CH671271A5

CH671271A5 - Fixing element for hammering in partic. nail or clamp - has coating on shaft comprising vinyl] acetate copolymer, acrylate] or methacrylate]-unsatd. acid copolymer, opt. polyvinyl alcohol, etc.

Info

Publication number: CH671271A5
Application number: CH2742/86A
Authority: CH
Inventors: Urs Wiederkehr
Original assignee: Ebnoether Ag
Priority date: 1986-07-07
Filing date: 1986-07-07
Publication date: 1989-08-15

Abstract

In fixing element (I) having metalshaft which canbe hammered in to a part to be joined, extended predominantly in one dimsension, and bearing on atleast part of its surface a coating (II) to modify its friction against a part to be joined by hammering, (II) comprises (a) 40-90 % (all pts. wt.) vinyl acetate copolymer (b) 5-30 % copolymer of (meth)acrylate ester and unsatd. carboxylic acid (c) 0-10 % polyvinyl alcohol (d) 0-5 % plasticiers for (a) and (b) (e) 0-5 % coalescing agent for (a) and (b). Prepn. of (I) by applying, partic. by dipping, mechanical application, or spraying, to at least part of surface of shaft a film of aq. dispersion contg. (a) - (e) and converting into (II) by drying. ADVANTAGE - (I) is economically prepd., requires relatively low hammering force but has substantially increased resistance to being pulled out, which resistance is largely retained on repeated partial extn. and hammering in.

Description

       

  
 



   BESCHREIBUNG



   Die Erfindung betrifft ein Verbindungselement nach dem
Oberbegriff des Anspruch 1, das beispielsweise als Nagel,
Klammer oder als Endlosstrang vorliegen kann.



   Man spricht denn auch allgemein beispielsweise von
Stiften, Drahtstiften, Nägeln und Klammern, wenn man ein schlagbare metallene Verbindungselemente meint, wobei die recht fliessenden Übergänge z. B. dadurch demonstriert werden können, dass von Endlosmaterial ausgehende
Klammermaschinen als Nagelmaschinen bekannt sind.



   Richtig dürfte es jedenfalls sein, wenn man das einzuschlagende Metallteil als Stift bezeichnet, und zwar unabhängig davon ob es sich um Endlosmaterial (Draht), Nagel oder Klammer bzw. eine andere Form handelt.



   Es ist erwünscht, dass man zum Einschlagen des Stiftes möglichst wenig Kraft braucht, dass der eingeschlagene Stift aber eine hohe Ausziehkraft benötigt.



   Dabei ist es auch von Bedeutung, dass nicht nur am Beginn eines Ausziehvorgangs eine hohe Ausziehkraft gegeben ist, sondern während des ganzen und gegebenenfalls unterbrochenen Ausziehvorgangs ein möglichst hoher Widerstand gegen das Ausziehen vorhanden ist. Im Gebrauch werden nämlich Nagelungen oft durch eine vorübergehende Krafteinwirkung gelockert, sollen aber bei der nächsten Beanspruchung doch nicht auseinanderfallen.



   Da man bei Kontrollen gebrauchter Gegenstände, z. B.



  Paletts, herausstehende Nägel (schon um Verletzungen zu vermeiden) wieder einzuschlagen pflegt, soll ein Stift auch nach dem (gegebenenfalls wiederholten) Wiedereinschlagen eine hohe Ausziehkraft benötigen.



   Es hat sich in der Praxis gezeigt, dass die zur Steigerung der Ausziehkraft strukturierten Nägel zwar eine anfänglich um das vielfache höhere Ausziehkraft benötigen als glatte Nägel, dass aber unmittelbar darauf (nach kurzem Ausziehweg) die Ausziehkraft wegen Zerstörung der umliegenden Holzstruktur sogar unter die der glatten Nägel sinkt und beim Wiedereinschlagen tief bleibt.



   Es hat sich in der Praxis weiter gezeigt, dass Stifte mit Überzügen, welche ein gutes Gleiten des Stifts beim Einschlagen erreichen lassen, z. B. Überzüge aus Wachs, Polytetrafluoräthylen, Silikonöl und dergleichen, zwar leichter einschlagbar sind, aber keine Verbesserung oder sogar eine Verschlechterung der Ausziehkraft erbringen.



   Harzartige Überzüge, welche auch eine Senkung der Einschlagkraft ermöglichen, führten bislang nicht zu hervorragenden Steigerungen der Ausziehkraft. Manche erbringen nach einiger Alterung (im eingeschlagenen Zustand) oder nach Sonderbehandlungen (z. B. Erwärmen) etwas bessere Werte als unbehandelte Stifte, andere ergeben nach Alterung sogar einen Abfall der Haftkraft.



   Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde ein Verbindungselement zu schaffen, welches wirschaftlich vorteilhaft herstellbar ist, das bei relativ geringer Einschlagkraft eine sofort wirksame erhöhte Ausziehkraft besitzt und diese zumindest grösstenteils auch nach mehrmaligem teilweisem Ausziehen und Wiedereinschlagen beizubehalten in der Lage ist.



   Zur Lösung dieser Aufgabe wird das im Anspruch 1 definierte Verbindungselement und ein Verfahren zu seiner Herstellung vorgeschlagen.



   Ein erfindungsgemässes Verbindungselement ergibt eine gegenüber einem unbeschichteten Metallstift erheblich reduzierten Einschlagkraftbedarf, ist aber schon unmittelbar nach dem Einschlagen sehr viel schwerer auszuziehen als der unbeschichtete Metallstift. Die gesteigerte Ausziehkraft ist, wenn auch etwas reduziert, selbst nach mehrmaligem teilweisem Ausziehen und neuerlichem Einschlagen noch sehr viel höher als bei einem unbehandelten Stift. Im Gegensatz zu Stiften mit Oberflächenstruktur oder Klebungen ist die Ausziehkraft über den grössten Teil der Ausziehdistanz recht gleichmässig.



   Es ist also weder zu befürchten, dass sich ein einmal etwas gelöstes erfindungsgemässes Verbindungselement plötzlich fast kraftlos ganz löst, wie dies bei den strukturierten Nägeln der Fall ist, noch ist ein gelöstes und nachgeschlagenes Ver bindungselement, erheblich schlechter verankert als bei der
Neunagelung, womit es wiederum im Gegensatz zu den strukturierten Nägeln und zu den bekannten beschichteten
Nägeln steht.  



   Der Überzug des erfindungsgemässen Verbindungselements enthält hauptsächlich ein Gemisch von zwei Kunststoffen, welche nach dem erfindungsgemässen Verfahren in Form wässriger Dispersion mit den anderen Überzugsbestandteilen zusammen auf den Stift aufgebracht werden, was eine innige Vermischung erlaubt und es auch gestattet auf unerwünschte und teils schädliche Lösungsmittel zu verzichten.



   Bei der Herstellung der aufzutragenden wässrigen Dispersion vermischt man vorteilhaft zwei Dispersionen miteinander.



   Die erste Dispersion enthält ein Copolymer aus Vinylacetat und einem weichmachenden Monomer, vorzugsweise Dibutylmaleat. Als Schutzkoloid kann Polyvinylalkohol enthalten sein. Vorteilhaft besitzt es einen K-Wert zwischen 80 und 110, was anzeigt, dass sehr lange Ketten vorhanden sein sollen.



   Die zweite Dispersion enthält Copolymer aus einem Acrylsäureester bzw. Methacrylsäureester und einer ungesättigten Karbonsäure, insbesondere vorwiegend aus Butylacrylat, Äthylacrylat und Acrylsäure. Diese Dispersion ist vorteilhaft feindispers und enthält oberflächenaktive Verbindungen; filmbildende Weichmacher und Schutzkoloide werden vorzugsweise beigemischt. Als Weichmacher kommen hauptsächlich Phtalat-Weichmacher wie Di-2-Äthylhexylphtalat in Frage. Als Coalesciermittel kann man verschiedene Lösungsmittel verwenden.



   Die fertige Mischung der beiden Dispersionen ergibt eine milchig-weisse Flüssigkeit, welche man mit Wasser beliebig verdünnen kann, wobei man durch den Verdünnungsgrad die Schichtdicke je nach Stift und Beschichtungsmethode bei der erfindungsgemässen Herstellung des Verbindungselementes bestimmen kann.



   Durch eine vergleichende Gegenüberstellung lassen sich die unerwarteten Vorteile der Erfindung am besten demonstrieren. Dazu wird auf den nachfolgend beschriebenen Vergleichsversuch verwiesen.



  Beispiel
Für die Vergleichsversuche wurden handelsübliche Nägel (Drahtstifte) in die nachstehend beschriebene Zubereitung eingetaucht und bei leicht erhöhter Temperatur an der Luft getrocknet:
70 Gew.-Teile einer 58 Gew.%igen Dispersion aus Vinylacetat/Dibutylmaleat (8,5 zu 1,5) mit teilverestertem Polyvinylalkohol und mit einem K-Wert von 95, wird mit
20 Gew.-Teilen einer feindispersen Dispersion von 25% Feststoffgehalt, bestehend aus einem Copolymer aus Butylacrylat/Äthylacrylat/Acrylsäure (10 zu 60 zu 30), mit Natriumvinylsulfonat stabilisiert, vermischt.



   Diese Mischung wurde zusätzlich mit teilverseiftem Polyvinylalkohol stabilisiert und mit Dioctylphtalat und aliphatischen/aromatischen Lösungsmitteln weichgestellt.



   In diese wässrige Dispersion wurden glatte handelsübliche Drahtstifte (Nägel) getaucht und sie wurden bei leicht erhöhter Temperatur getrocknet und dann 7 Tage bei Norm Klima gelagert.



   Man schlug dann die so erhaltenen erfindungsgemässen Nägel in Buchenholz bzw. in Holzspanplatten und bestimmte dabei den Eindringwiderstand (Einschlagkraft) und die Haftwerte (Ausziehkraft in verschiedenen Weisen, eventuell nach Wiedereinschlagen). Zum Vergleich wurde ein handelsüblich beschichteter Nagel und ein im Handel erhältlicher strukturierter Nagel (er besitzt eine Abfolge von konischen Verjüngungen) geprüft.



   Die Ergebnisse sind in der nachfolgenden Aufstellung ersichtlich, wobei die Einschlagkraft und die Ausreisskraft (nach dem ersten Einschlagen und nach dem dritten Einschlagen) bezogen auf die Werte des blancken glatten Nagels als 100% (blank genannt) angegeben sind. Einzelne Werte waren nicht ermittelbar.

 

  Bennung Einschlagkraft Ausreisskraft nach
1. Einschlag 3. Einschlag blank 100 100 73.8 strukturiert - 185 35   Nagelharz    PVC 499* 70 180 90 erfindungsgemäss unter 70 bis 500 bis 300 * handelsübliches Produkt Es ergibt sich, dass bei höchstens in der Grössenordnung optimaler bekannter Einschlagwerte liegender Einschlagkraft ein um das Vielfache gesteigerte Ausziehkraft vorhanden ist. Sogar nach dreimaligem Ausziehen und Wiedereinschlagen hat ein erfindungsgemässer Drahtstift (Nagel) noch eine höhere Ausziehkraft als der beste bekannte Nagel beim ersten Ausziehen. 



  
 



   DESCRIPTION



   The invention relates to a connecting element according to the
Preamble of claim 1, for example as a nail,
Bracket or as an endless strand.



   One speaks generally for example of
Pins, wire pins, nails and brackets, if you mean a beatable metal fasteners, the fairly smooth transitions z. B. can be demonstrated that starting from continuous material
Clamping machines are known as nailing machines.



   In any case, it should be correct if the metal part to be hammered in is referred to as a pin, regardless of whether it is endless material (wire), nail or clip or another shape.



   It is desirable that as little force as possible be used to drive in the pin, but that the inserted pin requires a high pull-out force.



   It is also important that there is not only a high pull-out force at the beginning of a pull-out process, but that there is as high a resistance to the pull-out as possible during the whole and possibly interrupted pull-out process. In use, nailing is often loosened by a temporary application of force, but should not fall apart the next time it is used.



   Since one checks with used objects, e.g. B.



  Pallets that are used to drive in protruding nails (already to avoid injuries) should need a high pull-out force even after (if necessary repeated) reinsertion.



   It has been shown in practice that the nails structured to increase the pull-out force initially require a pull-out force that is many times higher than smooth nails, but immediately afterwards (after a short pull-out distance) the pull-out force even below that of the smooth ones due to the destruction of the surrounding wood structure Nails sink and stay deep when you hit them again.



   It has also been shown in practice that pins with coatings which allow the pin to slide well when struck, e.g. B. coatings of wax, polytetrafluoroethylene, silicone oil and the like, are easier to fold, but bring no improvement or even a deterioration in the pull-out force.



   Resin-like coatings, which also make it possible to reduce the impact force, have so far not led to excellent increases in the pull-out force. Some show slightly better values than untreated pencils after some aging (when they are hammered in) or after special treatments (e.g. warming up), others even show a decrease in adhesive strength after aging.



   The invention has for its object to provide a connecting element which is economically advantageous to produce, which has an immediately effective increased pull-out force with a relatively low impact force and which is at least largely able to maintain even after repeated partial pull-out and re-impact.



   To achieve this object, the connecting element defined in claim 1 and a method for its production are proposed.



   A connecting element according to the invention results in a considerably reduced impact force requirement compared to an uncoated metal pin, but it is much more difficult to pull out immediately after the impact than the uncoated metal pin. The increased pull-out force, even if somewhat reduced, is still much higher than with an untreated pencil, even after repeated partial pulling out and re-hammering. In contrast to pens with surface structure or glue, the pull-out force is quite even over most of the pull-out distance.



   It is therefore not to be feared that a connection element according to the invention, once loosened somewhat, will suddenly come off almost completely without force, as is the case with the structured nails, nor is a loosened and looked up connection element, anchored considerably worse than in the case of the
New nailing, which in turn is in contrast to the structured nails and the well-known coated
Nails stands.



   The coating of the connecting element according to the invention mainly contains a mixture of two plastics which, according to the method according to the invention, are applied together with the other coating components to the stick in the form of an aqueous dispersion, which allows intimate mixing and also makes it possible to dispense with undesired and sometimes harmful solvents .



   In the preparation of the aqueous dispersion to be applied, two dispersions are advantageously mixed with one another.



   The first dispersion contains a copolymer of vinyl acetate and a plasticizing monomer, preferably dibutyl maleate. Polyvinyl alcohol can be included as a protective coloid. It advantageously has a K value between 80 and 110, which indicates that very long chains should be present.



   The second dispersion contains a copolymer of an acrylic acid ester or methacrylic acid ester and an unsaturated carboxylic acid, in particular predominantly butyl acrylate, ethyl acrylate and acrylic acid. This dispersion is advantageously finely dispersed and contains surface-active compounds; Film-forming plasticizers and protective coloids are preferably added. Phthalate plasticizers such as di-2-ethylhexyl phthalate are the main plasticizers. Various solvents can be used as coalescing agents.



   The finished mixture of the two dispersions results in a milky-white liquid which can be diluted with water as desired, the layer thickness depending on the stick and coating method used in the inventive production of the connecting element being determined by the degree of dilution.



   A comparative comparison is the best way to demonstrate the unexpected advantages of the invention. Please refer to the comparative experiment described below.



  example
For the comparative experiments, commercially available nails (wire pins) were immersed in the preparation described below and air-dried at a slightly elevated temperature:
70 parts by weight of a 58% by weight dispersion of vinyl acetate / dibutyl maleate (8.5 to 1.5) with partially esterified polyvinyl alcohol and with a K value of 95 is mixed with
20 parts by weight of a finely dispersed dispersion of 25% solids content, consisting of a copolymer of butyl acrylate / ethyl acrylate / acrylic acid (10 to 60 to 30), stabilized with sodium vinyl sulfonate, mixed.



   This mixture was additionally stabilized with partially saponified polyvinyl alcohol and softened with dioctyl phthalate and aliphatic / aromatic solvents.



   Smooth commercially available wire pins (nails) were immersed in this aqueous dispersion and they were dried at a slightly elevated temperature and then stored for 7 days at standard climate.



   The nails according to the invention obtained in this way were then hammered into beech wood or chipboard and the resistance to penetration (impact force) and the adhesion values (extraction force in various ways, possibly after re-hammering) were determined. For comparison, a commercially coated nail and a commercially available structured nail (it has a sequence of conical tapering) were tested.



   The results are shown in the table below, where the impact force and the pull-out force (after the first hammering in and after the third hammering in) are given as 100% (called blank) in relation to the values of the bare smooth nail. Individual values could not be determined.

 

  Binding impact force pull-out force after
1st impact 3rd impact blank 100 100 73.8 structured - 185 35 nail resin PVC 499 * 70 180 90 according to the invention under 70 to 500 to 300 * commercially available product increased pull-out force is present. Even after being pulled out and driven in three times, a wire pin (nail) according to the invention still has a higher pull-out force than the best known nail when it was first pulled out.

Claims

PATENT CLAIMS 1. Connecting element with a metal pin which can be driven into a part to be connected and which extends in one dimension and is provided with a friction-changing coating on at least part of its surface for the purpose of changing its friction compared to that caused by it being driven in part to be joined, characterized in that the coating contains the following components by weight: 40 to 90% of a vinyl acetate copolymer, 5 to 30% of a copolymer of acrylic or methacrylic acid ester and an unsaturated carboxylic acid, up to 10% polyvinyl alcohol, up to 5% plasticizer for the Copolymers, and up to 5% coalescing agent for the copolymers.

2. Connecting element according to claim 1, characterized in that dibutyl maleate is contained as vinyl acetate comonomer in an amount of 10 to 20% by weight of vinyl acetate copolymer in the coating.

3. Connecting element according to claim 1 or 2, characterized in that the K value of the vinyl acetate copolymer is between 80 and 110.

4. Connecting element according to one of claims 1 to 3, characterized in that the acrylic or methacrylic acid ester of the copolymer of acrylic or methacrylic acid ester and an unsaturated carboxylic acid is an ester with a side aliphatic group having 1 to 8 carbon atoms.

5. Connecting element according to one of claims 1 to 4, characterized in that in the copolymer of acrylic. respectively.

methacrylic acid ester and an unsaturated carboxylic acid, at least one of the acids mentioned below is provided: acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, fumaric acid, crotonic acid, 2-acrylamido-2-methylpropanesulfonic acid and vinylsulfonic acid.

6. Connecting element according to one of claims 1 to 5, characterized in that the unsaturated carboxylic acid makes up 0.5 to 10% by weight, preferably 1 to 4% of the coating.

7. Connecting element according to one of claims 1 to 6, characterized in that its pin as a ready-to-use part, such as a nail and clip, individually or in a composite, for. B. as brackets.

8. Connecting element according to one of claims 1 to 6, characterized in that it as an endless strand, for. B. as a wire.

9. A method for producing a connecting element according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least part of the surface of the pin with a Layer is provided from an aqueous dispersion containing the coating components, and this layer is transferred into the coating by physical drying.

10. The method according to claim 9, characterized in that the pen is provided with said layer by dipping, mechanical application or spraying.