DE1775999A1 - Verfahren zur herstellung einer selbstsichernden schraube, bei welchem die sicherung durch einen flecken aus thermoplastischem kunststoff erzielt wird - Google Patents
Verfahren zur herstellung einer selbstsichernden schraube, bei welchem die sicherung durch einen flecken aus thermoplastischem kunststoff erzielt wirdInfo
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Description
Patentanwälte
Dr. Ir.n- Weiter Abitz
Dr. DS:. i; er F. M ο rf 30. April 1973
Dr. Hans-A. Err.uns 28w-° Div·
8 München 8(5, pLn-.-n<~ue<3lr. 28
P 16 50 954. 9-12 TR.A.
AMERACE ESNA CORPORATION 245 Park Avenue, New York, N.Y. V.St.A.
Verfahren zur Herstellung einer selbstsichernden Schraube, bei welchem die Sicherung durch einen Flecken aus thermoplastischem
Kunststoff erzielt wird
Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zur Herstellung einer selbstsichernden Schraube, bei welchem die
Sicherung durch einen Flecken aus thermoplastischem Kunststoff erzielt wird.
Die US-Patentschrift Nr. 3 294 139 der Anmelderin offenbart
ein derartiges Herstellungsverfahren für eine Schraube mit einem Flecken aus thermoplastischem Kunststoff. Gemäss dem
Verfahren dieser Patentschrift wird pulverisiertes, thermoplastisches Material auf die Schraubengänge aufgebracht, welche
zuerst zur Begrenzung des Umfangs des Fleckens mit einer Maske abgedeckt wurden. Nach dem Aufbringen des thermoplastischen
Materials wird die Maske entfernt und die Schraube über den Fliesspunkt des thermoplastischen Materials
erhitzt und anschliessend abgekühlt.
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Das Verfahren der genannten US-Patentschrift j5 294 139
weist den Nachteil auf, dass eine Maske verwendet werden muss, was zeitlich aufwendig und ungünstig für eine
Massenherstellung ist. Darüberhinaus ist das Verfahren auch Einschränkungen bezüglich der umfangseitigen Erstreckung
des erhaltenen Fleckens unterworfen.
Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zur Herstellung einer selbstsichernden
Schraube zu schaffen, bei welchem die Sicherung durch einen Flecken aus thermoplastischem Kunststoff erzielt
wird und welche keine Verwendung einer Maske erfordert, wobei die umfangseitige Erstreckung des Fleckens gegebenenfalls
grosser als l80 ° sein kann.
Erfindungsgemäss wird während des Aufbringens des
thermoplastischen Materials auf die Schraube diese um ihre Längsachse gedreht.
Die Erfindung wird anschliessend an Hand der Zeichnungen beschrieben. Es zeigen:
Fig. 1 und 2 schematische Darstellungen einer Vorrichtung zur Durchführung des erflndungsgemässen Verfahrens
.
Gemäss Fig. 1 weist die Vorrichtung zum Aufbringen des
Harzes oder Kunststoffes einen Schraubenhalter 151 auf,
welcher den Kopf 112 einer Schraube 110 erfasst, wobei
die Längsachse der Schraube 110 im wesentlichen horizontal angeordnet ist. Der Schraubenhalter 151 wird durch eine
nicht dargestellte Einrichtung um eine Achse gedreht, welche sich koaxial zur Längsachse der Schraube 110
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erstreckt, wobei eine Riemenscheibe 152 und ein Antriebsriemen
153 vorgesehen sind, um den Schraubenhalter 15I
zu drehen. Daher kann die Schraube 110 mit Hilfe des Schraubenhalters 15I, welcher nur den Kopf 112 der
Schraube erfasst, um ihre Längsachse gedreht werden,
während sich die Längsachse der Schraube 110 im wesentlichen in horizontaler Richtung erstreckt.
Oberhalb der Schraubengänge 113 der Schraube 110, die
sich im Schraubenhalter 115 befindet, ist eine Zufuhreinrichtung 155 für den pulverförmigen Kunststoff angeordnet,
welche im wesentlichen als sich nach unten verjüngender Trichter ausgebildet ist, der eine ringförmige
Ausflussöffnung 156 aufweist, die oberhalb und fluchtend
mit einem vorgegebenen Abschnitt der Schraubengänge angeordnet ist, damit ein Strom 157 des pulverförmigen
Kunststoffs auf die Schraubengänge gerichtet wird. Die Formgebung der Ausflussöffnung 156 gewährleistet, dass
eine maximale Menge des pulverförmigen Kunststoffes im mittleren Bereich der darunterliegenden Gewindegänge
113 abgegeben wird und dass geringere Mengen an die Ränder des darunterliegenden Gewindebereichs
113 gelangen.
Gemäss einer AusfUhrungsform des erfindungsgemässen
Verfahrens wird die Schraube in eine Lösung einer schwachen Säure getaucht oder auf andere Weise mit
einer solchen behandelt, um die Gewindeflächen zu
reinigen und falls erforderlich, geringfügig aufzurauhen. Die gereinigte Schraube wird dann auf eine
Temperatur im Bereich von etwa 260 °C bis etwa 288 0C
erhitzt, wobei eine bevorzugte Temperatur 2J^ 0C beträgt,
und unmittelbar darauf in den Halter 151 einge-
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setzt und pulverförmiger Kunststoff auf sie aufgebracht. Bei einer zweiten AusfUhrungsform des erfindungsgemässen
Verfahrens erhält die gereinigte Schraube einen Grundier-Uberzug aus Harz, wobei das Harz ein Epoxyharz 1st, das
auf die Schraube vor dem Erhitzen auf 274 0C aufgebracht
wird, wiei nachfolgend näher beschrieben wird.
Bei einem bevorzugten Beispiel des erfindungsgemässen
Verfahrens ist der pulverförmige Kunststoff pulverförmiges Nylon 11 mit einer Teilchengrösse, die durch ein Maschensieb
mit einer lichten Maschenweite von 0,177 nwn oder
feiner hindurchtritt. Das Nylon 11-Pulver wird in die
Zufuhreinrichtung 155 gebracht und durch die Ausflussöffnung 156 auf die auf eine Temperatur von 274 C erhitzte
Schraube 110 aufgebracht, wobei das Nylon 11-Pulver Raumtemperatur hat und unter dem Einfluss seines Eigengewichts
auf den gewählten Bereich des erhitzten Gewindes fällt, und die Schraube 110 um einen bestimmten
Winkel gedreht wird, so dass Nylon 11 auf 270 ° der Umfangserstreckung der Schraube aufgebracht wird. Wenn
das pulverförmige Nylon 11 auf das erhitzte Gewinde II3
auftrifft, wird ein Teil des Nylons 11 geschmolzen, worauf
es an den Flächen des Gewindes 115 haftet und dann zusätzliches
Nylon 11 an der geschmolzenen Schicht aus Nylon 11 auf dem Gewinde II3 haftet, bis die gewünschte
Menge Nylon 11 haftend auf das Gewinde 113 der Schraube
110 aufgebracht worden 1st. Hierbei ist zu erwähnen, dass zu diesem Zeitpunkt das Nylon 11 nicht eine zusammenhängende
Masse ist.
Die Schraube 110 mit dem daran haftenden Nylon 11 wird dann zu einer Schmelzvorrichtung I60 (siehe Pig. 2) und
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insbesondere auf eine Auflagerplatte l6l derselben und innerhalb des Feldes einer Hochfrequenz-Induktionsheizspule
162 geführt. Die Induktionsheizspule162 bringt in einer
bestimmten kurzen Zeit die Schraube auf eine Temperatur, die ausreicht, das Nylon 11 zu schmelzen, worauf die
InduktionsheizspuJe 162 abgeschaltet wird. Das Nylon 11 fllesst, wenn es auf seine Schmelztemperatur erhitzt wird,
mehr oder wenig leicht in der Längsrichtung und in der Umfangsrichtung des Gewindes unter der Wirkung seines
Eigengewichts, wodurch die Gewindebegrenzungsflächen der Schraube benetzt und ein sehr Inniger Kontakt mit
ihnen hergestellt wird, und fliesst in alle Vertiefungen dieser Flächen. Der geschmolzene Kunststoff ist im Vergleich
zu üblichen Kunststoffen von einer verhältnismässig geringen Viskosität, erhärtet jedoch beim Abkühlen zu
einem kohärenten einteiligen Körper oder Kunststoffflecken
120, der sich über die S.cheitel einer bestimmten Anzahl von Gewindegängen erstreckt.
Das Nylon 11, das zur Bildung des Kunststofffleckens 120
in der beschriebenen Weise verwendet wird, ergibt anfängliche und Wiederverwendungs-Drehmomente, die einwandfrei innerhalb
der Werte liegen, die zur Qualifizierung der Schraube 110 als wiederverwendbare, selbstsichernde Schraube notwendig
sind. Das Nylon 11 ergibt ferner eine gute Abdichtung unter Verwendungs- und Wiederverwendungsbedingungen,
um die Schraube 110 als wiederverwendbare, selbstdichtende Schraube zu qualifizieren. Die Schraube
110 kann 5 mal oder öfter wiederverwendet werden und besitzt trotzdem noch zufriedenstellende Selbstsicherungsund
Selbstdichtungseigenschaften. Das Nylon 11 hat insbesondere die Neigung,in seine ursprüngliche Form zurückzu-
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kehren, nachdem die Schraube 110 aus dem zugeordneten Gewindeteil entfernt worden ist, welche Eigenschaft
manchmal als "plastisches Erinnerungsvermögen" oder "elastisches Erinnerungsvermögen" bezeichnet wird
und eine beträchtliche Anzahl von Wiederverwendungen der Schraube 110 ermöglicht.
Es können auch andere Kunststoffe anstelle von Nylon 11 verwendet werden, jedoch ist es wünschenswert, dass diese
Eigenschaften und Merkmale haben, die mit denjenigen von Nylon 11 zusätzlich zu dem "elastischen Erinnerungsvermögen"
vergleichbar oder ähnlich sind. Beispielsweise soll der Kunststoff an seinem Schmelzpunkt eine Viskosität
von etwa der des Nylons 11 haben und soll vorzugsweise gute Benetzungseigenschaften in Kontakt mit Metallen
und anderen Flächen besitzen. Weitere Eigenschaften, die in Betracht gezogen werden müssen, sind eine verhältnisraässig
geringe Feuchtigkeitsaufnahme, eine hohe Abriebfestigkeit, eine hohe Beständigkeit gegen gewöhnliche
Chemikalien, eine hohe relative Härte, eine hohe Festigkeit, Zähigkeit und Elastizität und einen niedrigen
Reibungskoeffizienten. Da in vielen Änmeldungsfallen
ο die Kunststoffe Temperaturen bis zu 120 C ausgesetzt
werden, ist es zur Allzweckverwendung wünschenswert, dass der Kunststoff mechanisch und chemisch wiederstandsfähig
ist, wenn er länger Temperaturen über 120 0C ausgesetzt
wird.
Weitere Überlegungen, die bei der Wahl des in der erfindungsgemässen
Welse zu verwendenden Kunststoffs eine Rolle spielen, betreffen in einem beträchtlichen Ausmass
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die Eigenschaften, welche die Herstellung der mit den Flecken versehenen Schraube erleichtern. In diesem Zusammenhang
ist es wünschenswert, dass der Kunststoff, in fein pulverisierter Form zur Verfügung steht oder
in eine solche Form verkleinert werden kann, beispielsweise auf eine solche Teilchengrösse, dass alle Teilchen
durch ein Maschensieb mit einer lichten Maschenweite von 0,177 mm hindurchtreten und ein grosser Teil des
Materials durch ein Maschensieb mit einer lichten Maschenweite von 0,074 mm. Es ist ferner wünschenswert, dass
der Kunststoff unmittelbar an dem Material der Schraube oder auf einem weiteren Oberflächenüberzug auf dieser
mit fester Bindung haften kann und nicht mehr als eine einfache billige Vorbereitung der Metallgewindeflächen
für das Erzielen einer solchen festen Bindung erfordere lieh ist. Ausserdem ist es erwünscht, dass das Material
einen Schmelzpunkt oder Fliesspunkt hat, der weit unter der Temperatur liegt, bei welcher sein Abbau oder seine
Zersetzung beginnt, so dass komplizierte und teuere Beheizungsregelungen nicht erforderlich sind.
Beispielsweise haben andere lineare Polyamidharze, wie Nylon 6, Nylon 6/6, Nylon 6/10 und Nylon 8 Eigenschaften
der vorerwähnten Art, welche mit denjenigen von Nylon 11 einigermassen
vergleichbar sind. Einige Vinylharze, einschliesslich insbesondere bestimmter Vinylchlorid-Vinylacetat-Mischpolymerisate,besitzen
ebenfalls die vorangehend beschriebenen Eigenschaften in einem angemessenen Grad und können in
den Fällen verwendet werden, in welchen es unwahrscheinlich ist, dass sie organischen Lösungsmitteln ausgesetzt werden.
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FEP-Fluorkohlenstoff, ein Mischpolymerisat von Tetrafluoräthylen und Hexafluorpropylen, besitzt die vorgenannten
Eigenschaften in vergleichbarem Mass und 1st in manchen Fällen dem Nylon 11 überlegen, so dass es
ebenfalls für den allgemeinen Gebrauch verwendet werden kann. Polypropylenharze besitzen viele der vorangehend
beschriebenen Eigenschaften in einem mit Nylon 11 vergleichbaren Umfang und können in den Fällen verwendet
werden, in welchen es unwahrscheinlich ist, dass sie ™ organischen Lösungsmitteln bei Temperaturen oberhalb
80 0C ausgesetzt werden.
Bei einer zweiten bevorzugten AusfUhrungsform des erfind
ungsgemässen Verfahrens wird ein Grundierliberzug 115 aus Epoxyharz oder aus einem anderen Harz, wie
Phenolharz, auf die Oberflächen der Schraube 110 vor dem Aufbringen des Kunststofffleckens 120 auf diese
aufgebracht. Das verwendete Epoxyharz 1st ein Gemisch im Verhältnis von 5 : 2 aus einem Epoxyharz, das unter
dem Warenzeichen "Epon" im Handel 1st und als Harz
IOO7-CT-55 bezeichnet wird, und aus einem Epoxyharz,
Jk das unter dem Warenzeichen "Beetle 227-8" verkauft
wird. Das Epoxyharzgemlsch wird gelöst und im Lösungsmittelgemisch,
das einen Volumenanteil Xylol und drei Volumenanteile Diacetonalkohol enthält* im Verhältnis
von fünf Teilen Lösungsmittel zu einem Teil Harzkonzentrat verdünnt. Alle Oberflächen der Schraube 110 werden vor
dem Aufbringen der Epoxyharzlösung rein, trocken, frei
von Fett, Ul und anderen Fremdstoffen gemacht. Die Harzlösung wird durch Eintauchen oder durch ein anderes
Verfahren bei Raumtemperatur mit einer ausreichenden RUhrbewegung aufgetragen, so dass alle Oberflächen der
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Schraube 110 der Lösung ausgesetzt werden. Nach dem Aufbringen der Harzlösung wird die Schraube 110 aus dieser
entfernt, worauf man Überschüssige Lösung ablaufen lässt und dann die Schraube 110 zentrifugiert. Die mit einem
überzug versehene Schraube 110 wird dann bei 218 C während
10 Minuten gebacken, damit das Epoxyharz erhärtet. Der erhaltene EpoxyharzUberzug hat eine Dichte von etwa 0,25
Mikrometer. Es wird angenommen, dass der EpoxyharzUberzug ein erhöhtes und verbessertes Haftvermögen zwischen
den Oberflächen des Gewindes 113 an der Schraube 110 und
dem Kunststofffleckea 120 ergibt.
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Claims (3)
- Patentansprücheerfahren zur Herstellung einer selbstsichernden Schraube, bei welchem die Sicherung durch einen Flecken aus thermoplastischem Kunststoff erzielt wird, wobei pulverisiertes, thermoplastisches Material einem ausgewählten Bereich der Schraubengänge zugeführt wird, die Schraube auf mindestens den Schmelzpunkt des thermoplastischen Materials erhitzt wird und das—thermoasohe- Material auf eine unterhalb seines Schmelzpunkts liegende Temperatur abgekühlt wird, dadurch gekennzeichnet, dass während des Aufbringens des thermoplastischen Materials auf die Schraube, diese um ihre Längsachse gedreht wird.
- 2. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Schraube um ihre Längsachse im Bereich von200 ° bisgedreht wird, um auf ihr einen Fleckenmit einer Umfangserstreckung im Bereich von 200 bis 360 ° zu erhalten.
- 3. Verfahren nach Anspruch 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, dass nachdem das thermoplastische Material auf der Schraube aufgebracht ist, diese auf den Fliesspunkt des thermoplastischen Materials erneut erhitzt wird.- 10 -409 8 8 6/1111
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