专利名称：雨刷器的刮片及其制造方法
雨刷器的刮片及其制造方法本发明涉及制造风挡雨刷器的刮片的方法和相应的刮片。该刮片和根 据本发明制成的刮片的特征在于，由于氟化过程，它们与传统刮片相比具 有改进的表面性质。根据现有技术，使用由塑料形成的且未经表面改性的刮片，或使用其 表面通过氯处理改性的刮片。由此可实现摩擦系数的一定降低。但是，这 些降低的摩擦系数也不再足以满足当前对刮片的要求。因此，本发明的目的是提供与现有技术相比改进的刮片，并提出制造 这种刮片的制造方法。通过独立权利要求的特征实现了这些目的，且有利的进一步M构成 了各独立权利要求的主题。本发明的风挡雨刷器的刮片至少包含-连接元件，用于将刮片与刮片支架连接和-雨刷舌，其具有两个纵向面、与连接元件连接的上缘和下侧，在运 行时在光滑表面上被驱动。雨刷舌的下侧在连接元件的对侧形成。根据本发明，至少雨刷舌至少 部分具有氟化表面。风挡雨刷器是指用于清洁风挡玻璃、特别是机动车、飞机、船或轨道 车辆的风挡玻璃的工具。风挡雨刷器由雨刷臂构成，在该臂上形成刮片支 架。该刮片支架与刮片的连接元件相连。风挡雨刷器以下述方式运行在 运行时，刮片在相应的风挡玻璃上按照类似于圆的扇形的路径移动或沿着 直线路径移动，并从风挡玻璃上除去其上存在的液体。在此，刮片在风挡玻璃上以雨刷舌的一部分、特别是以在纵向侧和下侧之间形成的刮刷边缘 被驱动。刮片通常以至少雨刷舌由弹性体物质形成的这种方式形成。这可以是 天然橡胶或有机塑料。由于至少雨刷舌的氟化表面，该区域中的摩擦系数与未氟化材料以及 与氯化材料相比得到改进。这是因为弹性体物质表面上的至少一些相应的 官能烃基被氟碳基团替代，且这些降低了该表面的摩擦系数。由于摩擦系 数与传统刮片以及与氯化刮片相比大大降低，因此可以使用该刮片实现显 著改进的刮刷结果。同时，驱动风挡雨刷器的电动机可以较小，因而为了 在风挡玻璃上驱动刮片而必须施加的功率较小。这种刮片的耐久性与传统 刮片相比也不成比例地提高。根据本发明刮片的有利的进一步发展，刮片的下侧是未氟化的。由于雨刷舌的下侧未氟化，在此存在着摩擦系数与雨刷舌纵向侧在其 氟化区域中的摩擦系l^部大大不同的区域。在刮片的正常运行中，下侧 仅在刮片运动的反转点与要清洁的光滑表面(例如风挡玻璃)接触。因此， 这是例如风挡雨刷器从向左运动变成向右运动时的情况。风挡雨刷器以及面上交替地在一次运行中在一个方向上^i区动。由于在雨刷舌的这些纵向 侧之间存在的未氟化下侧，在该区域中发生非常迅速的变向，因为下侧上 的摩擦大大地提高，以致该雨刷舌的折叠在此特别迅速地发生。因此，根 据本发明形成的刮片的主要优点在于，雨刷舌的优选完全氟化的纵向侧对 风挡玻璃的清洁效果极好，并且刮片运动方向改变时的变向行为非常迅速。片相比显著改进。在本发明刮片的进一步有利的方面中，连接元件是氟化的。 连接元件的氟化在此也意味着与现有技术中已知的刮片相比，摩擦系数降低。这与常规的传统刮片相比有利于刮片的安装，即刮片与刮片支架的连接。根据本发明刮片的进一步有利的方面，雨刷舌的至少一个纵向侧是氟 化的。在此优选形成其中雨刷舌的两个纵向侧都具有完全氟化的表面的刮 片。这有利地提高了要清洁的表面的清洁效力，并降低了为驱动刮片而施 加的功率。根据本发明刮片的进一步有利的方面，刮片表面的氟化区域具有150 微米/平方厘米至250微克/平方厘米的氟密度。特别通过元素分析测定氟密度，其可以例如使用来自Antek， Neuss， Germany的9000F型氟化物分析器进行。在此特别有利的是基本200微克 /平方厘米的氟密度。这种氟密度，也称作氟占有率，在对氟化刮片的试验 中经证实特别有利。这些刮片的制造非常简单，具有高清洁效力以及良好 的滑动性质，并且耐磨。根据本发明刮片的进一步有利的方面，氟化区域在直至5纳米至15 纳米的深度具有氟。氟在氟化区域中存在的深度被称作氟渗透深度。这特别可以通过借助 扫描电子显微术研究氟化刮片的相应截面来测定。才艮据本发明刮片的进一步有利的方面，刮片包含至少一种下列物质a) 乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM);b) 苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR);c) 聚合物；d) 交联聚合物；和e) 氢化的腈-丁二烯橡胶(HNBR)。这些塑料经证实在刮片制造中特别有利。特别地，这些物质a)至e)中 至少两种的#物也是可行的，并且也符合本发明。根据本发明的另一方面，提出了由包含至少一种塑料的材料制造刮片 的方法。该方法包括下列步骤-由该材料挤出第一刮片和第二刮片，各个刮片包含 -连接元件，用于将刮片与刮片支架连接，和-雨刷舌，其具有两个纵向面、与连接元件连接的上缘和下侧， 在运行时在光滑表面上被驱动，第一刮片和第二刮片在雨刷舌的下侧处彼此相连。根据本发明，使第 一刮片和第二刮片暴露于含氟的气体混合物中达到接触时间，然后将第一 刮片和第二刮片在雨刷舌的下侧处彼此分离。本发明的方法的优点在于，借助该程序，第一刮片和第二刮片的雨刷 舌的各自下侧是未氟化的，因为它们仅在氟化后才彼此分离。因此，根据 本发明制成的刮片具有上述优点，即雨刷舌的下侧是未氟化的，而雨刷舌 的纵向侧是氟化的。在运行中，雨刷舌以在纵向侧与下侧之间形成的刮刷边缘在风挡玻璃上^:驱动。这种刮刷边缘是氟化的。这由于氟化的纵向侧 和刮刷边缘而产生了特别有效的清洁性能，并同时使得在刮刷方向改变时 刮片迅速变向。由于雨刷舌的纵向侧和刮刷边缘的摩擦系数显著降低，驱 动风挡雨刷器的电动机的功率可以在至少相同的刮刷效力下特别有利地设 计为低于用于运行现有技术中已知的传统刮片。这同时使得各自驱动机进 一步小型化，并因此使得车辆更轻。根据本发明方法的有利发展，所述含氟的气体混合物包含o.i至20体 积％的氟。通常不能使用更大比例的氟，因为由这些比例的氟会太快地发生氟化反应，并且还可能发生对风挡雨刷器表面的改性和破坏。1至10体积％的氟比例经证实特别有利。根据本发明方法的进一步有利的方面，气体混合物的其余部分主要包 含氮。这被理解为特别是指，所述气体混合物中其它物质的比例小于加ppm (每百万份中的份数)。气体混合物的这种高纯度有利地防止了发生造成 不希望的表面改性的副反应的可能性。才艮据本发明的方法进一步有利的方面，在将第 一刮片和第二刮片挤出 后首先进行刮片环境的排空。这有利地防止了氧氟化，即在表面氟化的同时，其中存在的官能团氧化。这在刮片的情况下经证实不利于降低摩擦系数。排空在本发明中被理解为是指压力降至10毫巴或更低。经证实，排空至2毫巴或更低在此特别 有利。根据本发明的方法进一步有利的方面，所述含氟的气体混合物在接触 时间内具有300至800毫巴的接触压力。含氟的气体混合物在小于大气压下的作用经证实特别有利，因为通过 处理室中减压可以相当确定地避免含氟的气体混合物进入环境。由于在施 加高于大气压的压力时必须作出很大努力，因此，在小于大气压且特别在 300至800毫巴范围内的接触压力下的作用因此特别优选。根据本发明方法的进一步有利的方面，使第 一刮片和第二刮片暴露在 含氟的气体混合物中超过一个接触时间，在接触时间之间进行刮片环境的 排空。通过本发明的有利的进一步;^艮，可以在刮片表面上实现氟的甚至相对较高的表面密度，而氟的浓度不会太高以致在与氟的反应过程中对刮片造成破坏。此外，可以不进行在高于大气压的压力下的氟化。如果同时使相对大量的刮片氟化，这种方法经证实特别有利。由于高的氟需求，处理 气体中非常高比例的氟是必需的，这可以通过所谓的多步法以特别有利的方式避免。根据本发明的方法的进一步有利的方面，接触压力在接触时间内单调 升高。已经令人惊讶地发现，特别在氟化开始时的高氟浓度造成了刮片表面 的破坏。这可以通过调节接触压力以在接触时间内单调升高而以特别有利 的方式避免。在此，单调升高是指，对于相对较长的时间，接触时间内的 接触压力始终至少与较早时间的压力一样高。在此，接触压力可以急剧升 高，或可以以严格单调的方式升高。已证实，15毫巴/分钟至25毫巴/分钟、且特别地20毫巴/分钟至22.5 毫巴/分钟的接触压力梯度在此特别有利。根据本发明的方法进一步有利的方面，接触时间为至少一小时。已证实， 一小时、 一个半小时、两小时或甚至四小时的接触时间特别有利。才艮据本发明方法的进一步有利的方面，刮片由至少一种下列物质形成a) 乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM);b) 苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR);c) 聚合物；d) 交联聚合物；和e) 氢化的腈-丁二烯橡胶(HNBR)。特别地，已证实，单独地、或作为至少两种物质的混合物的这些物质 特别有利于形成有效运行和耐用的刮片。本发明范围内公开的关于本发明刮片的细节和优点可以以相同的方式 使用和应用于本发明的方法，反之亦然。下面参照附图更详细解释本发明 的刮片和本发明的方法，而本发明不受本文公开的细节和优点的限制。
图1示意性地显示了本发明的刮片的实施例；图2以侧视图示意性地显示了通过本发明方法制成的两个刮片；且图3以截面图显示了根据本发明制成的在分离之前的两个刮片。图1示意性显示了本发明刮片1的截面图。其包含连接元件2，用于将刮片i与刮片支架(未显示，并且优选至少部分以相应方式成形)连接；雨刷舌3，其具有第一4和第二纵向面5、与连接元件2连接的上缘6、以 及下侧7。在运行时，雨刷舌3特别以位于纵向侧4、 5和下侧7之间的刮刷边缘 10之一在光滑表面(特别是窗玻璃)上被驱动。连接元件2与雨刷舌3连 接，下侧7在雨刷舌3上、特别在连接元件2的对侧形成。在本实施例中， 雨刷舌3的第 一纵向侧4和第二纵向侧5以它们具有氟化表面的方式形成。 这特别意味着，该区域中的材料的一些官能团具有氟原子。这意味着这些 官能团的至少一些氢原子被氟替代。在本实施例中，连接元件2也是氟化 的。雨刷舌3的纵向侧4、 5的氟化设计以特别有利的方式造成刮片的极低 摩擦运行，因为在此区域中，摩擦系数与未氟化或氯化的刮片相比降低。 因此，可以使用具有较低功率的电动机作为风挡雨刷器的驱动机，这节省 了成本和空间。此外，雨刷舌3的纵向侧4、 5的氟化带来更久的耐久性， 因为，由于雨刷舌的纵向侧4、 5之间的摩擦降低，磨损显著降低。特别有利地，雨刷舌3的下侧7未氟化。这样，在风挡雨刷器运行过 程中，在风挡雨刷器运动方向改变时非常迅速地发生变向，因为由于雨刷 舌3的下侧7上的摩擦系数提高，与现有技术中已知的刮片的情况相比， 变向时第一纵向侧4与第二纵向侧5的折叠更迅速地发生，反之亦然。连 接元件2的氟化有利于刮片1与刮片支架(未显示)的连接。刮片1和刮 片支架之间的连接特别有利地以非正的、联锁的和/或整体的方式实现。图2示意性地显示了通过本发明方法制成的两个刮片。它们是第一刮 片8和第二刮片9。它们由材料挤出，特别是挤出并然后按长度切割。各 刮片8、 9具有连接元件2，其将刮片8、 9与刮片支架(未显示)连接。 各刮片8、 9还具有雨刷舌，这些雨刷舌各自与相应的连接元件2上的上缘 6连接。两个刮片8、 9具有在挤出后仍然共有的下侧7，该下侧是分模线， 之后沿其将两个刮片8， 9彼此分离。这种后来的下侧7以虛线显示。因此， 第一刮片8和第二刮片9此时仍在下侧7处彼此连接，并且之后彼此分离。 将第 一刮片8和第二刮片9暴露在含氟的气体混合物中达接触时间，然后 彼此分离。这特别通过沿虚线切割来实现。在分离之前进行刮片8、 9的氟化。分步氟化在此是可行的。例如，计 算出雨刷舌的纵向侧4、 5的必需的氟占有率，并根据该结果确定所需的处 理气体体积。优选在低于大气压的压力下氟化，因为这样可以不使用用于 形成压密室的较复杂装置。才艮据所需氟的量，所需的或计算出的含氟的气 体混合物中的氟浓度可以高于临界限，该临界限被估计基本为约20体积％ 的氟。在用高于该极限的含氟的气体混合物处理的过程中，可能发生对要 处理的刮片表面的破坏，在一些情况下是严重破坏，因此分步氟化一一其 中刮片在含氟的气体混合物中在低于大气压的压力下暴露多个接触时间，接触时间被排空行为隔开_一在此是有利的。已经发现，例如，下列M在此是有利的首先，排空至小于10毫巴的压力，此后用氟混合物填充至750毫巴的 接触压力，氟混合物中氟比例为10体积％ ，且其余部分主要是氮。此后， 使得含氟的气体混合物在大约1小时的接触时间内反应。之后进一步排空， 并进一步填充含氟的气体混合物至750毫巴。该后一接触时间为一个半小 时。此后进一步排空，并然后用含氟的气体混合物填充至750毫巴的接触 压力。该接触时间为一个半小时。或者或额外地，可以在氟化过程中连续计量加入含氟的气体混合物。 原则上，非分步氟化也是可行、有利和符合本发明的。下列实验参数经证 实特别有利，其中-接触温度50"C ， 10体积％氟在90体积％氮中，接触压力300毫巴 绝对压力，接触持续时间2小时，达到接触压力前的压力梯度为大约20毫巴/分钟；-接触温度50X:， 10体积％氟在90体积％氮中作为含氟的气体混合 物，接触压力400毫巴绝对压力，接触时间4小时，达到接触压力前的压 力梯度为20毫巴/分钟；和-接触温度65X: ， 10体积％氟在90体积％氮中作为含氟的气体混合 物，接触压力450毫巴绝对压力，接触时间4小时，达到接触压力前的压 力梯度为22.5毫巴/分钟；本文所述的实验参数以特别有利的方式大大降低了刮片1、 8、 9的纵 向侧4、 5的区域中的摩擦系数。图3以截面图示意性显示了在挤出和氟化之后、在刮片8、 9沿下侧7 彼此分离之前的第一刮片8和第二刮片9。在此也可以看见连接元件2和 雨刷舌3。本发明的刮片能够在使用较小的驱动电动机驱动风挡雨刷器的情况下 实现有效的刮刷结果。与传统刮片相比，所需驱动功率因此显著降低。制 造本发明刮片1的本发明方法有利地能够简单制造本发明的刮片1。各刮片的下侧是未氟化的，这经证实特别有利，这可使刮片在风挡雨刷器变向 时非常迅速地变向。参考数字列表 1刮片2连接元件 3雨刷舌 4第一纵向侧 5第二纵向侧 6上缘 7下侧 8第一刮片 9第二刮片 10刮刷边缘
权利要求
1.风挡雨刷器的刮片(1)，其至少包含-连接元件(2)，用于将刮片(1)与刮片支架连接，和-雨刷舌(3)，其具有两个纵向面(4，5)、与连接元件(2)连接的上缘(6)和下侧(7)，在运行时在光滑表面上被驱动，雨刷舌(3)的下侧(7)在连接元件(2)的对侧形成，刮片(1)的特征在于至少雨刷舌(3)至少部分具有氟化表面。
2. 根据权利要求1的刮片(1)，其中雨刷舌(3)的下侧(7)是未 氟化的。
3. 根据权利要求1或2的刮片(1)，其中连接元件(2)是氟化的。
4. 根据前B利要求任一项的刮片(1)，其中雨刷舌(3)的至少一 个纵向侧(4， 5)是氟化的。
5. 根据权利要求4的刮片(1)，其中雨刷舌(3)的两个纵向侧(4， 5)都是氟化的。
6. 根据前ii^利要求任一项的刮片(1),其中刮片(1)的表面的氟 化区域具有150微米/平方厘米至250微克/平方厘米的氟密度。
7. 根据前述权利要求任一项的刮片(1)，其中氟化区域具有深度达5 纳米至15纳米的氟。
8. 根据前述权利要求任一项的刮片(1),其包含下列物质的至少一种a) 乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM);b) 苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR);c) 聚合物；d) 交联聚合物；和e) 氢化的腈-丁二烯橡胶(HNBR)。
9. 由包含至少一种塑料的材料制造刮片(1)的方法，包括下列步骤 -由该材料挤出第一刮片(8)和第二刮片(9)，刮片(8， 9)各包含-连接元件(2)，用于将刮片(1)与刮片支架连接，和 -雨刷舌(3)，其具有两个纵向面(4, 5)、与连接元件(2) 连接的上缘(6)和下侧(7),在运行时在光滑表面上被驱动，第一刮片(8)和第二刮片(9)在雨刷舌的下侧(7)处彼此相连，所 述方法的特征在于，使第一刮片(8)和第二刮片(9)暴露于含氟的气体 混合物中达到接触时间，然后将第一刮片(8)和第二刮片(9)在雨刷舌 (3)的下侧(7)处彼此分离。
10. 根据权利要求9的方法，其中所述含氟的气体混合物包含0.1至 20体积％的氟。
11. 根据权利要求10的方法，其中所述气体混合物的其余部分主要包 含氮。
12. 根据权利要求9至11任一项的方法，其中在将第一刮片(8)和 第二刮片(9)挤出后，首先将刮片(8， 9)的环境排空。
13. 根据权利要求9至12任一项的方法，其中所述含氟的气体混合物 在所述接触时间内具有300至800毫巴的接触压力。
14. 根据权利要求9至13任一项的方法，其中使第一刮片(8)和第 二刮片(9)暴露于含氟的气体混合物中超过一个接触时间，在接触时间之 间将刮片(8， 9)的环境排空。
15. 根据权利要求9至14任一项的方法，其中接触压力在所述接触时 间内单调升高。
16. 根据权利要求9至15任一项的方法，其中所述接触时间为至少1 小时。
17. 根据权利要求9至16任一项的方法，其中刮片(1， 8， 9)由下 列物质的至少一种形成a) 乙烯-丙烯-二烯橡胶(EPDM);b) 苯乙烯-丁二烯橡胶(SBR);c) 聚合物；d) 交联聚合物；和e) 氢化的腈-丁二烯橡胶(HNBR)。
全文摘要
本发明涉及风挡雨刷器的刮片(1)，其至少包含连接元件(2)，用于将刮片(1)与刮片支架连接；和雨刷舌(3)，其具有两个纵向面(4，5)、与连接元件(2)连接的上缘(6)和下侧(7)，在运行时在光滑表面上被驱动，雨刷舌(3)的下侧(7)在连接元件(2)的对侧形成。根据本发明，至少雨刷舌(3)至少部分具有氟化表面。本发明的刮片(1)能够在使用相对较小的驱动电动机驱动风挡雨刷器的情况下实现有效的刮刷结果。与传统刮片相比，所需驱动功率可以由此显著降低。制造本发明刮片(1)的本发明方法有利地实现了本发明的刮片(1)的简单制造。各刮片(1)的下侧(7)是未氟化的，这经证实特别有利，这可使刮片(1)在风挡雨刷器变向时非常迅速地变向。
文档编号B60S1/38GK101405169SQ200780010066
公开日2009年4月8日 申请日期2007年3月13日 优先权日2006年3月24日
发明者J·巴贝, R·范博恩 申请人:乔治洛德方法研究和开发液化空气有限公司