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"Dispositifs de fixation bloqués par adhésif.
La présente invention concerne des dispositifs de fixation de nature métallique, tels que des boulons, des via, des écroua et des organes similaires, et elle a trait plus particulièrement à des dispositifs de fi- xation de nature métallique qui sont pourvus d'un adhé- sif déposé sur les surfaces de serrage (à savoir les surfaces qui entrent en contact avec les surfaces des parties à assembler ou bien d'autres dispositifs de fixation), à la place de rondelles de blocage en vue d'empêcher les dispositifs de se desserrer à partir
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de leurs positions de blocage en cours d'usage ou de service.
Par le passé, on a proposé de déposer'au préa- lable différentes compositions sur les filets de vis 'ou autres organes de fixation de façon à maintenir ces organes en place en les empêchant de se desserrer en cours d'usage et on a proposé dans ce but une diversi- té de substances. Cependant, pour une raison ou pour une autre, de telles substances n'ont pas donné des ré- sultats satisfaisante jusqu'à maintenant. L'un des pro- blêmes qui est resté insoluble jusqu'à maintenant est celui de la pré-application de telles substances sur des organes de fixation pendant leur fabrication.
Aucu- ne des compositions précédemment proposées n'a présenté, sous sa forme de revêtement ou de dépôt, les propriétés nécessaires de stockage, de manipulation et d'absence d'effet de blocage qui sont imposées pour une pré-appli- cation, tout en présentant par ailleurs la résistance de collage nécessaire pour agir comme moyen de blocage em- pêchant le desserrage de l'organe de fixation.
On a trouvé que certains adhésifs faciles à ap- pliquer, lorsqu'ils sont déposés sur les surfaces de serrage d'organes de fixation filetés au lieu de l'être sur les parties filetées, ou bien en étant également déposés sur ces parties, présentent non seulement des propriétés relativement bonnes en ce qui concerne l'ab- sence d'effet de blocage, c'est-à-dire l'absence de viscosité, l'absence de collage su toucher ou bien de collage sur d'autres matières au cours d'un stockage et d'une manipulation normale ainsi qu'une stabilité
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contre l'altération au stockage sous forme, de revêtements minces à des températures ambiantes et pendant des pé- riodes de temps prolongées, par exemple pendant au moins six mois,
mais présentent également un effet de blocage remarquablement puissant, tout en pouvant être suppri- mé , pour maintenir les dispositifs de fixation sur les- quels ces adhésifs sont déposés en les empêchant de se desserrer en cours d'utilisation. En conséquence, les dispositifsde fixation peuvent être pré-enduits de ces adhésifs sur leurs surfaces de butée avant leur mi- se en service.
Ces adhésifs sont des substances polymérisables normalement solides et du typs à durcissement latent qui, bien qu'étant relativement non-collantes et stables sous forme de revêtements minces pendant des périodes de temps prolongées et dans des conditions ambiantes de tempéra- ture et d'humidité, sont néanmoins converties, sous l'ef- fet d'une polymérisation additionnelle engendrée par activation de la fraction à durcissement latent du système et sous l'influence de la chaleur et/ou de la pression, en adhésifs fortement adhérents et résistants qui assurent une liaison robuste et séparable des dis- positifs de fixation sur lesquels ils ont été déposés, le couple nécessaire pour desserrer par torsion l'or- gane de fixation'étant classiquement supérieur au cou- ple exercé pour le serrage.
Des exemples de ces adhésifs polymérisables, re- lâtivement non-bloquants, à l'état solide et à cisson @latente, peuvent être trouvés dans les différentes fa- milles d'adhésif s à base de résines époxydes, d'adhésif s @
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à base de substances vinyliques et phénoliques et d'adhé- sifs similaires à cuisson latente.
Comme adhésifsqu'il est préférable d'utiliser suivant l'invention, on peut citer des adhésifs polymé- risables, non-bloquants, normalement à l'état solide et à base de résine 1,2-époxy qui contiennent des substances à durcissement latent, ces systèmes à durcissement la- tent lorsqu'ils sont activés, donnent lieu initialement une plastification ou à un ramollissement et deviennent fortement adhérents en prenant ensuite, par réticulation un état d'adhérence tenace et à grande résistance interne.
Les substances à durcissement latent du système .peuvent être activés, en fonction de leur nature et de la manié-. re dont ils sont incorporés à l'adhésif, par effet de chaleur et/ou de pression. Comme exemples de compositions de deux tels adhésifs on peut citer notamment : ( I)
EMI4.1
<tb> Substances <SEP> . <SEP> ,Quantité <SEP> en <SEP> poids <SEP>
<tb>
<tb> Caoutchouc <SEP> butadiène-acrylonitrile
<tb> 64:
36 <SEP> 18,2
<tb>
<tb> Additifs <SEP> de <SEP> durcissement <SEP> pour
<tb> caoutchouc <SEP> 1,7
<tb>
<tb> "EKRB <SEP> 2002" <SEP> (produit <SEP> solide <SEP> à <SEP> base
<tb> de <SEP> résine <SEP> 1,2-époxy <SEP> et
<tb> d'éther <SEP> polyglycidylique
<tb> de <SEP> "Bisphénol-A", <SEP> vendu
<tb> par <SEP> la <SEP> Société <SEP> dite
<tb> Bakélite) <SEP> ciété <SEP> d. <SEP> te <SEP> 80
<tb>
<tb> "ERL <SEP> 2774" <SEP> (éther <SEP> polyglycidylique
<tb>
EMI4.2
de' "Bisphénol-A" liquide.
EMI4.3
<tb>
1,2-époxy, <SEP> vendu <SEP> par <SEP> la
<tb> Société <SEP> dite <SEP> Bakélite) <SEP> 20
<tb>
<tb> Dicyandiamide <SEP> 11
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> (agent <SEP> colorant) <SEP> 2 <SEP> '
<tb>
<Desc/Clms Page number 5>
( il )
EMI5.1
<tb> Substances <SEP> Quantité <SEP> en <SEP> poids <SEP>
<tb>
<tb> "ERL <SEP> 2774" <SEP> 40
<tb>
<tb> "EKRB <SEP> .2002" <SEP> 60
<tb>
<tb> Dicyandiamide <SEP> 11
<tb>
EMI5.2
, T102 2
EMI5.3
<tb> Formvar <SEP> 15/95 <SEP> E <SEP> (polyvinyle-formal) <SEP> 1,5
<tb>
EMI5.4
Caoutchouc butadiène-acrylonitrile
EMI5.5
<tb> 64:36 <SEP> 1,8
<tb>
<tb> Additifs <SEP> de <SEP> durcissement <SEP> de <SEP> caoutchouc <SEP> 1,7 <SEP> . <SEP>
<tb>
Les additifs de durcissement de caoutchouc peu- vent être constitués par du soufre, des. accélérateurs contenant du soufre, de l'oxyde de zinc et d'autres ma- tières similaires couramment utilisées dans ce but.
Les composants caoutchoutés des produits obtenus assurent une certaine flexibilité dans la condition de durcissement finale des systèmes adhésifs. Lorsqu'une telle flexibilité n'est pas nécessaire, on peut éliminer le caoutchouc et les additifs de durcissement du caout- chouc dans les systèmes précités.
Les résines époxydes forment lés squelettes des compositions adhésives I et II, en combinaison avec l'in- grédient de durcissement latent constitué par la dicyan- diamide. La dicyandiamide est activée par échauffement et, en conséquence, elle peut être placée au contact di- -rect de la résine époxyde au cours du dépôt et du sto- ckage .
Comme précisé plus haut, les deux compositions précitées sont artivables par échauffement de façon à fa- voriser la liaison transversale de l'adhésif jusqu'à ce
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qu'il prenne son état final tenace, fortement adhérent et à résistance interne élevée. Cependant, un système encore plus avantageux est celui dans lequel'l'adhésif à cuisson latente est activable de manière à durcir jusqu'à son état final par simple application d'une pres- sion, comme.cela se produit lors du vissage d'une.vis ou d'un écrou en position et, dans ce but, l'un des réactifs de l'adhésif, par exemple la résine époxyde ou l'agent, de durcissement'latent servant à améliorer le durcisse- ment aux températures ambiantes,
peut être incorporé sous forme de capsules réparties de façon relativement homo- gène et présentant de préférence des dimensions micros- copiaues, les parois des capsules séparant les réactifs l'un de l'autre et ces capsules se rompant sous l'appli,- cation d'une pression ou d'un échauffement pour assurer le durcissement de l'adhésif. Un avantage auditionnel de ces compositions est qu'elles présentent une durée de stockage pratiquement infinie dans des conditions am- biantes, du fait que la substance de durcissement latent et le composant principal de l'adhésif sont maintenus séparés l'un de l'autre à l'aide des parois de capsules.
Des compositions époxy ont tendance à se compor- ter de la manière décrite plus haut, par exemple celles décrites dans le brevet des Etats-Unis d'Amérique N @ 2.705.223. L'agent de cuisson de résine époxyde eu la résine époxyde proprement,dite peuvent être encapsulés avant le mélange des ingrédients.
De préférence, il est généralement souhaitable d'encapsuler la -résine époxyde plutôt que l'agent durcisseur, et une manière de résoudre ce problème est mise en'évidence dans les exemples suivants
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EXEMPLE 1
Des capsules remplies d'une résine 1,2-époxyde .détenue par réaction d'une mole de bis-phénol-A avec deux moles d'épichlorhydrine (ERL 2795) sont préparées de la manière suivante
Un pré-condensat de 440 g de formaldéhyde à 37% dans de l'eau (5,44 moles) est mélangé à 164 g d'u- rée (2,74 moles) en utilisant 3,2 ml de triéthanolamine à 75% comme catalyseur pour former le pré-condensat. La réaction s'effectue à la température ambiante pendant une heure, puis on dilue avec 800 cm3 d'eau.
Un quart du pré-condensat ainsi formé est converti en capsules remplies de résine époxyde de la manière suivante En premier lieu, une solution d'acide chlorhydrique dilué est préparée et 1,7 cm3 de cette solution est ajouté au pré-condensat à la température ambiante de façon à obtenir un pH de l'ordre de 4. Ensuite, la char- ge, sous forme de 120 g de résine époxyde mentionnée précédemment (ERL 2795) est ajoutée au mélange et le mélange est agité de façon à obtenir les dimensions de particules désirées pour- la charge.
Ensuite, pour maintenir l'acidité désirée, on ajoute encore 1,7 om3 de la solution acide formant cata- lyseur au mélange, en opérant lentement avec une burette et en agitant de façon continue. Au bout de 15 minutes on ajoute 100 cm3 d'eau chaude (30 à 35 C) et on pour- suit l'agitation pendant une autre heure à une tempéra- ture comprise entre 30 et 35 C. Ensuite, on ajoute 50 à 100 cm3 d'eau et la température du mélange est portée à environ 40 C pendant 3 à 4 heures et, au 'bout de cet- te période, les capsules se sont formées et on les sé- pare par filtrage et séchage.
@
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10 g de capsules, contenant environ 6,5 g de résine époxyde, les dimensions des capsules variant entre 100 et 300 microns, et 6,5 g d'un agent de durcis- sement de résine époxyde, constitué par une combinaison de nonylphénol et d'amino-éthylpipérazine dans le rap- port de 75:25, sont mélangés de façon à former une pâte fortement adhérente. La pâte est déposée sur lesfaces inférieures des têtes de vis et on applique sur la pâte une solution aqueuse à 3% de méthyl-cellulose de façon obtenir une surface sèche. Lorsque des vis ainsi re- vêtues sont vissées dans un bloc d'essai et sont serrées, les capsules se rompent et le mélange adhésif durcit, en augmentant le couple de desserrage de 10 à 20%.
Des vis revêtues de cette manière sont stockées pendant des pério- des de temps considérables sans qu'il se produise une altération de l'adhésif ou l'établissement d'une visoo- sité perturbatrice qui provoquerait un collage des vis les unes avec les autres dans le récipient de stockage.
EXEMPLE 2
A un mélange de capsules à l'état humide et con- tenant 20,5 g de résine époxyde du type ERL 27 5 on ajou- te 20,5 g de l'agent de durcissement de l'exemple précé- dent. Les composants sont mélangés intimement de façon à former une pâte lourde qui est ensuite diluée par addi- tion de 13 g de méthyl-cellulose aqueuse à 3,3%. Le mélan- ge présente alors une consistance pâteuse très légère qui permet un étalement facile sur le côté inférieur d'une face de boulon et qui sèche sans présenter une nature visqueuse. Des boulons soumis à des essais comme dans l'exemple précédent permettent d'obtenir une aug-
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mentation de 17% du couple de desserrage.
Bien qu'il soit préférable d'utiliser des sys- tèmes à base de résines époxydes pour l'encapsulation des composants adhésifs, on peut également employer des systèmes adhésifs appropriés qui ne sont pas à base de.ré- sines époxydes, par exemple la composition suivante : ( III )
EMI9.1
<tb> Substances <SEP> Quantité <SEP> en <SEP> poids
<tb>
<tb> Résine <SEP> du <SEP> type <SEP> vernis <SEP> phénolique,
<tb> durcissable <SEP> à <SEP> chaud, <SEP> telle <SEP> que <SEP> les
<tb> produits <SEP> connus <SEP> dans <SEP> le <SEP> commerce
<tb> sous <SEP> le <SEP> nom <SEP> de <SEP> BLS <SEP> 2700 <SEP> fabriqués
<tb> par <SEP> Bakélite <SEP> et <SEP> la <SEP> résine <SEP> 0X451
<tb> fabriquée <SEP> par <SEP> Monsanto <SEP> 1,7
<tb>
<tb> Résine <SEP> de <SEP> polyvinyl-butyral <SEP> 1
<tb>
<tb> Stabilisant <SEP> (hydroquinone) <SEP> 0,
001
<tb>
<tb> Solvant <SEP> volatil <SEP> (toluol <SEP> et <SEP> alcool <SEP> Suffisante <SEP> pour
<tb> éthylique) <SEP> diluer <SEP> jusqu'à <SEP> une
<tb> teneur <SEP> de <SEP> 35% <SEP> de
<tb> substances <SEP> solides
<tb> pour <SEP> le <SEP> dépôt.
<tb>
L'invention sera mieux comprise à la lecture de la description détaillée qui suit et à l'examen des des- sins annexésqui représentent, à titre d'exemple non limitatif,un mode de réalisation de l'invention.
La fig. 1 est une vue en élévation latérale d'un boulon qui.est pourvu d'une couche d'adhésif sur le côté inférieur de sa tête.
La fig. 2 représente un écrou hexagonal pourvu d'une couche d'adhésif sur l'une de ses faces.
La fig. 3 montre la mise en place du boulon de la fig. 1, pourvu de l'adhésif,dans des parties à assembler.
La fig. 4 montre l'utilisation de couches adhé-
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sives à la fois sur des écrous et 'des boulons engagés dans des parties à assembler.
Sur la fig. 1, un boulon est désigné dans son ensemble par la référence 10 et il porte sur la sur- face inférieure de sa tête 12 une couche d'un-adhésif polymérisable 14, stable et non-bloquant. La queue 16 du boulon peut également être enduite de cet adhésif,,- le cas échéant, et l'adhésif peut être déposé à partir d'une solution-solvant sous la forme d'un revêtement, par immersion dans une solution chaude ou par d'autres moyens.
En outre, la couche d'adhésif 14 prévue sur la face in- férieure de la tête 12 peut être poinçonnée dans une pellicule solide et simplement mise en place par effet de pression.
La fig. 2 représente un écrou hexagonal 18 sur une face duquel est déposée une couche d'adhésif 20, de la même manière que la couche d'adhésif 14 déposée sur la face inférieure de la tête 12 du boulon 10.
L'utilisation de ces organes de fixation 10 et 18 portant uh adhésif et la manière d'utiliser cette couche d'adhésif comme rondelle de blocage sont mises en évidence- sur les fig. 3 et 4.
Sur la fig. 3, on a représenté un bloc plein 24 pourvu d'un trou taraudé 25 et contre lequel est appli- quée une tôle métallique ou une autre pièce 22 à l'aide du boulon 10 de la fig. 1, le boulon étant vissé dans le trou taraudé 25 de manière que la tête 12 du boulon applique la,pièce 22 contre le bloc 24.
Lors du serrage du boulon, la couche d'adhésif 14 prévue sur la face inférieure de la tête entre en contact avec la pièce 22
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et, lors de l'activation de l'adhésif, elle bloque étroi- tement le boulon en position en l'empêchant de se desser- rer sous l'effet d'une vibration de la pièce, tout en permettant une rupture de la couche adhésive et un dé- montage des pièces lorsque cela est souhaité, simplement par application initiale d'un couple de desserrage suf- fisamment plus élevé que le couple de serrage pour rom- pre la couche d'adhésif.
Sur la fig. 4, on a représenté deux pièces 26 et 28 d'épaisseurs relativement grandes, telles que des plaquesou desorganessimilaires, qui sont main tenu$ assemblés à l'aide de la tête 12 du boulon de la face de l'écrou 18, revêtues d'adhésif, lorsque l'écrou est vissé sur la queue 16 du boulon. Dans ce cas également, lors de l'activation de la couche d'adhésif 14 et de la couche d'adhésif 20, l'écrou et la tête de boulon sont maintenus étroitement assemblés avec les pièces en exer- çant une force suffisante pour servir de rondelles de blocage.
Normalement, il faut exercer, pour desserrer un boulon ou un écrou, un couple .plus faible que le couple de serrage, du fait de l'élasticité du métal; en consé- quence, pour remplir une fonction de blocage lors de la fixation de boulons, d'écrous et d'organes similaires en vue de les empêcher de se desserrer en cours de ser- . vice ou d'utilisation, l'adhésif doit déveloper, lors- qu'il est activé, une résistance à un couple supérieure au couple exercé lors du serrage de l'organe de fixation.
Les compositions adhésives du type décrit permettent d'obtenir ce résultat, comme le montre l'exemple suivant.
,
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EXEMPLE 3
Sur la face inférieure de chacune des têtes de trois boulons de 8 mm de diamètre à têtes hexagonales, du type représenté sur la fig. 1, on dépose une couche d'adhésif solide correspondant aux composition adhésives polymérisables et thermodurcissables définies plus haut en I, II et III. Ces compositions contiennent toutes 100% de substances solides et elles sont stables, dans leur condition de revêtement, à des températures ambian- tes et pendant des périodes de longue durée pouvant at- teindre six mois; elles sont relativement non-collantes dans des conditions normales de stockage et de manipula- tion.
Ces boulons ainsi revêtus sont visses dans le trou taraudé d'un bloc d'acier tel que celui désigné par 24 sur la fig. 3, et ils sont serrés avec une clé dynamométrique de façon à obtenir un couple de serra- ge de 4,2 mkg. L'ensemble est ensuite chauffé dans un four à une température de 80 C pendant une période de 45 minutes puis il est enlevé et laissé se refroidir à la température ambiante. Ensuite, la clé dynamométri que est à nouveau utilisée pour desserrer les boulons des trous,taraudés. Les résultats sont indiqués dans le tableau ci-dessous.
EMI12.1
<tb>
A <SEP> d <SEP> h <SEP> é <SEP> s <SEP> i <SEP> f <SEP> Couple <SEP> de <SEP> Couple <SEP> de <SEP> dee-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> d <SEP> h <SEP> é <SEP> s <SEP> i <SEP> f <SEP> serrage <SEP> (mkg) <SEP> serrage <SEP> (mkg)
<tb>
EMI12.2
I.....84............ 4,2 8,26 II ................... h 2 6,23 ITI ................... 4,2 4,62
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Les valeurs de couple de-desserrage représentent la moyenne. obtenue pour chaque groupe de trois boulons et le tableau montre que, dans tous les cas, on obtient un couple de desserrage supérieur au couple de serrage.
Bien entendu, l'invention n'est nullement limi- tée aux modes de réalisation décrits et représentés, et susceptible de nombreuses modifications accessibles à l'homme de l'art, suivant les applications envisagées et sans s'écarter pour cela de l'esprit de l'invention.
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"Fixing devices blocked by adhesive.
The present invention relates to fasteners of a metallic nature, such as bolts, vias, nuts and the like, and more particularly relates to fasteners of a metallic nature which are provided with an adhesive. - sif deposited on the clamping surfaces (i.e. the surfaces that come into contact with the surfaces of the parts to be assembled or other fasteners), instead of lock washers in order to prevent the devices from coming together. loosen from
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of their blocking positions during use or service.
In the past, it has been proposed to deposit various compositions beforehand on the threads of screws or other fasteners so as to hold these members in place while preventing them from loosening during use and it has been proposed for this purpose a variety of substances. However, for one reason or another, such substances have not given satisfactory results so far. One of the problems which has remained unsolvable to date is that of the pre-application of such substances to fasteners during their manufacture.
None of the previously proposed compositions exhibited, in its coating or deposition form, the necessary storage, handling and non-blocking properties which are required for a pre-application. by also exhibiting the bonding strength necessary to act as a locking means preventing loosening of the fastener.
It has been found that some easy to apply adhesives, when deposited on the clamping surfaces of threaded fasteners instead of on the threaded parts, or when also deposited on these parts, exhibit not only relatively good properties as regards the absence of blocking effect, that is to say the absence of viscosity, the absence of sticking to the touch or of sticking to other materials during normal storage and handling as well as stability
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against deterioration on storage as thin coatings at ambient temperatures and for prolonged periods of time, for example for at least six months,
but also exhibit a remarkably strong locking effect, while being removable, to hold the fasteners on which these adhesives are deposited and prevent them from loosening in use. Accordingly, the fasteners can be pre-coated with these adhesives on their abutment surfaces before they are put into service.
These adhesives are normally solid polymerizable substances and of the latent cure type which, although relatively non-tacky and stable as thin coatings for extended periods of time and under ambient conditions of temperature and humidity. , are nevertheless converted, under the effect of an additional polymerization engendered by activation of the latent curing fraction of the system and under the influence of heat and / or pressure, into strongly adherent and resistant adhesives which ensure a sturdy and separable connection from the fixing devices on which they have been deposited, the torque necessary to loosen by torsion the fixing member being conventionally greater than the torque exerted for the tightening.
Examples of these relatively non-blocking, solid state, latent cure, polymerizable adhesives can be found in the various families of epoxy resin based adhesives, adhesive s @.
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based on vinyl and phenolic substances and similar latent curing adhesives.
Preferred adhesives for use in accordance with the invention are polymerizable, nonblocking, normally solid state 1,2-epoxy resin-based adhesives which contain latent cure substances. These curing systems fail when activated, initially plasticize or soften, and become strongly adherent, subsequently assuming, upon crosslinking, a tenacious, high internal strength adhesion state.
The latent curing substances of the system can be activated, depending on their nature and handling. re which they are incorporated into the adhesive, by the effect of heat and / or pressure. As examples of compositions of two such adhesives, there may be mentioned in particular: (I)
EMI4.1
<tb> Substances <SEP>. <SEP>, Quantity <SEP> in <SEP> weight <SEP>
<tb>
<tb> Butadiene-acrylonitrile <SEP> rubber
<tb> 64:
36 <SEP> 18.2
<tb>
<tb> Additives <SEP> of <SEP> hardening <SEP> for
<tb> rubber <SEP> 1.7
<tb>
<tb> "EKRB <SEP> 2002" <SEP> (product <SEP> solid <SEP> to <SEP> base
<tb> of <SEP> resin <SEP> 1,2-epoxy <SEP> and
<tb> polyglycidyl ether <SEP>
<tb> of <SEP> "Bisphenol-A", <SEP> sold
<tb> by <SEP> the <SEP> Company <SEP> called
<tb> Bakelite) <SEP> ciété <SEP> d. <SEP> te <SEP> 80
<tb>
<tb> "ERL <SEP> 2774" <SEP> (polyglycidyl <SEP> ether
<tb>
EMI4.2
of liquid "Bisphenol-A".
EMI4.3
<tb>
1,2-epoxy, <SEP> sold <SEP> by <SEP> the
<tb> Company <SEP> called <SEP> Bakelite) <SEP> 20
<tb>
<tb> Dicyandiamide <SEP> 11
<tb>
<tb> TiO2 <SEP> (agent <SEP> coloring agent) <SEP> 2 <SEP> '
<tb>
<Desc / Clms Page number 5>
( he )
EMI5.1
<tb> Substances <SEP> Quantity <SEP> in <SEP> weight <SEP>
<tb>
<tb> "ERL <SEP> 2774" <SEP> 40
<tb>
<tb> "EKRB <SEP> .2002" <SEP> 60
<tb>
<tb> Dicyandiamide <SEP> 11
<tb>
EMI5.2
, T102 2
EMI5.3
<tb> Formvar <SEP> 15/95 <SEP> E <SEP> (polyvinyl-formal) <SEP> 1.5
<tb>
EMI5.4
Butadiene-acrylonitrile rubber
EMI5.5
<tb> 64:36 <SEP> 1.8
<tb>
<tb> Additives <SEP> of <SEP> hardening <SEP> of <SEP> rubber <SEP> 1.7 <SEP>. <SEP>
<tb>
Rubber curing additives can consist of sulfur,. accelerators containing sulfur, zinc oxide and other similar materials commonly used for this purpose.
The rubberized components of the products obtained provide flexibility in the final curing condition of the adhesive systems. When such flexibility is not required, the rubber and rubber curing additives can be removed in the above systems.
The epoxy resins form the backbone of adhesive compositions I and II, in combination with the latent curing ingredient dicyandiamide. Dicyandiamide is activated by heating and therefore can be placed in direct contact with the epoxy resin during deposition and storage.
As specified above, the two aforementioned compositions can be combined by heating so as to promote the transverse bonding of the adhesive until
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that it takes its final tenacious state, strongly adherent and with high internal resistance. A still more advantageous system, however, is one in which the latent curing adhesive is activatable so as to cure to its final state by simple application of pressure, as occurs when screwing in. a screw or nut in position and, for this purpose, one of the reactants of the adhesive, for example the epoxy resin or the burst-curing agent, serving to improve the cure at ambient temperatures ,
can be incorporated in the form of capsules distributed relatively homogeneously and preferably having microscopic dimensions, the walls of the capsules separating the reagents from one another and these capsules breaking under application, - cation pressure or heating to cure the adhesive. An auditory advantage of these compositions is that they exhibit a substantially infinite shelf life under ambient conditions, because the latent curing substance and the major component of the adhesive are kept separate from each other. using the capsule walls.
Epoxy compositions tend to behave as described above, for example those described in US Pat. No. 2,705,223. The epoxy resin curing agent or the epoxy resin itself can be encapsulated before mixing the ingredients.
Preferably, it is generally desirable to encapsulate the epoxy resin rather than the curing agent, and one way of solving this problem is demonstrated in the following examples.
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EXAMPLE 1
Capsules filled with a 1,2-epoxy resin held by reacting one mole of bis-phenol-A with two moles of epichlorohydrin (ERL 2795) are prepared as follows
A pre-condensate of 440 g of 37% formaldehyde in water (5.44 moles) is mixed with 164 g of urea (2.74 moles) using 3.2 ml of 75% triethanolamine. as a catalyst to form the precondensate. The reaction is carried out at room temperature for one hour, then diluted with 800 cm3 of water.
A quarter of the pre-condensate thus formed is converted into capsules filled with epoxy resin in the following manner.First, a dilute hydrochloric acid solution is prepared, and 1.7 cm3 of this solution is added to the precondensate at the temperature room so as to obtain a pH of the order of 4. Then, the load, in the form of 120 g of the previously mentioned epoxy resin (ERL 2795) is added to the mixture and the mixture is stirred so as to obtain the dimensions particles desired for the charge.
Then, to maintain the desired acidity, an additional 1.7 µm 3 of the acid catalyst solution is added to the mixture, working slowly with a burette and stirring continuously. After 15 minutes 100 cm3 of hot water (30 to 35 C) are added and stirring is continued for another hour at a temperature between 30 and 35 C. Then 50 to 100 are added. cm3 of water and the temperature of the mixture is brought to about 40 ° C. for 3 to 4 hours and at the end of this period the capsules have formed and are separated by filtering and drying.
@
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10 g of capsules, containing approximately 6.5 g of epoxy resin, the dimensions of the capsules varying between 100 and 300 microns, and 6.5 g of an epoxy resin curing agent, consisting of a combination of nonylphenol and of amino-ethylpiperazine in the ratio of 75:25 are mixed to form a strongly adherent paste. The paste is deposited on the lower faces of the screw heads and a 3% aqueous solution of methyl cellulose is applied to the paste so as to obtain a dry surface. When thus coated screws are screwed into a test block and tightened, the capsules rupture and the adhesive mixture hardens, increasing the release torque by 10-20%.
Screws coated in this manner are stored for considerable periods of time without any deterioration of the adhesive or the establishment of a disturbing viscosity which would cause the screws to stick together. in the storage container.
EXAMPLE 2
To a mixture of wet capsules containing 20.5 g of ERL 27 type epoxy resin is added 20.5 g of the curing agent of the previous example. The components are thoroughly mixed to form a heavy paste which is then diluted by adding 13 g of 3.3% aqueous methyl cellulose. The mixture then exhibits a very light pasty consistency which allows easy spreading on the underside of a bolt face and which dries without exhibiting a viscous nature. Bolts subjected to tests as in the previous example make it possible to obtain an increase
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17% of the release torque.
While it is preferred to use epoxy resin based systems for encapsulating the adhesive components, suitable adhesive systems which are not epoxy resin based, for example, can also be employed. following composition: (III)
EMI9.1
<tb> Substances <SEP> Quantity <SEP> in <SEP> weight
<tb>
<tb> <SEP> resin <SEP> type <SEP> varnish <SEP> phenolic,
<tb> curable <SEP> to hot <SEP>, <SEP> such <SEP> than <SEP>
<tb> <SEP> Known <SEP> products in <SEP> the <SEP> trade
<tb> under <SEP> the <SEP> name <SEP> of <SEP> BLS <SEP> 2700 <SEP> manufactured
<tb> by <SEP> Bakelite <SEP> and <SEP> the <SEP> resin <SEP> 0X451
<tb> manufactured <SEP> by <SEP> Monsanto <SEP> 1.7
<tb>
<tb> <SEP> polyvinyl-butyral <SEP> resin <SEP> 1
<tb>
<tb> Stabilizer <SEP> (hydroquinone) <SEP> 0,
001
<tb>
<tb> Volatile <SEP> solvent <SEP> (toluol <SEP> and <SEP> alcohol <SEP> Sufficient <SEP> for
<tb> ethyl) <SEP> dilute <SEP> until <SEP> a
<tb> content <SEP> of <SEP> 35% <SEP> of
<tb> solid <SEP> substances
<tb> for <SEP> the <SEP> repository.
<tb>
The invention will be better understood on reading the detailed description which follows and on examining the appended drawings which represent, by way of non-limiting example, an embodiment of the invention.
Fig. 1 is a side elevational view of a bolt which is provided with a layer of adhesive on the underside of its head.
Fig. 2 shows a hexagonal nut provided with an adhesive layer on one of its faces.
Fig. 3 shows the installation of the bolt of fig. 1, provided with the adhesive, in parts to be assembled.
Fig. 4 shows the use of adhesive layers
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sives on both nuts and bolts engaged in parts to be assembled.
In fig. 1, a bolt is denoted as a whole by the reference numeral 10 and it bears on the lower surface of its head 12 a layer of a polymerizable adhesive 14, which is stable and non-blocking. The shank 16 of the bolt may also be coated with this adhesive, - if desired, and the adhesive may be deposited from a solvent solution as a coating, by immersion in a hot solution or by other ways.
In addition, the adhesive layer 14 provided on the underside of the head 12 can be punched into a solid film and simply applied by pressure.
Fig. 2 shows a hexagonal nut 18 on one side of which a layer of adhesive 20 is deposited, in the same way as the layer of adhesive 14 deposited on the underside of the head 12 of the bolt 10.
The use of these adhesive-bearing fasteners 10 and 18 and the manner of using this adhesive layer as a locking washer is shown in Figs. 3 and 4.
In fig. 3, there is shown a solid block 24 provided with a threaded hole 25 and against which is applied a metal sheet or other part 22 by means of the bolt 10 of FIG. 1, the bolt being screwed into the tapped hole 25 so that the head 12 of the bolt presses the part 22 against the block 24.
When tightening the bolt, the adhesive layer 14 provided on the underside of the head comes into contact with the part 22
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and, upon activation of the adhesive, it tightly locks the bolt in position preventing it from loosening by vibration of the part, while allowing the layer to break. adhesive and disassembly of parts when desired, simply by the initial application of a loosening torque sufficiently greater than the torque to break the adhesive layer.
In fig. 4, there is shown two parts 26 and 28 of relatively large thicknesses, such as plates or similar organs, which are hand held $ assembled using the head 12 of the bolt of the face of the nut 18, coated with adhesive, when the nut is screwed onto the shank 16 of the bolt. Also in this case, upon activation of the adhesive layer 14 and the adhesive layer 20, the nut and bolt head are held tightly together with the parts by exerting sufficient force to serve. lock washers.
Normally, to loosen a bolt or a nut, it is necessary to exert a torque lower than the tightening torque, due to the elasticity of the metal; therefore, to perform a locking function when fastening bolts, nuts and the like to prevent them from loosening in service. vice or use, the adhesive must develop, when activated, a resistance to a torque greater than the torque exerted when tightening the fastener.
The adhesive compositions of the type described make it possible to obtain this result, as shown in the following example.
,
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EXAMPLE 3
On the underside of each of the heads of three 8 mm diameter bolts with hexagonal heads, of the type shown in fig. 1, a solid adhesive layer corresponding to the polymerizable and thermosetting adhesive compositions defined above in I, II and III is deposited. These compositions all contain 100% solids and are stable, under their coated condition, at ambient temperatures and for extended periods of up to six months; they are relatively non-sticky under normal storage and handling conditions.
These bolts thus coated are screwed into the threaded hole of a steel block such as that designated by 24 in fig. 3, and they are tightened with a torque wrench so as to obtain a tightening torque of 4.2 mkg. The whole is then heated in an oven at a temperature of 80 ° C. for a period of 45 minutes, then it is removed and allowed to cool to room temperature. Then the torque wrench is used again to loosen the bolts from the tapped holes. The results are shown in the table below.
EMI12.1
<tb>
A <SEP> d <SEP> h <SEP> é <SEP> s <SEP> i <SEP> f <SEP> Torque <SEP> of <SEP> Torque <SEP> of <SEP> dee-
<tb>
<tb>
<tb>
<tb>
<tb> A <SEP> d <SEP> h <SEP> é <SEP> s <SEP> i <SEP> f <SEP> tightening <SEP> (mkg) <SEP> tightening <SEP> (mkg)
<tb>
EMI12.2
I ..... 84 ............ 4.2 8.26 II ................... h 2 6.23 ITI ................... 4.2 4.62
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The loosening torque values represent the average. obtained for each group of three bolts and the table shows that, in all cases, a loosening torque greater than the tightening torque is obtained.
Of course, the invention is in no way limited to the embodiments described and shown, and capable of numerous modifications accessible to those skilled in the art, depending on the applications envisaged and without thereby departing from the principle. spirit of invention.