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CN101778744B - 用于制造被涂层的弹性体成型件的方法, 弹性体成型件以及它的使用 - Google Patents

用于制造被涂层的弹性体成型件的方法, 弹性体成型件以及它的使用 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于制造被涂层的、具有由弹性体材料制成的基底(3)的弹性体成型件(1)的方法。在所述方法的第一步骤中,将涂层材料(1)涂布到由弹性体材料制成的基底(3)上,其中涂层材料(11)含有润滑剂(13),所述润滑剂含有聚合物材料。在第二步骤中,将配有涂层材料(11)的基底(3)加热到高于包含在润滑剂(13)中的聚合物材料的熔化温度,使得在弹性体成型件的表面上形成聚合物膜(17)。最后对弹性体成型件进行辐射,以使聚合物膜(17)固化。此外本发明涉及一种具有由弹性体材料制成的基底的弹性体成型件,其包括由涂层材料(11)构成的涂层(5),所述涂层材料含有润滑剂(13),所述润滑剂含有至少一种聚合物材料。所述涂层(5)具有由所述涂层材料(11)构成的第一层(15),在所述第一层上构造第二层(17),所述第二层基本上含有交联的聚合物材料。弹性体成型件例如用作风挡玻璃刮水器或擦玻璃器的刮水胶皮。

Description

用于制造被涂层的弹性体成型件的方法, 弹性体成型件以及它的使用
背景技术
本发明涉及一种用于制造被涂层的弹性体成型件的方法,该弹性体成型件具有由弹性体材料制成的基底。此外本发明涉及一种按照权利要求10的前序部分所述的弹性体成型件。本发明最后还涉及按照本发明的弹性体成型件的使用或按照本发明的方法制造的弹性体成型件的使用。
弹性体成型件例如用于制造刮水胶皮或密封带。这种刮水胶皮例如用在汽车的风挡刮水器上。刮水胶皮的其它应用领域例如是擦玻璃器,如它们例如在家庭中用于清洁玻璃板。
为了使风挡刮水器在很小的用力下产生满意的结果,一般要求减小在被作为风挡刮水器使用的刮水胶皮工作时的摩擦。为此公知的是为刮水胶皮配设例如石墨涂层或滑漆涂层。
用于减小摩擦的涂层通常包括加热硬化的由粘合剂和硬化剂构成的双组分系统。这种加热硬化的系统例如包括羟(基)氢氧基功能化的聚酯,丙烯聚合体或氨基甲酸脂聚合物和例如三聚氰胺,乙醛或异氰酸盐硬化剂。为了减小涂层表面的摩擦,一般地添加石墨或二硫化钼作为固体润滑剂。这例如由US-B6,696,391公开。
备选地,由现有技术中例如由US-B7,028,367公开了在用于刮水胶皮的弹性体材料中混入用于减小摩擦的添加剂。作为合适的添加剂列举了PTFE,石墨,氮化硼,含氟聚合物或含氟添加剂。
在涂层中含有的石墨作为固体润滑剂的缺点在于,石墨颗粒降低涂层的粘合强度和由此降低涂层的耐磨性。在许多情况下石墨的比例超过涂层的临界涂料体积浓度,这导致涂层粘合力低和由此导致其没有足够的耐磨强度。高比例的石墨是必需的,以便达到涂层表面的低摩擦特性。
用于减小涂层的摩擦阻力的聚乙烯、聚丙烯或聚四氟乙烯粉末移动到涂层的表面上,由此实现对其润滑的作用。但是缺点是由于缺少粘附性粉末容易从涂层表面上分离出来。
此外也可以使用具有低熔点的蜡作为润滑剂。蜡在涂层热硬化期间转移到涂层的表面上。当涂层冷却后涂层上形成一个薄的富含蜡的表面。由此减小刮水胶皮的摩擦。但是缺点是,低熔点的蜡尤其是在热环境中例如当蜡处于太阳光下会变软,由此不仅摩擦阻力而且耐磨性都变差。尤其是低熔点的蜡在这种情况下在风挡刮水器运行时会粘附在挡风玻璃上。相反具有高熔点的蜡具有优点,即它即使在太阳光辐射下也不变软。但是缺点是高熔点的蜡在涂层表面没有形成连续的薄膜。
发明的公开
一种按照本发明的用于制造具有由弹性体材料制成的基底的、被涂层的弹性体成型件的方法包括以下步骤:
(a)将涂层材料涂布到由弹性体材料制成的基底上,其中涂层材料含有含聚合物材料的润滑剂,
(b)将配有涂层材料的基底加热到高于包含在润滑剂中的聚合物材料的熔化温度,其中在弹性体成型件的表面上形成聚合物膜,
(c)辐射弹性体成型件,以使聚合物膜硬化。
通过用含有润滑剂的涂层材料涂覆基底,实现弹性体成型件的良好的摩擦特性。通过硬化固化聚合物膜提高了涂层的耐磨强度。
弹性体成型件例如可以是挤出的、压铸的或模压的成型件。
在一种实施形式中,在润滑剂中含有的聚合物材料起着润滑材料的作用。通常聚合物材料包含在粘合剂中。适用于粘合剂的例如有聚丙烯酸酯,聚亚安酯,聚酯-聚亚安酯,聚醚聚亚安酯,聚酯,聚酰胺,聚酰胺-酰亚胺。
在第二实施方式中,润滑剂含有固体润滑材料,它以颗粒的形式呈现,这些颗粒至少部分地用聚合物材料涂覆。
通过在步骤(b)中将设有涂层材料的基底加热到超过聚合物材料的熔化温度,聚合物材料移动到涂层表面上并且在那里熔化。由此在涂层材料的表面上形成由聚合物材料构成的膜。通过在步骤(c)中固化聚合物膜,由此形成一个固态的表面,它在同样改善的摩擦特性情况下具有更好的磨损特性。如果润滑剂含有固体润滑材料,那么该固体润滑材料通过固化的聚合物膜保持在涂层中。避免了该固体润滑材料由于磨损而从涂层中释放出来。
在本发明的一种实施形式中,包含在涂层材料中的聚合物材料是具有低熔点的蜡。具有低熔点的蜡具有这样的特性,即在涂层材料时效硬化期间在提高的温度下它趋于在涂层的表面上扩散。但是由于采用具有低熔点的蜡还不能足够地减小摩擦系数和此外耐磨损性还很小,因此需要处理该表面,以便达到希望的特性。这是这样实现的,在表面上沉积的低熔点的蜡通过辐射被固化。由此形成具有高熔点的蜡,它具有更好的摩擦特性并且此外也具有更好的磨损特性。
包含在涂层材料中的合适的蜡例如是石蜡,巴西棕榈(Carnauba)蜡,微晶蜡或费舍-特洛施(Fischer-Tropsch)蜡。
在一种替代的实施方式中,聚合物材料选自于聚乙烯(LDPE,LLDPE,HDPE),聚丙烯,聚四氟乙烯,聚酰胺和PTFE改性的聚乙烯。
这些列举的聚合物同样具有在涂层材料硬化时在表面上形成膜的特性。此外它们可以通过辐射交联和由此硬化。例如已知通过电子辐射硬化对低密度的聚乙烯(LDPE)辐射形成一种交联,由此改善耐磨强度和滑动特性以及热特性,例如熔化范围。硬化通过反应途径实现,该反应途径在现有技术中是已知的并且基于通过辐射在聚烯烃链中的双键的中间形成。还可以通过添加添加剂提高交联速度。合适的添加剂例如是三烯丙基异氰酸酯(TAIC)。
在本发明的一个优选实施方式中,将具有低熔点的蜡用于聚合物材料,它可以通过电子辐射硬化以与LDPE类似的方式硬化。通过电子辐射硬化使蜡层在表面上交联,使熔点提高,由此得到改善的硬度、改善的滑动特性、改善的耐磨损强度和提高的蜡临界温度。这种蜡例如是石蜡或微晶的蜡。
如果在涂层材料中含有固体润滑剂,那么它最好选自于石墨,聚四氟乙烯,硫化钼或它们的混合物。其它合适的固体润滑剂例如也包括滑石,聚酰胺粉末或聚乙烯粉末。
合适用于弹性体成型件的弹性体材料是具有弹性体成型件的应用领域所要求的特性的所有弹性体材料。弹性体成型件的弹性体材料优选选自于天然橡胶(NR),氯丁橡胶(CR),乙烯-丙烯三聚合物(EPDM),乙烯-丙烯橡胶(EPM),聚亚安酯,异丁橡胶,丁腈橡胶,硅橡胶和热塑性弹性体(TPE)和它们的混合物。
除了上述采用电子辐射来辐射弹性体成型件以便硬化聚合物膜以外,还可以通过伽马(γ)辐射实施所述辐射。伽马辐射相对于电子辐射的优点是,伽马辐射更深地透入涂层中。由此在涂层中含有的聚合物材料也更深地硬化。
本发明此外涉及一种具有由弹性体材料制成的基底的弹性体成型件,其包括由涂层材料制成的涂层,该涂层材料含有至少一种含聚合物材料的润滑剂。按照本发明,该涂层具有由涂层材料制成的第一层,其上形成第二层,后者基本上含有交联的聚合物材料。
与现有技术中已知的涂层相比的优点在于,基本上含有交联的聚合物材料的第二层具有改善的摩擦特性和改善的磨损特性。由此提高弹性体成型件的稳定性,该弹性体成型件例如作为刮水胶皮使用。
在一个第一实施方式中,在涂层表面上交联的聚合物材料形成润滑材料。但是备选地,润滑剂也可以含有固体润滑材料。该固体润滑材料一般至少部分地位于涂层的表面上,由此降低摩擦。
按照本发明的方法制造的弹性体成型件或按照本发明的弹性体成型件例如被用作汽车风挡刮水器或擦玻璃器的刮水胶皮,如其例如用于清洁家庭中的玻璃板。按照本发明制造的弹性体成型件的其它应用领域例如是门密封件,风挡玻璃密封件,汽车中的窗户密封件,弹性体密封插件,O形环,弹性体密封成型件,弹性体导向成型件。
附图简述
本发明的实施例在附图中示出并且在以下的说明中详细描述。
附图中所示:
图1是具有涂层的弹性体成型件的横截面视图,
图2是用于制造被涂层的弹性体成型件的方法的示意图。
发明的实施方式
图1中示出按照本发明构造成的具有涂层的弹性体成型件。
按照本发明构造成的、被涂层的弹性体成型件1包括基底3。基底3一般是成型件,它通过挤出工艺,压铸工艺或模压工艺制造。基底3通常用弹性体材料制造。如前所述,适合用作基底3的弹性体材料例如有NR,CR,EPTM,EPM或它们的混合物。如果基底3被用于风挡刮水器的刮水胶皮,那么希望减小在作为刮水胶皮使用的、被涂层的弹性体成型件1和在其上使用风挡刮水器的玻璃之间的摩擦系数。较低的摩擦系数例如使得运行噪声减小。按照本发明通过在基底3上施加涂层5实现该较低的摩擦系数。按照本发明,涂层5含有聚合物材料,它在涂层5硬化时在涂层5的表面上形成聚合物膜。为了达到要求的摩擦特性和磨损特性,通过辐射弹性体成型件1使聚合物膜硬化固化。
在图1中示出的被涂层的弹性体成型件1的横截面显示了两个刮水胶皮,它们首先制造成弹性体成型件1。为了制造单个的风挡刮水器,需要将弹性体成型件1沿着它的中线7分开。由弹性体成型件1制造出两个单个的刮水胶皮。备选地,除了对包括两个刮水胶皮的弹性体成型件进行涂覆以外,也可以先使弹性体成型件1在中线7处分开,然后在接着进行涂覆。
图2中示意示出用于制造按照本发明构造成的弹性体成型件的方法。
在第一步骤中涂层材料11被涂覆到基底3上。涂层材料11含有润滑剂13,或者含有聚合物材料。润滑剂13最好被分散在粘合剂中。在此情况下润滑剂13最好以分布在粘合剂中的小颗粒的形式呈现。
适合用作涂层材料的粘合剂可以是专业人员公知的每种任意的被用于涂层的粘合剂。但是此时要注意的是,粘合剂要粘附到基底3的弹性体材料上,使得涂层5不会从基底3上脱开。粘附性也可以通过在涂层材料中添加粘附增强剂来改善。备选地也可以先将增附剂施加到基底3上。合适的增附剂例如是在有机溶剂中用氯处理的聚合物。
适合用作粘合剂的尤其是是聚丙烯酸树脂,聚氨基甲酸乙酯树脂,聚酯-聚氨基甲酸乙酯树脂,聚醚-聚氨基甲酸乙酯树脂,聚酯树脂,聚酰胺树脂,聚酰胺-酰亚胺树脂。这些树脂可以交联,例如与甲基化的亚氨基三聚氰胺-氨基塑料交联剂,异氰酸盐交联剂或环氧交联剂交联。
在润滑剂13中含有的聚合物材料例如是蜡或聚烯烃。此外聚四氟乙烯或可以交联的聚酰胺也是适合的。尤其是聚四氟乙烯和可交联的聚酰胺也可以同时作为润滑剂的润滑材料使用。但是在一种实施方式中润滑剂13是一种固体润滑材料。作为固体润滑材料例如使用石墨或硫化钼。
在将涂层材料11涂覆到基底3的弹性体材料上之后涂层材料11被时效硬化。该时效硬化一般通过输入热量实现。通过加热涂层材料11分散在涂层材料11中的润滑剂13颗粒上升到涂层材料11的表面上。由此形成第一层15,它位于基底3上和基本上含有涂层材料11的粘合剂。在第一层15上形成第二层17,它基本上含有润滑剂13。这样在基底3上形成具有低的摩擦系数的表面。
第二层17通过润滑剂13的颗粒的移动在涂层的表面上形成,所含有的润滑剂颗粒,例如石墨颗粒、硫化钼颗粒,在粘合剂硬化之后在风挡刮水器运行时还可以从该第二层中释放出来,因为在形成第二层的聚合物材料和润滑剂颗粒之间的粘附力不是足够大。还可能的是,第二层17由于风挡刮水器在风挡玻璃上运动而被磨损地去掉。尤其是当使用的聚合物材料是软的时是这种情况,例如在软的蜡层时是这种情况。软的蜡层的特性尤其是其具有低的软化点,由此蜡容易被磨损去除和转移到风挡玻璃上。
为了使第二层17稳定和使润滑剂保持在第二层17中,因此按照本发明辐射涂层17,以使第二层17时效硬化。对第二层17的辐射例如通过电子辐射或伽马辐射实施。为此将涂层5置于辐射装置19的作用下,辐射21由该辐射装置出发射到涂层5上。不仅电子辐射而且伽马辐射都适合用于进行辐射。
在使用电子辐射来辐射涂层5情况下在第二层17的表面上在其中含有的聚合物分子之间形成结合键,由此聚合物分子交联。在第二层17中含有的聚合物材料被硬化和形成硬化的层23。通过第二层17的硬化使被涂层的弹性体成型件1的表面稳定。聚合物材料由此不再能够容易地磨损掉。此外润滑剂的颗粒被更好地保持在硬化的层23中。这些颗粒不再能够容易地释放出来。这样也改善了被涂层的弹性体成型件1的润滑作用和使摩擦系数持久减小。
与电子辐射不同,伽马辐射更深地渗透到第二层17中。硬化的层23比在通过采用电子辐射的辐射21硬化时具有更大的厚度。
由于采用电子辐射或伽马辐射来硬化第二层17形成硬化的层23,因此合适作为聚合物材料的是在润滑剂13含有的并且形成第二层17的聚合物材料、可以通过采用电子辐射或伽马辐射的辐射进行硬化的所有聚合物材料。合适的聚合物尤其是聚烯烃,例如聚丙烯(PP),聚乙烯(HDPE,LDPE,LLDPE)以及其它聚合物材料例如聚四氟乙烯(PTFE)和可交联的聚酰胺。由于尤其是后者可以同时也起润滑剂作用,因此在使用聚四氟乙烯或可交联的聚酰胺情况下不需要使用附加的固体润滑剂,如石墨或硫化钼。
由于通过表面涂层使弹性体成型件1的摩擦系数减小,因此弹性体成型件可以在将该弹性体成型件1在另一个表面上引导的所有地方上使用,这种情况如例如是在汽车的风挡刮水器上或在擦玻璃器的情况下,如例如该擦玻璃器在家庭中使用时。

Claims (16)

1.用于制造被涂层的、具有由弹性体材料制成的基底(3)的弹性体成型件(1)的方法,包括以下步骤:
(a)将涂层材料(11)涂布到由弹性体材料制成的基底(3)上,其中涂层材料(11)含有润滑剂(13),所述润滑剂含有聚合物材料,
(b)将配有涂层材料(11)的基底(3)加热到高于包含在润滑剂(13)中的聚合物材料的熔化温度,其中在弹性体成型件的表面上形成聚合物膜(17),
(c)对弹性体成型件进行辐射,以使聚合物膜(17)硬化。
2.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,在润滑剂(13)中含有的聚合物材料起着润滑材料的作用。
3.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,润滑剂(13)含有以颗粒形式存在的固体润滑材料,这些颗粒至少部分地用聚合物材料涂覆。
4.按照权利要求1所述的方法,其特征在于,聚合物材料是具有低熔点的蜡,所述低熔点的蜡具有这样的特性,即在涂层材料时效硬化期间在提高的温度下它趋于在涂层的表面上扩散。
5.按照权利要求4所述的方法,其特征在于,所述蜡是石蜡或微晶的蜡。
6.按照权利要求1至3之一所述的方法,其特征在于,聚合物材料选自于聚乙烯,聚丙烯,聚四氟乙烯,聚酰胺,或PTFE改性的聚乙烯。
7.按照权利要求1至3之一所述的方法,其特征在于,聚合物材料选自于LDPE,LLDPE,HDPE,聚丙烯,聚四氟乙烯,聚酰胺,或PTFE改性的聚乙烯。
8.按照权利要求3所述的方法,其特征在于,固体润滑材料选自于石墨,聚四氟乙烯,硫化钼,滑石,聚酰胺粉末,聚乙烯粉末或它们的混合物。
9.按照权利要求1至5之一所述的方法,其特征在于,用于基底(3)的弹性体材料选自于天然橡胶,氯丁橡胶,乙烯-丙烯三元共聚物,乙烯-丙烯橡胶,聚亚安酯,异丁橡胶,丁腈橡胶,硅橡胶,热塑性弹性体以及它们的混合物。
10.按照权利要求1至5之一所述的方法,其特征在于,在步骤(c)中的辐射采用电子辐射或伽马辐射实施。
11.具有由弹性体材料制成的基底的弹性体成型件,其包括由涂层材料(11)构成的涂层(5),所述涂层材料含有润滑剂(13),所述润滑剂含有至少一种聚合物材料,其特征在于,所述涂层(5)具有由所述涂层材料(11)构成的第一层(15),在所述第一层上构造第二层(17),所述第二层含有交联的聚合物材料。
12.按照权利要求11所述的弹性体成型件,其特征在于,润滑剂(13)还含有固体润滑材料,该固体润滑材料选自于石墨,聚四氟乙烯,二硫化钼,滑石,聚酰胺粉末,聚乙烯粉末或它们的混合物。
13.按照权利要求11或12所述的弹性体成型件,其特征在于,所述聚合物材料选自于聚乙烯,聚丙烯,聚四氟乙烯,聚酰胺,PTFE改性的聚乙烯,或具有低熔点的蜡,所述低熔点的蜡具有这样的特性,即在涂层材料时效硬化期间在提高的温度下它趋于在涂层的表面上扩散。
14.按照权利要求11或12所述的弹性体成型件,其特征在于,所述聚合物材料选自于LDPE,LLDPE,HDPE,聚丙烯,聚四氟乙烯,聚酰胺,PTFE改性的聚乙烯,或具有低熔点的蜡,所述低熔点的蜡具有这样的特性,即在涂层材料时效硬化期间在提高的温度下它趋于在涂层的表面上扩散。
15.按照权利要求11或12所述的弹性体成型件,其特征在于,基底(3)的弹性体材料选自于天然橡胶,氯丁橡胶,乙烯-丙烯三元共聚物,乙烯-丙烯橡胶,聚亚安酯,异丁橡胶,丁腈橡胶,硅橡胶,热塑性弹性体以及它们的混合物。
16.按照权利要求11至15之一所述的弹性体成型件的应用或按照权利要求1至10之一所述方法制造的弹性体成型件(1)的应用,其中所述弹性体成型件被用作汽车风挡刮水器或擦玻璃器的刮水胶皮,用作门密封件,用作风挡玻璃密封件,用作汽车中的窗户密封件,用作弹性体密封插件,用作弹性体密封成型件,用作O形环或用作弹性体导向成型件。
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