト化を触媒するように働く、請求項6に記載の点火線。
- 前記触媒が有機過酸化物を含む、請求項8に記載の点火線。
- 前記有機過酸化物がメチルエチルケトン過酸化物を含む、請求項9に記載の点火線。
- 前記コーティング層を形成するために使用される組成物がグラフト開始剤をも含み、前記グラフト開始剤が前記絶縁外皮層のグラフト受容部位を提供するように働く、請求項8に記載の点火線。
- 前記グラフト開始剤が金属塩を含む、請求項11に記載の点火線。
- 前記金属塩が過塩素酸銀を含む、請求項12に記載の点火線。
- 前記シランモノマーがアミノ官能性シランを含む、請求項8に記載の点火線。
- 前記絶縁外皮の外面の少なくとも一部分に適用される化粧層をさらに含む、請求項1に記載の点火線。
- 導電性芯体を形成するステップと、
前記導電性芯体を包囲するように絶縁層を形成するステップと、
前記絶縁層を包囲するように絶縁外皮を形成するステップと、
前記絶縁外皮を包囲するようにコーティング層を形成するステップと、
を含み、透明な前記コーティング層が前記絶縁外皮層の外面の少なくとも一部分に化学的に結合される、点火線を製造する方法。 - 絶縁外皮層を形成する前記ステップの前に、 前記絶縁層を包囲するように強化部材を提供するステップをさらに含み、前記絶縁外皮層が前記強化部材をも包囲する、請求項16に記載の方法。
- コーティング層を形成する前記ステップが、浸漬コーティングまたは噴霧コーティングの少なくとも1つによってプレポリマー溶液を使用して前記絶縁外皮の外面にコーティングを塗布することを含む、請求項16に記載の方法。
- 前記プレポリマー溶液がシリコーンプレポリマー溶液を含む、請求項18に記載の方法。
- 前記シリコーンプレポリマー溶液がシリコーンプレポリマー、反応性溶媒、シランモノマー、および触媒の溶液を含み、前記触媒が前記コーティング層の前記絶縁外皮層への重合およびグラフト化を触媒するように働く、請求項19に記載の方法。
- 前記触媒が有機過酸化物を含む、請求項20に記載の方法。
- 前記有機過酸化物がメチルエチルケトン過酸化物を含む、請求項21に記載の方法。
- 前記コーティング層を形成するために使用される組成物がグラフト開始剤をも含み、前記グラフト開始剤が前記絶縁外皮層にグラフト受容部位を提供するように働く、請求項20に記載の方法。
- 前記グラフト開始剤が金属塩を含む、請求項23に記載の方法。
- 前記金属塩が過塩素酸銀を含む、請求項24に記載の方法。
- 前記シランモノマーがアミノ官能性シランを含む、請求項20に記載の方法。
- 透明なコーティング層を形成する前記ステップの前に、前記絶縁外皮層の外面に化粧層を適用するステップをさらに含む、請求項16に記載の方法。
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