專利名稱：具有降低的摩擦特性的改進風擋刮水器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體上涉及風擋刮水器，特別是涉及具有含有PYFE的有機硅橡膠刮片的風擋刮水器。
2.相關(guān)技術(shù)的說明對于行駛車輛的駕駛者而言，雨、霜以及雪通常會產(chǎn)生視線問題。風擋刮水器刮片試圖通過帶有輕的阻擋水汽和塵埃的擋風玻璃進行清潔而使該問題的產(chǎn)生降至最小。這種刮片通常由橡膠或類橡膠材料制成。多年以來，已通過多種方式對刮片進行了改進，以便增強降雨期間刮拭質(zhì)量以及可視性。在某些情況下，已對刮片的結(jié)構(gòu)進行了改進，以便在刮片上提供多個接觸表面。已提出了不同改進來改善刮拭邊緣的緊密性和完整性。
風擋刮水器的設(shè)計者已成功地研制出了有機硅-橡膠基風擋刮水器。由于某些原因，對于天然橡膠而言，有機硅橡膠是一種優(yōu)良的材料。有機硅橡膠，即大摩爾重量可硫化的聚二有機基硅氧烷能夠承受大溫范圍的度變化，同時不會對其物理特性產(chǎn)生明顯的影響。另外，即使經(jīng)過很長時間，有機硅橡膠實際上也不會受到紫外線輻射的影響。并且其還能夠抵抗臭氧、油、鹽、水和其它公路和汽車化學物品。
用于刮片成分的有機硅橡膠具有一明顯的缺點，即相對于玻璃，其具有不令人滿意的大摩擦系數(shù)。一些早期的有機硅刮片表現(xiàn)出如此大的摩擦系數(shù)，以致于在對擋風玻璃進行刮拭時，刮片可能會磨損而從刮水器框架中松脫。這種大摩擦系數(shù)所產(chǎn)生的不利影響包括當刮片通過風擋刮水器時會產(chǎn)生不能接受的尖利聲響或振動以及作用在風擋刮水器馬達上的不能接受的載荷。如今制造的有機硅刮片已進行了顯著的改進，但是刮片的設(shè)計者仍在繼續(xù)尋找能夠減小刮片和擋風玻璃之間的摩擦的改進方案。
為了降低刮片和擋風玻璃之間的摩擦，已將聚四氟乙烯或特氟隆(PTFE)與刮片結(jié)合使用。但是，在刮片固化后，刮片通常涂覆有PTFE。由于PTFE經(jīng)過長時間后將會磨損，因此，利用PTFE涂覆固化刮片并不太理想，從而降低了刮片的改善的摩擦特性。
Hiroshi Honma的日本專利申請No.平成5 -117530(“Honma申請”)披露了對于刮片而言，將重量為0-10份的氟樹脂粉末與有機硅橡膠成分混合。該申請教導，所述成分能夠提供優(yōu)良的氣候抵抗力并不會引起振動或聲響。最好將重量為0-10份以及平均顆粒尺寸為40μm的如PTFE的氟樹脂粉末添加至該復合物中。如下面將更詳細描述的那樣，Honma申請中所描述的添加PTFE的主要問題在于，PTFE的顆粒尺寸會對混合物的工藝性或制造性帶來不利影響。較大的PTFE顆粒尺寸往往會增加有機硅橡膠復合物的塑性，從而會降低擠壓復合物的能力，并且在某些情況下會降低模制復合物的效率。
因此，需要一種在刮拭擋風玻璃時能夠提供優(yōu)良摩擦特性的由有機硅橡膠復合物制成的風擋刮水器刮片。刮片的降低的摩擦特性將優(yōu)選允許大大減小移動刮片通過擋風玻璃所需的力并且會減小與目前的刮片相關(guān)的振動、聲響、跳動或其它噪音引發(fā)和性能降低動作。進一步需要一種具有制造簡單且制造成本低等性能的風擋刮水器刮片。優(yōu)選的是，用于刮片復合物中的材料易于購得并且價格便宜。最后，需要一種刮片復合物，其具有較低的塑性，從而允許該復合物通過不同的制造方法(包括擠壓)很容易地成型。
發(fā)明概述通過本發(fā)明能夠解決目前的有機硅刮片所存在的問題。本發(fā)明提供了一種有機硅刮片復合物(silicone wiper blade compound)，其具有甲基乙烯基有機硅聚合物(methyl vinyl silicone polymer)、填料、降低摩擦添加劑。優(yōu)選地，該甲基乙烯基有機硅聚合物的重量百分比含量為大約22～55，填料的重量百分比含量為大約35～50，降低摩擦添加劑的重量百分比含量為大約5～42。一種優(yōu)選的降低摩擦添加劑為PTFE，其平均顆粒尺寸小于6μm，且以大約為11的重量百分比含量混合。作為可選擇的方案，可以使用氮化硼、石墨或其它降低摩擦添加劑。
本發(fā)明還提供了一種具有由上述組分制成的刮片的風擋刮水器。所述刮片被連接在一框架上，該框架適于安裝在車輛上。
本發(fā)明還提供了一種制造由上述復合物構(gòu)成的刮片的方法。將該甲基乙烯基有機硅聚合物與填料和降低摩擦劑混合/復合，以形成刮片混合物。隨后，擠壓所述混合物并使其固化，以形成具有多種剖面形狀中的任意一種的刮片。
參照以下附圖和詳細說明將可更清楚地理解本發(fā)明的其它目的、特征和優(yōu)點。


圖1顯示了本發(fā)明的刮片的透視圖，該刮片被一鍵槽件容納，該鍵槽件本身與一個刮水器框架相連；圖2顯示了圖1中的刮片的透視圖；圖3顯示了本發(fā)明的刮片的正視剖面圖；圖4顯示了本發(fā)明的刮片的另一實施例的透視圖；圖5顯示了本發(fā)明的刮片的另一實施例的正視剖面圖；圖6顯示了本發(fā)明的刮片的另一實施例的正視剖面圖；圖7顯示了本發(fā)明的刮片的另一實施例的正視剖面圖；圖8顯示了一用于制造本發(fā)明的刮片的擠壓機的側(cè)視圖；圖9顯示了使用圖8的擠壓機的模具的側(cè)視圖；圖10顯示了本發(fā)明的一對固化有機硅彈性體(或有機硅橡膠)的刮片尺寸段的透視圖；圖11顯示了一使用圖8的擠壓機的可選模具的透視圖；圖12為通過圖11中的模具擠壓出的彈性體的透視圖。
對優(yōu)選實施例的詳細說明在以下對優(yōu)選實施例的詳細說明中，參照了形成本發(fā)明的一部分的附圖，這些附圖以例舉的方式示出了實施本發(fā)明的一些特定優(yōu)選實施例。這些實施例被非常詳細地描述，以便本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠?qū)嵤┍景l(fā)明，并且應當理解，可以采用其它實施例并在不脫離本發(fā)明的思想和范圍的情況下作出合理的機械、結(jié)構(gòu)以及化學改變。為避免那些對本領(lǐng)域的技術(shù)人員來說實施本發(fā)明所不必要的細節(jié)，該描述可能省略一些本領(lǐng)域的技術(shù)人員已知的信息。因此，以下的詳細描述不應含有限制意思，并且本發(fā)明的范圍應僅由后附權(quán)利要求限定。
參見圖1和2，本發(fā)明的風擋刮水器11包括一刮水器框架13、一鍵槽件15以及一刮片17。刮片17包括一個鍵槽接收部分21以及一個刷擦件23。鍵槽接收部分21包括一個較薄的頸部25、一個與頸部25連為一體的相對較厚的保持凸緣27。
刷擦件23的厚度在較厚底部31和相對較薄的刮片端部33之間變化。在一個優(yōu)選實施例中，刷擦件23的每一側(cè)35均從底部31至刮片端部33向內(nèi)呈弧形彎曲。刷擦件23和與保持凸緣27相對的頸部25連為一體。保持凸緣27、頸部25以及刷擦件23沿縱向軸線37軸向延伸。
參見附圖中的圖1，刮片17的鍵槽接收部分21被構(gòu)造成用于沿刮片17的軸向長度接收鍵槽件15。通過一個與刮水器框架13相連的爪件41接合鍵槽件15。刮水器框架13相對于擋風玻璃25或其它表面的運動使刮片17能夠從擋風玻璃45上除去水分和其它沉降物。
參見附圖中的圖3，4，5，6和7，以對刮片的不同剖面進行說明。每一刮片包括鍵槽接收部分21、刷擦件23以及刮片端部33。
特別參見圖3，刮片46包括一保持凸緣47以及一個由位于頸部49任一側(cè)的縱向槽51限定的頸部49?？v向槽51在頸部49的兩側(cè)以刮片46的長度延伸。對于圖3所示的刮片而言，A，B，C，D，E，F(xiàn)，G和H以及半徑R1和R2被列出在以下表1中。尺寸B，C，D和F主要根據(jù)車輛刮水器框架13以及鍵槽件15的結(jié)構(gòu)確定。選擇尺寸A，G，H，R1，R2，hR1和wR1，以提供最佳設(shè)計和刮拭質(zhì)量，并且這些尺寸可以根據(jù)刮片混合物(或組分)變化。例如，對于較硬的混合物，或?qū)τ诰哂袔л^大比例乙烯側(cè)基的聚二有機基硅氧烷或具有較大量小尺寸顆粒填料的混合物而言，可以采用相對較長的長度尺寸G和H。與底部31的厚度E一樣，所述端部的厚度A也可以根據(jù)固化混合物的相對彈性變化。
表1尺寸(英寸)刮片輪廓 ABC DEFGH圖3 .035 .034 .180.045 .210 .140 .079 .231圖4 .038 .035 .110.040 .230 .100 .070 .275圖5 .035 .040 .220.050 .230 .195 .060 .230刮片輪廓R1hR1wR1R2圖3 .236 .420 .229 .100圖4 .246 .364 .261 N/A圖5 .125 .377 .142 N/A參見附圖中的圖4，刮片52包括一個保持凸緣53，其基本上小于圖3所示的保持凸緣47。代替與頸部58和側(cè)壁57呈直角，刮片52的頂壁55從側(cè)壁57向頸部58傾斜向下延伸。對于刮片52而言，尺寸A至H，R1，hR1和wR1在表1中列出。
在圖5中顯示了具有略微不同截面的刮片61。在表1中列出了刮片61的優(yōu)選尺寸。刮片61包括具有大致相同尺寸的一第一頸部63以及一第二頸部65。在第一頸部63與第二頸部65之間設(shè)有一第一保持凸緣66，并且使一第二保持凸緣67與第二頸部65連為一體。第二保持凸緣67具有斜切角69。第一保持凸緣66與第二保持凸緣67之間的第二頸部65的長度優(yōu)選為大約0.045英寸。第二保持凸緣67的厚度優(yōu)選為大約0.055英寸，而第二保持凸緣67的非斜切頂部的厚度與第一頸部63和第二頸部65的厚度尺寸大致相等。
參見附圖中的圖6，其顯示了刮片75的橫截面。刮片75適于由刮片保持件76接收。刮片75包括五個整體肋77，79，81，83以及85，這些肋以刮片75的長度延伸并且大體上相對于上側(cè)管狀體部分93的縱向軸線沿徑向伸出。中央肋81為一刷擦肋，而位于刷擦肋81的相對側(cè)上的肋77、79和83、85為刮拭肋。刷擦肋81略長于刮拭肋77、79和83、85。
上側(cè)管狀體部分93、頸部95、下側(cè)管狀體部分97以及肋77-85之間的尺寸關(guān)系對于實施刮片75的恰當功能來說是很重要的。在表2中給出了刮片的優(yōu)選尺寸。應指出的是，肋77、79、81、83和85之間的角度為大約30°并且肋77、79、83和85上點的坡口角度或夾角為大約45°。還應指出的是，刷擦肋81在刮片端部33具有凹形端面99，以便對被刮拭的表面提供相對尖銳的邊緣。
表2尺寸(英寸)刮片輪廓 AB CD E F G圖6.035-.315.210-.225.160 .165.250.350.095附圖中的圖7顯示了刮片107的一橫截面視圖。鍵槽接收部分21包括一個上表面115，其具有一個進入狹縫117。在鍵槽接收部分21內(nèi)設(shè)置一個鍵槽通道21，并且該通道與進入狹縫107相鄰并且可以與狹縫117連通。優(yōu)選的是，進入狹縫117以及鍵槽通道119均平行于鍵槽接收部分21的縱向軸線并在刮片107的整個長度上延伸。在一個優(yōu)選實施例中，進入狹縫117與鍵槽通道119的寬度不同，并且在進入狹縫117的每一側(cè)設(shè)置一個保持臺肩125。保持臺肩125是柔性的，因此，可以遠離進入狹縫117彎曲，以便能夠?qū)⒁粋€單軌鍵槽(未示出)插入鍵槽通道119內(nèi)。在使所述單軌鍵槽位于鍵槽通道119內(nèi)后，保持臺肩125均彈回，以使鍵槽固定在鍵槽通道119內(nèi)。
鍵槽接收部分21還包括兩個框架安裝槽131，它們以刮片107的長度延伸?？蚣馨惭b槽131被構(gòu)造成可滑動地接收與爪件41(參見圖1)相似的多個爪件。所述爪件上的凸起裝配在槽131內(nèi)。雖然與一些刮水器框架一起使用的爪件繞刮片卷曲，但對于刮片107而言，優(yōu)選不使爪件卷曲，相反，允許刮片107在凸起內(nèi)滑動。當可滑動地由爪件接收時，還通過一對端蓋(未示出)固定刮片107。在刮片107的每一端上安裝一個端蓋，以防止刮片107滑動脫離爪件的夾持。
本領(lǐng)域的技術(shù)人員應認識到，保持臺肩125的出現(xiàn)并不是絕對必須的，并且在特定情況下，進入狹縫117至少與鍵槽通道119的寬度相等，并且可以通過鍵槽和鍵槽通道119的壁之間的摩擦配合固定單軌鍵槽?？梢詢H設(shè)置一個保持凸緣125，其從鍵槽接收部21的一側(cè)伸出并且局部或完全覆蓋單軌鍵槽。還可以將進入狹縫117設(shè)置在鍵槽接收部21的一表面上，而不是頂面115上。例如，可以使進入狹縫117位于鍵槽接收部21的一側(cè)表面上，只要進入狹縫117仍與鍵槽通道119連通并與其相鄰即可。最后，在某些實施例中，可以提供與刮片107相似的具有單軌鍵槽的刮片，且其不帶有進入狹縫117。在這種實施例中，可以使單軌鍵槽與刮片共擠或共同模制而成，以便使單軌鍵槽永久地位于鍵槽通道119內(nèi)。
在此處描述的所有刮片(包括刮片17、52、61、75和107)均由有機硅橡膠(silicone rubber)配方構(gòu)成，其包括有PTFE粉末或其它直接加入該復合物中的降低摩擦添加劑。本發(fā)明的有機硅橡膠配方的優(yōu)選成分如表3所示。
表3材料 重量％甲基乙烯基有機硅聚合物22-55％填料(硅、鈣或其它礦物質(zhì)) 35-50％降低摩擦添加劑(PTFE、石墨、氮化硼或其它添加劑)5-42％OH端基有機硅聚合物1-15％鈰穩(wěn)定劑 0.1-1％酸性接受體(中和劑)0.1-1％顏料 0.1-1％過氧化物 0.5-2％如表3所示，降低摩擦添加劑可包括PTFE、石墨、氮化硼、含氟聚合物或其它含氟添加劑。當使用PTFE時，在有機硅橡膠材料的混合階段添加粉末形式的混合物，其在一Banbury混合器中進行。在PTFE的優(yōu)選范圍為在大約5和42之間的重量百分比含量的同時，已發(fā)現(xiàn)PTFE的優(yōu)選含量為大約11的重量百分比含量。與PTFE的平均顆粒尺寸相結(jié)合的在緩和物中使用的PTFE的百分比含量在刮片的摩擦減小特性以及易于制造刮片的能力方面發(fā)揮著重要作用。PTFE的平均顆粒尺寸可高達大約25μm，但優(yōu)選的是，所述平均顆粒尺寸小于大約6μm。
通常在制備本發(fā)明的刮片復合物中使用的PTFE的一個例子為聚合劑(polymist)F-5A，其可由Ausimont USA獲得。聚合劑F-5A含有具有較小尺寸(通常小于6μm)的顆粒。表4給出了聚合劑F-5A的物理特性。
表4平均顆粒尺寸，μm ＜6特定表面面積，m2/g 3在23℃時的特定比重 2.28應理解，PTFE或其它降低摩擦劑的用量和顆粒尺寸的選擇是根據(jù)降低的摩擦特性的效益以及易于制造所得復合物的能力作出的。雖然特定量的PTFE能夠使所述復合物具有更好的降低摩擦特性，但是有時所得復合物的塑性會增大至難以或不可能擠壓或模制的程度。由于擠壓工序通常比較快且成本較低，因此，刮片的擠壓通常優(yōu)選于模制。
利用不同的降低摩擦添加劑進行若干測試，以確定添加劑在最終復合物的摩擦特性上的效果。該測試的規(guī)程為在風擋刮水器工業(yè)中用于測試摩擦系數(shù)的相對標準的測試。將一測試材料的樣品放置在一塊玻璃上，并對測試材料施加200g的重力。最后測量并記錄牽引材料通過玻璃所需的力(牽引力)的量。隨后，通過用牽引力除以200g重力計算摩擦系數(shù)。對每一種材料測試五次，并且計算出平均牽引力。
表5表示通常用于風擋刮水器刮片的材料，即天然橡膠以及標準J-7721-1 TRPL的測試結(jié)果，其中標準J-7721-1 TRPL用于由JAMAK制造公司生產(chǎn)的刮片。表6中示出的測試結(jié)果是針對含有所列出的降低摩擦添加劑的有機硅復合物給出的。在表6中列出的降低摩擦添加劑并不意味著對可用于本發(fā)明的復合物中的添加物的窮舉列表。相反，這些添加劑僅為一些降低摩擦添加劑的例子，并且在測試期間測得的數(shù)值給出了對每一種添加劑所能提供的降低摩擦添加劑的表征。
表5材料 牽引力(g) 計算出的摩擦系數(shù)天然橡膠598.7 2.99標準J-7721-1 TRPL 479.4 2.40表6降低摩擦添加劑 添加劑的量 牽引力 計算出的摩擦系數(shù)(pph) (g)ALGOFLON 203 11 221.11.11CTF5氮化硼 18 140.30.70CTUF氮化硼 18 99.8 0.50R-020G石墨 18 131.90.66R-182G石墨 18 127.00.64聚合劑F-5A 6224.81.12聚合劑F-5A 9242.61.21聚合劑F-5A 11 187.10.94聚合劑F-5A 12 274.21.37聚合劑F-5A 15 290.31.45聚合劑F-5A 16 186.80.93聚合劑F-5A 18 264.91.32聚合劑F-5A 100 192.00.96聚合劑F510 6308.51.54聚合劑F510 9253.61.27聚合劑F510 11 169.50.85聚合劑F510 12 268.91.34
聚合劑F510 15245.71.23聚合劑F510 18264.41.23聚合劑XPA213 9 269.21.35聚合劑XPA213 6 276.11.38聚合劑XPA213 11127.20.64聚合劑XPA213 12258.11.29聚合劑XPA213 15224.71.12聚合劑XPA213 18216.11.08聚合劑F5A&F510(2.75&8.25pph) 11141.30.71聚合劑F5A&F510(5.5&8.25pph)11147.30.74聚合劑F5A&F510(8.25&2.75pph) 11153.50.77聚氨酯 10204.51.02硅烷Silwet L7607 0.2 304.21.52硅烷Silwet L7608 0.2 295.61.48硅烷Silwet L77 0.2 422.62.11如表6所示，用于本發(fā)明的有機硅復合物的降低摩擦添加劑的類型和用量對復合物的摩擦系數(shù)有顯著的影響。如前面所述，優(yōu)選的有機硅復合物包括由重量百分比含量為11的聚合劑F5A構(gòu)成的PTFE添加劑。相對于如標準J-7721-1 TRPL的典型有機硅擦拭復合物而言，該降低摩擦添加劑的較小平均顆粒尺寸將摩擦系數(shù)降低大約61％。雖然與聚合劑5A相比，以上列出的一些材料能夠表現(xiàn)出更好的摩擦特性，但會產(chǎn)生涉及成本和制造容易性的問題。例如，雖然重量百分比含量為16的聚合劑5A能夠提供略好一些的摩擦系數(shù)，但是，由附加的PTFE所增加的成本使得所獲得較小收益是不值的。雖然通過使用氮化硼或石墨能夠獲得更大的收益，但是，這些材料的成本遠大于聚合劑F5A。最后，雖然一些聚合劑F510復合物或含有聚合劑F510和聚合劑F5A的混合復合物能夠表現(xiàn)出優(yōu)良的摩擦特性，但是聚合劑F510的添加有時會使最終的有機硅復合物更難以擠壓。
聚合劑F5A還能夠?qū)Ρ景l(fā)明的有機硅復合物提供特別的制造特性。雖然表6中的所有降低摩擦添加劑均可用于改善復合物的摩擦特性，從而使之優(yōu)于標準有機硅刮片復合物，但是與其它材料相比，某些材料能夠表現(xiàn)出較低的塑性。塑性是在材料樣品受到會使材料在形狀或尺寸上產(chǎn)生永久改變(即塑性變形)的屈服力時所確定的材料特性。在表7中示出了具有不同降低摩擦添加劑的有機硅復合物所測得的塑性值。
表7PTFE添加劑 平均顆粒尺寸(μm) 測試加載塑性(pph) (mm/100)聚合劑 F5A ＜6 11 250聚合劑 F510＜20 11 718阿而果聚四氟乙烯203 ＜6 11 258聚四氟乙烯6C480 4 560表7中列出的塑性值是根據(jù)Rubber Property-Pusey和JonesIndentation的ASTM D531-00標準測試方法測得的。由于大于400的值會使復合物的擠壓、甚至模制更加困難，因此，優(yōu)選采用小于400(mm/100)的塑性。與聚合劑F5A相關(guān)的較低塑性使其成為降低摩擦添加劑的多種理想選擇中的一種。
優(yōu)選通過擠壓制造本發(fā)明的刮片。參見附圖中的圖8，在制造工藝中的第一步為通過擠壓機213擠出連續(xù)長度的可固化有機硅復合物211。
擠壓機213為傳統(tǒng)的擠壓機，其具有一個通入一熱缸內(nèi)的漏斗215。熱量使該彈性體或人造橡膠變軟，并且通過一個或多個螺桿(未示出)使其通過一個具有?？椎哪＞?17。?？仔纬沙是笆龉纹拭嫘螤?參見圖3-7)中的一種的連續(xù)彈性體。這種擠壓工藝在本領(lǐng)域是公知的。
參見附圖的圖9和10，模具217包括一個模腔219，該模腔的形狀被設(shè)計為可形成一對以邊對邊關(guān)系在其中部相連的刮片。模具217包括一個可調(diào)節(jié)的刻痕機構(gòu)，如可調(diào)節(jié)刀片227、229。位于每一可調(diào)節(jié)刀片227、229上的刀片頂部231不接觸并相距預選的距離，以便沿刮片的頂部和底部233、235在合成橡膠211的連續(xù)長度部分上劃出深度小于合成橡膠的厚度的刻痕(參見圖10)。可通過位于刀片227、229中的豎直狹縫并安裝在模具上的螺釘237、239調(diào)節(jié)刀片227、229。
使連續(xù)長度的擠出彈性體211通過一固化站241，在圖8所示的實施例中，固化站241為一連續(xù)的硫化器。本領(lǐng)域的技術(shù)人員應理解，該連續(xù)的硫化器例如可以采用一液體介質(zhì)，如具有在大約350°～450°F的溫度下的液態(tài)鹽的共晶鹽浴槽。在這些操作溫度下的鹽的粘度與水相似。
顯然，代替優(yōu)選的鹽浴，可以使用任何其他連續(xù)硫化方法。例如，可以通過一熱空氣硫化通道很容易地進行硫化步驟。另外，采用本領(lǐng)域的技術(shù)人員熟知的紅外輻射或者伽瑪輻射技術(shù)，可在無需熱激活催化劑的情況下使連續(xù)長度的彈性體211固化。僅僅必需的是該預先形成并被刻痕的可固化彈性體被固化，以便可按隨后披露的那樣分開和形成所述材料。
在固化之后，通過允許一個長度部分243運動通過一固定壓輥247，同時在相同壓輥247的作用下牽引第二長度部分245，從而將連續(xù)長度的固化彈性體259分為兩個分離長度的刮片243、245?？赏ǖ朗謩娱_始分離，并使滑輪257的輥對253、255接合刮片的端部。優(yōu)選的是，固化彈性體259的分離發(fā)生在高于周圍環(huán)境溫度的升高溫度下。離開擠壓機213，可固化彈性體211通常處于大約90°～100°F的溫度范圍內(nèi)。隨后，該連續(xù)硫化步驟通常會將溫度提高至高于環(huán)境溫度的更高溫度。例如，就鹽浴或熱空氣硫化通道而言，固化彈性體259將處于大約300°～450°F的高溫下。在分離輥247處的固化彈性體259的優(yōu)選溫度為大約100°～300°F，最好為200°F。通過暴露于周圍環(huán)境或通過在周圍環(huán)境溫度下使固化彈性體259通過一具有水的水槽，或通過使固化彈性體259暴露于多個空氣射流中，可實現(xiàn)在連續(xù)硫化器241和分離輥247之間的溫度降低。
參見圖9和圖10，通過一個常規(guī)刀具265沿橫向?qū)⒎蛛x連續(xù)長度的刮片243，245切割成獨立刮片尺寸片段261、263。圖10為一對刮片尺寸片段261、263的透視圖，這些片段通過位于接近中部的一個縫隙267分離，在壓輥247處分離之前，所述縫隙代表刻痕線。
參見附圖中的圖11，其示出了另一實施例的擠壓模具287。模具287包括刮片289、291，刮片的刀尖293不接觸并相距預定的距離。但是，在這種情況下，一預成型裝置(如線材295)在刮片289、291之間延伸，以通過削弱中部而預成型一擠出彈性體297的中部298。通過螺釘組件299、3011將刮片289、291固定在模具表面上，同時將線材295例如臨時點焊(預焊)在其上。該預成型裝置也可例如包括一個設(shè)置在模具刮片289、291之間的凱夫拉爾刀片。通過使原始擠出彈性體通過模具287和預成型裝置295，彈性體在通過線材295之后立刻再次結(jié)合或點焊在一起。隨后，使未固化的連續(xù)長度的擠出彈性體297通過一固化站并以前述方式使其固化。
在固化后，通過允許刮片的一長度部分通過一固定壓輥247，同時在該壓輥247的作用下牽引刮片的一第二長度部分，從而將連續(xù)長度的固化彈性體分隔成兩個獨立的刮片長度部分(與圖8中的長度部分243、245相似)。隨后，如前所述，通過滑輪257的輥對253、255接合所述長度部分。該固化彈性體沿預成型中部298分為具有改善了邊緣質(zhì)量的分離長度刮片。該擠壓工藝允許以低于大多數(shù)模制技術(shù)的成本形成連續(xù)長度的刮片。
結(jié)合圖11和12描述的制造工藝適用于具有小于或等于大約1.40的特定比重的刮片。對于具有大于1.40的特定比重的刮片復合物而言，則改進擠壓工藝，以便不使用凱夫拉爾線材或細絲295預形成削弱的中部。取而代之，擠壓刮片并使其直接通過連續(xù)的硫化器241(參見圖8)。之后，不通過圖中所示的壓輥，而是通過一圓形刀片使所述刮片分離。在分離之后，通過一個常規(guī)切割器265橫向切割刮片。
理想地，本發(fā)明的有機硅橡膠組分適于擠壓成具有多種不同截面的刮片。雖然已根據(jù)圖8～12詳細描述了擠壓工藝，但是，本領(lǐng)域的技術(shù)人員應理解，可以使用任何擠壓工藝形成本發(fā)明的刮片。還應理解，可以利用其它制造工藝形成刮片，而不局限于壓縮模塑、注射模塑以及吹塑。
本發(fā)明的有機硅成分和刮片的主要優(yōu)點在于能夠賦予刮片優(yōu)良的摩擦特性。刮片與刮拭表面之間的降低的摩擦在使用期間能夠減小在刮拭表面上的振動并且改善刮片的性能。所述組分還能夠大大降低刮片的磨損并改善耐磨特性，其有助于延長刮片的總壽命。除了這些特別效果以外，有機硅橡膠配方能夠保持通常與有機硅相關(guān)的理想特性，即對UV、臭氧以及超高溫度的抵抗力。
在混合階段添加PTFE或其它降低摩擦添加劑的另一個優(yōu)點在于，復合物會“浮散”或遷移至刮片的表面并有助于長時間地提供降低的摩擦特性。這一點相對于涂覆PTFE的刮片來說是一個很大的改進，因為PTFE涂層往往經(jīng)過長時間后會腐蝕，從而將影響刮片的摩擦特性。
本領(lǐng)域的普通技術(shù)人員將會認識到，在混合階段可以添加各種形式或等級的PTFE，包括非粉末形式的PTFE以及等級不同于上述聚合劑F-5A的PTFE。也可以使用可替換的降低摩擦劑，其包括但不局限于氮化物和石墨。
盡管此處描述的許多例子為本發(fā)明在風擋刮水器刮片中的應用，但是，本發(fā)明也適用于需要具有優(yōu)越耐磨性以及降低的摩擦特性的柔性材料的其它裝置中?？尚械膽玫囊恍├影ǖ痪窒抻谟糜谇鍧嵈皯舻耐克⒓?橡皮刷)、例如蠕動泵管件的醫(yī)療管件以及用于各種密封用途的材料。
通過以上描述可以明顯看出本發(fā)明的顯著優(yōu)點。雖然僅以若干種形式示出了本發(fā)明，但是本發(fā)明不局限于這些形式，在不脫離本發(fā)明的精神的情況下，可以作出各種變化和改進。
權(quán)利要求
1.一種有機硅刮片復合物，其包括重量百分比含量為大約22～55的甲基乙烯基有機硅聚合物；重量百分比含量為大約35～50的填料；以及重量百分比含量為大約11～42的降低摩擦添加劑。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑具有小于25μm的平均顆粒尺寸。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑具有小于6μm的平均顆粒尺寸。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為聚四氟乙烯。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為氮化硼。
6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為石墨。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述填料為礦物質(zhì)。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述填料選自由二氧化硅和鈣構(gòu)成的組。
9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，還包括重量百分比含量為大約1～15的烴基封端有機硅聚合物；重量百分比含量為0.1～1的鈰穩(wěn)定劑；重量百分比含量為0.1～1的酸性中和劑；重量百分比含量為0.1～1的顏料；重量百分比含量為0.5～2的過氧化物。
10.一種有機硅刮片復合物，其包括重量百分比含量為大約22～55的甲基乙烯基有機硅聚合物；重量百分比含量為大約35～50的填料；重量百分比含量為大約5～42的降低摩擦添加劑；以及其中，所述降低摩擦添加劑具有小于25μm的平均顆粒尺寸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑具有小于6μm的平均顆粒尺寸。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為聚四氟乙烯。
13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為氮化硼。
14.根據(jù)權(quán)利要求10所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為石墨。
15.根據(jù)權(quán)利要求10所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述填料為礦物質(zhì)。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述填料選自由二氧化硅和鈣構(gòu)成的組。
17.根據(jù)權(quán)利要求10所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，還包括重量百分比含量為大約1～15的烴基封端有機硅聚合物；重量百分比含量為0.1～1的鈰穩(wěn)定劑；重量百分比含量為0.1～1的酸性中和劑；重量百分比含量為0.1～1的顏料；重量百分比含量為0.5～2的過氧化物。
18.一種風擋刮水器，其包括一適于安裝在車輛上的框架；一固定在所述框架上的刮片；以及其中，該刮片由一復合物制成，該復合物具有重量百分比含量為大約22～55的甲基乙烯基有機硅聚合物、重量百分比含量為大約35～50的填料以及重量百分比含量為大約11～42的降低摩擦添加劑。
19.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑具有小于25μm的平均顆粒尺寸。
20.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑具有小于6μm的平均顆粒尺寸。
21.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為聚四氟乙烯。
22.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為氮化硼。
23.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為石墨。
24.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述填料為礦物質(zhì)。
25.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，所述填料選自由二氧化硅和鈣構(gòu)成的組。
26.根據(jù)權(quán)利要求18所述的有機硅刮片復合物，其特征在于，還包括重量百分比含量為大約1～15的烴基封端有機硅聚合物；重量百分比含量為0.1～1的鈰穩(wěn)定劑；重量百分比含量為0.1～1的酸性中和劑；重量百分比含量為0.1～1的顏料；重量百分比含量為0.5～2的過氧化物。
27.一種制造刮片的方法，其包括以下步驟復合一混合物，其具有重量百分比含量為大約22～55的甲基乙烯基有機硅聚合物、重量百分比含量為大約35～50的填料以及重量百分比含量為大約11～42的降低摩擦添加劑；以及將該混合物擠壓成刮片。
28.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造刮片的方法，其特征在于，所述降低摩擦添加劑具有小于25μm的平均顆粒尺寸。
29.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造刮片的方法，其特征在于，所述降低摩擦添加劑具有小于6μm的平均顆粒尺寸。
30.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造刮片的方法，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為聚四氟乙烯。
31.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造刮片的方法，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為氮化硼。
32.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造刮片的方法，其特征在于，所述降低摩擦添加劑為石墨。
33.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造刮片的方法，其特征在于，所述填料為礦物質(zhì)。
34.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造刮片的方法，其特征在于，所述填料選自由二氧化硅和鈣構(gòu)成的組。
35.根據(jù)權(quán)利要求27所述的制造刮片的方法，其特征在于，該混合物還包括重量百分比含量為大約1～15的烴基封端有機硅聚合物；重量百分比含量為0.1～1的鈰穩(wěn)定劑；重量百分比含量為0.1～1的酸性中和劑；重量百分比含量為0.1～1的顏料；重量百分比含量為0.5～2的過氧化物。
全文摘要
提供了一種由具有甲基乙烯基有機硅聚合物、填料、降低摩擦添加劑的復合物制成的刮片。所述降低摩擦添加劑的重量百分比含量為大約5～42，優(yōu)選為11。該降低摩擦添加劑的平均顆粒尺寸優(yōu)選小于6μm，因而允許以刮片的形狀進行擠壓。優(yōu)選將聚四氟乙烯作為降低摩擦添加劑，但也可采用其它材料，如氮化硼或石墨。在附圖中，本發(fā)明的風擋刮水器(11)包括一刮水器框架(13)，一鍵槽件(15)以及一刮片(17)。該刮片包括刷擦件(23)的每一側(cè)(35)以及一個較厚的保持凸緣(27)。刷擦件(23)包括一相對較薄的刮片端部(33)。鍵槽件(15)由一爪件(41)接合。刮片(17)從擋風玻璃(25)上除去水汽和沉積物。
文檔編號C08L83/04GK1617908SQ02827880
公開日2005年5月18日 申請日期2002年12月6日 優(yōu)先權(quán)日2001年12月6日
發(fā)明者斯科特·D·沙拉布拉, 邁克爾·E·艾倫, 珍妮·霍姆斯, 維克托·K·保爾森, 山穆賈音·蘇布拉馬尼亞姆 申請人:M·馬納格門特-特克斯有限公司