Apparateteil feinmechanischer Apparate mit einer mindestens stellenweise einer Gleit- oder Reibwirkung ausgesetzten Oberfläche und Verfahren zu seiner Herstellung Bekanntlich werden bis heute gewisse Uhrenbe- standteile, vor allem die Aufzugfedern für Uhren vor ihrem Einbau in das Uhrgehäuse bzw. das Federhaus mit Fett oder<B>Öl</B> geschmiert. Bei den Federn dient diese Schmierung dazu, die Reibung der Windungen gegeneinander beim Aufziehen und Abwickeln herab zusetzen. Diese Art des Schmierens ist mit gewissen Nachteilen verbunden, insofern als das Fett oder<B>Öl</B> im Laufe der Zeit altert, das heisst verharzt, oxydiert, eintrocknet und verseift.
Die Alterung ist daran zu erkennen, dass die Reibung der Feder im Federhaus zunimmt, wodurch das abgegebene Kraftmoment kleiner wird. Es hat dies zur Folge, dass die Feder nach einer gewissen Betriebszeit der Uhr gereinigt und neu geschmiert werden muss. Ferner lässt sich nicht immer vermeiden, dass das Schmiermittel zum Teil aus dem Federhaus austritt und sich mit Staub und Schmutz vermischt. Ausserdem beansprucht die Schmiermittelschicht einen gewissen Raum im Feder haus, der dem Federvolumen und damit der Energie speicherung verloren geht.
Es ist weiterhin bekannt, dass eine nach der bisherigen Methode geschmierte Feder sich gegen Ende der Abwicklung infolge Kle- bens der Schmierschicht ruckweise entspannt, was sich auf den Gang der Uhr ungünstig auswirkt. Als weiterer Nachteil der bisherigen Schmierung ist der Einfluss von hohen und tiefen Temperaturen zu er wähnen, welche die Viskosität des Schmiermittels in unerwünschter Weise beeinflussen. Des weiteren muss das Schmieren jeder einzelnen Aufzugfeder von Hand ausgeführt werden, was verhältnismässig kostspielig ist.
Trotz dieser Nachteile ist jedoch bis heute an dieser Art des Schmierens festgehalten worden, da die Verwendung von nicht mit Fett oder<B>Öl</B> ge schmierten Federn in Uhren infolge der zu hohen und ungleichmässigen Reibung unmöglich erschien. Eingehende Versuche und Studien haben ergeben, dass sich diese Nachteile vermeiden lassen, wenn man die Uhrenbestandteile, z.
B. die Aufzugfedern von Uhren, mit einem besonders dünnen, festhaftenden, Schmiereigenschaften aufweisenden Belag aus Kunst stoff versieht, der weitgehend die Funktion eines Schmierfettes oder Schmieröls übernimmt, gegenüber den letzteren jedoch den Vorteil besitzt, dass er dauerhaft ist und nicht in periodischen Abständen erneuert werden muss.
Es wurde ferner gefunden, dass nicht nur andere Uhrenbestandteile, wie Hemmungsteile (z. B. Anker und Ankerräder), Zahnräder, Triebe, Achsen, Wel len, Lager und dergleichen, deren Schmierung und Wartung ähnliche Aufgaben stellt und bei Verwen dung der klassischen Schmiermittel auf Fett- oder Ölbasis zum Teil die gleichen Nachteile aufweist, sondern auch Bestandteile anderer feinmechanischer Apparate mit Kunststoffbelägen, die die oben ge nannten Eigenschaften besitzen, versehen werden können, um die Nachteile der herkömmlichen Schmiermethoden zu vermeiden.
Die vorliegende Erfindung bezieht sich somit auf einen Bestandteil eines feinmechanischen Apparates mit einer mindestens stellenweise einer Gleit- oder Reibwirkung ausgesetzten Oberfläche, unter andern natürlich auf Uhrenbestandteile, so vor allem auf Federn, insbesondere Aufzugfedern, aber auch auf Remmungsteile wie Anker und Ankerräder, sowie auf Zahnräder und Triebe, Achsen, Wellen, Lager und dergleichen, wobei der erfindungsgemässe Be standteil durch einen mit der Oberfläche des Be standteils, bzw. mit den der Reib- oder Gleitwirkung ausgesetzten Oberflächenstellen fest verbundenen, nicht klebrigen, gleitend wirkenden Überzug von weniger als 1,u Dicke, vorzugsweise von weniger als <B>0,
0005</B> mm Dicke aus einem thermoplastischen oder wärmehärtbaren oder wärmegehärteten Kunstharz gekennzeichnet ist.
Ferner bezieht sich das vorliegende Patent auf ein Verfahren zur Herstellung des vorgenannten Be standteils. Dieses ist dadurch gekennzeichnet, dass man mindestens den Teil der Oberfläche des Be standteils, der einer Gleit- oder Reibwirkung ausge setzt ist, mit einem haftfesten, nicht klebrigen Kunst stoffüberzug von weniger als<B>1</B> it Dicke, vorzugsweise von weniger als<B>0,0005</B> mm Dicke, versieht.
Apparatebestandteile mit einem solchen dünnen, mit der Oberfläche festhaftend verbundenen über- zug, mindestens an den der Reibung ausgesetzten Stellen, bedürfen keiner Schmierung mit<B>öl</B> oder Fett, können also in den Apparat ohne Mitverwen- dung von Fett oder<B>öl</B> eingebaut werden und zeigen weder die Nachteile ungeschmierter Teile aus glei chem Material noch die Nachteile geschmierter Teile nach Alterung des Schmiermittels.
Der Kunststoffbelag auf den genannten Bestand teilen kann aus irgendwelchen Kunstharzen und Kunstharzgernischen bestehen, die sich auf die Ober flächen der in Frage kommenden Apparatebestand teile in Form von festhaftenden, dauerhaften Schutz überzügen der genannten Dicke aufbringen lassen<B>3</B> chemisch genügend inert sind, um durch das Material der Bestandteile unter den Arbeitsbedingungen der letzteren nicht angegriffen zu werden, und welche in Form dieser extrem dünnen Schichten den betreffen den Oberflächenstellen Schmier- bzw. Gleiteigen- schaften verleihen.
Es können thermoplastische und auch wärme- härtbare und wännegehärtete Harze als Material der Überzüge verwendet werden. Als besonders geeignet haben sich ausser Polysiloxanharzen (Silikonen) und ausser modifizierten Phenoplasten, z. B. modifizierten Phenolaldehydharzen, Polyäthylen, Polyvinylchlorid <B>'</B> Aminoplasten, wie z.
B. Melaminharzen, erwiesen: Furanharze, Polyester, Polyamide, Polyurethane, Äthoxylinharze, Polystyrol, Polyvinylcarbazol, Poly- vinylidenehlorid, Polychlorfluorearbone, Polyvinyl- acetat, Polyvinylalkohol, Polyvinylformal, Polyvinyl- acetal, Polyvinylbutyral, Polyacrylnitril,
Polyacryl- ester, Polymethacrylester, Aldehydharze, Ketonharze, Butadienpolymerisate, Isoprenpolymerisate, Chloro- prenpolymerisate, organische Polysulfide, Cellulose- ester, Celluloseäther, und ähnliche Produkte.
In gewissen Fällen, beispielsweise für Federn, ins besondere für Aufzugfedern von Taschenuhren und Armbanduhren, sowie von kleineren eingekapselten Uhrwerken, wird man vorzugsweise einen Belag ob- genannter Dicke aus einem Polyamid, ferner Poly- fluorcarbonen (Bezeichnung nach Kunststofftaschen buch,<B>11.</B> Ausgabe<B>1955, S. 93,</B> Carl Hanser-Verlag, München), insbesondere aus Polytetrafluoräthylen, z. B. dem Markenprodukt Teflon , oder aus einem benzylierten Phenolharz usw., vorsehen.
Man kann den zur Herstellung der Kunststoff beläge verwendeten Kunstharzen Hilfsstoffe, z. B. Substanzen, die die Schmier- bzw. Gleiteigenschaften der Kunstharze verbessern, insbesondere Graphit und Molybdändisulfid, beimischen. Der Anteil an solchen gleitend wirkenden Stoffen im Kunststoff kann z. B. <B>50</B> 1/o betragen.
Im Falle von Aufzugfedern z. B. kann der Kunst stoffüberzug aus einem Polymerisationsprodukt, einem Kondensationsprodukt oder einem Polykon- densationsprodukt bestehen, so weit diese Produkte in der Kälte feste überzüge mit nichtklebrigen Eigen schaften ergeben.
Unter Umständen ist es angebracht, auf der Federoberfläche zunächst eine Zwischenschicht eines klebenden Kunststoffes anzubringen, was dann zu empfehlen ist, wenn der Kunststoff des Überzuges nicht fest genug an der Federoberfläche haftet.
Die Art der Applikation der Kunststoffe auf die Apparatebestandteile ist durch die besonderen Eigen schaften der im einzelnen verwendeten Stoffe be dingt. Bei Verwendung von in Wasser und den übli chen organischen Lösungsmitteln unlöslichen Kunst harzen, wie z. B. Polyfluorcarbonen, kommen fol gende Applikationsmethoden in Frage: <B>1.</B> Aufstäuben eines feinkörnigen Kunststoffpul vers und Sintern des trockenen Pulverbelages even tuell unter erhöhtem Druck und bei erhöhter Tem peratur.
2. Aufreiben des Kunststoffes auf die zu behan delnde Oberfläche, z. B. durch Trommeln der Uhren- bestandteile in Gegenwart eines Kunstharzpulvers in einer Rolltrommel, und Sintern des an den Oberflä chen der Bestandteile haftenbleibenden Materials.
<B>3.</B> Aufwalzen des Kunststoffes oder 4. Eintauchen der zu überziehenden Bestandteile in eine Dispersion des Kunstharzes in Wasser oder einer organischen Flüssigkeit, Trocknen und gege benenfalls Sintern des entstandenen Überzuges, even tuell unter erhöhtem Druck und bei erhöhter Tem peratur.
Insbesondere thermoplastische Kunststoffe kön nen in Pulverform aufgestäubt und durch Erwärmen zu einer zusammenhängenden überzugsschicht ge schmolzen werden.
Auch ein Aufsprühen einer Emulsion oder einer Lösung des Kunstharzes und Brechen der Emulsion und Verdampfen des Emulsionsmittels bzw. Ver dampfen des Lösungsmittels ist mitunter angebracht. Bei Überzügen aus polymeren Kunststoffen kann auch das Monomere oder das Gemisch von Mono- meren auf die Oberfläche des Uhrenbestandteils auf gebracht und die Polymerisation auf der Oberfläche durchgeführt werden.
Thermoplastische Kunstharze, z. B. Polyamide, können z. B. durch Bestäuben der Apparatebestand teile mit einem feinen Polyamidpulver und Erwärmen des Pulverbelages oder durch Aufspritzen von ver dünnten Polyamidlösungen auf die Bestandteile auf gebracht werden. Sfliconharze können z. B. so auf gebracht werden, dass man die Apparatebestandteile beispielsweise mit Wasser leicht anfeuchtet und der Einwirkung von Halogensilandämpfen unterwirft.
Bei Verwendung von Polyfluorcarbonen, wie z. B. Polytetrafluoräthylen, wendet man zweckmässi- gerweise das Tauchverfahren an. Die zu überziehen den Bestandteile werden in eine Suspension des Poly- fluorearbons in Wasser oder in einer organischen Flüssigkeit eingetaucht. Nach Entfernung der über schüssigen Suspension wird der erhaltene Belag ge trocknet, zweckmässigerweise in leicht erwärmter Luft, und dann gesintert, zweckmässigerweise unter erhöhtem Druck.
Die Polyfluorcarbonkonzentration der beim Tauchverfahren verwendeten Suspensionen kann z. B. zwischen 0,92 und 2 Gew.% liegen, wobei die Teilchengrösse des verwendeten Polyfluorcarbons, z. B. des Teflons (eingetragene Marke), vorzugs weise 1/1. bis 33/10,a, beträgt. Es ist von Vorteil, der Suspension Molybdändisulfid, z.
B. in einer Menge von 0,1-2 Gew.% zuzusetzen, um das Schmierver- mögen des Kunststoffbelages zu erhöhen.
Nach einer weiteren bevorzugten Ausführungs form wird während des Aufbringens des Belages der Apparatebestandteil mit Ultraschallschwingungen be handelt. Dies hat sich insbesondere bei dem Aufbrin gen eines Überzuges von Polyfluorcarbon auf Auf zugfedern für Uhren, als vorteilhaft erwiesen. Die Federn erhalten bei diesem Vorgehen eine auf' der ganzen Länge äusserst gleichmässige Schicht, welche sehr gut am Federmaterial haftet.
Die gemäss der vorliegenden Erfindung auf den Apparatebestandteilen erzeugten Kunststoffbeläge können die Form von die Gesamtoberfläche der Be standteile überziehenden, zusammenhängenden Fil men aufweisen. Man kann sich aber auch darauf be schränken, nur die Arbeitsfläche, das heisst den Teil der Oberfläche des Uhrenbestandteils, der im Uhr werk einer Gleit- oder Reibwirkung ausgesetzt ist, mit einem Kunststoffbelag zu versehen.
Die vorliegende Erfindung wird nun anhand eines Ausführungsbeispiels erläutert.
Gereinigte Aufzugfedern für Uhren werden in ein Bad aus einer 0,5gewichtsprozentigen, wässrigen Suspension von Polytetraftuoräthylen, die gewünsch- tenfalls <B>0,1</B> Gew.0 <B>'</B> le Molybdändisulfid enthält, einge taucht. Die die Aufzugsfedern enthaltende Bad- flüssigkeit wird mit Ultraschall beschallt. Man lässt die Federn während<B>30</B> Minuten im Bad liegen.
Nach Herausnahme aus dem Bad und Entfernung über schüssiger Suspension werden die Federn unter leich tem Erwärmen getrocknet. Die Polytetrafluoräthylen- schicht wird dinn bei<B>320" C</B> und<B>50</B> Atrn. Druck P<B>a</B> sintert. Der eine Dicke von weniger als<B>0,0005</B> mm aufweisende Polytetrafluoräthylenfilm haftet ausser ordentlich fest an der Metalloberfläche der Federn.
Ähnliche gute Ergebnisse werden erzielt durch Tauchen der Feder in eine Suspension von Poly amiden in Toluol oder andern organischen Flüssig keiten, in welchen diese unlöslich sind, oder in Was ser bei einer Konzentration von 0,02-2 Gew.1/o, und Trocknen in Luft, vorzugsweise unter leichter Erwärmung, oder durch Tauchen in eine Suspension von benzyliertern Phenolharz in Wasser bei einer Konzentration von 0,01-1 Gew.%-, Trocknen und anschliessendes Erwärmen zur Härtung der Harz schicht.
Infolge der geringen Dicke des Belages bean sprucht eine derart behandelte Feder im Federhaus weniger Raum als eine nach einer der üblichen Methoden geschmierte Feder. Da eine solche Feder keiner weiteren Schmierung mehr bedarf, nennt man sie auch selbstschmierende Feder. Solche Federn entspannen sich gleichmässig und stossfrei, da die Windungen auch nach längerem Gebrauch der Feder nicht aneinanderkleben. Ferner sind die Reibungs verhältnisse günstiger, das abgegebene Kraftmoment ist höher. Die Feder kann somit dünner und länger gemacht werden, wodurch man einen weniger steilen Abfall des Drehmomentes bei der Abwicklung Lind eine grössere Gangreserve der Uhr erhält.
Die Feder ist ferner<B>-</B> dies im Gegensatz zu den bisher be kannten Federn<B>-</B> für ihre gesamte Lebensdauer ge schmiert, also wartungsfrei, Das Schmieren der Feder mit Fett oder<B>Öl</B> beim Einbau erübrigt sich, wodurch die Montage der Uhr verbilligt wird.
Vergleichsmessungen haben ergeben, dass die mit dem Kunststoffbelag versehene Aufzugfeder gegen über den nach der bisher üblichen Methode ge schmierten Federn infolge der geringeren Reibung zwischen den einzelnen Windungen ein um<B>5-10</B> % höheres Kraftmoment abgibt. Sie kann deshalb um etwa<B>5</B> 1/o dünner gemacht werden als die bisherigen Federn. Durch die Einsparung an Raum im Feder haus ist es möglich, die Feder entsprechend länger zu machen. Im Dauerversuch zeigte sie nach<B>16000</B> Aufzügen noch ein gleich gutes Kraftdiagramm wie im Neuzustand.
In der Zeichnung stellen die Fig. <B>1</B> und 2 Feder diagramme dar.
Das in Fig. <B>1</B> gezeigte Federdiagramm bezieht sich auf eine Aufzugfeder, die in der bisher üblichen Art mit Fett geschmiert wurde, während das in Fig. 2 dargestellte Federdiagramm von einer Aufzugsfeder mit einem Polytetrafluoräthylenüberzug stammt.
In den beiden Figuren sind mit a Aufzugskurven und mit<B>b</B> die Ablaufkurven bezeichnet. Aus der Fig. <B>1</B> geht hervor, dass die nach der klassischen Methode geschmierte Feder einen grossen Reibungs verlust aufweist, was an dem breiten Zwischenraum zwischen der Kurve a und der Kurve<B>b</B> erkennbar ist. Die am Ende der Kurve<B>b</B> vorhandenen Zacken weisen auf eine ungoleichmässige Abwicklung hin. Aus der Fig. 2 geht hervor, dass die trocken geschmierte Feder einen geringen Reibungsverlust, somit ein höheres Kraftmoment als die Vergleichsfeder und eine gleichmässige Abwicklung aufweist.
Auf Grund der zahlreichen experimentellen Untersuchungen über Reibungskoeffizienten von Kunststoffen gegen Metalle, welche im Zusammen hang mit vorliegender Erfindung vorgenommen wur den, konnte festgestellt werden, dass sich bei Ver- wendung von benzylierten Phenolharzen mit höheren Benzylierungsstufen von<B>25, 30</B> und<B>35</B> OM, welche nicht auf Maximalhärte gehärtet sind,
sowie von Phenolgiessharzen und von plastifizierten Phenolhar- zen mit kernsubstituierten Phenolen besonders gün stige Reibungsverhältnisse ergeben. Gute Resultate konnten auch mit hochmolekularen Polyacryl- und Polymethacrylsäureverbindun,-en (z. B. Blockpoly- merisaten aus Methylmethacrylaten, wie sie zur Her stellung von organischen Gläsern verwendet werden), ferner auch mit Sfliconharzen und Polyurethanen er halten werden.
Die angestellten Testversuche lassen auch darauf schliessen, dass zwei Zusammenhänge bezüglich Eigenschaften der Harze und Reibungskoeffizient bestehen dürften. Einmal zeigt sich, dass der Här- tungsgrad der benzylierten Harze von wesentlicher Bedeutung ist, insofern, als zu stark ausgehärtete, das heisst spröde Harze ungünstig sind. Zum andem konnte festgestellt werden, dass mit zunehmendem Benzylierungsgrad die Reibungsverhältnisse besser werden.
Die letztere Beobachtung dürfte damit zu sammenhängen, dass höher benzylierte Phenolharze durchschnittlich viel langsamer aushärten und, ver glichen mit gleich stark ausgehärteten niederbenzy- lierten Phenolharzen, trotzdem einen geringeren Här- tungsgrad, das heisst eine geringere Sprödigkeit auf weisen.
Die niederen Reibungskoeffizienten, die mit der artigen Harzen erreicht werden können, sind, vor allem im Vergleich mit den Reibungswerten anderer Kunststoffe, erstaunlich. Es erscheint möglich, dass noch in den Kunstharzen enthaltene niedermoleku lare Verbindungen in molekularer Verteilung diesen Effekt bewirken.
Es können selbstverständlich auch andere Uhren- bestandteile als nur Aufzugfedern, z. B. Hemmungs teile wie Anker und Ankerräder, dann auch Zahn räder, Triebe, Achsen, Wellen, Lager und derglei chen, sowie Bestandteile aller übrigen feinmechani schen Apparate, die im Arbeitszustand einer Rei bungsbeanspruchung unterworfen sind, selbstschmie rend gemacht werden, wobei jedoch darauf zu achten ist, dass die Dicke der Kunststoffschicht weniger als <B>1 u</B> beträgt.
Apparatus part of precision mechanical apparatus with a surface exposed at least in places to a sliding or frictional effect and method for its production. It is known to this day that certain watch components, above all the mainspring for watches, are greased or <B> before they are installed in the watch case or the barrel Oil lubricated. In the case of springs, this lubrication is used to reduce the friction between the coils during winding and unwinding. This type of lubrication is associated with certain disadvantages insofar as the grease or <B> oil </B> ages over time, i.e. gums, oxidizes, dries up and saponifies.
The aging can be recognized by the fact that the friction of the spring in the barrel increases, which means that the output torque becomes smaller. As a result, the spring has to be cleaned and relubricated after the clock has been in operation for a certain period of time. Furthermore, it cannot always be avoided that part of the lubricant escapes from the barrel and mixes with dust and dirt. In addition, the lubricant layer takes up a certain amount of space in the spring house, which is lost to the spring volume and thus the energy storage.
It is also known that a spring lubricated according to the previous method relaxes in jerks towards the end of the unwinding as a result of the smear layer sticking, which has an adverse effect on the running of the watch. Another disadvantage of the previous lubrication is the influence of high and low temperatures, which affect the viscosity of the lubricant in an undesirable manner. Furthermore, the lubrication of each individual mainspring must be carried out by hand, which is relatively expensive.
In spite of these disadvantages, however, this type of lubrication has been retained to this day, since the use of springs not lubricated with grease or <B> oil </B> in watches appeared impossible due to the excessive and uneven friction. In-depth tests and studies have shown that these disadvantages can be avoided if the watch components, e.g.
B. the mainspring of watches, with a particularly thin, firmly adhering, lubricating properties having covering made of plastic provides that largely takes over the function of a grease or lubricating oil, but has the advantage over the latter that it is permanent and not renewed at periodic intervals must become.
It was also found that not only other watch components, such as escapement parts (z. B. armature and anchor wheels), gears, drives, axles, shafts, bearings and the like, their lubrication and maintenance has similar tasks and when using classic lubricants on a fat or oil base sometimes has the same disadvantages, but also components of other precision mechanical devices with plastic coatings that have the properties mentioned above can be provided in order to avoid the disadvantages of conventional lubrication methods.
The present invention thus relates to a component of a precision mechanical apparatus with a surface exposed at least in places to a sliding or frictional effect, among other things, of course, to watch components, above all to springs, in particular mainspring, but also to Remmung parts such as anchors and anchor wheels, and to Gears and drives, axles, shafts, bearings and the like, whereby the inventive component by a non-sticky, sliding coating of less than 1 that is firmly connected to the surface of the component or to the surface points exposed to the friction or sliding action , u thickness, preferably less than <B> 0,
0005 mm thickness is characterized from a thermoplastic or thermosetting or thermosetting synthetic resin.
The present patent also relates to a method for producing the aforementioned component. This is characterized in that at least the part of the surface of the component that is exposed to a sliding or rubbing effect is provided with a non-sticky, non-sticky plastic coating of less than 1 in thickness, preferably of less than <B> 0.0005 </B> mm thickness, provided.
Apparatus components with such a thin coating firmly adhering to the surface, at least at the points exposed to friction, do not require any lubrication with <B> oil </B> or grease, so they can be put into the apparatus without the use of grease or <B> oil </B> and show neither the disadvantages of unlubricated parts made of the same chemical material nor the disadvantages of lubricated parts after the lubricant has aged.
The plastic coating on the components mentioned can consist of any synthetic resins and synthetic resin mixtures that can be applied chemically sufficiently to the surfaces of the apparatus components in question in the form of firmly adhering, permanent protective coatings of the thickness mentioned are inert in order not to be attacked by the material of the constituents under the working conditions of the latter, and which, in the form of these extremely thin layers, give the relevant surface areas lubricating or sliding properties.
Thermoplastic and also thermosetting and thermosetting resins can be used as the material of the coatings. In addition to polysiloxane resins (silicones) and modified phenoplasts, e.g. B. modified phenol aldehyde resins, polyethylene, polyvinyl chloride <B> '</B> aminoplasts, such as.
B. melamine resins, proven: furan resins, polyesters, polyamides, polyurethanes, ethoxylin resins, polystyrene, polyvinyl carbazole, polyvinylidene chloride, polychlorofluoroearbones, polyvinyl acetate, polyvinyl alcohol, polyvinyl formal, polyvinyl acetal, polyvinyl butyral, polyacrylonitrile,
Polyacrylic esters, polymethacrylic esters, aldehyde resins, ketone resins, butadiene polymers, isoprene polymers, chloroprene polymers, organic polysulphides, cellulose esters, cellulose ethers and similar products.
In certain cases, for example for springs, in particular for mainsprings of pocket watches and wristwatches, as well as of smaller encapsulated clockworks, a coating of the above thickness made of a polyamide and also polyfluorocarbons (designation according to Kunststofftaschenbuch, <B> 11 . </B> Edition <B> 1955, p. 93, </B> Carl Hanser-Verlag, Munich), in particular made of polytetrafluoroethylene, e.g. B. the branded product Teflon, or a benzylated phenolic resin, etc., provide.
You can use the synthetic resins used to produce the plastic coverings auxiliaries, eg. B. Substances that improve the lubricating or sliding properties of synthetic resins, especially graphite and molybdenum disulfide, add. The proportion of such sliding substances in the plastic can be, for. B. <B> 50 </B> 1 / o.
In the case of mainspring z. For example, the plastic coating can consist of a polymerisation product, a condensation product or a polycondensation product, provided that these products produce solid coatings with non-sticky properties in the cold.
Under certain circumstances it is advisable to first apply an intermediate layer of an adhesive plastic to the spring surface, which is recommended if the plastic of the cover does not adhere firmly enough to the spring surface.
The type of application of the plastics to the apparatus components is due to the special properties of the individual substances used. When using insoluble synthetic resins in water and the usual organic solvents, such as. B. polyfluorocarbons, the following application methods are possible: <B> 1. </B> Dusting a fine-grained plastic powder and sintering the dry powder coating, possibly under increased pressure and temperature.
2. Rubbing the plastic onto the surface to be treated, e.g. B. by tumbling the watch components in the presence of a synthetic resin powder in a roller drum, and sintering the material adhering to the surfaces of the components.
<B> 3. </B> Rolling on the plastic or 4. Immersing the components to be coated in a dispersion of the synthetic resin in water or an organic liquid, drying and, if necessary, sintering the resulting coating, possibly under increased pressure and at elevated temperatures temperature.
Thermoplastics in particular can be dusted on in powder form and melted by heating to form a cohesive coating layer.
Spraying on an emulsion or a solution of the synthetic resin and breaking the emulsion and evaporation of the emulsifying agent or evaporation of the solvent is sometimes appropriate. In the case of coatings made of polymeric plastics, the monomer or the mixture of monomers can also be applied to the surface of the watch component and the polymerization can be carried out on the surface.
Thermoplastic synthetic resins, e.g. B. polyamides, z. B. parts by dusting the apparatus components with a fine polyamide powder and heating the powder coating or by spraying ver thinned polyamide solutions on the components. Sfliconharze can e.g. B. be brought up in such a way that the components of the apparatus are slightly moistened with water, for example, and subjected to the action of halosilane vapors.
When using polyfluorocarbons, such as. B. polytetrafluoroethylene, it is best to use the immersion process. The components to be coated are immersed in a suspension of the polyfluoro carbon in water or in an organic liquid. After removing the excess suspension, the coating obtained is dried, conveniently in slightly warmed air, and then sintered, conveniently under increased pressure.
The polyfluorocarbon concentration of the suspensions used in the immersion process can, for. B. between 0.92 and 2 wt.%, The particle size of the polyfluorocarbon used, z. B. of Teflon (registered trademark), preferably 1/1. to 33/10, a. It is advantageous to add molybdenum disulfide, e.g.
B. to be added in an amount of 0.1-2% by weight in order to increase the lubricity of the plastic covering.
According to a further preferred embodiment, the apparatus component is treated with ultrasonic vibrations while the coating is being applied. This has proven to be particularly advantageous when applying a coating of polyfluorocarbon on tension springs for watches. With this procedure, the feathers are given an extremely even layer over their entire length, which adheres very well to the spring material.
The plastic coverings produced on the apparatus components according to the present invention can have the form of coherent films covering the entire surface of the components. But you can also limit yourself to providing only the work surface, that is, the part of the surface of the watch component that is exposed to sliding or friction effects in the clockwork, with a plastic coating.
The present invention will now be explained using an exemplary embodiment.
Cleaned mainsprings for watches are immersed in a bath of a 0.5 percent by weight, aqueous suspension of polytetrafluoroethylene, which, if desired, contains 0.1 wt.0% molybdenum disulfide . The bath liquid containing the mainspring is sonicated with ultrasound. The feathers are left in the bath for <B> 30 </B> minutes.
After taking them out of the bath and removing excess suspension, the feathers are dried while heating them gently. The polytetrafluoroethylene layer sinters at <B> 320 "C </B> and <B> 50 </B> Atrn. Pressure P <B> a </B>. The thickness is less than <B> 0 , 0005 </B> mm having polytetrafluoroethylene film adheres exceptionally firmly to the metal surface of the springs.
Similar good results are achieved by immersing the pen in a suspension of poly amides in toluene or other organic liquids in which these are insoluble, or in what water at a concentration of 0.02-2% by weight, and drying in air, preferably with gentle heating, or by dipping in a suspension of benzylated phenolic resin in water at a concentration of 0.01-1% by weight -, drying and then heating to harden the resin layer.
As a result of the small thickness of the lining bean, a spring treated in this way takes up less space in the barrel than a spring lubricated by one of the usual methods. Since such a spring does not need any further lubrication, it is also called a self-lubricating spring. Such springs relax evenly and without jolts, since the coils do not stick together even after prolonged use of the spring. Furthermore, the frictional conditions are more favorable, the output torque is higher. The spring can thus be made thinner and longer, which results in a less steep drop in torque during winding and a greater power reserve for the watch.
The spring is also <B> - </B> this in contrast to the previously known springs <B> - </B> lubricated for its entire service life, that is, maintenance-free, lubricating the spring with grease or <B> oil </B> There is no need for installation, which makes the assembly of the clock cheaper.
Comparative measurements have shown that the mainspring provided with the plastic lining emits a torque that is <B> 5-10 </B>% higher than the springs lubricated according to the conventional method as a result of the lower friction between the individual windings. It can therefore be made about <B> 5 </B> 1 / o thinner than the previous springs. By saving space in the spring house, it is possible to make the spring longer. In the endurance test, after <B> 16000 </B> lifts, it showed an equally good force diagram as when it was new.
In the drawing, FIGS. 1 and 2 represent spring diagrams.
The spring diagram shown in FIG. 1 relates to a mainspring which has been lubricated with grease in the usual manner, while the spring diagram shown in FIG. 2 comes from a mainspring with a polytetrafluoroethylene coating.
In the two figures, lift curves are designated with a and <B> b </B> the sequence curves. From FIG. 1 it can be seen that the spring lubricated according to the classic method has a large friction loss, which can be seen from the wide gap between curve a and curve <B> b </B> is. The spikes present at the end of the curve <B> b </B> indicate an uneven development. From FIG. 2 it can be seen that the dry-lubricated spring has a low friction loss, thus a higher moment of force than the comparison spring and a uniform development.
On the basis of the numerous experimental investigations into the coefficients of friction of plastics against metals, which were carried out in connection with the present invention, it was found that when using benzylated phenolic resins with higher benzylation levels of <B> 25, 30 </ B > and <B> 35 </B> OM, which are not hardened to maximum hardness,
as well as phenolic casting resins and plasticized phenolic resins with nucleus-substituted phenols result in particularly favorable friction conditions. Good results have also been achieved with high molecular weight polyacrylic and polymethacrylic acid compounds (e.g. block polymers made from methyl methacrylates, such as those used for the manufacture of organic glasses), and also with silicone resins and polyurethanes.
The tests carried out also suggest that there are two relationships with regard to the properties of the resins and the coefficient of friction. On the one hand, it turns out that the degree of hardening of the benzylated resins is of essential importance insofar as excessively hardened, that is, brittle, resins are unfavorable. On the other hand, it was found that the greater the degree of benzylation, the better the friction conditions.
The latter observation is likely to be related to the fact that more highly benzylated phenolic resins cure on average much more slowly and, compared with equally cured, lower benzylated phenolic resins, nevertheless show a lower degree of cure, that is, less brittleness.
The low coefficients of friction that can be achieved with such resins are astonishing, especially in comparison with the friction values of other plastics. It seems possible that low molecular weight compounds still contained in the synthetic resins in molecular distribution cause this effect.
It goes without saying that other watch components than just mainspring, e.g. B. escapement parts such as armature and anchor wheels, then also gears, drives, axles, shafts, bearings and derglei chen, as well as components of all other precision engineering apparatus that are subjected to a friction stress in the working state, are made self-lubricating, but on it it must be ensured that the thickness of the plastic layer is less than <B> 1 u </B>.